CN103181236A - 认知无线电网络中的具有隐含功率控制的谱共享 - Google Patents

Abstract

这里描述了用于跨层谱共享模型的提供，其并入了用于认知无线电无线通信的隐含的功率控制。例如，对二进制整数线性编程问题进行公式化，以在认知无线电自组织网络中的次级用户节点之间建立主动无线链路。所述公式化在公开的干扰约束内在多个激活的链路之间重用无线信道，并对于各个链路上的传送分配功率等级。另外，所述公式化对于自组织网络采用双向无线链路，改善自组织网络内的通信。此外，可在公式化中预定义并隐含嵌入功率等级分配，以减小复杂度。

Description

认知无线电网络中的具有隐含功率控制的谱共享

35U.S.C§119下要求优先权

本专利申请要求2010年10月27日提交的题为“EFFICIENT SPECTRUMSHARING IN COGNITIVE RADIO NETWORKS WITH IMPLICIT POWERCONTROL”的临时专利申请序列号61/407,428的优先权，通过引用将其合并于此。

技术领域

本公开一般涉及认知无线电网络中的谱共享，并且更具体地，涉及提供用于认知无线电网络通信的、具有隐含功率控制的中央管理的高效谱利用。

背景技术

在现代无线通信中，大多数无线网络在特定的许可或未许可的无线频率上工作。诸如蜂窝通信、寻呼通信、业余无线电通信等的不同种类的无线通信具有不同的频谱，其被指定为用于采用这些种类的通信的电子设备的标准频率。不同的州或国家政府可在它们的行政辖区内在某种程度上修改这些频率，但是，通常给定的无线系统（例如，IEEE 802.11局域网）采用的频率将在世界范围内相同。

随着某些模式的无线通信已变得越来越普及，它们相关联的频谱已变得越来越拥挤。例如，蜂窝电话通信通常采用的频谱比业余无线电采用的频谱更拥挤，这是由于这两种形式的无线通信的相对普及度导致的。作为各种模式的无线通信的这样的各异的利用的结果，同一频谱可能拥塞，而其它频谱相对空闲。频谱利用的这种不平衡已导致整体无线电频谱的低效使用。

认知无线电首先被提出作为用于为无线通信提供更智能和自适应的范例的机制。这种机制期望对相对无处不在的具有复杂软件逻辑以便完成自适应和动态无线通信的智能电话类型的移动通信设备施加杠杆作用。认知无线电的最初建议预期：计算机对计算机通信充分地改善，以检测作为使用上下文（context）的函数的用户通信需要，并递交对于那些需要而具体配置的无线电资源或无线服务。然而，传统的系统均未实现完全可重新配置的无线系统，其响应于网络和用户要求而适配其通信变量。

尽管对于认知无线电的很多概念性建议仍未获得任何实现，但已经发起了那些寻址频谱利用。这很大程度上是因为无线电频率的低效使用已变为如此紧迫且多方面的问题。例如，用于诸如蜂窝网络的系统的固定谱分配防止未许可的用户使用很少使用的频率（例如，被分配给诸如广播电视的特定服务）。即使在那些频率上的附加传送不会与所分配的服务干扰的情况下也是如此。

因此，认知无线电的最先的应用中的一个涉及：针对一组通信设备或无线服务许可或预分配的无线电频谱被不同组的无线通信设备或不同服务使用。这些应用的一个基本约束涉及避免许可或预分配的频谱上的潜在的冲突。由此，已开发了认知无线电系统来感测给定谱上的合法用户存在，并避免以可能引起冲突的方式来利用该谱。当未检测到用户存在时，认知无线电系统尝试在更大程度上、或无约束地利用该谱。这可通过对外部和内部无线电环境中的若干因素（包括无线电频谱、用户行为和网络状态）进行主动监视来实现。

认知无线电无线通信中的感兴趣的一个问题是：未被许可的或不合规格的无线设备（也被称为次级用户设备）对于未被利用或利用不足的频率的有效共享。一些谱共享建议假定单向链路来减小频率共享算法的复杂度。其它建议忽略与谱共享相结合的功率控制。然而，传统的系统均未提供考虑到适当的约束的健壮的谱共享算法，来满足真实世界的无线通信问题。

传统的认知无线电技术的上述缺陷仅意欲提供对当前技术的某些问题的总览，且不意欲是穷举性的。与技术的状态相关的其他问题、以及在这里描述的某些各种非限制性实施例的对应优点可在查看下面的详细描述时变得更显而易见。

发明内容

下面呈现简要概括来提供各个实施例的某些方面的基本理解。该概括不是各个实施例的广泛回顾。其既不意欲指明各个实施例的关键点或关键要素，也不意欲描述这些实施例的范围。其仅有的目的在于：以作为之后呈现的更详细描述的前序的简单形式提供各个实施例的某些概念。

本主题公开的各个方面提供跨层谱共享模型，其并入了用于认知无线电无线通信的隐含的功率控制。根据特定方面，对二进制整数线性编程问题进行公式，以在自组织网络中的次级用户节点之间建立主动无线链路。所述公式在公开的干扰约束内重用多个激活的链路之中的无线信道，并对于各个链路上的传送分配功率等级。另外，所述公式可对于自组织网络假定双向无线链路，其并入了次级用户节点对之间的传送确认。此外，可在公式中预定义并隐含嵌入功率等级分配，以减小复杂度。

本公开的至少一个方面提供了用于认知无线电无线通信的系统，其至少包括排序组件、参照组件、以及调度组件。排序组件可被配置为：对在认知无线电布置中作为自组织网络操作的次级用户节点集合所形成的各个双向无线链路进行分类。参照组件可被配置为：将节点传送功率与双向无线链路的类别相关。此外，调度组件可被配置为：根据双向无线链路的类别，将节点传送功率分配给参与该双向无线链路的节点。

其他方面公开了认知无线电无线通信的方法。该方法可包括：识别针对自组织联网配置的次级用户节点之间的潜在的双向链路集合。此外，该方法可包括：激活服从约束集合的最大数目的潜在双向链路集合，约束集合至少包括干扰约束。该方法还可包括：将从激活的双向链路的特性预先确定的传送功率分配给所述激活的双向链路。

在其他方面中，本公开提供了用于无线通信的系统。该系统可包括：用于至少服从干扰约束、在次级用户节点对之间将可用无线信道分配给自组织无线通信时最大化信道重用的部件。此外，该系统可包括：用于将从各对节点的位置特性预先确定的传送功率分配给一对节点的部件。

下面的描述和附图详细阐述各个实施例的详细的特定说明性的方面。然而，这些方面及其等价物是说明各种方式中的一些，其中，在所述各种方式可采用各个实施例的原理，并且，由此，实施例不应被限制于这里描述的任何特定方面。在结合附图考虑时，各个实施例的其它优点和区别特征将从下面的详细描述中变得显而易见。

附图说明

图1图示了样例系统的框图，该系统提供认知无线电应用中的具有隐含功率控制的高效谱共享。

图2绘出了根据某些方面的、用于认知无线电中的隐含功率控制的示例的离散等级链路分类机制的示图。

图3绘出了根据其它方面的、提供用于次级用户节点的自组织网络的谱共享、信道分配和功率控制的示例认知无线电基站的框图。

图4绘出了根据一个或多个方面的、示例的次级用户节点的均匀分布以及最优化谱分配的示图。

图5绘出了根据其它方面的、样例的次级用户节点的均匀分布以及最优化谱分配的示图。

图6示出了对于图5的均匀分布的集群内和集群间无线链路的示例集合的示图。

图7绘出了根据其他公开的方面的提供认知无线电中的高效谱利用的样例方法的流程图。

图8和9示出了用于认知无线电的谱利用中的信道分配和隐含功率控制的样例方法的流程图。

图10绘出了可操作用于执行公开的系统或方法的至少一些方面的示例计算机的框图。

图11示出了根据附加方面的示例电子通信环境的框图。

具体实施方式

现在，通过参照附图来描述各个实施例，其中，相同的附图标记贯穿附图被用来表示相同的元件。在下面的描述中，为了说明的目的，阐述了大量特定细节，用来提供对各个实施例的完整理解。然而，显然，可在没有这些特定细节的情况下实现各个实施例。在其它实例中，以框图形式示出了公知的结构和设备，以便帮助描述各个实施例。

