CN114071684A - 用于功率控制的方法、设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

用于功率控制的方法、设备和计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开的示例实施例涉及用于功率控制的方法、设备和计算机可读存储介质。在该方法中，获取与第一时刻对应的第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率；在第一时刻以第一发射功率向第二设备发送信号；根据与第一时刻对应的虚拟发射功率、第一发射功率以及干扰矩阵的谱半径以及实际和目标信干噪比，确定与第二时刻对应的虚拟发射功率；根据与第二时刻对应的谱半径的估计值、与第一时刻和第二时刻对应的虚拟发射功率，更新第一发射功率；以及在第二时刻以更新后的第一发射功率向第二设备发送信号。通过执行该方法至少一次直到预定收敛条件被满足，可以使得功率控制过程快速收敛，从而有效降低共享相同物理资源的多条并行链路之间的干扰，提高了通信质量和效率。

Description

用于功率控制的方法、设备和计算机可读存储介质
技术领域
本公开的实施例总体上涉及通信技术，更具体地，涉及用于功率控制的方法、设备和计算机可读存储介质。
背景技术
在诸如蜂窝网络、自组织网络等无线网络中，发射功率提供了一个关键的设计自由度。在通信系统中对发射功率进行功率控制，有益于干扰降低、能量节约和连接管理。具体而言，由于无线通信的广播特性，同信道的多个信号之间会相互干扰，这个问题在干扰受限的系统中尤为严重。在这样的系统中，用户或小区之间难以维护完美的正交性。通过功率控制可以确保有效的频谱重用和理想的用户体验。考虑到移动终端、手持设备以及无线传感节点的电池容量的有限性，节能对于节点乃至对于整个网络的生存周期至关重要。控制发射功率可以最大程度地减少总能耗。另外，由于无线信道具有不确定性和时变性，即使在没有信号干扰和能量限制的情况下，接收机的正常工作需要维持在一个最小的接收信号水平，以便与发射机保持连接并估计信道状态。因此，在给定信号处理方案下，功率控制有助于维持逻辑连接的通畅。
大多数无线标准和协议均定义了功率控制命令，其中显性功率控制命令由网络提供。在实践中，网络可以根据接收功率的测量来确定功率控制命令，从而实现闭环功率控制方式。到目前为止，诸如基于信干噪比(SINR)跟踪的功率控制等闭环功率控制方式已被广泛应用于无线网络中。
发明内容
总体上，本公开的实施例提出了用于功率控制的方法、设备和计算机可读存储介质。
在第一方面，本公开的实施例提供了一种第一设备。第一设备包括至少一个处理器以及至少一个存储器，至少一个存储器包括计算机程序代码。至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起促使第一设备执行以下至少一次直到预定收敛条件被满足：获取与第一时刻对应的第一发射功率和与第一时刻对应的虚拟发射功率；在第一时刻在信道上以第一发射功率向第二设备发送信号；根据与第一时刻对应的虚拟发射功率、与第一设备与第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比和目标信干噪比、与第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与第一时刻对应的第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率，干扰矩阵与信道的传输状况相关联；根据与第二时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、与第一时刻对应的虚拟发射功率以及与第二时刻对应的虚拟发射功率，更新第一发射功率的值；以及在第二时刻以更新后的第一发射功率向第二设备发送信号。
在第二方面，本公开的实施例提供了一种第二设备。第二设备包括至少一个处理器以及至少一个存储器，至少一个存储器包括计算机程序代码。至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起促使第二设备执行以下至少一次直到预定收敛条件被满足：在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号；获取与第一时刻对应的第一发射功率和与第一时刻对应的虚拟发射功率；针对信号测量与第一设备与第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；根据与第一时刻对应的虚拟发射功率、当前实际信干噪比和与第一链路相关联的目标信干噪比、与第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与第一时刻对应的第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率，干扰矩阵与信道的传输状况相关联；以及向第一设备发送用于指示与第二时刻对应的虚拟发射功率的第二消息，以使第一设备基于与第二时刻对应的虚拟发射功率来更新第一发射功率的值。
在第三方面，本公开的实施例提供了一种第三设备。第三设备包括至少一个处理器以及至少一个存储器，至少一个存储器包括计算机程序代码。至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起促使第三设备执行以下至少一次直到预定收敛条件被满足：在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号；获取与第一时刻对应的第一发射功率和与第一时刻对应的虚拟发射功率；针对信号测量与第一设备与第三设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；根据与第一时刻对应的虚拟发射功率、当前实际信干噪比和与第一链路相关联的目标信干噪比、与第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与第一时刻对应的第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率，干扰矩阵与信道的传输状况相关联；根据与第二时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、与第一时刻对应的虚拟发射功率以及与第二时刻对应的虚拟发射功率，更新第一发射功率的值；以及向第一设备发送第三消息，第三消息用于指示作为第二时刻的发射功率的更新后的第一发射功率值。
