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1、(10)申请公布号 CN 102948221 A (43)申请公布日 2013.02.27 C N 1 0 2 9 4 8 2 2 1 A *CN102948221A* (21)申请号 201180028684.0 (22)申请日 2011.06.08 61/352,942 2010.06.09 US 13/115,650 2011.05.25 US H04W 48/20(2009.01) (71)申请人动力发明有限责任公司 地址塞舌尔马埃 (72)发明人陈雁 刘坚能 张舜卿 仇佩亮 (74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所 11105 代理人张丽新 (54) 发明名称 开发认知多中继系统中的。
2、用于延迟敏感应用 的缓冲器 (57) 摘要 在此提供用于开发认知多中继系统中的用于 通信延迟敏感应用的缓冲器的系统、方法、和计算 机可读介质。二级接收器装置可以基于对从第一 接近中继站延伸到二级接收器的通信链路的估计 而选择第一接近中继站,而二级发送器装置,其基 于对从二级发送器和第二接近中继站延伸的通信 链路的评价而选择第二接近中继站,其中由二级 接收器装置采用第一接近中继站与二级发送器装 置通信,以及由二级发送器使用第二接近中继站 与二级接收器通信。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.12.10 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2011/039680。
3、 2011.06.08 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/156528 EN 2011.12.15 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书17页 附图13页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 17 页 附图 13 页 1/3页 2 1.一种方法,包括: 基于对从第一接近中继站延伸到二级接收器的第一组通信链路的估计而选择该第一 接近中继站,由该二级接收器采用该第一接近中继站与二级发送器通信;和 基于对从二级发送器和第二接近中继站延伸的第二组通信链路的估计而选择该第二 接近中继站,由该二级发送器采用该第二接近中继站与该二级接收。
4、器通信。 2.根据权利要求1所述的方法,该第一接近中继站的选择还包括基于该第一组通信链 路是非一级用户阻塞链路而标识该第一接近中继站。 3.根据权利要求1所述的方法,该第一接近中继站的选择还包括最大化与从该第一接 近中继站延伸到该二级接收器的该第一组通信链路相关联的信道增益。 4.根据权利要求1所述的方法,该第一接近中继站的选择还包括在控制信道上广播该 第一接近中继站的索引。 5.根据权利要求4所述的方法,该第二接近中继站的选择还包括基于从该二级发送器 延伸到该第二接近中继站的该第二组通信链路而标识该第二接近中继站。 6.根据权利要求5所述的方法,该第二接近中继站的选择还包括最大化该第二组通信。
5、 链路相对于与从该二级收发器延伸到该第二接近中继站的所有其他通信链路的信道增益, 该第二接近中继站与该第一接近中继站不同。 7.一种系统,包括: 二级接收器,配置为基于对从第一接近中继站延伸到二级接收器的第一组通信链路的 评价而选择该第一接近中继站;和 二级发送器,配置为基于对从该二级发送器和第二接近中继站延伸的第二组通信链路 的评价而选择该第二接近中继站,其中由该二级接收器采用该第一接近中继站与该二级发 送器通信,和由该二级发送器使用该第二接近中继站与该二级接收器通信。 8.一种存储用于使计算机执行指令的计算机可执行指令的计算机可读介质,该计算机 可执行指令包括: 用于基于对从第一接近中继站。
6、延伸到二级接收器的第一组通信链路的估计而选择该 第一接近中继站的代码,由该二级接收器使用该第一接近中继站与二级发送器通信;和 用于基于对从二级发送器和第二接近中继站延伸的第二组通信链路的估计而选择该 第二接近中继站的代码,由该二级发送器使用该第二接近中继站与该二级接收器通信。 9.一种方法,包括: 从作为一组非空中继站与二级接收器之间的链路或二级发送器与该组非空中继站之 间的链路的函数的该组非空中继站中标识最好的中继站;和 当从作为该组非空中继站与该二级接收器之间的链路的函数的该组非空中继站中选 择了该最好的中继站时,在控制信道上广播选择的中继站的索引。 10.根据权利要求9所述的方法,其中该。
