CN101926216B - 在分散式无线网络中提供改进的通信的装置、方法和计算机程序产品 - Google Patents

在分散式无线网络中提供改进的通信的装置、方法和计算机程序产品 Download PDF

Info

Publication number
CN101926216B
CN101926216B CN200980103291.4A CN200980103291A CN101926216B CN 101926216 B CN101926216 B CN 101926216B CN 200980103291 A CN200980103291 A CN 200980103291A CN 101926216 B CN101926216 B CN 101926216B
Authority
CN
China
Prior art keywords
making
local
decision
measurement
distributed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200980103291.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101926216A (zh
Inventor
N·尼弗多维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Technologies Oy
Original Assignee
Nokia Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Oyj filed Critical Nokia Oyj
Publication of CN101926216A publication Critical patent/CN101926216A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101926216B publication Critical patent/CN101926216B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2662—Arrangements for Wireless System Synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H04W56/002—Mutual synchronization
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/7163—Spread spectrum techniques using impulse radio
    • H04B1/7183—Synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2662—Arrangements for Wireless System Synchronisation
    • H04B7/2671—Arrangements for Wireless Time-Division Multiple Access [TDMA] System Synchronisation
    • H04B7/2678—Time synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2662—Arrangements for Wireless System Synchronisation
    • H04B7/2671—Arrangements for Wireless Time-Division Multiple Access [TDMA] System Synchronisation
    • H04B7/2678—Time synchronisation
    • H04B7/2687—Inter base stations synchronisation
    • H04B7/2696—Over the air autonomous synchronisation, e.g. by monitoring network activity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/16—Interfaces between hierarchically similar devices
    • H04W92/18—Interfaces between hierarchically similar devices between terminal devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明的示例性实施方式支持无线网络中的自组织分散式功能，其中无线网络诸如具有任意拓扑的网络(例如，认知无线电网络)，其利用诸如基于分组的通信之类的非连续通信。在本发明的一个示例性实施方式中，一种方法，包括：由第一装置做出至少一个局部可用决策或测量；以及在第一装置与分散式无线通信网络内的至少一个第二装置之间执行局部信息交换，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信，其中所述局部信息交换支持在第一装置与至少一个第二装置之间合作以至少部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策。