在第四方面，本公开的实施例提供了一种用于功率控制的方法。该方法包括在第一设备处执行以下至少一次，直到预定收敛条件被满足：获取与第一时刻对应的第一发射功率和与第一时刻对应的虚拟发射功率；在第一时刻在信道上以第一发射功率向第二设备发送信号；根据与第一时刻对应的虚拟发射功率、与第一设备与第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比和目标信干噪比、与第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与第一时刻对应的第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率，干扰矩阵与信道的传输状况相关联；根据与第二时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、与第一时刻对应的虚拟发射功率以及与第二时刻对应的虚拟发射功率，更新第一发射功率的值；以及在第二时刻以更新后的第一发射功率向第二设备发送信号。
在第五方面，本公开的实施例提供了一种用于功率控制的方法。该方法包括在第二设备处执行以下至少一次，直到预定收敛条件被满足：在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号；获取与第一时刻对应的第一发射功率和与第一时刻对应的虚拟发射功率；针对信号测量与第一设备与第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；根据与第一时刻对应的虚拟发射功率、当前实际信干噪比和与第一链路相关联的目标信干噪比、与第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与第一时刻对应的第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率，干扰矩阵与信道的传输状况相关联；以及向第一设备发送用于指示与第二时刻对应的虚拟发射功率的第二消息，以使第一设备基于与第二时刻对应的虚拟发射功率来更新第一发射功率的值。
在第六方面，本公开的实施例提供了一种用于功率控制的方法。该方法包括在第三设备处执行以下至少一次，直到预定收敛条件被满足：在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号；获取与第一时刻对应的第一发射功率和与第一时刻对应的虚拟发射功率；针对信号测量与第一设备与第三设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；根据与第一时刻对应的虚拟发射功率、当前实际信干噪比和与第一链路相关联的目标信干噪比、与第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与第一时刻对应的第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率，干扰矩阵与信道的传输状况相关联；根据与第二时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、与第一时刻对应的虚拟发射功率以及与第二时刻对应的虚拟发射功率，更新第一发射功率的值；以及向第一设备发送第三消息，第三消息用于指示作为第二时刻的发射功率的更新后的第一发射功率值。
在第七方面，本公开的实施例提供了一种装置。该装置包括：用于获取与第一时刻对应的第一发射功率和与第一时刻对应的虚拟发射功率的部件；用于在第一时刻在信道上以第一发射功率向第二设备发送信号的部件；用于根据与第一时刻对应的虚拟发射功率、与该装置与第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比和目标信干噪比、与第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与第一时刻对应的第一发射功率来确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率的部件，干扰矩阵与信道的传输状况相关联；用于根据与第二时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、与第一时刻对应的虚拟发射功率以及与第二时刻对应的虚拟发射功率来更新第一发射功率的值的部件；以及用于在第二时刻以更新后的第一发射功率向第二设备发送信号的部件。
在第八方面，本公开的实施例提供了一种装置。该装置包括：用于在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号的部件；用于获取与第一时刻对应的第一发射功率和与第一时刻对应的虚拟发射功率的部件；用于针对信号测量与第一设备与该装置之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比的部件；用于根据与第一时刻对应的虚拟发射功率、当前实际信干噪比和与第一链路相关联的目标信干噪比、与第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与第一时刻对应的第一发射功率来确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率的部件，干扰矩阵与信道的传输状况相关联；以及用于向第一设备发送用于指示与第二时刻对应的虚拟发射功率的第二消息以使第一设备基于与第二时刻对应的虚拟发射功率来更新第一发射功率的值的部件。
在第九方面，本公开的实施例提供了一种装置。该装置包括：用于在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号的部件；用于获取与第一时刻对应的第一发射功率和与第一时刻对应的虚拟发射功率的部件；用于针对信号测量与第一设备与该装置之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；用于根据与第一时刻对应的虚拟发射功率、当前实际信干噪比和与第一链路相关联的目标信干噪比、与第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与第一时刻对应的第一发射功率来确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率的部件，干扰矩阵与信道的传输状况相关联；用于根据与第二时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、与第一时刻对应的虚拟发射功率以及与第二时刻对应的虚拟发射功率来更新第一发射功率的值的部件；以及用于向第一设备发送第三消息的部件，第三消息用于指示作为第二时刻的发射功率的更新后的第一发射功率值。