7、组非空中继站与阻塞非一级用户的链路相关 联。 11.根据权利要求9所述的方法,还包括通过保证该二级接收器选择的最好的中继站 不同于该二级发送器选择的最好的中继站来挑选该最好的中继站。 12.一种系统,包括: 从作为一组非空中继站与二级接收器之间的链路或二级发送器与该组非空中继站之 权 利 要 求 书CN 102948221 A 2/3页 3 间的链路的函数的该组非空中继站中标识最好的中继站的组件,其中该组件响应于从作为 该组非空中继站与该二级接收器之间的链路的函数的该组非空中继站中选择了该最好的 中继站而在控制信道上广播选择的中继站的索引。 13.一种存储用于使计算机执行指令的计算机可执行指令。
8、的计算机可读介质,该计算 机可执行指令包括: 用于基于一组非空中继站与二级接收器之间的链路或二级发送器与该组非空中继站 之间的链路而从该组非空中继站中标识最好的中继站的代码;和 用于当基于该组非空中继站与该二级接收器之间的链路而从该组非空中继站中选择 了该最好的中继站时,在控制信道上广播选择的中继站的索引的代码。 14.一种方法,包括: 从二级接收器接收确认分组;和 以先进先出的方式从无限长的缓冲器中删除分组,其中该缓冲器与该二级接收器基于 该中继站与该二级接收器之间的非一级用户阻塞链路而选择的中继站相关联,该非一级用 户阻塞链路呈现的信道增益超过与另一中继站与该二级接收器之间的其他非一级用户。
9、阻 塞链路相关联的信道增益。 15.一种系统,包括: 确认估计器,其确定是否已经从选择该系统的二级接收器接收到确认,该二级接收器 基于该系统与二级接收器之间的非一级阻塞链路而选择该系统,该非一级阻塞链路具有的 信道增益超过其他中继站与该二级接收器之间的其他非一级用户阻塞链路所呈现的信道 增益;和 分组删除组件,其响应于该确认估计器确定已经从该二级接收器接收到确认而以先进 先出方式从缓冲器中去除分组。 16.一种存储用于使计算机执行指令的计算机可执行指令的计算机可读介质,该计算 机可执行指令包括: 用于接收来自二级接收器的确认分组的代码;和 用于以先进先出方式从无限长的缓冲器中删除分组的代码,其。
10、中该缓冲器与该二级接 收器选择的、作为该中继站与该二级接收器之间的非一级用户阻塞链路的函数的中继站相 关联,该非一级用户阻塞链路呈现的信道增益超过与另一中继站与该二级接收器之间的其 他非一级用户阻塞链路相关联的信道增益。 17.一种方法,包括: 获得从选择的中继站向二级发送器发送的确认分组,其中已经基于该二级发送器与该 选择的中继站之间的非一级用户阻塞通信链路而将该选择的中继站标识为优选的中继站, 该非一级用户阻塞通信链路具有的信道增益超过与来自该二级发送器和其他未选择的中 继站的其他非一级用户阻塞通信链路相关联的信道增益,以及该选择的中继站不是与该二 级发送器正在与其通信的二级接收器相关联的。
11、选择的中继站;和 响应于获得该确认分组,从与该二级发送器相关联的队列中去除分组。 18.一种系统,包括: 确认确定器,其区分从选择的中继站向二级发送器发送的确认分组和否认分组,其中 已经基于该二级发送器与该选择的中继站之间的非一级用户阻塞通信链路而将该选择的 权 利 要 求 书CN 102948221 A 3/3页 4 中继站标识为优选的中继站,该非一级用户阻塞通信链路具有的信道增益超过与来自该二 级发送器和其他未选择的中继站的其他非一级用户阻塞通信链路相关联的信道增益,以及 该选择的中继站不是与该二级发送器正在与其通信的二级接收器相关联的选择的中继站; 和 分组去除组件,其基于该确认分组的接。
12、收而从与该二级发送器相关联的队列中去除分 组。 19.一种存储用于使计算机执行指令的计算机可执行指令的计算机可读介质,该计算 机可执行指令包括: 用于获得从选择的中继站向二级发送器发送的确认分组的代码,其中已经基于该二级 发送器与该选择的中继站之间的非一级用户阻塞通信链路而将该选择的中继站标识为优 选的中继站,该非一级用户阻塞通信链路具有的信道增益超过与来自该二级发送器和其他 未选择的中继站的其他非一级用户阻塞通信链路相关联的信道增益,该选择的中继站不是 与该二级发送器正在与其通信的二级接收器相关联的选择的中继站;和 用于响应于获得该确认分组从与该二级发送器相关联的队列中去除分组的代码。 权 。