Description

在分散式无线网络中提供改进的通信的装置、方法和计算机程序产品
技术领域
本发明的示例性且非限制性实施方式总体上涉及无线通信系统、装置、方法和计算机程序产品，更具体地，本发明涉及分散式无线通信系统内的通信和/或同步。
背景技术
在当前的蜂窝网络中，集中式同步协议广泛用于建立和维持网络节点之间的协调。然而，集中式方法可能对于拥塞问题和中心(融合)站故障很敏感。因此，集中式技术可能不被认为是鲁棒的，并且在复杂网络中可能被认为是低效的，至少在拓扑的缩放、变化和移动性方面是低效的。与之相比，作为生物和物理系统中公知的现象，分布式同步和自同步，近来已经吸引了工程学越来越多的关注。
有关动态系统和/或同步的参考文献如下：
Hoppensteadt F.C.和Izhikevich E.M.的“Weakly Connected NeuralNetworks”，施普林格出版公司(Springer-Verlg)，纽约，1997；
Strogatz S.，“Sync：The Emerging Science of SpontaneousOrder”，NY：Hyperion 2003；
Acebron J.等，“The Kuramoto model：A simple paradigm forsynchronization phenomena”，Reviews of Modern Physics，v.77，pp.137-185，2005年1月；
S.Barbarossa，G.Scutari，“Decentralized Maximum-LikelihoodEstimation for Sensor Networks Composed of Nonlineary CoupledDynamical Systems”，IEEE Trans.on Signal Processing，pp.3456-3470，v.55，No.7，2007年7月；
S.Barbarossa，G.Scutari，“Bio-Inspired Sensor Network Design”，IEEE Signal Processing Magazine，pp.26-35，2007年5月；
Mirollo R.E.，Strogatz S.H.，“Synchronization of pulse-coupledbiological oscillators”，SIAM J.Appl.Math，v.50，pp.1645-1662，No.6，1990年12月；
Hong Y.-W.，Scaglione A.，“A Scalable Synchronzation Protocolfor Large Scale Sensor Networks and its Applications”，IEEE JSAC，V.23，pp.1085-1099，No.5，2005年5月；
Kuramato Y.，Lec.Notes in Physics No.30，Springer NY 1975；
Haykin，S.，“Cognitive Radio：Brain-Empowered WirelessCommunications”，IEEE Journal on Selected Areas in Communications，vol.23，no.2，pp.201-220，2005年2月。
无线通信系统未来的发展呈现出各种通信系统的共存，其具有动态频率分配/接入而不是集中式控制。这提出了认知无线电网络的概念。认知无线电的一个种由Haykin给出如下：“认知无线电，以软件定义的无线电为基础，其被定义为一种智能无线通信系统，该智能无线通信系统能够感知其环境并使用通过构建来理解的方法来从环境中学习并适应输入激励中的统计变量，记住两个主要目标：无论何时何地需要高度可靠的通信；高效的无线电频谱利用率。”参见Haykin，S.，“Cognitive Radio：Brain-Empowered WirelessCommunications”，IEEE Journal on Selected Areas in Communications，vol.23，no.2，pp.201-220，2005年2月。
发明内容
在本发明的一个示例性实施方式中，一种装置，包括：收发机，可配置用于与分散式无线通信网络内的至少一个其他装置进行局部(local)信息交换，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信；以及控制单元，可配置用于做出至少一个局部可用决策或测量，其中所述控制单元进一步可配置用于与所述至少一个其他装置合作以至少部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策。
在本发明的另一示例性实施方式中，一种装置，包括：用于与分散式无线通信网络内的至少一个其他装置进行局部信息交换的装置，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信；用于做出至少一个局部可用决策或测量的装置；以及用于与所述至少一个其他装置合作以至少部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策的装置。
在本发明的又一示例性实施方式中，一种方法，包括：由第一装置做出至少一个局部可用决策或测量；以及在第一装置与分散式无线通信网络内的至少一个第二装置之间执行局部信息交换，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信，其中所述局部信息交换支持在第一装置与至少一个第二装置之间合作以至少部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策。
在本发明的再一示例性实施方式中，一种第一装置可读的程序存储设备，其有形地包含第一装置可执行以执行操作的指令程序，所述操作包括：做出至少一个局部可用决策或测量；以及在第一装置与分散式无线通信网络内的至少一个第二装置之间执行局部信息交换，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信，其中所述局部信息交换支持至少在第一装置与至少一个第二装置之间合作以部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策。
附图说明
当结合附图阅读以下详细描述时，本发明示例性实施方式的前述以及其他方面将变得更加明显，附图中：
图1绘出了针对示例性无线网络内不同节点的转变定时(异步和同步)；
图2示出了具有局部状态的线性特性的两个节点的脉冲同步；
图3示出了针对具有局部状态的线性特性的两个节点的基于分组的传输的同步；
图4(a)-图4(d)呈现了通过数值求解针对N＝50的系统方程(方程3)而获得的随机初始化的振荡器相位的随时间的演化；
图5绘出了在此描述的仿真中使用的局部测量的示例性分布；
图6(a)-图6(d)示出了具有随机正态分布频率
Figure BPA00001187021600041
以及不同全局耦合的N＝50个振荡器的相位的示例性演化；
图7(a)-图7(c)图示了随机振荡器的频率
Figure BPA00001187021600042
随时间的示例性演化；
图8示出了次序参数随时间的示例性演化；
图9示出了具有N＝6个节点的示例性全局连通的网络；
图10绘出了示例性局部连通的网络；
图11图示了具有基于分组的传输和准连续时间处理的方案的示例性组件；
图12图示了适合于在实践本发明的示例性实施方式中使用的示例性电子设备的简化框图；以及
图13绘出了图示用于实践本发明的示例性实施方式的方法的一个非限制性示例的流程图。
具体实施方式
考虑连通网络中的状态动态，其中被初始化为不同状态(例如，局部意见local opinions)的各节点与目标(aim)交互以实现全局(整个网络上)稳定特性。全局稳定状态可以采取共识状态(所有节点同一状态)或同步状态(所有状态的同步动态)的形式。网络动态可以被建模成经由交互耦合的多个本地动态系统(或节点)。
作为示例，在最简单情形下本地状态的动态可以描述为振荡器的动态，其中本地状态由本地振荡器相位来确定。在抽象层面上，本地状态可以表示感兴趣的参数的分布式控制中的决策变量或本地估计。在这种情况下，网络的动态方程描述了做出共识(例如，全局估计)在何处对应于耦合的振荡器的同步或自组织的分布式决策。
此通用模型将在下文中用作进一步讨论和考虑认知无线电系统和网络中的分散式同步和分布式估计/检测/控制的非限制性、示例性基础。
时间同步在很多通信系统中起着重要作用，其例如用于联合估计/检测方法中、数据融合机制中以及介质访问方法中。在当前的蜂窝网络中，集中式同步协议广泛用于建立和维持节点之间的协调。如上所述，已知集中式方法对于中心(融合)站(例如，基站、接入节点)故障和拥塞问题很敏感。与之相比，传统的分散式同步方法通常要求较高层的消息交换和/或复杂的信号处理。
在分散式网络中，没有专门的融合和控制中心，例如脉冲式耦合可以用于建立和维持在所传输的分组之间的时间同步。此外，例如相位式耦合可以在分组持续时间期间使用以实现分布式估计/控制。然而，如下文进一步详细解释的，基于连续传输的、涉及分布式脉冲同步和分布式估计的传统技术并不适合应用于通常利用(例如，依靠)同步的基于分组的通信系统。
本发明的示例性实施方式支持无线网络中的自组织分散式功能，其中无线网络诸如具有任意拓扑的网络(例如，认知无线电网络)，其利用诸如基于分组的通信之类的非连续通信。在一个非限制性示例性实施方式中，移动终端包括收发机和控制单元。收发机配置用于与分散式无线通信网络(例如，认知无线电网络)内的至少一个其他移动终端进行局部信息交换，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信。控制单元配置用于做出至少一个局部可用决策或测量。控制单元还配置用于与至少一个其他移动终端合作以至少部分地基于(例如，移动终端的、其他移动终端的)至少一个局部决策或测量来做出集体决策。
