无线全双工网络中面向服务质量保障资源分配方法

摘要

本发明公开了一种无线全双工网络中面向服务质量保障资源分配方法，其特征在于：1)无线全双工传输建模；2)在不同统计时延QoS需求下最大化无线全双工传输的和有效容量。本发明提出的在不同统计时延QoS需求下的QoS驱动功率分配策略可以获得更大的系统吞吐量。另外，本发明还评价了在不同统计时延QoS需求下，当使用无线全双工或无线半双工传输时的上下限。

主权项

一种无线全双工网络中面向服务质量保障资源分配方法，其特征在于：1)、无线全双工传输建模；11)、定义一个新的变量——自干扰消减系数k＝(SNR_s/SNR_r)，来衡量自干扰对本地接收SNR的影响；其中k∈(0,1]，SNR_r表示使用自干扰消除技术的接收SNR，SNR_s代表未使用自干扰消除技术的接收SNR；无线全双工双向传输速率基于自干扰消减，得到无线全双工双向传输中，由节点A到节点B和由节点B到节点A的传输速率，分别用R_AB和R_BA表示如下：$\left\{\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{AB}}={\log }_2(1+{\kappa }_b\mathrm{SN}{R}_b);\\ R_{\mathrm{BA}}={\log }_2(1+{\kappa }_a\mathrm{SN}{R}_a),\end{array}\right.$其中k_a和k_b分别表示节点A和节点B的自干扰消减系数；SNR_a和SNR_b分别节点A和节点B在未使用自干扰消减技术的接收信噪比；无线全双工单向传输速率根据自干扰消减，得到无线全双工单向传输情况下，从节点C到节点D和从节点D到节点E的传输速率，分别表示为R_CD和R_DE，如下所示：$\left\{\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{CD}}={\log }_2(1+{\kappa }_d\mathrm{SN}{R}_d);\\ R_{\mathrm{DE}}={\log }_2(1+\frac{{\mathrm{SNR}}_e}{1+{\mathrm{INR}}_e})\stackrel{\mathrm{IN}{R}_e<<1}{\approx }{\log }_2(1+{\mathrm{SNR}}_e),\end{array}\right.$其中，k_d表示对应于节点D的自干扰消减系数；SNR_d和SNR_e分别表示未使用自干扰消减技术时，节点D和节点E的接收信噪比，INR_e表示节点E的干扰噪声比；12)、有异构统计时延QoS需求的无线全双工传输的QoS保障根据大偏差原理，在充足的条件下，过程Q(t)的分布收敛于一个随机变量Q(∞)，使得$-\underset{Q_{\mathrm{th}}\to \infty }{\lim }\frac{\log \left(\mathrm{Pr}\right\{Q(\infty )>Q_{\mathrm{th}}\left\}\right)}{Q_{\mathrm{th}}}=\theta ,$其中Q_th是队长界限，且θ>0；参量θ被称为Qos指数，用以衡量QoS违反概率的指数衰落速率；θ越大对应的衰落速率越快，也说明系统可以提供一个严格的QoS要求，而θ越小对应的衰落速率越慢，表示系统提供的QoS需求较宽松；当θ逐渐趋近与无穷大时，意味着系统不能容忍任何时延，对应着非常严苛的QoS约束；无线全双工双向传输的有效容量，从节点A到节点B和从节点B到节点A的无线全双工双向传输的有效容量，分别表示为C_AB(θ_a,θ_b)和C_BA(θ_a,θ_b)，如下所示：其中γ_ab和γ_ab分别表示从节点A到节点B和从节点B到节点A的信道的瞬时状态信息；z＝(γ_ab,γ_ba)是无线全双工双向链路的全部信道状态信息；E_z{·}表示z的期望；P_a和P_b分别表示节点A和节点B的发送功率；无线全双工单向传输的有效容量，从节点C到节点D以及从节点D到节点C的无线全双工单向传输链路的有效容量，分别记为C_CD(θ_a,θ_b)和C_DE(θ_a,θ_b)，如下所示：其中γ_cd和γ_de分别表示从节点C到节点D和从节点D到节点E的信道的瞬时状态信息；是无线全双工单向链路的全部信道状态信息；表示的期望；P_c和P_d分别表示节点A和节点B的发送功率；2)、在不同统计时延QoS需求下最大化无线全双工传输的和有效容量21)、不同统计时延QoS需求下无线全双工传输有效容量的最优化；22)、异构统计时延QoS需求下无线全双工传输的QoS驱动功率分配；23)、不完美QoS指数传输对功率分配和有效容量的影响。