13、利 要 求 书CN 102948221 A 1/17页 5 开发认知多中继系统中的用于延迟敏感应用的缓冲器 0001 优先权声明 0002 本申请要求题为“EXPLOITING BUFFERS IN COGNITIVEMULTI-RELAY SYSTEMS FOR DELAY-SENSITIVE APPLICATIONS”的、2010年6月9日提交的美国临时专利申请序 列号61/352,942和题为“EXPLOITING BUFFERS IN COGNITIVE MULTI-RELAY SYSTEMS FORDELAY-SENSITIVE APPLICATIONS”的、2011年5月25日提交。
14、的美国非临时专利申请序 列号13/115,650的优先权。在此通过引用并入上述申请的全部。 技术领域 0003 本公开一般涉及无线网络,包括但不局限于无线网络中的认知和协作传输。 背景技术 0004 认知和协作技术是下一代无线网络设计中的两个核心部分。认知传输背后的 核心思想是在不干扰一级用户(primary user,PU)的正常传输的前提下,允许二级用户 (secndary user,SU)在时间、频率、或频谱域中开发一级通信系统留下的未充分使用的频 谱空洞。 0005 认知无线电(CR)系统的一个问题是与一级系统共享频谱的效率低。例如,在分隔 很远的二级用户之间直接传输一般需要消耗更多功。
15、率,同时接入相应减少,并且频谱共享 效率低。提高频谱共享效率的吸引人的技术方案是与中继站(RS)相组合的认知无线电,诸 如认知多中继(CMR)系统。 0006 认知多中继系统是目前研究的主题,其可以大概分成以下几类研究领域:延迟敏 感应用、开发认知多中继系统中的一级用户的空间爆炸(spatialburstiness)、和缓冲认知 多中继系统中有利的双侧空间多样性(double-sidedspatial diversity)。延迟敏感应 用中的大多数研究集中在问题的物理层方面,诸如多跳认知网状网络的选择策略和认知中 继系统的中断(outage)性能。这些研究假定延迟不敏感应用并且集中在诸如平均吞。
16、吐量 或遍历容量的物理(PHY)层性能指标。然而,从应用的角度来看,将更重视保证服务质量 (QoS)的实时服务,其刺激对物理层和更高层性能的共同考虑。特别地,当考虑延迟敏感应 用时,诸如稳定区域和平均端对端分组延迟的其他性能测量变得很关键,其可以包含排队 理论(延迟动态)和信息理论(PHY动态)。由于认知多中继系统中查询的复杂相互作用,强 制法(brute force approach)不能提供可行的技术方案。 0007 在开发认知多中继系统中的一级用户的空间爆炸的背景下,已经对认知多接入网 络延迟、认知无线电网络中的延迟最小机会时间表的领域进行分析,以及已经对一级发送 器和二级发送器处的队列。
17、动态以及他们的相互作用进行建模。尽管如此,这些研究集中在 一级用户覆盖范围(coverage)比二级系统大很多的场景。在该场景中,每当一级用户在具 体信道上是活动的时,所有二级用户都必须保持沉默或跳跃到其他空闲频率,在这种情况 下不可以开发一级用户的空间爆炸。 0008 关于缓冲认知多中继系统中有利的双侧空间多样性,研究显示,对于中继选择, 说 明 书CN 102948221 A 2/17页 6 可以获得与分布的空间-时间编码相同的多样性级别,而复杂性降低很多。在具有N个 中继站的传统的认知多中继系统中,不考虑中继站节点处的缓冲。结果,标准解码和转寄 (decode-and-forward,D。
18、F)协议以及中继选择方案只可以在一侧(源中继链路或中继目的 地链路)获得第N级别的空间多样性。 0009 上述不足仅仅旨在提供对传统的系统和技术中的一些问题的概述,而并不是穷 尽。在查阅以下描述时,传统系统和技术中的其他问题和在此描述的各种非限制性实施例 相对应的优点可以变得更明显。 发明内容 0010 以下简单介绍发明内容,以提供对在此描述的一些方面的基本了解。该发明内容 不是对公开主题的扩展性概述。它并不旨在标识公开主题的关键或重要元件,或划定本公 开的范围。它的唯一目的是简单介绍公开主题的一些概念,作为稍后更详细描述介绍的前 奏。 0011 根据各种实施例,本申请属于认知多中继覆盖范围比。