在本发明的一个示例性实施方式中，提供估计/控制方法以在复杂网络中使用，在该复杂网络中，利用不具有融合或集中式控制中心(例如，基站)的分布式途径获得了全局估计或决策。示例性途径是基于连通(无线)网络内邻近节点之间的局部信息交换，其允许在特定条件下，节点基于局部可用决策/测量得到全局决策(例如，共识、集体决策)。特别地，网络节点被视为局部动态系统，其利用脉冲式耦合以建立传输分组之间的时间同步，并且在分组持续时间期间利用相位耦合以实现分布式估计/控制。
本发明的示例性实施方式可以实现为低功率/复杂度分布式同步方法，其可以在模拟域中执行而无需高耗电的模数转换(ADC)和/或昂贵的数字信号处理。尽管下文参考认知无线电系统和网络进行描述，但是本发明的示例性实施方式不限于此，并且可以结合其他分散式系统和网络一起使用。
在一个示例性实施方式中，所提议的分布式同步基于脉冲耦合的振荡器的自同步，其中自同步在很多生物和物理系统中已观察到。脉冲耦合的振荡器的集体特性已被研究。最近，脉冲耦合的方法被提议用于无线传感器网络(参见Hong)以及基于脉冲的UWB。然而，前述技术并不适合于结合基于分组的通信一起使用。本发明的示例性实施方式扩展了这些概念，从而提供对非连续通信(诸如基于分组的传输)的支持，并且形成分布式估计/控制的基础，如下文所述。
作为一个非限制性示例，考虑具有任意拓扑的无线网络，并且假设所有节点能够访问公共(无线电)信道以便通过持续时间为Ta发送分组而与其邻居周期性地(周期为T)交换信息。初始地，不同节点的传输时间瞬时并不同步(参见图1中上面三条曲线，被标记为异步节点1、异步节点2和异步节点3)。在静默周期Ts期间，每个节点在公共信道处测量来自其他节点的能量并将其与阈值k0进行比较。阈值水平例如可以基于噪声水平和可靠性要求来进行选择。当所有分组都处于同步时，所测量的值(此后为控制信号)不应当超过阈值(参见图1中的第四条曲线，被标记为同步)。如果所测量的值超过阈值，则该值被用于形成控制信号以调整下一传输瞬时。
每个节点的局部动态由节点的内部状态xn(t)来描述。假设xn(t)从某些初始状态到阈值k1是时间的单调递增函数。一旦局部状态达到阈值，x(tk)＞k1，则节点就传输脉冲并且返回到初始状态(参见图2的下部分)。当节点被隔离(或系统处于全局同步状态)时，则所有节点利用周期T来传输脉冲。
作为图示说明，图2中示出了具有局部状态的线性特性的两个节点的脉冲同步。上部分和下部分分别示出了脉冲传输瞬时和局部状态的动态。在没有交互的情况下，状态的动态和传输时刻分别以虚线和空心脉冲示出。在存在交互的情况下，在静默周期期间感应到的能量影响状态(实线)并且驱使传输时刻同步(ΔT→0)。
在Hong中描述了一种利用脉冲传输形成控制信号的可能方法，其中阻容(RC)电路上的电压用作状态变量。在Hong中，一个重要的假设是脉冲很短并且没有重叠。在这里描述的本发明的至少一些示例性实施方式针对可能有重叠的基于分组的传输对此方案进行了扩展。基于(无线电)分组的传输的目的有两重：(i)减少/消除由于短脉冲传输中不可避免的多径传输所导致的失步影响；以及(ii)促进分布式估计/控制，如在以下部分中所解决的。
类似于Hong，系统动态可以由漏电积分-触发(leakyintegrate-fire)模型来描述：
x · n ( t ) = S 0 - S 1 x n ( t ) - - - ( 0 )
其中S0与累积速度相关，S1是泄漏因子。
一种可能的实现可以包括同步块，其类似于图11中的“同步块”，其中阈值k0控制噪声灵敏度；S0，，S1和k1调节耦合强度和放电阈值；控制单元内的延迟块设置发射(Tx)模式(Tx模式：开关处于“1”；Rx模式：开关处于“0”)的持续时间。
相对于脉冲传输的一个区别在于，由于(无线电)分组Ta的持续时间，传输时刻彼此之间将会顺序延迟(沿着时间刻度前移)，这继而导致延迟累积并且妨碍同步。为了避免延迟累积，可以使用“提前”传输，这可以通过减小阈值k1来实现。另一种方式是将静默周期的持续时间调整为：Ts＝T-Ta(参见图3)。类似于脉冲传输，图3中的虚线和实线示出了具有交互以及不具有交互的两个节点的状态。
分组传输降低了同步(sync)精度(在同步情况下，所有分组(平均场)持续时间之和是Tc＞Ta)。不幸的是，对于此阶段的分布式估计/控制，不需要精确的同步：在同步时，来自不同节点的(无线电)分组适度地重叠以创建在下面用作局部决策的校正因子的有效平均场，这已足够。
对于认知无线电系统，局部测量可以呈现不同位置处、给定频带上的干扰温度。利用分布式控制，局部状态例如可以从游戏理论角度提供局部决策、计划动作和/或行为策略。
作为非限制性示例，考虑具有N个节点的网络，其中每个第n个节点(i)能够访问公共交互介质(例如，无线电或逻辑信道)以及(ii)包括：
(a)局部决策块，其周期性地在时间瞬时tk处对(矢量)参数yn(tk)(例如，一个或多个特定频带中的干扰温度)做出局部决策(或测量)；
(b)处理块，用于计算测量的特定函数gn(yn(tk))，其表示第n个节点的初始状态(在最简单的情况下gn(yn(tk))＝yn(tk))；
(c)测量块，其周期性地感测环境以从其他节点获得(例如，经由接收机或收发机接收)局部决策；
(d)具有状态xn(t)的动态系统，该状态演化为局部决策gn(yn(tk))和/或从其他状态xm(t)获得的决策的函数；以及
(e)接口块，用于将局部状态映射到某些物理载体上，并且周期性地使得其可用于邻居(例如，周期性地广播，定期地、不定期地或随机地)。
总的说来，此系统允许实现不具有数据融合中心的分布式估计/控制，其中每个节点做出有关矢量值的局部决策(或形成局部意见)、基于来自一个或多个其他模式的决策来调整其决策，并继而将其进一步广播。
系统动态可以通过运动方程进行描述，在离散时间为：
x · n ( t k ) = g n ( y n ( t k ) ) + K c n Σ m = 1 N a nm h [ x m ( t k - τ nm ) - x n ( t k ) ] + η n ( t k ) n＝1，...，N  (1a)
或者在连续时间为：
x · n ( t ) = g n ( y n ( t ) ) + K c n Σ m = 1 N a nm h [ x m ( t - τ nm ) - x n ( t ) ] + η n ( t ) n＝1，...，N  (1b)
其中h是标量耦合函数，K是全局控制增益，ci是局部正系数(例如，与局部测量的可靠性或信噪比(SNR)相关联)；系数anm描述了节点之间的耦合强度，τnm是从节点n到节点m的传播延迟，以及ηn(t)是耦合噪声。
实数耦合系数anm可以与信道参数相关联
Figure BPA00001187021600093
，其中pm是第m个节点发射的功率，hnm是衰落系数，dnm是节点n和m之间的距离。通常，系数anm可以是不对称的，例如以考虑不同节点处的不同发射功率。
如果耦合函数是h(x)＝sinx，则动态可以通过公知的耦合振荡器的Kuramoto模型来描述：
θ · n ( t ) = ω n ( y n ( t ) ) + K c n Σ m = 1 N a nm sin [ θ m ( t - τ nm ) - θ n ( t ) ] + η n ( t ) n＝1，...，N  (2)
然而，方程(1a)和(1b)表示耦合的动态系统的更一般的情况，其中xn是局部动态系统的状态(不一定是振荡器的相位)并且h()和gn()是节点的耦合函数和处理函数。系统可能不一定对于任意处理函数g(.)都收敛，但是已知其对于诸如min，max以及几何平均这类函数收敛。在下文中并且作为非限制性示例，考虑简化闭合形式的解的处理和获得(至少在某些情况下)的连续时间模型。
由于无线通信中的无线电波传播损失，所广播的信号随着距离衰退(anm＝f(dnm))，其导致动态系统(和/或节点)之间的局部耦合。接下来示出了在某些条件下，局部耦合创建稳定的决策簇，其可以解释为动态频谱分配。
作为非限制性示例，首先考虑全局连通网络的特性，其中在交互中没有噪声和/或延迟。此网络的动态可以通过针对全局耦合的振荡器的Kuramoto模型来描述：
x · n ( t ) = g n ( y n ( t ) ) + K N Σ m = 1 N sin [ x m ( t ) - x n ( t ) ] n＝1，...，N  (3)
其中gn(yn(t))＝ωn是局部频率，并且xn(t0)＝θn(t0)是初始相位。
针对认知无线电系统测量yn(其中n＝1，...，N)，可以呈现给定频带处和/或不同位置处的干扰温度。在分布式控制的情况下，yn可以从游戏理论的角度呈现局部决策、计划动作和/或行为策略。
这些方程具有从周期性的到混沌的解范围。例如，周期性解包括：(i)对于所有n，相位同步(共识)状态θn(t)＝θ0(t)；(ii)“相位锁定”状态，其中所有振荡器具有相同的波形但是移位一固定相位θn(t)＝θ0(t+nT/N)，其中T是振荡周期(产生旋转波)；和/或(iii)部分同步，从而两种状态可以共存。
Kuramoto显示出，方程(3)的系统可能易于解析式求解，并且在限制N→∞下，存在耦合强度的临界值Kc，使得对于K＞Kc，频率同步和相位同步都出现在系统中。
利用相等的单位幅度为N个振荡器定义复数平均场：
R ( t ) = 1 N Σ n = 1 N e iθ n ( t ) = re iψ ( t ) - - - ( 3 b )
全局耦合可以视为对选择的振荡器起作用的总平均场效应，并且方程(3)继而可以重新写为：
dθ n dt = ω n + Kr sin ( ψ - θ n ) - - - ( 4 )
其中K是全部对全部(all-to-all)耦合的强度，而r和ψ分别是平均场幅度和相位。如果相同的振荡器都处于相位同步，则相位上相加的振荡器仅产生一个具有最大平均场幅度(r＝1)的振荡，而随机相位振荡器表现出具有最小平均场幅度(r→0)的混沌特性。为此，平均场幅度r也称为阶次因子。