如在此申请中使用的术语“组件”、“模块”、“系统”等可指示计算机相关的实体，其为硬件、软硬件的组合、软件或执行中的软件。例如，组件可以是但不限于在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行线程、程序和/或计算机。通过说明的方式，在控制器上运行的应用和控制器均可为组件。一个或多个组件可驻留在处理器和/或执行线程内，并且，组件可本地位于一个计算机上和/或在两个或更多计算机之间分布。

此外，可将各个实施例实现为方法、装置或使用标准编程和/或工程技术的制品，以产生软件、固件、硬件或其任意组合，以控制计算机实现公开的主题。这里使用的术语“制品”意欲涵盖可从任意计算机可读设备、载体或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可包括但不限于磁存储设备（例如，硬盘、软盘、磁带......）、光盘（例如，紧致盘（CD）、数字万用盘（DVD）......）、智能卡以及闪存设备（例如，卡、棒、钥匙驱动器（keydrive）......）。当然，本领域的技术人员将认识到，可对此配置作出很多修改，而不会背离各个实施例的范围或精神。

此外，这里使用词语“示例”表示例子、实例、或演示。这里描述为“示例”的任何方面或设计不一定被理解为比其它方面或设计更优选或有优势。相反，使用词语“示例”意欲以具体的方式呈现本概念。如在此申请中所使用的，术语“或”意欲表示包括性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非相反指出或从上下文明确得出，否则，“X采用A或B”意欲表示自然包括的排列的任一个。也就是说，如果X采用A、X采用B、或X采用A和B两者，则前面的任一实例下均满足“X采用A或B”。另外，此申请和所附权利要求中使用的词语“一”和“一个”一般应被理解为意味着“一个或多个”，除非相反指出或从上下文明确得出其为单数形式。

如在这里所使用的，术语“推断”或“推理”一般表示：从经由事件和/或数据捕获的一组观察推测或推理系统、环境和/或用户的状态的过程。例如，可采用推理来识别具体地上下文或动作，或者，推理可生成状态的概率分布。推理可为概率性的——也就是说，基于数据和事件的考虑的兴趣的状态的概率分布的计算。推理还可指针对构成来自一组事件和/或数据的高级事件而采用的技术。这样的推理导致来自观察的事件和/或存储的事件数据的集合的新的事件或动作的构成，而无论所述事件是否在时间上紧密相邻，也无论事件和数据来自一个还是几个事件和数据源。

在认知无线电（CR）中，典型的存在两种类型的用户设备，主用户设备（其包括主用户终端）和次级用户设备（也被称为次级用户节点，其包括次级用户终端，或SUT）。主用户设备一般为某个类型的无线接口设备（例如，无线传送器、无线接收器、无线收发器），其被许可特定的频谱，或采用分配给特定的频谱的服务。另一方面，次级用户设备一般不被许可特定频率，或采用与该频谱所分配的服务不同的服务。作为一个示例，蜂窝式电话是为广播电视分配的频谱上的SUT，这是由于，蜂窝式电话利用与为该频谱分配的服务不同的服务（例如，与广播电视的接收相对的蜂窝式无线通信）。作为另一个示例，如果蜂窝式电话未被许可利用针对802.11无线通信分配的频谱，则蜂窝式电话可为针对802.11无线通信分配的频谱上的次级用户，等等。

认知无线电采用信道感测机制来避免在主用户采用的频率上引起对主用户设备的干扰。通过感测信道，可作出在给定时间点上在该信道上是否发生传送的评估。可采用被评估为空闲的、无传送的信道，来进行次级用户设备的业务传送。次级用户设备避开被评估为繁忙的信道。这样，次级用户节点将信道识别为未使用，并择机访问它们。

次级用户节点一般在它们自身之间组织自组织网络。可在被识别为未使用或可用的信道上完成这些次级用户节点之间的传送。与每个节点上可用的信道集合相同的多信道多无线电网络不同，在CR网络中，可用信道的集合可根据节点而不同。

在尝试解决CR网络的信道分配问题时，发生几个典型问题。例如，一个问题涉及确定次级用户节点将在自组织网络内与哪个（哪些）相邻节点通信。另一个示例问题涉及确定各组节点应针对这些通信利用什么信道。另一个示例问题是确定用于这些通信的传送功率等级。

主题公开提供了跨层最优化框架，用来联合设计参与自组织网络的次级用户节点的谱共享以及功率控制。最优化框架可包括对信道重用的各种约束，例如包括干扰约束。此外，最优化框架利用节点之间的双向链路，以允许自组织网络中的传送确认（例如，链路等级确认）。其中，双向链路的示例可包括802.11型的协议干扰模型。

除了前述之外，谱共享最优化可并入隐含的功率控制。作为一个示例，隐含的功率控制可基于双向链路的分类，其中，链路类型为该链路采用的传送功率的决定因素。结果，可在最优化框架中隐含嵌入功率控制，从而与将功率控制考虑为在每个节点可变的决定的技术相比，简化了信道分配。

这里公开了信道分配最优化的各种示例应用。基于二进制整数线性编程（BILP）算法，提供了示例的最优化公式（formulation）。还构造各种约束，以建模与认知无线电无线通信有关的真实世界考虑。随后，在多个示例自组织网络情形中，将这些约束应用于BILP算法。

在一个示例情形中，将最优化框架应用于次级用户节点的均匀分布。与无功率控制的信道分配相比，随着此示例情形得到的谱效率显著提升。在另一个示例情形中，将最优化框架应用于次级用户节点的不均匀分布。在该后一示例情形中，还识别次级用户节点的集群，并且，利用前述功率控制，建立集群内链路和集群间链路。应理解，节点集群也可被应用于其它示例节点分布，包括均匀分布，即使在这里公开的各个示例中未具体涉及。

现在，参照附图，图1图示了根据主题公开的一个或多个方面的示例认知无线电无线通信系统100（系统100）的框图，该系统100并入了用于谱共享的隐含功率控制。系统100可包括CR基站102、以及次级用户节点的自组织网络104，所述次级用户节点包括次级用户节点₁104A、次级用户节点₂104B、次级用户节点₃104C、......（被统称为次级用户节点104A至104C）。另外，系统100可包括一个或多个主用户设备106，其在为主用户设备106或主用户设备106消费的无线服务分配的频谱上参与无线通信。

主用户设备106在通过与主用户设备106相关联的适当协议所确定的分配频谱上发送或接收无线信号。另一方面，次级用户节点104A至104C感测所分配的频谱，并择机接入它。换句话说，当次级用户节点将一组无线信道识别为空（例如，在该组信道上没有传送）时，次级用户节点可尝试利用这些信道中的一个或多个用于无线通信。此无线通信可包括自组织网络104内、或CR基站102和次级用户节点之间、或其适当组合的传送。

在主题公开的至少一个方面，次级用户节点104A至104C在自组织网络的节点的各个子集之间，采用双向无线链路。这允许各个节点之间的与确认相关的传送，以改善自组织网络104的通信质量。例如，在一个示例中，作为自组织网络104的一部分，次级用户节点可采用链路等级确认。在至少一个特定方面，自组织网络104采用基于IEEE802.11模型的媒体访问控制，并且，并入在IEEE 802.11无线通信中利用的一个或多个双向假定（例如，请求发送（RTS）——清除发送（CTS）交换）。

一旦针对可用性感测到无线信道，一个或多个次级用户节点104A至104C便可将信道可用性在上行链路消息110中传送到CR基站102。在主题公开的一个方面，各个次级用户节点在自组织网络104内共享可用信道信息，并且，次级用户节点104A至104C的子集传送上行链路消息110。在此情况下，次级用户节点的子集可在该消息内识别哪个次级用户节点104A、104B、104C报告了信道信息。在另一个方面中，各个次级用户节点104A至104C分别将各自的无线信道可用性信息传送到CR基站102。