19、一级用户覆盖范围(例如,部 分74装置)大很多的场景,就这点而论,为了在认知多中继系统中高效率地共享频谱,开发 一级用户活动的空间爆炸是关键的。例如,当一级用户正在影响源至中继站链路时,尽管如 此,中继站至目的地链路仍然可以有效,其类似于空间域中的传输孔。另外,通过开发认知 多中继系统中的队列,可以实现同时提高二级发送器至中继站链路以及中继站至二级接收 器链路两者的可靠性的中继站选择多样性。 0012 因此根据前述事项,本申请描述认知多中继缓冲解码和转寄 (cognitiveulti-relay buffered decode-and-forward,CMF-BDF)系统、方法、和协议。在 此。
20、公开的认知多中继缓冲解码和转寄系统可以动态地调节认知传输以在同时受益于双侧 选择多样性的优点时开发空间一级用户爆炸。因此优于中继站不具有缓冲能力的传统解码 和转寄以及直接传输方案、还有认知多中继解码和转寄方案,可以获得稳定/延迟性能的 实质增益。 0013 根据一个或多个各种实施例,本申请描述一种方法,包括:至少部分地基于对从第 一接近中继站延伸到二级接收器的通信链路或通信链路组的估计而选择第一接近中继站, 和至少部分地基于对从二级发送器和第二接近中继站延伸的通信链路的评价而选择第二 接近中继站,其中由二级接收器采用第一接近中继站与二级发送器通信,以及由二级发送 器使用第二接近中继站与二级接收。
21、器通信。 0014 另外,根据一个或多个另外的实施例,本申请公开了一种系统,包括:二级接收器, 其至少部分地基于对从第一接近中继站延伸到二级接收器的通信链路或通信链路组的估 计而选择第一接近中继站,和二级发送器,其至少部分地基于对从二级发送器和第二接近 中继站延伸的通信链路的评价而选择第二接近中继站,其中由二级接收器采用第一接近中 继站与二级发送器通信,以及由二级发送器使用第二接近中继站与二级接收器通信。 0015 根据另外的实施例,本申请描述一种存储计算机可执行指令的计算机可读介质, 用于使计算机执行指令,计算机可执行指令包括:用于至少部分地基于对从第一接近中继 站延伸到二级接收器的通信链路。
22、的估计而选择第一接近中继站的代码,和至少部分地基于 对从二级发送器和第二接近中继站延伸的通信链路的评价而选择第二接近中继站的代码, 说 明 书CN 102948221 A 3/17页 7 其中由二级接收器采用第一接近中继站与二级发送器通信,以及由二级发送器使用第二接 近中继站与二级接收器通信。 0016 根据另外的实施例,本申请公开了一种方法,包括:基于非空中继站组与二级接收 器之间的链路或二级发送器与非空中继站组之间的链路而从一组非空中继站中标识最好 的中继站,以及当基于非空中继站组和二级接收器之间的链路而从一组非空中继站中选择 最好的中继站时,在控制信道上广播选择的中继站的索引。 0017。
23、 此外,在另外的实施例中,本申请描述一种系统,包括:基于非空中继站组与二级 接收器之间的链路或二级发送器与非空中继站组之间的链路而从非空中继站组中标识最 好的中继站的组件,其中组件响应于基于非空中继站组与二级接收器之间的链路从非空中 继站组中选择出来的最好的中继站而在控制信道上广播选择的中继站的索引。 0018 在另外的实施例中,本申请描述了一种存储计算机可执行指令的计算机可读介 质,用于使计算机执行指令;计算机可执行指令包括:用于基于非空中继站与二级接收器 之间的链路或二级发送器和非空中继站组之间的链路而从非空中继站组中标识最好的中 继站的代码;和用于当基于非空中继站组和二级接收器之间的链路。
24、而从非空中继站组中选 择最好的中继站时用于在控制信道上广播选择的中继站的索引的代码。 0019 另外,在另外的实施例中,本申请描述一种方法,包括:接收来自二级接收器的确 认分组;和以先进先出方式从无限长的缓冲器中删除分组,其中缓冲器与由二级接收器至 少部分地基于中继站与二级接收器之间的非一级用户阻塞链路而选择的中继站相关联,该 非一级用户阻塞链路呈现的信道增益超过与另一中继站与二级接收器之间的其他非一级 用户阻塞链路相关联的信道增益。 0020 在另外的实施例中,本申请公开一种系统,包括:确认估计器,其确定是否从选择 系统的二级接收器中接收到确认,该二级接收器至少部分地基于该系统与二级接收器之。