下一步是定义局部决策/测量到模型(3)上的映射。可以有不同的局部测量映射，例如：(i)作为局部初始相位；(ii)作为局部初始频率；和/或(iii)作为数据分组。如下文中所示出的那样，(i)和(ii)的情形可以在模拟(例如，RF)域中实现，而无需高速ADC，而(iii)情形中的数据访问采用基带域中的处理。
首先考虑局部测量由局部振荡器初始相位来呈现的映射，xn(t0)＝θn(t0)，并且动态由局部振荡器频率来呈现，
Figure BPA00001187021600111
在所呈现的术语中，这意味着，最初，网络处于频率同步状态gn(yn(t))＝ωn＝ω0(同步动态)，但是不处于共识状态(初始局部相位或意见θn(t0)不同)。
图4示出了具有全局耦合K＝0.3的N＝50个相同(ωn＝ω0)振荡器的相位演化(在时间瞬时t截取)。
在相位图上，此公共频率出现作为所有振荡器的集体角运动。不失一般性，在下文中使用运动坐标，其中ω0＝0。图4(a)-图4(d)呈现了通过数值求解针对N＝50的系统方程(方程3)而获得的随机初始化的振荡器相位的时间演化。从均匀随机相位分布开始(图4(a))，全局耦合网络中的正耦合k＞0首先导致相位聚集(图4(b)、图4(c))，随后是相位同步(图4(d))。如所预期的，阶次因子(示出为实心圆)随着振荡器相位的聚合而增大，并且在达到相位同步时逼近最大值(图4(d))。
上面的相位同步可以看成网络上相同振荡器的全局时间同步。针对脉冲耦合的振荡器，可以实现相同的特性(相位同步)(参见Strogatz)。
另一种非限制性示例性映射是将局部测量映射到局部振荡器的频率上。
在下面的示例中，将局部测量(例如，局部频率)建模成从具有变量(std＝±14％)的高斯分布取出的随机值。图5示出了在所描述的仿真中使用的频率分布的柱状图。假设耦合强度相比于频率变动而言足够大，系统从准混沌(图6(a)；图7(a))演化为部分同步(图6(c)；图7(c))，其中具有闭合频率的振荡器是频率锁定的，得到增大的平均场(图6中的实心点)，其继而进一步将(频率上)分开的振荡器吸引到该频率锁中。如所示，图7和图8分别绘出了在不同耦合强度、不同振荡器的频率和阶次因子r随时间的演化。
注意，具有本位(natural)频率|ωn-ω0|＞Kr的振荡器不能被吸引到频率锁中，因此得到部分频率同步以及较低的稳定状态阶次因子r(图8中的虚线和点划线)。然而，即使在所有振荡器都频率锁定的情况下，这最多得到具有频率
Figure BPA00001187021600121
的相位模式锁定(恒定的相位差)，而不是相位同步(共识)，在相位同步中相位差是零。
注意，方程(1)的模型更为通用，并且可以考虑传播衰减和局部SNR～1/cn，其得到(对应于加性白高斯噪声(AWGN)中线性估计器的ML估计)。
考虑具有局部耦合的连通网络：
x · n ( t ) = g n ( y n ( t ) ) + K c n Σ m = 1 N a nm sin [ x m ( t ) - x n ( t ) ] + η n ( t ) - - - ( 6 )
将每个方程乘以cn并且在n上求和以获得：
Σ n = 1 N c n x · n ( t ) = Σ n = 1 N c n g n ( y n ( t ) ) + K Σ n = 1 N Σ m = 1 N a nm sin [ x m ( t ) - x n ( t ) ] + Σ n = 1 N c n η n ( t ) - - - ( 7 )
由于系数anm的对称性以及sin(x)＝-sin(-x)的反对称性，如果系统处于同步，则：
x · n ( t ) t → ∞ → x · * ( t ) = 1 c * Σ n = 1 N c n x · n ( t ) + 1 c * Σ n = 1 N c n η n ( t ) = w * + v ( t ) - - - ( 8 )
其中 c * = Σ n = 1 N c n .
换言之，所有状态派生物收敛到全局渐进稳定唯一(恒定)值
Figure BPA00001187021600127
而不论何种初始条件。
图5绘出了在此处所描述的仿真中使用的局部测量的示例性分布。
图6(a)-图6(d)示出了具有随机正态分布频率
Figure BPA00001187021600128
以及不同全局耦合的N＝50个振荡器的相位的示例性演化：(a)t＝0；(b)t＝20，k＝0.3(未同步)；(c)t＝20，k＝0.5(部分同步)；以及(d)t＝40，k＝0.6(同步)。
图7(a)-图7(c)图示了随机振荡器的频率
Figure BPA00001187021600129
随时间的示例性演化。
图8示出了次序参数随时间的示例性演化。
实际上，很难实现相同的局部动态(例如，相同的局部振荡器)。而且，已知在存在耦合噪声的情况下，相比于同步动态(例如，相位锁定)更难以实现共识(例如，相位锁定)。
完全连通的网络通常具有较小的平均路径长度以及较大的聚集系数，其促进了快速收敛。然而，大部分大规模实际网络(例如，蜂窝无线网络)仅仅是稀疏地(或局部地)连通。在多篇论文中已经研究了在这种具有不同稀疏拓扑的网络上收敛到共识。特别地，最近表明，如果网络是连通的(也即，在任何节点对之间存在路径)，则邻近节点之间的局部信息交换足以达到可观察值的平均上的全局共识，而无需任何控制节点。全局共识可以通过线性或非线性耦合来达到，并且可以用于跟踪时变现象。
如上所提到的，不考虑不同的局部决策矢量gn(t)，对于完全(all-to-all)连通的网络，在临界耦合强度
Figure BPA00001187021600131
存在到同步的转变，其中
Figure BPA00001187021600132
是连续单模状态分布的模式，而
Figure BPA00001187021600133
具有归一化
Figure BPA00001187021600134
对于具有局部耦合的连通网络，针对耦合强度
Figure BPA00001187021600135
类似的到同步的转变发生，其中λ2是从连通性矩阵A＝{amn}推导出的拉普拉斯矩阵的第二最小本征值。
对于任意连通网络，动态可以使用图示的加权拉普拉斯算子Lw来分析：Lw＝BWBT，其中B是表示节点的互连的[n×|E|]关联矩阵。
图9示出了具有N＝6个节点的示例性全局连通的网络。
图10绘出了示例性局部连通的网络。
例如，针对在图10中呈现的示例性网络，拉普拉斯算子L为：
Figure BPA00001187021600141
并且(λ1，λ2，λ3，λ4，λ5，λ6)＝(0.0，1.0，3.0，3.0，3.0，5.0)
(5)
可以看出，对于图10的示例(局部耦合的)连通网络，临界耦合强度
Figure BPA00001187021600142
是图9的示例性全局连通网络的6倍。在物理学上(例如，固态设备)，大的耦合强度通常迫使系统超过弱耦合体系，并且可能导致具有其他动态的不同物理现象。然而，在通信系统中，方程(3)的耦合项中的校正是局部计算的，不会产生这种问题。这意味着上面示出的针对完全连通网络的结果可以应用于具有适当规模的耦合强度的局部连通的网络/图示(只要它们保持连通)，假设网络参数是已知的或者有上限的(例如，受限于最大Tx功率)。
针对具有复杂连通性的网络(例如，随机、小世界、自由规模网络)中的同步的通用条件例如可以基于其拓扑属性而导出。
上面概述的分布式估计方案近来已经吸引了注意(参见Barbarossa)。遗憾的是，所描述的方案不能在实际认知无线电系统中使用，因为这些方案假设连续交互。特别地，该方案基于连续传输，而这通常是不实际的，至少从功率节约的观点而言(不考虑所导致的与其他系统的干扰)。而且，此方案还假设全双工通信。
在实际系统中，发射(Tx)和接收(Rx)操作中的全双工，尤其是在闭合频率上，由于从发射机电路到接收机电路(Tx功率通常比Rx功率大得多)的泄漏而难以解决。解决此问题(以及共享相同天线)的典型方式是在半双工体系环境中使用Tx/Rx开关。
然而，使用半双工可能意味着与介质接入协议有关的另一问题。此问题甚至无法通过Barbaross所提供的传统技术来解决。回想一下，归因于交互，系统动态调谐振荡器的相位和频率，但是不能控制Tx/Rx切换间隔。
另一方面，方程(1a)和(1b)中的校正项实际上是来自其他同时发射的节点的平均场。这意味着整个系统首先要是时间同步的。例如，在同一时刻，某些节点必须有机会侦听，同时其他节点正在发射。实现此目的的一种示例性方式是将至少一部分同时/同步发射的节点置于侦听模式(例如，随机地或根据预定义协议)。如果使用随机技术，则活跃的同步发射节点的数目总是少于连续传输情况中的。这增大了达到全局稳定状态的时间，但是仍然保持收敛。
为了区分归因于脉冲(分组)驱动耦合的动态系统的收敛和归因于(准)连续相位耦合的动态系统的收敛，将前一处理称为时间同步，并将后一处理称为共识或分布式估计。
在一个示例性实施方式中，移动节点包括同步单元、估计器/检测器单元和控制块。所提议的示例性分组同步和分布式检测器的原理如前文所描述的。这些块的功能通过控制块如下进行协调。
每个节点在局部测量/检测模式(静默模式，持续时间Ts)和分布式测量/检测模式(活跃模式，持续时间Ta)之间周期性地(周期T)切换。在活跃模式期间，每个节点可以处于发射模式或侦听模式。
在静默模式期间，每个节点：(i)在公共信道上执行测量以维持时间同步；以及(ii)针对感兴趣的参数(例如，干扰温度)做出决策(例如，测量)以用于分布式估计/检测。特别地，在静默模式期间，每个节点：(a)测量公共信道并且计算用于时间同步的定时更新；以及(b)做出局部决策(或测量环境参数)，以及计算(如果需要的话)特定时间间隔tk上的局部函数gn(yk)。
在活跃模式期间，利用来自其他模式(例如，根据方程(1))的信息更新第n个节点的局部状态xn(yk)，和/或将其映射到物理载体上(例如，作为振荡器频率/相位或映射到数据分组中，例如用于传输到其他节点)。
特别地，每个节点处的控制块随机地(或根据特定协议)设置活跃/发射模式或活跃/侦听模式，并且在给定的活跃模式期间保持此设置。
在活跃/发射模式的情况下，来自第n个节点的局部信息在
Figure BPA00001187021600161