除了无线信道信息之外，次级用户节点104A至104C可在上行链路消息110内包括各个节点的位置信息。在一个实例中，位置信息可包括各个次级用户节点的相应的地理位置（例如，从全球定位系统数据、纬度/经度系统数据、网络三角测量系统数据等或其适当组合导出）。在另一个实例中，位置信息可包括除了节点间距离信息之外的位置信息（例如，包括次级用户节点104A至104C的子集之间的距离），其可从位置信息、节点的子集之间的信号功率损失等计算出。

与CR基站102相关联的链路管理组件108接收次级用户节点104A至104C传送的位置和信道信息。链路管理组件108可包括排序组件112，其被配置为将在自组织网络104中操作的次级用户节点104A至104C形成的各个双向无线链路分类。根据主题公开的一个方面，排序组件112将自组织网络104的各个双向无线链路作为参与各个无线链路的节点之间的各个距离的函数来分类。在此方面，排序组件112可建立无线链路的多个类别，其中，由离散的距离的集合来定义每个类别。可从适当的传送范围（例如，互斥的传送范围的子集）、各对节点的适当的节点间距离等（例如，参见后面的图2），导出离散的距离的集合。

一旦建立，排序组件112便将双向无线链路的类别提供到参照组件114。参照组件114可被配置为将节点传送功率与双向无线链路的类别相关。例如，此相关可基于链路类别的数目、或用于次级用户节点104A至104C的适当传送功率范围。链路类别的数目以及传送功率范围可被用来建立互斥的传送范围类别，其可被隐含地与传送功率集合相关（例如，参见下面的图2）。

调度组件116可被配置为：根据参照组件116建立的传送功率和双向无线链路的类别的相关联，将节点传送功率分配给参与双向无线链路的节点。由此，调度组件114采用次级用户节点104A至104C报告的位置信息来确定与双向无线链路相关联的节点之间的距离。将此距离与涵盖该距离的传送范围类别相比较，并从参照组件114得到与该传送范围类别相关的传送功率。随后，调度组件116将接收的传送功率分配给参与双向无线链路的节点。可对于自组织网络104的节点之间的其它双向无线链路重复前述过程。值得注意，通过与链路分类隐含相关、而不是通过将传送功率建立为判定变量，传送功率与双向无线链路的类别的相关（例如，基于传送范围）减小了功率控制分配的复杂性。

一旦对于次级用户节点104A至104C的各子集确定了各个传送功率，CR基站102便在分配消息118中将这些传送功率传送到自组织网络104的一个或多个次级用户节点。如下面更详细描述的，在分配消息118中可包括额外的分配。例如，这些额外的分配可包括要对于节点之间的自组织通信激活的特定的双向链路、该通信采用的无线信道分配等（例如，参见下面的图3）。

除了上面提供的定性描述之外，提供了自组织网络104的数学描述。在针对自组织网络104中的次级用户节点104A至104C的各种分布而最优化谱利用时，采用该数学描述。与几个约束相结合，在图4和5中给出了这些最优化的示例，并将其与基于无功率控制（例如，每个次级用户节点采用最大传送功率）的谱共享的估计增益相比较。另外，表1提供了自组织网络104的数学描述所采用的术语的定义、以及对于信道分配和约束采用的最优化公式（例如，参见下面的图3）。

该数学描述假定自组织网络104中的n个次级用户节点，其包括通过具有基数（cardinality）|C|=M的集合C表示的M个正交信道。各个次级用户节点可检测可用无线信道，并且，在主题公开的至少一个方面，假定在每个节点观察到的可用无线信道集合随着节点而变化。在此情况下，C_i表示节点i观察到的可用信道集合，m_i表示这些可用信道的数目。因此，且基数 $\left|C_i\right|\⊆m_i\≤M.$

每个次级用户i（其中1≤i≤n）具有由γ_i表示的可编程数目的无线电接口。通常，无线电接口可被调谐到广泛的信道范围。然而，在特定时刻，每个无线电接口可在单个信道上操作。

可通过无向图G=(N,E)来表示CR网络，其中，N是该图的顶点所表示的次级用户节点集合（例如，次级用户节点104A至104C），E是两个顶点之间的边的集合（例如，参见图4的400B或图5的500B）。边的集合表示该图的节点之间的潜在的双向无线链路，其在处于各个节点的最大传送范围内的每对次级用户节点之间建立。双向链路可允许传送确认来验证传送数据的接收。这使得自组织网络104能够采用基于双向链路的联网协议，如IEEE 802.11协议。由此，如果节点i可将数据传送到节点j并且反之亦然，则在节点i和j之间建立潜在的链路，由

表示。此外，C_e和δ_e分别表示链路e的可用信道的集合和数目。结果，C_e＝C_i∩C_j，其具有基数|C_e|=δ_e。

除了以上之外，假定每个次级用户节点配备有全向天线，并且，每个节点的传送器具有功率控制能力。通过调节传送功率等级，传送节点可在不同距离上与接收节点通信。因此，对于每对传送节点i和接收节点j来说，存在传送范围r_ij和干扰范围R_ij。为了减小自组织网络104的无线链路之间的干扰，建立保护范围Δ，其中R_ij=(1+Δ)r_ij。干扰范围R_ij内的节点i和j可被分配到不同的无线信道，如在下文中详细讨论的。

为确保双向性，对于每个双向链路节点i和j在同一传送功率上传送。由于从节点i到节点j的无线电波采用的物理路径一般可以反转（reverse），于是得出：如果两个节点i和j在同一传送功率上传送，则在此功率上节点j从节点i接收的信号在节点j在同一功率上传送时也可由节点i接收。因此，对于每个链路

r_ij=r_ji，并且由此可对于双向链路建立功率控制，其中，参与该链路的节点使用相同的传送功率。

符号	定义
		N	次级用户的集合
E	潜在双向无线链路的集合
		G	自组织网络图
C	可用无线信道的集合
		Ci	节点i的可用无线信道的集合
Ce	链路e的可用无线信道的集合
		N	次级用户的数目|N|
M	可用无线信道的数目|C|
		mi	节点i的可用无线信道的数目，或|Ci|
γi	节点i的无线电接口的数目
		δe	链路e的可用信道的数目，或|Ce|
βe	可被分配给链路e的信道的最大数目
		ti	节点i的活动链路的最小数目
Ei	进入节点i的链路的集合
		Ie	干扰链路e的链路的集合
Pij	节点i到节点j的传送功率
		rij	节点i到节点j的传送范围
Rij	节点i到节点j的干扰范围
		K	传送范围的离散等级的数目
Δ	干扰保护区
		dij	从节点i到节点j的距离
α	路径损失指数
		η	接收器的检测功率阈值

F	集群的集合
		Ai	属于第i集群的节点的集合
Bjk	第j和第k集群之间的集群间链路的集合

表1：符号标注

根据主题公开的一个方面，可假定静态节点位置而建立谱最优化。根据附加方面，谱最优化可假定每个次级用户节点的可用信道集合是静态的。例如，这对应于具有缓变的谱环境（例如，广播电视频带）的应用。基于这些假定，CR基站102用作用于次级用户节点104A-104C的CR应用的中央服务器。如上所述，每个次级用户节点可向CR基站102报告位置和可用信道信息，CR基站102转而提供用于自组织网络104的谱管理和功率控制。在下面的图3，更详细的讨论了谱管理功能。

图2示出了根据主题公开的特定方面的、用于自组织网络的双向无线链路的示例分类200的图。分类200包括多个离散传送范围204。每个离散传送范围与链路分类相关联。由此，第一离散传送范围r₁与第一类别class₁相关联。第二离散传送范围r₂与第二类别class₂相关联，等等，直到最大离散传送范围r_K202，其与class_K相关联，其中，K是适当的正整数。

除上之外，每个类别可隐含地与预先确定的传送功率相关。前面，如上面在图1中描述的，随后可将特定的传送功率隐含地分配给落入特定传送范围类别之内的任意双向无线链路。此外，可根据参与无线链路的节点之间的距离，对特定的双向无线链路分配。将这个距离与分类200的离散传送范围相比较，以便将双向链路类别和关联的传送功率分配给特定链路。由此，如果节点i和j之间的距离是落入离散传送范围r₄内的距离，则与节点i和j关联的双向无线链路可被分配与class₄相关的传送功率。