25、间 的非一级阻塞链路而选择该系统,该非一级阻塞链路具有的信道增益超过其他中继站与二 级接收器之间的其他非一级用户阻塞链路呈现的信道增益;和分组删除组件,其响应于确 认估计器确定已经从二级接收器中接收到确认而以先进先出方式从缓冲器中去除分组。 0021 本申请还公开一种存储计算机可执行指令的计算机可读介质,用于使计算机执行 指令,计算机可执行指令包括:用于接收来自二级接收器的确认分组的代码;和用于以先 进先出方式从无限长的缓冲器中删除分组的代码,其中缓冲器与由二级接收器至少部分地 基于中继站与二级接收器之间的非一级用户阻塞链路而选择的中继站相关联,该非一级用 户阻塞链路呈现的信道增益超过与另一中。
26、继站与二级接收器之间的其他非一级用户阻塞 链路相关联的信道增益。 0022 在另外的实施例中,本申请还描述一种方法,包括:获得从选择的中继站向二级发 送器发送的确认分组,其中已经基于二级发送器与选择的中继站之间的非一级用户阻塞通 信链路而将选择的中继站标识为优选的中继站,该非一级用户阻塞通信链路具有的信道增 益超过与来自二级发送器和其他未选择的中继站的其他非一级用户阻塞通信链路相关联 的信道增益,以及该选择的中继站不是与二级发送器正在与其通信的二级接收器相关联的 选择的中继站,和响应于获得确认分组从与二级发送器相关联的队列中去除分组。 0023 另外,本申请还描述一种系统,包括:确认确定器,其。
27、区分从选择的中继站向二级 发送器发送的确认分组与否认分组,其中已经基于二级发送器与该选择的中继站之间的非 说 明 书CN 102948221 A 4/17页 8 一级用户阻塞通信链路而将选择的中继站标识为优选的中继站,该非一级用户阻塞通信链 路具有的信道增益超过与来自二级发送器和其他非选择的中继站的其他非一级用户阻塞 通信链路相关联的信道增益,以及该选择的中继站不是与二级发送器正在与其通信的二级 接收器相关联的选择的中继站,和分组去除组件,其基于确认分组的接收而从与二级发送 器相关联的队列中去除分组。 0024 此外,本申请还描述一种存储计算机可执行指令的计算机可读介质,用于使计算 机执行指令。
28、,计算机执行指令,包括:用于获得从选择的中继站向二级发送器发送的确认分 组的代码,其中已经基于二级发送器与选择的中继站之间的非一级用户阻塞通信链路而将 选择的中继站标识为优选的中继站,该非一级用户阻塞通信链路具有的信道增益超过与来 自二级发送器和其他未选择的中继站的其他非一级用户阻塞通信链路相关联的信道增益, 该选择的中继站不是与二级发送器正在与其通信的二级接收器相关联的选择的中继站,和 用于响应于获得确认分组从与二级发送器相关联的队列中去除分组的代码。 0025 以下说明书与附图详细阐述公开主题的某些说明性方面。然而,这些方面仅仅表 示本申请可以采用的原理的几个方面。公开主题旨在包括所有这些。
29、方面及其等同物。当连 同附图一起考虑时,从以下各种实施例的详细说明中,公开主题的其他优点和特征将变得 更明显。 附图说明 0026 参考以下附图描述本公开的非限制性和非穷举性实施例,其中除非另作说明,遍 及各个视图,相同附图标记指的是相同的部分。 0027 图1说明可以利用机会接入随机分散和分布小覆盖范围一级用户系统的授权 (licensed)频谱的大覆盖范围认知多中继(CMR)系统的方框图。 0028 图2说明根据实施例的可以包括在二级发送器和/或二级接收器内或与二级发送 器和/或二级接收器相关联的二级收发器的方框图。 0029 图3说明根据实施例的可以为二级用户装置的利益利用机会开发一级通。
30、信系统 留下的频谱空洞而不会过度干扰一级用户装置的通信的二级中继站的方框图。 0030 图4说明根据实施例的说明性认知组件的方框图。 0031 图5说明根据实施例的说明性知觉组件的方框图。 0032 图6说明根据实施例的在二级发送器与中继站以及中继站与二级接收器之间建 立的链路。 0033 图7说明根据实施例的分别从一级用户装置和/或二级用户装置发出和发到一级 用户装置和/或二级用户装置的通信分组的总体流动和相互作用。 0034 图8-12说明与在时间、频率或空间域中开发一级通信系统留下的未充分使用的 频谱空洞而不干扰占用无线区域网的一级用户装置的传输和/或接收相关联的各种过程。 0035 图。
31、13说明根据实施例的可操作于运行公开的系统和方法的计算系统的方框图。 具体实施方式 0036 在此介绍的系统、方法、和设备的各种非限制性实施例为二级用户装置的利益利 用机会开发由一级通信系统留下的频谱空洞,而不会过度干扰一级用户装置的通信。 说 明 书CN 102948221 A 5/17页 9 0037 在以下描述中,阐述多个具体细节以提供对实施例的彻底了解。然而,本领域技术 人员将意识到在不具有一个或多个具体细节的情况下,或在利用其他方法、组件、材料等等 的情况下也可以实施在此描述的技术。在其他情况下,为了避免模糊某些方面,未详细示出 或描述众所周知的结构、材料、或操作。 0038 遍及该。