期间作为波分组进行传输。
在活跃/侦听模式的情况下，更新(例如，根据方程(3))并保持(例如，作为VCO参数)第n个节点的状态直到下一活跃/发射模式。
图11中绘出了一个具有连续时间处理的示例性方案(未示出Rx/Tx整形滤波器，但是可以包括)。
针对分散式估计以及作为非限制性示例，对于认知无线电系统，测量yn(n＝1，...，N)可以包括在不同位置处、在给定频带上的干扰温度值。在分布式控制的情况下，作为非限制性示例，yn可以从游戏理论的角度呈现局部决策、计划动作和/或行为策略。
参考图12，其图示了适合于在实践本发明的示例性实施方式中使用的示例性电子设备的简化框图。在图12中，分散式无线网络12适合于在至少两个用户设备(UE)14和UE 16之间通信。每个UE 14、16包括数据处理器(DP)18、26，耦合到相应的DP 18、26的存储器(MEM)20、28，以及耦合到相应的DP 18、26的适当的RF收发机(TRANS)22、30(具有发射机(TX)和接收机(RX))。MEM 20、28存储程序(PROG)24、32。TRANS 22、30用于与其他UE的双向无线通信。注意，TRANS 22、30具有至少一个天线以协助通信。
每个UE 14、16还可以包括估计器(EST)38、48和/或同步块(SYNC)40、50，其根据上文针对图11描述的对应块进行工作。在这种示例性实施方式中，DP 18、26，或其他控制单元或芯片，可以用作控制块。例如零个或者多个UE(在图15中的UE216)可以经由数据路径34耦合到一个或多个外部网络或系统(诸如互联网36)。
尽管在图12中示出为分离的模块，但是在其他示例性实施方式中，由一个或多个EST 38、48和/或SYNC 40、50执行的这些功能代替地可以由相应的DP 18、26来执行。作为非限制性示例，在每个UE 14、16中，涉及本发明的示例性实施方式的实现的、与相应的DP、EST和SYNC相关联的功能代替地可以由单个块、芯片或芯片集来执行。此外，尽管图12中示出了相应块之间的示例性连接集合，但是在其他示例性实施方式中，EST 38、48，SYNC 40、50和/或DP 18、26可以以不同方式连接，只要各个块的功能和交互支持本发明示例性实施方式的实践。
假设PROG 24、32中的至少一个包括程序指令，当其由相关联的DP执行时，使得电子设备按照本文所讨论的本发明的示例性实施方式进行操作。
通常，UE 14、16的各种示例性实施方式可以包括但不限于蜂窝电话、具有无线通信功能的个人数字助理(PDA)、具有无线通信功能的便携式计算机、具有无线通信功能的图像捕获设备(诸如数字照相机)、具有无线通信功能的游戏设备、具有无线通信功能的音乐存储和回放设备、允许无线因特网访问和浏览的因特网设备、以及合并此类功能组合的便携式单元或终端。尽管图12中结合两个移动节点(UE 14、16)进行显示，但是本发明的示例性实施方式不限于此，而是可以结合一个或多个固定节点一起使用。
本发明的示例性实施方式可以由UE 14、16的DP 18、26中的一个或多个可执行的计算机软件实现，或者由硬件实现，或者由软件和硬件的组合实现。
MEM 20、28可以是适合本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何合适的数据存储技术实现，作为非限制性示例，诸如基于半导体的存储器器件、磁性存储器器件和系统、光存储器器件和系统、固定存储器和可移动存储器。DP 18、26可以是适合本地技术环境的任何类型，并且可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器中的一个或多个，这些是非限制性示例。
下文提供了对非限制性、示例性实施方式的进一步描述。为了清楚和标识目的，以下描述的示例性实施方式单独进行标号。此标号不应当理解为完全分离以下描述，因为一个或多个示例性实施方式的各个方面可以结合一个或多个其他方面或示例性实施方式来实践。
(1)在本发明的示例性实施方式中，一种装置，包括：收发机，可配置用于与分散式无线通信网络内的至少一个其他装置进行局部信息交换，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信；以及控制单元，可配置用于做出至少一个局部可用决策或测量，其中所述控制单元进一步可配置用于与所述至少一个其他装置合作以至少部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策。
如上述装置，其中所述收发机进一步配置用于发射由所述控制单元做出的所述至少一个局部可用决策或测量。如前述装置，其中所述收发机配置用于按照进程发射所述至少一个局部可用决策或测量以及从所述至少一个其他装置接收信息，其中所述进程包括预定义协议或随机选择发射或接收之一。如上述任一装置，其中响应于从所述至少一个其他装置接收信息，所述装置配置用于更新所存储的指示所述至少一个其他装置的状态的信息。如上述任一装置，其中由控制单元做出的测量包括所述装置与所述至少一个其他装置公共的控制信道的测量。
如上述任一装置，其中由控制单元做出的测量包括干扰温度的测量。如上述任一装置，其中所述集体决策指示以下中的至少一个：用于分散式无线通信网络的分布式估计，用于分散式无线通信网络的分布式控制，或用于所述装置和所述至少一个其他装置的实质上的时间同步。如上述任一装置，其中所述集体决策使得所述装置和所述至少一个其他装置能够实质上同步操作，并且进一步使得所述装置能够参与针对分散式无线通信网络内的分组传输的分布式估计或控制。如上述任一装置，其中分散式无线通信网络包括认知无线电网络。如上述任一装置，其中所述装置包括移动终端、移动电话、蜂窝电话或便携式电子设备。
如上述任一装置，其中所述至少一个局部可用决策包括从游戏理论角度而言的计划动作或行为策略中的至少一个。如上述任一装置，其中所述控制单元做出的测量包括对所述分散式无线通信网络公共的控制信道的测量。如上述任一装置，其中所述控制单元做出的测量包括对至少一个频带的干扰温度的测量。如上述任一装置，其中所述控制单元做出的测量包括对某一位置处的干扰温度的测量。
如上述任一装置，其中由所述控制单元做出的测量包括对局部环境的至少一个参数的测量。如上述任一装置，其中所述集体决策指示用于分散式无线通信网络的时间同步。如上述任一装置，其中所述集体决策指示针对至少所述装置和所述至少一个其他装置的动态频谱分配。如上述任一装置，其中所述集体决策指示针对所述分散式无线通信网络的动态频谱分配。
(2)在本发明的另一示例性实施方式中，一种装置，包括：用于与分散式无线通信网络内的至少一个其他装置进行局部信息交换的装置，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信；用于做出至少一个局部可用决策或测量的装置；以及用于与所述至少一个其他装置合作以至少部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策的装置。
如上述装置，其中所述用于局部交换的装置进一步配置用于发射由控制单元做出的所述至少一个局部可用决策或测量。如前述装置，其中所述用于局部交换的装置配置用于按照进程发射所述至少一个局部可用决策或测量以及从所述至少一个其他装置接收信息，其中所述进程包括预定义协议或随机选择发射或接收之一。如上述任一装置，其中响应于从所述至少一个其他装置接收信息，所述装置配置用于更新所存储的指示所述至少一个其他装置的状态的信息。如上述任一装置，其中由用于做出的装置所做出的测量包括所述装置与所述至少一个其他装置公共的控制信道的测量。
如上述任一装置，其中由所述用于做出的装置做出的测量包括干扰温度的测量。如上述任一装置，其中所述集体决策指示以下中的至少一个：用于分散式无线通信网络的分布式估计，用于分散式无线通信网络的分布式控制，或用于所述装置和所述至少一个其他装置的实质上的时间同步。如上述任一装置，其中所述集体决策使得所述装置和所述至少一个其他装置能够实质上同步操作，并且进一步使得所述装置能够参与针对分散式无线通信网络内的分组传输的分布式估计或控制。如上述任一装置，其中分散式无线通信网络包括认知无线电网络。如上述任一装置，其中所述装置包括移动终端、移动电话、蜂窝电话或便携式电子设备。如上述任一装置，其中用于局部交换的装置包括收发机，并且其中用于做出的装置和用于合作的装置包括处理器。
如上述任一装置，其中所述至少一个局部可用决策包括从游戏理论角度而言的计划动作或行为策略中的至少一个。如上述任一装置，其中由用于做出的装置做出的测量包括对所述分散式无线通信网络公共的控制信道的测量。如上述任一装置，其中由用于做出的装置做出的测量包括对至少一个频带的干扰温度的测量。如上述任一装置，其中由用于做出的装置做出的测量包括对某一位置处的干扰温度的测量。
如上述任一装置，其中由用于做出的装置做出的测量包括对局部环境的至少一个参数的测量。如上述任一装置，其中所述集体决策指示用于分散式无线通信网络的时间同步。如上述任一装置，其中所述集体决策指示针对至少所述装置和所述至少一个其他装置的动态频谱分配。如上述任一装置，其中所述集体决策指示针对所述分散式无线通信网络的动态频谱分配。
(3)在本发明的又一示例性实施方式中，如图13所示，一种方法，包括：由第一装置做出至少一个局部可用决策或测量(131)；以及在第一装置与分散式无线通信网络内的至少一个第二装置之间执行局部信息交换，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信，其中所述局部信息交换支持在第一装置与至少一个第二装置之间合作以至少部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策(132)。
如上述方法，其中执行局部信息交换包括发射由第一装置做出的所述至少一个局部可用决策或测量。如上述任一方法，其中执行局部信息交换包括按照进程由第一装置发射由所述第一装置做出的所述至少一个局部可用决策或测量以及由第一装置从所述至少一个第二装置接收信息，其中所述进程包括预定义协议或随机选择发射或接收之一。如上述任一方法，进一步包括：响应于从所述至少一个第二装置接收信息并且由第一装置更新所存储的指示所述至少一个第二装置的状态的信息。如上述任一方法，其中所述测量包括对所述装置与所述至少一个第二装置公共的控制信道的测量。