在主题公开的一个方面，可在最大传送范围200之中均匀地划分离散传送范围，产生K个离散等级r_y(1≤y≤K)，其对应于传送功率P_y，其中，r_K和P_K分别是最大传送范围和最大传送功率。对于传送范围和传送功率的均匀划分，应用下面的关系式：

$r_y=y\·\frac{r_K}{K},y=\mathrm{1,2},...,K,---\left(1\right)$

$P_y=\mathrm{\η}\·y^{\mathrm{\α}}\·{\left(\frac{r_K}{K}\right)}^{\mathrm{\α}},y=\mathrm{1,2},...,K,---\left(2\right)$

其中，η是节点i或节点j的接收器处的检测功率阈值，并且，α是路径损失指数。

如上面图1所示，集合E包括自组织网络（例如，自组织网络104）中的次级用户节点之间的所有潜在的双向无线链路。只要次级用户对在最大传送范围r_K202内，在该对之间就存在边。随后，将集合E的双向无线链路分类为K个类别。作为更具体的示例，如果r_y-1<d_ij≤r_y，则将链路

分类为y类别链路。此外，分开了距离d_ij的节点i和j可采用公共的传送功率P_ij(其中P_ij=P_ji)和相同的范围r_ij(r_ij=r_ji)来彼此通信。结果，P_ij=P_y且r_ij=r_y。

如下面在图3更详细描述的，用于每个链路的功率等级不是判定变量，而是被预定义、且被隐含嵌入在最优化公式中（例如，作为用于y类别的链路的r_y和R_y的一部分）。一旦集合E的潜在双向无线链路被分类、并从其确定链路功率等级，便可确定每个节点E_i的链路集合、以及对于每个链路I_e的干扰链路的集合。根据主题公开的特定方面，求解对有效谱利用建模的BILP公式（例如，参见表达式4或4a），以确立链路集合E的哪个链路是活动的、将什么信道分配给各个链路、以及为每个链路分配的传送功率。

图3示出了根据主题公开的特定方面的示例CR基站300的框图。CR基站300包括链路管理组件302。在至少一个方面，链路管理组件302可基本上类似于前面图1的链路管理组件108。在其它方面，除了下面描述的其它功能之外，链路管理组件302可包括链路管理组件108的功能中的一些或全部功能。

如在这里描述的，CR基站300从CR基站300服务的次级用户节点接收位置信息集合、以及属于各个节点的可用信道信息。可在排序组件308上接收此信息，其识别次级用户节点之间的潜在双向无线链路。例如，此识别可包括分析位置信息集合，并识别被分开等于或小于节点的最大传送范围（例如，从在各个节点上可用的传送设备的最大传送功率所确定）的距离的节点对。随后，排序组件304将潜在双向无线链路作为参与各个链路的节点对之间的距离的函数来分类，并将链路类别提供到参照组件306。

如在这里所述，参照组件306将无线链路的类别与各个传送功率相关。链路类别-传送功率相关的集合可以以链路-传送功率相关文件312的形式存储在数据存储310中。调度组件312随后可利用链路-传送功率相关文件312来获得各个双向无线链路的各个传送功率，并在分配消息中输出传送功率。在主题公开的至少一个方面中，如下所述，调度组件312获得由分配组件314激活的潜在双向无线链路的子集的传送功率。

通常，次级用户节点具有功率控制能力，并且，传送节点可通过调整传送功率等级到达位于不同距离上的目的地节点。在主题公开的一些方面，假定次级用户节点的接收设备具有由η表示的公共信号检测功率阈值。因此，如果接收功率超过了检测功率阈值，则数据传送成功。

对于次级用户节点之间的双向通信，节点对必须在彼此的最大传送范围r_K内，并把它们各自的无线电接口调谐到公共信道。在最大传送范围r_K内的那些节点对被排序组件304识别为潜在双向无线链路。对于节点i和节点j之间的数据传送，用于功率传播增益G_ij的下面的功率传播模型是：

$G_{\mathrm{ij}}=\frac{1}{d_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{\&alpha;}}}$

其中，功率传播增益是路径损失指数α的函数。取决于流行的通信介质的特性，α的典型值可在2和4之间。如果节点i利用功率P_ij将数据传送到节点j，那么，基于P_ij·G_ij≥η，对于节点i和节点j之间的通信获得下面的传送范围和干扰范围：

且

一旦由排序组件304确定了节点i和j之间的距离，针对节点i和j的预期传送范围r_ij（或传送功率等级）给出下面的传送功率： $P_{\mathrm{ij}}=\mathrm{\&eta;}\&CenterDot;r_{\mathrm{ij}}^{\mathrm{\&alpha;}}.$

因为在操作中不能连续调节传送功率，所以，利用量化手段来确定各个传送功率，以分配到无线链路的传送功率等级。量化手段利用传送功率等级的离散传送范围的集合，导致传送功率调节也具有离散等级的集合（例如，参见前面的图2）。通过上面的等式（1）和（2）给出离散传送范围和离散功率等级的集合。

除了对无线链路分类、并基于类别确定用于那些链路的传送功率等级之外，链路管理组件302可包括分配组件314，用于自组织网络的有效谱利用。分配组件314采用谱共享算法来有效地在潜在双向无线链路的子集之中分配无线信道。谱共享算法被配置为：在约束组件316提供的约束集合之内，最大化信道重用。在主题公开的至少一个方面，约束集合可以是可配置的，例如，用来满足改变的无线状况、动态的次级用户节点状况，等等。在其他方面，约束集合可以是静态的。链路管理组件302可在分配消息中输出分配组件314所提供的信道分配连同调度组件312的传送功率分配。

一旦被分配组件314分配了无线信道，潜在双向无线链路就变为活动的。换句话说，一旦被分配了某个信道m，链路e就是活动的。可定义0-1的二进制变量，以表示无线链路的活动/不活动状态：

因为链路是双向的，所以，发送节点和接收节点应当无干扰，以便成功传送。双向链路的干扰可如下被建模：令e表示节点i和j之间的链路，e′表示节点k和h之间的另一个链路。如果满足下面的条件，则链路e上的传送成功：

(i)节点i和j之间的距离不大于传送范围，换句话说：对于ab=ij,ji，d_ab≤r_ab。

(ii)对于与链路被分配同一无线信道的任意链路接收节点i和j在干扰范围之外，换句话说：对于ab=ki,kj，d_ab>R_kh，且对于ab=hi,hj，d_ab>R_hk。

注意，要求(ii)隐含包括这样的情况：其中链路e和e′具有公共节点（例如，其中，i=k或i=h、或者j=k或j=h）。

另外，E_i被定义为进入节点i的潜在双向无线链路的集合，I_e被定义为与链路e干扰的链路集合。然后，对于此双向干扰模型，存在下面的关系：

$I_e=\{e^{\&prime;}:d_{\mathrm{ki}}\&le;R_{\mathrm{kh}}\}\&cup;\{e^{\&prime;}:d_{\mathrm{kj}}\&le;R_{\mathrm{kh}}\}\&cup;\{e^{\&prime;}:d_{\mathrm{hi}}\&le;R_{\mathrm{hk}}\}\&cup;\{e^{\&prime;}:d_{\mathrm{hj}}\&le;R_{\mathrm{hk}}\}$

另外，此干扰模型导致r_ij=r_ji、以及R_kh=R_hk。由此，对于任意发送和接收次级用户节点对来说，发送节点和接收节点在同一传送功率进行传送。这确保了链路的双向性。

分配组件314采用被配置为最大化总谱利用的最优化算法。此谱利用可经受一个或多个约束，如约束组件316施加的干扰约束。在主题公开的一个方面，可通过最大信道重用来定义总谱利用的最大化。在此方面，总谱利用可基于自组织网络的活动链路的总数。然而，在主题公开的其他方面，最大谱利用可涉及最大化带宽利用等、或其适当组合。用于最大化链路数目的最优化算法可被如下表示为：

$\max \underset{e\&Element;E}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m\&Element;C_e}{\mathrm{\&Sigma;}}{x}_e^m---\left(4\right)$

因此，表达式（4）寻求最大化次级用户节点的自组织网络的活动链路的总数。用于最大化总带宽的最优化算法可被如下表示为：

$\max \underset{e\&Element;E}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m\&Element;C_e}{\mathrm{\&Sigma;}}{x}_e^m\&CenterDot;B_e^m---\left(4a\right)$