32、说明书,说法“一个实施例”或“实施例”意指在至少一个实施例中包括结合 实施例描述的具体特征、结构、或特性。因此,遍及该说明书在各个地方出现的短语“在一个 实施例中”或“在实施例中”并不是指所有都必须是同一个实施例。此外,具体特征、结构、 或特性可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。 0039 如在此使用的,术语“组件”、“系统”、“接口”等等旨在指与计算机相关联的实体、 硬件、软件(例如在运行时)、和/或固件。例如,组件可以是处理器、在处理器上运行的过程、 对象、可执行、程序、存储器装置、和/或计算机。通过说明,在服务器上运行的应用和该服 务器可以是组件。在过程内可以存在一个或多个组件。
33、,而组件可以位于一台计算机上和/ 或分布在两台或更多计算机上。 0040 另外,这些组件可以从其上存储了各种数据结构的各种计算机可读介质运行。诸 如根据具有一个或多个数据分组(例如,来自与在本地系统中、分布系统中、和/或通过例 如因特网、局域网、宽域网等等的网络的另一组件相互作用的一个组件的数据)的信号,组 件可以经由本地和/或远程过程利用该信号与系统系统通信。 0041 如另一示例,组件可以是具有由电气或电子线路操作的机械零件提供的具体功能 的设备;可以由一个或多个处理器运行的软件应用或固件应用操作电气或电子线路;一个 或多个处理器可以在设备的内部或外部,以及可以运行至少一部分软件或固件应用。
34、。如又 一示例,组件可以是通过电子组件而不是机械零件提供具体功能的设备;电子组件可以在 其中包括运行至少比较(confer)电子组件的部分功能的软件和/或固件的一个或多个处 理器。一方面,组件可以例如在云计算系统内经由虚拟机模拟电子组件。 0042 在此使用词语“示例性”和/或“说明性”意指充当示例、例子、或说明。为了避免 怀疑,在此公开的本主题并不局限于如此示例。另外,在此描述的作为“示例性”和/或“说 明性”的任意方面或设计并不必须理解为比其他方面或设计更优选或更好,也不是意指排 除那些本领域技术人员已知的等同示例性结构以及技术。此外,就在说明书或权利要求中 使用术语“包括”、“具有”、“。
35、包含”及其他类似的词语而言,这样的术语旨在包括-以类似于 术语“包含”的方式作为开放的转换词语的-而不排除任意另一或者其他元件。 0043 如根据在此描述的公开主题的一个或多个方面,关于执行推理和/或概率确定和 /或基于统计的确定,可以采用基于认知智能的系统,例如使用显式和/或隐式训练过的分 类器。例如,人工智能系统可用于为随机位于认知无线电网络内的二级发送器和二级接收 器选择适当的中继站,其中二级接收器和二级发送器可以使他们的关于哪个中继站是最合 适的中继站的各自决定至少部分基于中继站与二次接收机之间以及二级发送器与中继站 之间的链路。 0044 如在此使用,术语“推论”或“推理”一般指的是。
36、从经由事件和/或数据捕获的一 组观测中对系统、环境、用户、和/或意图进行推理或推断系统、环境、用户、和/或意图的状 态的过程。捕获的数据和事件可以包括用户数据、装置数据、环境数据、来自传感器的数据、 传感器数据、应用数据、隐式数据、显式数据、等等。可以采用推理来标识(identify)具体 说 明 书CN 102948221 A 6/17页 10 情景或动作,或例如可以基于对数据和事件的考虑而生成感兴趣的事的状态的概率分布。 0045 推理也可以指用以从一组事件和/或数据组成高级事件的技术。这样的推理导致 从一组观察的事件和/或存储的事件数据构造新的事件或动作、事件在密切时间邻近上是 否互相关。
37、联、以及事件和数据是否来自一个或若干事件和数据源。关于公开的主题,就执行 自动和/或推断动作而言,可以采用各种分类方案和/或系统(例如,支持向量机、神经网 络、专家系统、贝叶斯信念网络、模糊逻辑、和数据合成引擎)。 0046 另外,使用标准编程和/或工程技术可以将公开的主题实施为方法、设备、或制 品,以产生控制计算机实施公开的主题的软件、固件、硬件、或其任意组合。在此使用的术语 “制品”旨在包含可从任意计算机可读装置、计算机可读载体、或计算机可读介质可访问的 计算机程序。例如,计算机可读介质可以包括但是并不局限于磁存储器装置,例如硬盘;软 盘;磁条;光盘(例如,压缩盘(CD)、数字视频盘(DV。