如上述任一方法，其中所述测量包括干扰温度的测量。如上述任一方法，其中所述集体决策指示以下中的至少一个：用于分散式无线通信网络的分布式估计，用于分散式无线通信网络的分布式控制，或用于所述第一装置和所述至少一个第二装置的实质上的时间同步。如上述任一方法，其中所述集体决策使得所述装置和所述至少一个第二装置能够实质上同步操作，并且进一步使得所述第一装置能够参与针对分散式无线通信网络内的分组传输的分布式估计或控制。如上述任一方法，其中分散式无线通信网络包括认知无线电网络。如上述任一方法，其中所述第一装置包括移动终端。
如上述任一方法，其中所述至少一个局部可用决策包括从游戏理论角度而言的计划动作或行为策略中的至少一个。如上述任一方法，其中所述测量包括对所述分散式无线通信网络公共的控制信道的测量。如上述任一方法，其中所述测量包括对至少一个频带的干扰温度的测量。如上述任一方法，其中所述测量包括对某一位置处的干扰温度的测量。
如上述任一方法，其中所述测量包括对局部环境的至少一个参数的测量。如上述任一方法，其中所述集体决策指示用于分散式无线通信网络的时间同步。如上述任一方法，其中所述集体决策指示针对至少所述装置和所述至少一个其他装置的动态频谱分配。如上述任一方法，其中所述集体决策指示针对所述分散式无线通信网络的动态频谱分配。如上述任一方法，其由计算机程序实现。计算机程序包括存储在有形的计算机可读介质上的程序指令，其执行导致包括上述任一方法中的步骤的操作。
(4)在本发明的再一示例性实施方式中，一种第一装置可读的程序存储设备，其有形地包含第一装置可执行以执行操作的指令程序，所述操作包括：做出至少一个局部可用决策或测量(131)；以及在第一装置与分散式无线通信网络内的至少一个第二装置之间执行局部信息交换，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信，其中所述局部信息交换支持至少在第一装置与至少一个第二装置之间合作以部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策(132)。
如上述程序存储设备，其中执行局部信息交换包括发射由第一装置做出的所述至少一个局部可用决策或测量。如上述任一程序存储设备，其中执行局部信息交换包括按照进程由第一装置发射由所述第一装置做出的所述至少一个局部可用决策或测量以及由第一装置从所述至少一个第二装置接收信息，其中所述进程包括预定义协议或随机选择发射或接收之一。如上述任一程序存储设备，所述操作进一步包括：响应于从所述至少一个第二装置接收信息并且第一装置更新所存储的指示所述至少一个第二装置的状态的信息。如上述任一程序存储设备，其中所述测量包括对所述装置与所述至少一个第二装置公共的控制信道的测量。
如上述任一程序存储设备，其中所述测量包括干扰温度的测量。如上述任一程序存储设备，其中所述集体决策指示以下中的至少一个：用于分散式无线通信网络的分布式估计，用于分散式无线通信网络的分布式控制，或用于所述第一装置和所述至少一个第二装置的实质上的时间同步。如上述任一程序存储设备，其中所述集体决策使得所述装置和所述至少一个第二装置能够实质上同步操作，并且进一步使得所述第一装置能够参与针对分散式无线通信网络内的分组传输的分布式估计或控制。如上述任一程序存储设备，其中分散式无线通信网络包括认知无线电网络。如上述任一程序存储设备，其中所述第一装置包括移动终端。
如上述任一程序存储设备，其中所述至少一个局部可用决策包括从游戏理论角度而言的计划动作或行为策略中的至少一个。如上述任一程序存储设备，其中所述测量包括对所述分散式无线通信网络公共的控制信道的测量。如上述任一程序存储设备，其中所述测量包括对至少一个频带的干扰温度的测量。如上述任一程序存储设备，其中所述测量包括对某一位置处的干扰温度的测量。
如上述任一程序存储设备，其中所述测量包括对局部环境的至少一个参数的测量。如上述任一程序存储设备，其中所述集体决策指示用于分散式无线通信网络的时间同步。如上述任一程序存储设备，其中所述集体决策指示针对至少所述装置和所述至少一个其他装置的动态频谱分配。如上述任一程序存储设备，其中所述集体决策指示针对所述分散式无线通信网络的动态频谱分配。
(5)在本发明的另一示例性实施方式中，一种装置，包括：通信电路，用于与分散式无线通信网络内的至少一个其他装置进行局部信息交换，该分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信；决策电路，用于做出至少一个局部可用决策或测量；以及合作电路，用于与所述至少一个其他装置合作以至少部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策。
如上述装置，其中所述通信电路进一步配置用于发射由所述控制单元做出的所述至少一个局部可用决策或测量。如前述装置，其中所述通信电路配置用于按照进程发射所述至少一个局部可用决策或测量以及从所述至少一个其他装置接收信息，其中所述进程包括预定义协议或随机选择发射或接收之一。如上述任一装置，其中响应于从所述至少一个其他装置接收信息，所述装置配置用于更新所存储的指示所述至少一个其他装置的状态的信息。如上述任一装置，其中由决策电路做出的测量包括所述装置与所述至少一个其他装置公共的控制信道的测量。
如上述任一装置，其中由决策电路做出的测量包括干扰温度的测量。如上述任一装置，其中所述集体决策指示以下中的至少一个：用于分散式无线通信网络的分布式估计，用于分散式无线通信网络的分布式控制，或用于所述装置和所述至少一个其他装置的实质上的时间同步。如上述任一装置，其中所述集体决策使得所述装置和所述至少一个其他装置能够实质上同步操作，并且进一步使得所述装置能够参与针对分散式无线通信网络内的分组传输的分布式估计或控制。如上述任一装置，其中分散式无线通信网络包括认知无线电网络。如上述任一装置，其中所述装置包括移动终端、移动电话、蜂窝电话或便携式电子设备。如上述任一装置，其中所述通信电路包括收发机，并且其中所述决策电路和合作电路包括处理器。如上述任一装置，其实现在一个或多个芯片、芯片集、和/或处理器中。
如上述任一装置，其中所述至少一个局部可用决策包括从游戏理论角度而言的计划动作或行为策略中的至少一个。如上述任一装置，其中所述决策电路做出的测量包括对所述分散式无线通信网络公共的控制信道的测量。如上述任一装置，其中所述决策电路做出的测量包括对至少一个频带的干扰温度的测量。如上述任一装置，其中所述决策电路做出的测量包括对某一位置处的干扰温度的测量。
如上述任一装置，其中由所述决策电路做出的测量包括对局部环境的至少一个参数的测量。如上述任一装置，其中所述集体决策指示用于分散式无线通信网络的时间同步。如上述任一装置，其中所述集体决策指示针对至少所述装置和所述至少一个其他装置的动态频谱分配。如上述任一装置，其中所述集体决策指示针对所述分散式无线通信网络的动态频谱分配。
如上所描述的以及特别针对示例性方法描述的本发明的示例性实施方式可以实现为计算机程序产品，其包含具体化在有形计算机可读介质上的程序指令。程序指令的执行导致包含利用示例性实施方式的步骤或方法步骤的操作。
如上所描述的以及特别针对示例性方法描述的本发明的示例性实施方式可以结合机器可读的程序存储设备来实现，该程序存储设备有形地具体化机器可执行的指令程序以用于执行操作。该操作包括利用示例性实施方式的步骤或方法步骤。
应当注意，术语“连接”、“耦合”或其任何变体的意思是两个或更多元件之间直接的或间接的任何连接或耦合，并且可以涵盖“连接”或“耦合”在一起的两个元件之间存在一个或多个中间元件的情况。元件之间的耦合或连接可以是物理的、逻辑的或其组合。如在此使用的，通过使用一个或多个导线、线缆和印刷电路连接，以及通过使用电磁能(诸如，具有作为非限制性示例的无线电频率区域中的、微波区域中的和光(可见和不可见二者)区域中的波长的电磁能)，可以将两个元件视为“连接”或“耦合”在一起。
应当理解，本发明的示例性实施方式可以结合多种不同类型的分散式无线通信系统一起使用，包括支持任意拓扑和移动节点之间的半双工通信的系统。
通常，各种示例性实施方式可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。例如，某些方面可以以硬件实现，而其他方面可以以固件或可由控制器、微处理器或其他计算设备执行的软件来实现，但本发明不限于此。虽然本发明的示例性实施方式的各种方面可以示出和描述为框图、流程图、或通过使用一些其他图示表示，但是应该理解，此处描述的这些块、设备、系统、技术或方法可以通过作为非限制性示例的硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某些组合来实现。
本发明的示例性实施方式可以在各种组件(诸如集成电路模块)中实践。集成电路的设计大体而言是高度自动化的过程。复杂且强大的软件工具可用于将逻辑级设计转换为准备要刻蚀和形成在半导体衬底上的半导体电路设计。
诸如由加利福尼亚州山景城市的Synopsys公司以及加利福尼亚州圣何塞市的Cadence Design公司提供的程序使用良好建立的设计规则以及预先存储的设计模块库来对导体自动布线并且将组件定位在半导体芯片上。一旦完成了针对半导体电路的设计，所得到的标准电子格式(例如，Opus、GDSII等)的设计可以发送到半导体制造工厂或“加工厂”以进行制造。
前述描述通过示例性且非限制性实例提供了对本发明的全面且丰富的描述。然而当结合附图和所附权利要求阅读时，按照前述说明，各种修改和改编对于相关领域的技术人员而言将变得很明显。然而，所有这种和类似的对本发明教导的修改仍然将落入本发明的非限制性和示例性实施方式的范围内。
此外，本发明的优选实施方式的某些特征可以有利地使用而无需相应使用其他特征。同样，前述描述应该被认为仅是本发明原理、教导和示例性实施方式的说明，而不是对其的限制。