其中，

表示链路e处的信道m的带宽。（注意，

可为不均匀（heteogeneous）或均匀(homogeneous)的，其中，不均匀意味着带宽取决于链路或取决于信道）。

约束组件316可参照在数据存储308的约束定义文件318中存储的、用于对最优化算法施加约束的各种约束定义和规则。约束对分配组件314采用的最优化算法有效，并可数学地对无线状况（例如，干扰模型）的效果、次级用户节点的限制（例如，无线电接口的最大数目）、或对信道分配的其它物理限制或期望限制建模。在主题公开的一个方面，基于上述双向干扰模型来施加干扰约束。此模型假定仅在共享同一无线信道的链路之间发生显著的干扰。因而，一个示例的干扰约束确立：如果链路e在信道m上是活动的，则只要e′∈I_e，信道m就不会被分配给任何链路e′。在此示例中，干扰约束可被表示为：

$x_e^m+x_{e^{\&prime;}}^m\&le;1(m\&Element;C_e\&cap;C_{e^{\&prime;}},e^{\&prime;}\&Element;I_e,e\&Element;E)---\left(5\right)$

在一个或多个其他方面，约束组件316可对最优化算法施加链路-信道约束。取决于采用的收发器设备，次级用户节点对之间有可能具有多个链路。例如，这可在这样的情况下出现：节点对的各个节点的无线电接口的数目允许多信道上的通信。在此情况下，链路-信道约束将最优化算法约束为：对节点对分配不多于β_e个无线信道（其中，β_e≤δ_e）。这导致下面的表达式：

$\underset{m\&Element;C_e}{\mathrm{\&Sigma;}}{x}_e^m\&le;{\mathrm{\&beta;}}_e(e\&Element;E).---\left(6\right)$

在主题公开的其他方面，约束组件314施加的一个或多个约束可包括节点-接口约束。此节点-接口约束可限制对于特定节点活动的（active）双向无线链路的数目。通常，取决于节点是否可将其无线电接口调谐到不同信道，该节点可与相邻节点建立多个链路。由用于特定节点的无线电接口的数目约束链路的数目。因此，约束组件316可对最优化算法施加下面的约束，以对次级用户节点的此无线电接口限制进行建模：

$\underset{e\&Element;E_i}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m\&Element;C_e}{\mathrm{\&Sigma;}}{x}_e^m\&le;{\mathrm{\&gamma;}}_i(i\&Element;N).---\left(7\right)$

在主题公开的其他方面，一个或多个约束可包括节点连接性约束。此节点连接性约束可建立用于特定节点的活动双向无线链路的最小数目t_i（例如，其中，t_i≥1）。此约束可被如下表示为：

$\underset{e\&Element;E_i}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m\&Element;C_e}{\mathrm{\&Sigma;}}{x}_e^m\&GreaterEqual;t_i(i\&Element;N).---\left(8\right)$

应理解，前面的约束不是穷举性的。具体地，可根据期望，将其他线性约束施加到最优化算法(4)或(4a)。在主题公开的至少一个方面，约束组件316可施加集群间连接性约束，例如，其中链路管理组件302从次级用户节点报告的位置信息中识别次级用户节点的适当的集群（例如，参见下面图5的500A）。在这样的情况下，可采用下面的约束：

$\underset{e\&Element;B_{\mathrm{jk}}}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m\&Element;C_e}{\mathrm{\&Sigma;}}{x}_e^m\&GreaterEqual;1(B_{\mathrm{jk}}\&NotEqual;0,k>j,k\&Element;F,j\&Element;F)---\left(9\right)$

如所写出的，表达式(9)被配置用来约束信道分配，使得大多数集群内通信处于较低的功率等级，而较高的功率被用于集群间链路。

图4示出了根据主题公开的特定方面的次级用户节点的示例分布400A的方框图，以及用于分布400A的示例最优化谱分配图400B。示例分布400A采用60x60区域中的15个次级用户节点。具体地，分布400A包括15个次级用户节点的均匀分布（注意，分布400A未按比例绘制）。另外，对于此示例，存在12个无线信道用于无线通信。每个次级用户节点的最大传送范围基本上类似，并且，对于此示例，被假定为r_K=30。此外，每个节点具有传送范围的6个离散等级，其分别对应于5、10、15、20、25和30。由表2给出用于均匀分布（以及下面的图5的不均匀分布500A）的注解、符号和参数设置。另外，由表3给出用于均匀分布400A的可用信道集合的位置（随机生成的）。

符号	定义	值
			A2	部署面积	(60m)2
M	网络中的信道的数目	12
			N	次级用户的数目	15
Βe	分配给链路e的信道的最大数目	1
			γi	节点i的无线电接口的数目	4
ti	节点i的活动链路的最小数目	2

K	传送范围的离散等级的数目	6
			rK	最大传送范围	30
RK	最大干扰范围	45
			Δ	保护区	0.5

表2：图4和5的注解和参数设置

节点索引	位置	可用信道
			1	(48.5,4.6)	1,3,4,6,8
2	(18.1,55.3)	4,7,11
			3	(2.5,29.7)	1,2,5,6,12
4	(45.3,20.5)	1,4,5,8,10
			5	(19.4,36.7)	3,5,8,9,10,11
6	(24.9,24.7)	2,3,5,7,9,10
			7	(35.3,32.8)	1,2,6,7,9,12
8	(20.3,1.2)	2,4,6,11,12
			9	(11.8,13.4)	2,4,5,6,7,11
10	(56.5,34.2)	3,6,9,11
			11	(8.7,58.3)	1,5,7,8
12	(42.0,51.3)	2,4,8,10,12
			13	(2.3,13.5)	2,3,6,8,12
14	(51.7,51.3)	1,7,9,10,11
			15	(32.1,57.9)	4,5,8

表3：均匀分布400A节点位置和可用信道

谱分配图400B绘出了用于次级用户节点的均匀分布400A的活动的双向无线链路。图400B的每个次级用户节点被绘出为点（匹配分布400A的次级用户节点的点），并且，点对之间的边绘出了活动的双向无线链路。从上面的最优化算法（表达式4）获得由表达式(5)、(6)、(7)和(8)约束的活动的双向无线链路。表4标识用于图400B的活动链路、以及从与各个活动链路相关联的离散传送范围确定的分配的功率等级。在无功率控制的情况下，每个次级用户节点以最大功率P_K（功率等级6）传送。结果，节点对之间的干扰使得干扰约束（5）将最优化算法限制为仅激活14个无线链路。通过这里描述的隐含功率控制，对于图400B来说，减小了次级用户节点对之间的干扰。如表4所示，存在采用功率等级2的3个链路、采用功率等级3的4个链路、采用功率等级4的7个链路、采用功率等级5的2个链路、以及采用功率等级6的2个链路。此干扰的减小使得最优化算法能够激活18个链路，使谱利用改善了28.6%。

表4：图400B的活动链路的功率等级

现在，参照图5，绘出了根据主题公开的其它方面的次级用户节点的不均匀分布500A以及最优化图500B。类似于均匀分布400A，不均匀分布500A包括60x60区域中的15个次级用户节点，在系统中包括总共12个无线信道（其中，随机生成各个节点的无线信道的可用性）、6个离散链路分类、以及6个对应的传送功率等级，其对应于传送范围的6个离散等级，其分别对应于5、10、15、20、25和30。表5提供了用于分布500A的各个节点的位置和可用信道。