38、D)、Blu-ray Disc TM (BD);智能卡;闪速 存储器装置(例如,卡、棒、键驱动);和/或模拟存储器装置和/或任意以上计算机可读介质 的虚拟装置。 0047 为了使以下公开更生动,仅仅为了阐述,假定基本认知多中继系统包括二级发送 器、二级接收器、和K个半双工中继站。二级发送器与中继站之间的链路可以称为“T-R链 路”,而中继站与二级接收器之间的链路可以称为“R-R链路”。为了减少二级用户传输所产 生的干扰区域,假定在二级发送器和中继站两者处都配备有天线阵列,用于形成波束宽度 为弧度以及发送器天线增益为G t 的波束。当在中继站和二级发送器两者处接收信号时, 假定全向天线。另外,假。
39、定将认知多中继系统的传输时间分片(slot)。在任意片中,如果在 链路ij 2 上使用功率P ij 发送信号X(具有标准化信号能量),则接收器j上的接收信号可以 表示为: 0048 0049 其中a(P ij )是指示变量,是P ij 的函数。它指示使用功率P ij 从i至j的传输是 否被任意一级用户阻塞,a(P ij )0指示传输被阻塞,而a(P ij )=1相反。h ij 代表信道衰落 系数,其假定为平坦瑞利,因此链路ij上的功率增益(例如,H ij =|h ij | 2 )服从参数为1的指 数分布。H ij 假定在一个片内是准静态的,但是在不同的片之间独立同分布。 是i与j之间的大规模路。
40、径损耗,其中 0 和分别是路径损失系数和指数。代表从 结点i的所有相邻活动一级用户接收的和信号(summary signal)。因为一级用户覆盖范 围相对小得多,所以假定二级接收器不在任意互动一级用户的覆盖范围内,则可以认为 是具有功率的白噪声.Z j 是接收器j处的白高斯噪声(例如,), 其中假定另外,链路ij上的即时接收的信号干扰噪声比(SINR)可以定义为 其中是与发送功率无关的常量。 0050 另外,还假定一级用户均匀和/或随机地分布在二维平面上,密度为。第i一级 用户的活动性可以由通断(on-off)状态变量S i =0,1呈现,其中S i =1表示接通状态(例如, 一级用户是活动的。
41、),相反S i =0表示断开状态(例如,一级用户是空闲的)。N个一级用户的 活动状态(S 1 ,.,S N )可以假定为是独立同分布的随机变量。此外,一级用户活动状态在片 内保持静止(例如,Pt(S i 1),Pr(S i 0) 1 , 0 ),在不同的片之间独立同分布。 说 明 书CN 102948221 A 10 7/17页 11 0051 通过使用指示变量a(P ij ),可以使链路ij上的一级用户活动的影响与接收信号干 扰噪声比有关。当用功率P ij 发送时,位于距离DSP远的一级用户接收的平均干扰可以表 示为当干扰电平比阈值 th 高时,后果是对一级用户传输的干扰。通 过设置最大干扰。
42、区的半径因为波束宽度为弧度 的定向波束可以近似为角度为的扇形,所以干扰区的面积可以近似为角度为和半径为 的扇形的面积,其可以表示为根据均匀分布假定,因此干扰区中 的一级用户的数目可以按以下计算: 0052 0053 如果任意N(P ij )一级用户是活动的,则链路ij上的二级用户传输被“阻塞”,并且 (P ij )0.。功率为P ij 的二级用户传输不被阻塞的概率可以表示为: 0054 0055 0056 0057 其中是与发送功率P ij 无关的常数,但是与一级用 户密度和活动密度 0 直接相关。步骤(1)来自于对不同一级用户的独立同分布的假 定。 0058 另外,还假定将来自二级用户系统的。
43、数据封装到每个具有R位的小分组中。对于 每个时间片,最多可以发送要求比R更大的一个分组。使用香农公式,结点i和j之间可以 表示为I ij log2 ( 1+ ij ),其中 ij 是接收器j处的信号干扰噪声比。因此,通过链路ij 成功传输分组的概率,表示为p succ,ij ,可以按以下解算: 0059 0060 0061 其中是与发送功率P ij 无关的常数,但是与分组大小R 和链路两端之间的距离D ij 直接相关。步骤(1)应用等式(2)的结果。 0062 因此,对于给定组d ij ,R,和 0 ,存在唯一发送功率其最大化链路ij 上成功传输的概率(例如,)的。最佳的发送功率因此可 以表示。