Claims (14)

1.一种移动终端，包括：
收发机，可配置用于与分散式无线通信网络内的至少一个其他装置进行局部信息交换，所述分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信；以及
控制单元，可配置用于做出至少一个局部可用决策或测量，其中所述控制单元配置为导致所述移动终端在局部测量模式和分布式测量模式之间的周期性的切换；
其中在局部测量模式中，所述移动终端在公共信道上执行测量以与在所述无线通信网络中的至少一个其他装置维持时间同步，并做出局部决策或参数测量以用于分布式估计或决策；
在分布式测量模式中，所述移动终端按照进程发射所述至少一个局部可用决策或测量以及从所述至少一个其他装置接收信息，其中所述进程包括预定义协议或随机选择发射或接收之一；
并且其中在分布式测量模式中，所述移动终端基于所述接收的信息和所述局部决策或测量更新指示所述至少一个其他装置的状态的信息，以至少部分地基于所述至少一个局部决策或测量而与所述至少一个其他装置做出集体决策。
2.如权利要求1的移动终端，其中由所述控制单元做出的测量包括干扰温度的测量。
3.如权利要求1的移动终端，其中所述集体决策指示以下中的至少一个：用于所述分散式无线通信网络的分布式估计，用于所述分散式无线通信网络的分布式控制，或用于所述移动终端和所述至少一个其他装置的实质上的时间同步。
4.如权利要求1的移动终端，其中所述集体决策使得所述移动终端和所述至少一个其他装置能够实质上同步操作，并且进一步使得所述移动终端能够参与针对所述分散式无线通信网络内的分组传输的分布式估计或控制。
5.如权利要求1的移动终端，其中所述分散式无线通信网络包括认知无线电网络。
6.一种移动终端，包括：
用于与分散式无线通信网络内的至少一个其他装置进行局部信息交换的装置，所述分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信；
用于做出至少一个局部可用决策或测量的装置；以及
用于与所述至少一个其他装置合作以至少部分地基于至少一个局部决策或测量来做出集体决策的装置；
其中所述移动终端配置为在局部测量模式和分布式测量模式之间周期性地切换；
其中在局部测量模式中，所述用于做出至少一个局部可用决策或测量的装置在公共信道上执行测量以与在所述无线通信网络中的至少一个其他装置维持时间同步，并做出局部决策或参数测量以用于分布式估计或决策；
在分布式测量模式中，所述用于局部信息交换的装置按照进程发射所述至少一个局部可用决策或测量以及从所述至少一个其他装置接收信息，其中所述进程包括预定义协议或随机选择发射或接收之一；
并且其中在分布式测量模式中，所述用于与所述至少一个其他装置合作以做出集体决策的装置基于所述接收的信息和所述局部决策或测量更新指示所述至少一个其他装置的状态的信息，以至少部分地基于所述至少一个局部决策或测量而与所述至少一个其他装置做出集体决策。
7.如权利要求6的移动终端，其中所述用于局部交换的装置包括收发机，并且其中用于做出决策或测量的装置和用于合作的装置包括处理器。
8.如权利要求6的移动终端，其中所述分散式无线通信网络包括认知无线电网络。
9.一种在复杂网络中使用的估计方法，包括：
操作在分散式无线通信网络内的装置，所述分散式无线通信网络至少部分地利用基于分组的通信，其中所述操作在分散式无线通信网络内的装置包括操作所述装置在局部测量模式和分布式测量模式之间周期性地切换；
其中操作所述装置在局部测量模式中包括测量公共信道以与在所述无线通信网络中的至少一个其他装置维持时间同步，并做出局部决策或参数测量以用于分布式估计或决策；
其中操作所述装置在分布式测量模式中包括所述装置按照进程发射所述至少一个局部可用决策或测量以及从所述至少一个其他装置接收信息，其中所述进程包括预定义协议或随机选择发射或接收之一；
并且其中操作所述装置在分布式测量模式中还包括基于所述接收的信息和所述局部决策或测量更新指示所述至少一个其他装置的状态的信息，以至少部分地基于所述至少一个局部决策或测量而与所述至少一个其他装置做出集体决策。
10.如权利要求9的在复杂网络中使用的估计方法，其中所述测量包括干扰温度的测量。
11.如权利要求9的在复杂网络中使用的估计方法，其中所述集体决策指示以下中的至少一个：用于所述分散式无线通信网络的分布式估计，用于所述分散式无线通信网络的分布式控制，或用于所述装置和所述至少一个其他装置的实质上的时间同步。
12.如权利要求9的在复杂网络中使用的估计方法，其中所述集体决策使得所述装置和所述至少一个其他装置能够实质上同步操作，并且进一步使得所述装置能够参与针对所述分散式无线通信网络内的分组传输的分布式估计或控制。
13.如权利要求9的在复杂网络中使用的估计方法，其中所述分散式无线通信网络包括认知无线电网络。
14.如权利要求9的在复杂网络中使用的估计方法，其中所述装置包括移动终端。
CN200980103291.4A 2008-02-14 2009-02-14 在分散式无线网络中提供改进的通信的装置、方法和计算机程序产品 Expired - Fee Related CN101926216B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/070,097 US8761082B2 (en) 2008-02-14 2008-02-14 Apparatus, methods, and computer program products providing improved communication in decentralized wireless networks
US12/070,097 2008-02-14
PCT/IB2009/000263 WO2009101522A1 (en) 2008-02-14 2009-02-14 Apparatus, methods, and computer program products providing improved communication in decentralized wireless networks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101926216A CN101926216A (zh) 2010-12-22
CN101926216B true CN101926216B (zh) 2014-01-22