与均匀示例不同，不均匀示例采用节点集群。集群涉及将次级用户节点的子集分组为集群，其具有可与功率等级的数目一样深的层级。在此示例中，不均匀分布400A的次级用户节点被聚集到4个20m集群。图6在600A绘出了集群内无线链路，在600B绘出了集群间无线链路。集群内无线链路600A包括具有小于或等于20的链路长度的活动链路集合。集群间无线链路600B包括具有大于20但小于30的链路长度的活动链路集合。如果F表示集群集合，A_i表示属于第i集群的节点集合，B_jk表示第j和第k集群之间的600B的集群间链路（B_jk=B_kj）。对于4个集群的情况，F={1,2,3,4}，并且，对于不均匀分布500A，A₁={2,5,11}，A₂={3,6,8,9,13}，A₃={1,4,7}，且A₄={10,12,14,15}。另外， $B_{12}=\{3\&LeftRightArrow;\mathrm{2,3}\&LeftRightArrow;\mathrm{11,3}\&LeftRightArrow;5\},$ $B_{14}=\{5\&LeftRightArrow;\mathrm{10,5}\&LeftRightArrow;14\},$ $B_{23}=\{4\&LeftRightArrow;\mathrm{6,4}\&LeftRightArrow;9\},$ 且 $B_{34}=\{4\&LeftRightArrow;\mathrm{12,4}\&LeftRightArrow;\mathrm{14,7}\&LeftRightArrow;12\}.$

节点索引	位置	可用信道
			1	(48.5,10.6)	1,3,4,6,8,10,11
2	(2.8,52.3)	2,3,4,7,8,9,11
			3	(6.4,29.7)	1,2,5,6,9,11,12
4	(39.6,18.5)	1,3,4,5,7,8,10,12
			5	(19.4,56.1)	1,3,5,6,7,8,10,11
6	(17.8,22.7)	2,3,4,5,7,8,9,10
			7	(53.3,12.8)	1,2,6,7,8,9,12
8	(8.6,11.2)	1,2,4,6,9,11,12
			9	(11.8,18.4)	1,2,3,4,6,8,9,11
10	(45.1,52.4)	1,3,4,6,9,10,11
			11	(8.7,58.3)	1,2,5,7,8,9,12
12	(49.0,41.3)	2,3,4,6,8,10,12
			13	(2.3,13.5)	2,3,5,6,8,9,12
14	(41.7,41.3)	1,3,4,5,7,9,10,11
			15	(52.1,47.9)	1,3,4,5,8,9,12

表5：不均匀分布500A节点位置和可用信道

最优化图500B绘出了来自不均匀分布500A的次级用户节点、以及根据上面的最优化算法（4）而分配给这些节点的活动的无线链路。注意，表达式（4）最大化活动的无线链路的数目，经受约束(5)、(6)、(7)、(8)和(9)，以增大无线信道的重用。只要信道被分配给链路，表达式（4）的BILP公式增大1。通过功率控制，与长链路相比，短链路使用较小的功率等级，并导致较短的干扰范围。结果，短链路将具有更多的机会被分配无线信道。在不均匀的情形中，建立集群间链路对于提供集群间的连接性来说是重要的。因而，表达式(9)是对最优化算法表达式（4）施加的集群间连接性约束。

如由集群内无线链路600A的图所见，表达式(4)至(9)的联合功率控制和聚集导致无线信道的分配，从而大多数集群内通信处于较低的功率等级。反之，典型地，集群间通信处于较高的功率等级。表6绘出了参与图500B的不均匀链路的节点，以及分配给各个链路的传送功率。需要注意，图500B包括25个活动链路。此外，在25个活动链路之间，存在被分配了功率等级2的8个链路，被分配了功率等级3的10个链路，被分配了功率等级4的2个链路，被分配了功率等级5的2个链路，以及被分配了功率等级6的3个链路。在无功率控制（例如，全部节点以最大功率P_K传送）的情况下，干扰约束限制表达式（4）激活多于16个无线链路。然而，在有功率控制的情况下，功率等级2被分配给具有(5,10]内的长度的任意链路，功率等级3被分配给具有(10,15]内的长度的任意链路，等等。因为由于聚集结构而在不均匀分布500A中存在很多相对短的链路，所以，功率控制显著地改善了谱共享效率。在此示例中，功率控制将谱利用改善了56.3%。

表6：图500B的活动链路的功率等级

已关于几个组件和/或无线通信实体之间的交互描述了前述系统。应理解，这样的系统和组件可包括其中指明的那些组件或子组件、指明的组件或子组件中的一些、和/或额外的组件。例如，系统可包括CR基站102、链路管理组件302、主用户设备106、以及自组织网络104A–104C、或这些或其他实体的不同组合。子组件还可被实现为通信耦接到除了在父模块内包括的以外的其他模块的模块。另外，应注意，可将一个或多个组件并入提供集成功能的单个组件。例如，参照组件306可包括调度组件312，反之亦然，用来通过单个组件，促进将离散传送功率与无线链路的离散类别相关、以及将传送功率分配给特定的活动链路。组件还可与这里未具体描述的、但本领域的技术人员知道的一个或多个其他组件交互。

图7、8和9示出了根据这里公开的各个实施例的一个或多个的各个方法。然而，为了说明的简化的目的，将方法使出并描述为一系列动作，应理解和明白，各个实施例不被动作的次序限制，这是由于与这里示出并描述的相比，某些动作可以以不同的次序发生和/或与其他动作同时发生。例如，本领域的技术人员应理解和明白，可将方法可替换地表示为一系列相关的状态或事件，如在状态图中那样。此外，并非需要所有示出的动作来实现根据各个实施例的方法。另外，还应理解，贯穿说明书及下文中公开的方法能够被存储在制品上，以促进将这些方法传输和传送到计算机。如在这里使用的，术语“制品”意欲涵盖可从任意计算机可读装置、载体或介质访问的计算机程序。

图7示出了根据主题公开的一个或多个方面的样例方法700的流程图，其用于与用于CR无线通信的有效谱分配结合而提供隐含的功率控制。在702，方法700可包括识别被配置用于自组织联网的次级用户节点之间的潜在双向链路的集合。可在被分开小于或等于节点的最大传送范围的距离的次级用户节点对之间，确定这些潜在双向链路。

在704，方法700可包括遵照约束集合，激活最大数目的潜在双向链路集合。具体地，约束集合可包括至少干扰约束。在具体方面中，约束集合还可额外包括节点-接口约束、链路-信道约束、节点连接性约束、或集群间连接性约束中的一个或多个。此外，在706，方法700可包括将从活动的双向链路的特性预先确定的传送功率分配给活动的双向链路。根据特定方面，活动的双向链路的特性可包括链路的长度，并且将传送功率分配给活动的链路还可包括：将特定链路的长度与链路长度的类别相比较，并将传送功率分配给与涵盖特定链路的长度的链路长度的类别相关的特定链路。

图8和9图示了根据附加方面的样例方法的流程图，该方法用于提供用于自组织网络的有效谱分配，其并入了隐含的功率控制分配。在802，方法800可包括：从参与自组织网络的次级用户节点接收节点位置和可用信道数据。在804，方法800可包括：分析位置数据，以确定次级用户节点之间的距离。在806，方法800可包括：根据离散传送范围分类节点对之间的距离。在808，方法800可包括：将最大传送范围内的节点对标识为潜在双向链路。在810，方法800可包括：识别各个节点上的潜在双向链路。在812，方法800可包括：从距离分类以及分配给各个分类的离散传送功率确定用于各个双向链路的传送功率。

在814，方法800可包括：识别用于每个次级用户节点的各个干扰链路的集合。在816，方法800可包括：启动算法，以最大化用于双向链路集合的谱利用。在818，方法800可包括：对该算法应用干扰约束。在820，方法800可包括：对该算法应用最大链路-信道约束。在822，方法800可包括：对该算法应用最大节点-链路约束。方法800从822前进到图9的824。

参照图9，方法800在824继续，其中方法800可包括：对在附图标记816启动的算法应用最小节点-链路约束。在826，方法800可包括可选地标识次级用户节点的子集的适当集群。在至少一个方面，集群可包括一个或多个其它节点的预定集群距离内的那些次级用户节点。此外，在828，方法800可包括可选地对该算法应用集群间链路约束。

在830，方法800可包括可选地求解该算法，以激活双向链路，并将无线信道分配给各个活动链路。在一个方面，该算法重用用于具有在干扰范围之外的各个节点对的多个无线链路的无线信道。在另一方面，该算法将不同的无线信道分配给具有相应的节点对的两个无线链路，其中，一个节点对的至少一个节点在第二个节点对中的至少一个节点的干扰范围内。在832，方法800可包括发送由自组织网络的次级节点利用的链路、信道和传送功率分配。