44、为: 说 明 书CN 102948221 A 11 8/17页 12 0063 0064 而链路ij上的成功传输的相对应的最佳概率是: 0065 0066 其中是与相关的常数。 0067 现在转向附图,图1描述大覆盖范围的认知多中继(CMR)系统100,其可以利用机 会接入随机分散以及分布的小覆盖范围的一级用户系统的授权频谱。大覆盖范围认知多 中继系统100可以包括无线区域网(WRAN)系统102,其可以为郊区大学校园或城镇或中等 规模的农村区域提供无线通信。一般地,无线区域网系统102的覆盖面积或小区半径可以 在小于2公里到大于10公里的范围内变动。无线区域网102可以包括随机处于无线区域 。
45、网系统102的整个覆盖区域和/或小区半径内的大量一级用户装置(例如,一级用户装置 104A-104H)。另外,无线区域网102也可以包括二级用户发送器106和二级用户接收器110, 以及多个中继站108X和108Z。应该注意,虽然图1描绘了一个二级发送器106和一个二级 接收器110,但多个二级发送器和二级接收器可以随机地分散在无线区域网系统102提供 的整个覆盖区域。类似地,关于中继站108X和108Z,虽然图示了在无线区域网系统102的 小区半径内仅仅存在两个中继站,但多个中继站(例如,中继站108X和中继站108Z)可以位 于无线区域网系统102内。 0068 一级用户装置104A-10。
46、4H可以在时间、频率、或空间域内与一个或多个无线载体 或一级通信系统相关联。一般地,一个或多个无线载体或一级通信系统将通过例如调节机 构(regulatory organization)拥有或被分配有专用的具体波带或子波带的无线频谱。因 此,一级用户装置104A-104H将一般紧密地与一个或多个无线载体或者一级通信系统提供 的资源(例如,频谱)相关联和/或专门(exclusively)使用一个或多个无线载体或者一级 通信系统提供的资源(例如,频谱)。如本领域技术人员将意识到由一级用户装置104A-104H 专用分配的无线频谱可能是极端浪费的和低效的,因为大多数时间不需要完全采用全部分 配的无线。
47、频谱。事实上,为了发现无线频谱目前利用的程度进行的一个调查显示,一些无 线电信道的利用时间不到百分之一,以及在所有频带范围内的平均占用时间仅仅为百分之 5.2。调查还发现例如,在一个测量周期期间,纽约市在30-300MHz子波带的最大完全频谱 占有率令人惊讶地仅仅为百分之13.1,甚至在使用的高峰时间期间,也可以在公共波带的 频谱中发现空闲空间。 0069 一级用户装置104A、一级用户装置104D、和一级用户装置104H图示为阴影化,因 为这些一级用户装置,虽然专门与特定无线载体或具体一级通信系统相联系(affiliated with),但目前可以是不活动的,因此目前没有利用无线载体或一级通。
48、信系统提供的设施。 例如,一级用户装置104A、一级用户装置104D、和/或一级用户装置104H可以与暂时不活 动的用户(例如,电源断开和/或当前不使用一级通信系统提供的频谱资源进行接收/发送 的装置)相关联。 0070 二级发送器106和二级接收器110可以利用机会开发一级通信系统或一个或多个 说 明 书CN 102948221 A 12 9/17页 13 无线载体在时间、频率、或空间域中留下的未充分使用的频谱空洞而不干扰一级用户装置 104A-104H进行的正常传输的装置。二级发送器106和/或二级接收器110因此可以采用 任意实际的动态频谱接入方案,诸如频谱缠绕(spooling)和/或。
49、机会频谱接入(OSA)。 0071 中继站108X和108Z可以是如下装置,其从一个或多个一级用户装置104A-104H 和/或二级发送器(例如,二级发送器106)接收信号和/或分组以及在相同频率或不同 频率上转播接收的信号和/或分组到诸如二级接收器110或一个或多个一级用户装置 104A-104H的接收装置。一般地,中继站108X和108Z是在有线/无线通信网络的分段 (segment)之间移动或转寄分组、帧、和/或信号的互连装置,通常可以接收一种形式的分 组、帧、和/或信号,其后以不同形式转发接收的分组、帧、和/或信号。中继站108X和中继 站108Z一般从诸如二级发送器106的发送器装置接收分组、帧、和/或信号,放大接收的信 号,移动(shift)信号的频率,以及转播频移的信号。可以由另一中继站接收转播的频率转 换信号,其中如有必要,可以执行信号的进一步放大、频率移动、以及转播,或频移的信号可 以由诸如二级接收器110的二级接收器接收。 0。