Family

ID=40674170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980103291.4A Expired - Fee Related CN101926216B (zh) 2008-02-14 2009-02-14 在分散式无线网络中提供改进的通信的装置、方法和计算机程序产品

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8761082B2 (zh)
EP (1) EP2241157B1 (zh)
CN (1) CN101926216B (zh)
WO (1) WO2009101522A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8761082B2 (en) 2008-02-14 2014-06-24 Nokia Corporation Apparatus, methods, and computer program products providing improved communication in decentralized wireless networks
KR101491555B1 (ko) * 2008-10-10 2015-02-11 삼성전자주식회사 특징 검출을 이용하여 충돌을 검사하는 인지 무선 통신 단말기 및 인지 무선 통신 방법
CN102473116B (zh) * 2009-07-21 2014-07-09 国际商业机器公司 使用最佳网络拓扑识别的作业调度的方法和系统
US9468038B2 (en) * 2010-04-30 2016-10-11 Cornell University Methods and apparatus for event detection, propagation and localization using UWB impulse radios
US9931251B2 (en) * 2011-07-20 2018-04-03 etectRx Inc. Wetness sensors, wetness monitoring system, and related methods
CN102932912A (zh) * 2012-10-08 2013-02-13 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于无线传感器网络的电磁频谱信号定位方法
EP2944031A4 (en) * 2013-01-10 2016-10-19 Nokia Technologies Oy HANDLING OF SIGNALS
US10348460B2 (en) * 2014-11-16 2019-07-09 Lg Electronics Inc. Method for transmitting frame in wireless LAN system
CN106330361B (zh) * 2016-11-07 2018-11-20 桂林电子科技大学 基于图连通性分析的弱信号检测方法
CN107872809B (zh) * 2017-11-14 2021-07-20 东南大学 一种基于移动节点辅助的软件定义传感网络拓扑控制方法
CN108471142B (zh) * 2018-03-14 2021-05-18 西安电子科技大学 一种分布式电网频率同步及有功功率分配控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1829385A (zh) * 2006-04-13 2006-09-06 电子科技大学 一种认知无线电场景中的链路建立方法
CN101040470A (zh) * 2004-10-20 2007-09-19 诺基亚公司 利用认知收发机进行自组织组网的系统和方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7529557B2 (en) * 2002-05-24 2009-05-05 Kodiak Networks, Inc. Press-to-connect for wireless communications systems
US7483711B2 (en) * 2002-10-24 2009-01-27 Bbn Technologies Corp Spectrum-adaptive networking
US20040202119A1 (en) * 2003-04-10 2004-10-14 Edge Stephen William Base station synchronization in a wireless network
US7535932B2 (en) * 2003-12-26 2009-05-19 Ntt Docomo, Inc. Radio communications system, radio network controller and base station
JP4442338B2 (ja) * 2004-02-06 2010-03-31 ソニー株式会社 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム
EP2333999A1 (en) * 2004-10-13 2011-06-15 McMASTER UNIVERSITY Operating environment analysis techniques for wireless communication systems
US8155127B2 (en) * 2006-11-10 2012-04-10 Powerwave Cognition, Inc. Autonomous dynamic spectrum access
US20080112428A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Seidel Scott Y Scheduling for autonomous dynamic spectrum access systems
US8014783B2 (en) * 2006-11-10 2011-09-06 Powerwave Cognition, Inc. Bearer selection and negotiation in autonomous dynamic spectrum access systems
US8761082B2 (en) 2008-02-14 2014-06-24 Nokia Corporation Apparatus, methods, and computer program products providing improved communication in decentralized wireless networks

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101040470A (zh) * 2004-10-20 2007-09-19 诺基亚公司 利用认知收发机进行自组织组网的系统和方法
CN1829385A (zh) * 2006-04-13 2006-09-06 电子科技大学 一种认知无线电场景中的链路建立方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2241157B1 (en) 2013-10-23
WO2009101522A1 (en) 2009-08-20
US8761082B2 (en) 2014-06-24
EP2241157A1 (en) 2010-10-20
US20090207894A1 (en) 2009-08-20
CN101926216A (zh) 2010-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101926216B (zh) 在分散式无线网络中提供改进的通信的装置、方法和计算机程序产品
Palattella et al. Traffic aware scheduling algorithm for reliable low-power multi-hop IEEE 802.15. 4e networks
US8260319B2 (en) Wireless transceiver
CN102812774A (zh) 用于在无线通信网络中表明传输特性的方法和装置
Cao et al. A distributed ambient backscatter MAC protocol for Internet-of-Things networks
KR20120028290A (ko) 무선 시스템에서의 노드 및 무선 시스템에서 노드를 시간 및 주파수 동기화하기 위한 방법
CN102257862A (zh) 使用同步帧以用于基于微微网的网状网络
EP2369880A1 (en) Method and device for synchronizing nodes of a mesh wireless network
Fanan et al. Survey: a comparison of spectrum sensing techniques in cognitive radio
CN105939531B (zh) 用于信道跳变无线网络中的电力节省的装置和方法
CN102077535B (zh) 使用频域处理的无线系统中的异步信令
EP3248415A1 (en) Fast initial link setup discovery (fd) frame transmission
Sun et al. Distributed clock synchronization with application of D2D communication without infrastructure
CN104780602A (zh) 无线通信网络中的时钟自同步方法
Sigg et al. Feedback-based closed-loop carrier synchronization: A sharp asymptotic bound, an asymptotically optimal approach, simulations, and experiments
Niranjayan et al. Ultra-wide bandwidth timing networks
Rizk et al. Energy efficiency of virtual multi‐input, multi‐output based on sensor selection in wireless sensor networks
JPH07298347A (ja) 基地局従属同期方法及び集中制御局
Karatalay et al. Fast converging distributed pulse-coupled clock synchronization for half-duplex D2D communications over multipath channels
Denisov et al. Comparative analysis of wireless data exchange technologies for IoT-system realization
Roh Performance analysis and evaluation of Bluetooth networks in wireless channel environment
US8023987B2 (en) Signaling method for decentralized allocation of online transmission power in a wireless network
KR102128076B1 (ko) 신호 전송 방법 및 이를 수행하는 장치
Alhalabi et al. Performance analysis of the constructive interference flooding in wireless sensor networks
CN108718204A (zh) 信标传输方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160205

Address after: Espoo, Finland

Patentee after: Technology Co., Ltd. of Nokia

Address before: Espoo, Finland

Patentee before: Nokia Oyj

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140122

Termination date: 20170214