现在参考图10，图示了示例性计算机系统的框图，其可操作用来执行公开的主题的各方面。为了提供各个实施例的各个方面的附加环境，图10以及下列讨论旨在提供对其中可实现各个实施例的各个方面的适当的计算环境1000的简明、通用的描述。此外，尽管上面描述的各个实施例可以适于应用于在一台或多台计算机上运行的计算机可执行的指令的一般环境中，本领域技术人员将认识到，各个实施例还可以与其他程序模块结合和/或作为硬件和软件的组合来实现。

一般来说，程序模块包括例程、程序、组件、数据结构等，其执行特定的任务或实现特定的抽象数据类型。此外，本领域技术人员将理解，本发明性方法可以用其他计算机系统配置来实现，包括单处理器或多处理器计算机系统、微计算机、大型机、以及个人计算机、手持计算装置、基于微处理器的或可编程的消费者电子装置等，其中的每个可操作地耦接到一个或多个关联的装置。

各个实施例示出的方面还可以在分布式计算环境中实现，其中，由通过通信网络来链接的远程处理装置来执行特定的任务。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储装置中。

计算机典型地包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是能被计算机存取的任意可用的介质，且包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质。例如，但不是限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质可以包括用存储信息的任意方法或技术实现的易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质，所述存储信息例如为计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字通用盘（DVD）或其他光盘存储、盒式磁带、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或任意其他介质，其可被用于存储想要的信息且可以由计算机存取。

通信介质典型地在例如载波的调制的数据信号或其他传输机制中实现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，且包括任意信息传递介质。术语“调制的数据信号”表示这样的信号，其一个或多个特性以关于对信号中的信息进行编码的方式被设置或改变。例如，但不是限制，通信介质包括：有线介质，例如有线网络或直接布线连接；以及无线介质，例如声波、RF、红外线和其他无线介质。上述的任意组合也可被包含在计算机可读介质的范围内。

继续参考图10，用于实现各个实施例的一个或多个方面的示例性环境1000包括计算机1002，计算机1002包括处理单元1004、系统存储器1006和系统总线1008。系统总线1008耦接到系统组件，该系统组件包括但不限于系统存储器1006到处理单元1004。处理单元1004可以是各种商用处理器中的任一种。双微处理器和其他多处理器架构也可被用作处理单元1004。

系统总线1008可以是使用多种商用总线架构中的任一种，其还可互连到存储总线（具有或不具有存储控制器）、外围总线、以及本地总线的总线结构的几种类型中的任一个。系统存储器1006包括只读存储器（ROM）1010和随机存取存储器（RAM）1012。基本输入/输出系统（BIOS）被存储在诸如ROM、EPROM、EEPROM的非易失性存储器1010中，该BIOS包含基本例程，该例程帮助例如在启动期间在计算机1102中的各个元件之间传送信息。RAM 1012还可以包括例如静态RAM的高速RAM，用于缓存数据。

计算机1002还包括：内部硬盘驱动器（HDD）1014（例如EIDE、SATA），其中，内部硬盘驱动器1014还可被配置为用于在适当的底座（未示出）中的外部使用；磁盘驱动器（FDD）1016（例如，从可移除磁盘1018读取或写入到可移除磁盘1018）；以及光盘驱动器1020（例如，读取CD-ROM盘1022，或从诸如DVD的其它高容量光介质读取或写入到所述其它高容量光介质）。硬盘驱动器1014、磁盘驱动器1016、以及光盘驱动器1020可分别通过硬盘驱动器接口1024、磁盘驱动器接口1026、以及光盘驱动器接口1028连接到系统总线1008。用于外部驱动实现的接口1024包括通用串行总线（USB）和IEEE1394接口技术中的至少一个或全部。其它外部驱动连接技术也在这里要求的主题的考虑之内。

驱动器及其关联的计算机可读介质提供了数据、数据结构、计算机可执行的指令等的非易失性存储。对于计算机1002，驱动器和介质以适当的数字格式容纳任何数据的存储。尽管上面的计算机可读介质的描述参照HDD、可移除磁盘、以及诸如CD和DVD的可移除光盘介质，但本领域的技术人员应理解，在示例的操作环境中还可使用可由计算机读取的其它类型的介质，如zip驱动器、盒式磁带、闪存卡、盒等，并且，任意这样的介质可包含用于执行各个实施例的方法的计算机可执行指令。

多个程序模块可被存储在驱动器和RAM 1012中，其包括操作系统1030、一个或多个应用程序1032、其他程序模块1034和程序数据1036。操作系统、应用、模块和/或数据的全部或部分还可被缓存在RAM 1012中。应理解，可通过各种商用操作系统或操作系统的组合来实现各个实施例。

用户可通过例如键盘1038和诸如鼠标1040的定点装置的一个或多个有线/无线数据装置，来将命令和信息输入到计算机1002。其它输入装置（未示出）可包括麦克风、IR遥控器、游戏杆、游戏板、手写笔、触摸屏等。这些和其它输入装置经常通过输入装置接口1042连接到处理单元1004，输入装置接口1042耦接到系统总线1008，但可由其它接口连接，如并行端口、IEEE1394串行端口、游戏端口、USB端口、IR接口等。

监视器1044或其它类型的显示装置还经由诸如视频适配器1046的接口连接到系统总线1008。除了监视器1044之外，计算机典型包括其他外围输出装置（未示出），如扬声器、打印机等。

计算机1002可使用经由有线和/或无线通信而到一个或多个远程计算机（如远程计算机1048）的逻辑连接而在网络环境中操作。远程计算机1048可为工作站、服务器计算机、路由器、个人计算机、便携式计算机、基于微处理器的娱乐装置、对等装置、或其它公共网络节点，并且典型地包括相对于计算机1002而描述的很多或全部元件，然而，为了简明的目的，仅示出了存储器/存储装置1050。绘出的逻辑连接包括到局域网（LAN）1052和/或更大的网络（例如广域网（WAN）1054）的有线/无线连接。LAN和WAN联网环境在办公室和公司中是常见的，并且促进企业的计算机网络，如内联网，所有这些都可以连接到全球通信网络，例如因特网。

当在LAN网络环境中使用时，计算机1002通过有线和/或无线通信网络接口或适配器1056连接到局域网1052。适配器1056可促进到LAN 1052的有线或无线通信，LAN 1052还可包括其上布置的无线接入点，用于与无线适配器1056通信。

当在WAN网络环境中使用时，计算机1002可包括调制解调器1058，或连接到WAN 1054上的通信服务器，或具有用于建立WAN 1054上的通信的其它手段，例如通过因特网。可为内部或外部的和有线或无线装置的调制解调器1058经由串行端口接口1042连接到系统总线1008。在网络环境中，相对与计算机1002绘出的程序模块或其部分可被存储在远程存储器/存储装置1050中。将理解，示出的网络连接是示例性的，并且可使用在计算机之间建立通信链路的其它手段。

计算机1002可操作用来与被可操作地布置在无线通信中的诸如打印机、扫描仪、桌面和/或便携式计算机、PDA、通信卫星、与无线可检测标签相关联的设备或位置片段（例如，电话亭、报摊、休息室）、以及电话的任意无线装置或实体通信。这至少包括Wi-Fi和蓝牙^TM无线技术。由此，该通信可为预定义的结构，正如传统网络，或至少两个装置之间的简单的自组织通信。

Wi-Fi或无线保真允许从家里的沙发上、酒店房间的床上、或工作中的会议室到因特网的连接，而不需要线缆。Wi-Fi是类似于在蜂窝电话中使用的无线技术的技术，其使得例如计算机的装置能够在室内和室外的基站的范围内的任意地方收发数据。Wi-Fi网络使用被称为IEEE802.11(a、b、g、n等)的无线电技术，用来提供安全、可靠、快速地无线连接。Wi-Fi网络可被用来将计算机彼此连接、将计算机连接到因特网、以及有线网络（其使用IEEE802.3或以太网）。例如，在无许可的2.4和5GHz无线电频带下以11Mbps(802.11a)或54Mbps(802.11b)的数据速率操作的Wi-Fi网络、或具有包含所述两个频带（双频带）的产品，于是，该网络可提供类似于在很多办公室中使用的基本10BaseT有线以太网的真实世界性能。

现在，参照图11，其示出了可操作用来执行公开的架构的示例计算机编译系统的示意框图。系统1100包括一个或多个客户端1102。客户端1102可为硬件和/或软件（例如，线程、进程、计算装置）。例如，客户端1102可通过采用各种实施例来容纳cookie和/或关联的上下文信息。

系统1100还包括一个或多个服务器1104。服务器1104也可为硬件和/或软件（例如，线程、进程、计算装置）。例如，服务器1104可通过采用各种实施例来容纳用来执行变换的线程。客户端1102和服务器1104之间的一个可能的通信可为适于在两个或更多计算机进程之间传送的数据分组的形式。例如，数据分组可包括cookie和/或关联的上下文信息。系统1100包括通信框架1106（例如，全球通信网络，如因特网），其可被用来帮助客户端1102和服务器1104之间的通信。

可经由有线（包括光纤）和/或无线技术来帮助通信。客户端1102可操作地连接到一个或多个客户端数据存储1108，其可被用来存储客户端1102本地的信息（例如，cookie和/或关联的上下文信息）。类似地，服务器1104可操作地连接到一个或多个服务器数据存储1110，其可被用来存储服务器1104本地的信息。

上面已描述的内容包括各个实施例的示例。当然，不可能为了描述实施例的目的而描述每个可能想到的组件或方法的组合，但是，本领域的技术人员将认识到，可能有很多其他的组合和排列。因而，详细描述意欲涵盖所有这样的替换、修改、以及变型，其落入到所附权利要求的精神和范围内。

具体地，关于上述组件、装置、电路、系统等执行的各个功能，用来描述这样的组件的术语（包括对“手段”的引用）意欲对应于（除非相反指出）执行所述组件的具体功能的任意组件（例如，功能等同），尽管在结构上不等同于所公开的结构，其执行这里示出的实施例的示例方面中的功能。在这一点上，将认识到，各个实施例包括系统、以及计算机可读介质，其具有计算机可执行指令，用于执行各个方法的动作和/或事件。

另外，尽管已针对于若干实现中的仅一个公开特定的特征，但这样的特征可与对于任意给定或特定应用来说期望和有利的其他实现的一个或多个其他特征组合。此外，在具体实施方式或权利要求中使用的术语“包含(includes)”及其变体的程度上，这些术语意欲为包含性的，类似于术语“包括（comprising）”。

Claims (31)

1.一种用于认知无线电无线通信的系统，包括：

排序组件，配置为对在认知无线电布置中作为自组织网络操作的次级用户节点集合所形成的各个双向无线链路进行分类；

参照组件，配置为将节点传送功率与各个双向无线链路的双向无线链路的类别相关；以及

调度组件，配置为根据所述双向无线链路的类别，将节点传送功率分配给参与该双向无线链路的次级用户节点集合中的参与节点。

2.根据权利要求1的系统，其中，所述排序组件还被配置为：将各个双向无线链路作为参与各个双向无线链路的各个参与节点之间的各个距离的函数来进行分类。

3.根据权利要求2的系统，其中，所述排序组件还被配置为：建立用于对各个双向无线链路进行分类的类别集合，其中，由关联的参与节点之间的各个距离范围来定义所述类别集合的各个类别。

4.根据权利要求2的系统，其中，所述参照组件还被配置为：将各个节点传送功率分配给各个参与节点之间的各个距离范围。

5.根据权利要求1的系统，其中，所述调度组件还被配置为：根据各个双向无线链路的类别，隐含地确定节点传送功率分配。

6.根据权利要求1的系统，其中，次级用户节点采用作为自组织网络的一部分的链路等级确认。

7.根据权利要求1的系统，还包括：

二进制整数线性编程组件，配置为在参与节点之间平衡可用谱。

8.根据权利要求7的系统，其中，所述二进制整数线性编程组件被用来激活参与节点之间的双向无线链路，或将可用无线信道分配给双向无线链路。

9.根据权利要求1的系统，还包括约束组件，其被配置为建立用于自组织网络的各个双向无线链路的一个或多个约束，其中，所述约束的至少一子集被配置为增大为自组织网络建立的活动双向无线链路的数目。

10.根据权利要求9的系统，其中，所述一个或多个约束包括干扰约束，其限制无线信道向各个双向无线链路中多于一个双向无线链路的分配。

11.根据权利要求9的系统，其中，所述一个或多个约束包括链路-信道约束，其限制分配给双向无线链路的无线信道的数目。

12.根据权利要求9的系统，其中，所述一个或多个约束包括节点接口约束，其基于可用于单个节点的无线电接口的数目，限制对于所述单个节点活动的双向无线链路的数目。

13.根据权利要求9的系统，其中，所述一个或多个约束包括节点连接性约束，其需要在单个节点处建立一个或多个双向无线链路。

14.根据权利要求9的系统，其中，所述次级用户节点集合的子集形成多个节点集群，并且其中，所述一个或多个约束包括集群间连接性约束，其在与所述多个节点集群中的相应节点集群相关联的至少两个节点之间建立至少一个双向无线链路。

15.根据权利要求1的系统，还包括分配组件，配置为向各个双向无线链路调度可用无线信道。

16.根据权利要求15的系统，其中，所述可用无线信道由集合的各个次级用户节点动态地识别，并且响应于被识别而报告。

17.一种用于认知无线电无线通信的方法，包括：

识别被配置用于自组织联网的次级用户节点之间的潜在双向链路集合；

激活服从约束集合的最大数目的潜在双向链路集合，其中，约束集合至少包括干扰约束；以及

将从激活的双向链路的特性隐含确定的传送功率分配给所述激活的双向链路。

18.根据权利要求17的方法，还包括：接收属于次级用户节点的位置信息或可用信道信息。

19.根据权利要求18的方法，还包括：分析位置信息，并从位置信息导出激活的双向链路的特性。

20.根据权利要求19的方法，还包括：确定参与激活的双向链路的节点之间的距离，并从该距离确定链路的特性，并基于该距离确定传送功率。

21.根据权利要求20的方法，还包括：激活潜在的双向链路的子集，其包括最大传送范围内的、满足约束集合的节点对。

22.根据权利要求17的方法，还包括：

对于激活的双向无线链路，最大化无线信道重用；或者

对于激活的双向无线链路，最大化无线带宽重用。

23.根据权利要求22的方法，其中，最大化无线信道重用还包括：将无线信道分配给多个激活的双向链路，所述多个激活的双向链路具有各个节点对，所述节点对分开等于或大于与节点对相关联的各个干扰范围中的最大干扰范围的距离。

24.根据权利要求22的方法，还包括：

基于干扰约束，将分开的无线信道分配给激活的链路对，其中，激活的链路对中的第一个链路的节点、以及激活的链路对中的第二个链路的节点分开比与第一链路和第二链路相关联的干扰范围中较大的干扰范围小的距离。

25.根据权利要求17的方法，还包括：建立离散且互斥的传送范围集合，并基于参与激活的双向链路的各个节点之间的距离，将传送范围集合的传送范围分配给激活的双向链路。

26.根据权利要求17的方法，还包括：施加链路信道约束，其最大化分配给激活的双向链路的无线信道的数目。

27.根据权利要求17的方法，还包括：施加节点无线电约束，其将分配给激活的双向链路的无线信道的数目限制为参与激活的链路的节点所采用的可编程无线电接口的最小数目。

28.根据权利要求17的方法，还包括：施加节点连接性约束，其建立用于一个或多个次级用户节点的活动链路的最小数目。

29.根据权利要求17的方法，还包括：识别次级用户节点的一个或多个集群，其中，各个集群的每个节点在到该各个集群的至少一个其它节点的最大距离内。

30.根据权利要求29的方法，还包括：施加集群间连接性约束，其需要一个或多个集群中的一个集群内的节点和所述一个集群外的节点之间的至少一个激活的链路。

31.一种用于无线通信的系统，包括：

用于至少遵照干扰约束、在将可用无线信道分配给次级用户节点对之间的自组织无线通信时最大化信道重用的部件；以及

用于将从各个节点对的位置特性预先确定的传送功率分配给一对节点的部件。

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