在第十方面，本公开的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。计算机程序包括指令，该指令在被设备的至少一个处理器执行时，使设备执行根据第四方面所述的方法。
在第十一方面，本公开的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。计算机程序包括指令，该指令在被设备的至少一个处理器执行时，使设备执行根据第五方面所述的方法。
在第十二方面，本公开的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。计算机程序包括指令，该指令在被设备的至少一个处理器执行时，使设备执行根据第六方面所述的方法。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的示例实施例的关键或重要特征，亦非旨在限制本公开的范围。本公开的其他特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
现在将参考附图来描述一些示例实施例，其中：
图1示出了基于分布式SINR跟踪的功率控制过程的流程图；
图2示出了在分布式功率控制过程中针对不同目标SINR的收敛性能的示意图；
图3示出了本公开的示例实施例可以在其中实施的示例通信网络；
图4示出了根据本公开的示例实施例的分布式收缩功率控制方案中的实际发射功率与虚拟发射功率之间的转换过程的示意图；
图5示出了根据本公开的示例实施例的用于功率控制的方法的流程图；
图6示出了根据本公开的示例实施例的示例交互过程的信令流；
图7示出了根据本公开的示例实施例的用于功率控制的方法的流程图；
图8示出了根据本公开的示例实施例的示例交互过程的信令流；
图9示出了根据本公开的示例实施例的用于功率控制的方法的流程图；
图10示出了根据本公开的示例实施例的示例交互过程的信令流；
图11A至11D示出了根据本公开的实施例的在分布式收缩功率控制方法中针对不同目标SINR的收敛性能的示意图；
图12示出了适合实现本公开的某些实施例的设备的框图；以及
图13示出了根据本公开的一些示例实施例的示例计算机可读介质的框图。
在各个附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“示例实施例”和“某些实施例”表示“至少一个示例实施例”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
在本文中使用的术语“通信网络”、“无线网络”是指遵循任何适当的通信标准的网络，诸如长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)、宽带码分多址(WCDMA)、高速分组接入(HSPA)等等。此外，可以根据任何合适的一代通信协议来执行终端设备与通信网络中的网络设备之间的通信，包括但不限于第一代(1G)、第二代(2G)、2.5G、2.75G、第三代(3G)、第四代(4G)、4.5G以及未来的第五代(5G)通信协议和/或当前已知或将来要开发的任何其他协议。本公开的实施例可以应用于各种通信系统中，包括蜂窝和非蜂窝通信系统。考虑到通信的快速发展，当然还将存在可以体现本公开的未来类型的通信技术和系统。因此，不应将本公开的范围视为仅限于上述系统。为了说明的目的，将参考5G通信系统来描述本公开的实施例。
在本文中使用的术语“网络设备”包括但不限于通信系统中的基站(BS)、网关、注册管理实体和其他合适的设备。术语“基站”或“BS”表示节点B(NodeB或NB)、演进型NodeB(eNodeB或eNB)、NR(新无线电)NB(也称为gNB)、远程无线电单元(RRU)、无线电头端(RH)、远程无线电头端(RRH)、中继、低功率节点(例如，femto、pico等)。
在本文中使用的术语“终端设备”指代能够进行无线通信的任何终端设备。作为说明性而非限制性示例，终端设备也可以称为通信设备、用户设备(UE)、订户站(SS)、便携式订户站、移动站(MS)或接入终端(AT)。终端设备可以包括但不限于移动电话、蜂窝电话、智能电话、IP语音(VoIP)电话、无线本地环路电话、平板电脑、可穿戴终端设备、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、台式计算机、图像捕获终端设备(例如，数码相机)、游戏终端设备、音乐存储和播放设备、车载无线终端设备、无线端点、移动台、笔记本电脑内置设备(LEE)、笔记本电脑外置设备(LME)、USB加密狗、智能设备、无线用户驻地设备(CPE)、物联网(loT)设备、手表或其他可穿戴式设备、头戴式显示器(HMD)、车辆、无人机、医疗设备和应用(例如，远程手术)、工业设备和应用(例如，在工业和/或自动处理链环境中运行的机器人和/或其他无线设备)、消费类电子设备、设备商业运作和/或工业无线网络等。在下面的描述中，术语“终端设备”、“通信设备”、“终端”、“用户设备”和“UE”可以互换使用。
在此使用的术语“电路”是指以下的一项或多项：
(a)仅硬件电路实现方式(诸如仅模拟和/或数字电路的实现方式)；以及
(b)硬件电路和软件的组合，诸如(如果适用)：(i)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合，以及(ii)硬件处理器的任意部分与软件(包括一起工作以使得诸如移动电话、服务器或其他计算设备等装置执行各种功能的数字信号处理器、软件和存储器)；以及
(c)硬件电路和/或处理器，诸如微处理器或者微处理器的一部分，其要求软件(例如固件)用于操作，但是在不需要软件用于操作时可以没有软件。
电路的定义适用于此术语在本申请中(包括任意权利要求中)的所有使用场景。作为另一示例，在此使用的术语“电路”也覆盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)、或者硬件电路或处理器的一部分、或者其随附软件或固件的实现方式。例如，如果适用于特定权利要求元素，术语“电路”还覆盖基带集成电路或处理器集成电路或者OLT、DPU或其他计算设备中的类似的集成电路。
如前所述，闭环功率控制已广泛用于无线网络中。例如，在3GPP LTE和NR通信系统中，功率控制可以用于控制来自其他小区或波束的干扰。对于由宏小区和小小区组成的多层蜂窝网络，小区间干扰是主要关注的问题。波束间干扰主要存在于工作在毫米波及更高频率上的大规模天线阵列传输中。NR(New Radio)和LTE(Long Term Evolution)网络通过上行链路调度命令(例如，采用DCI(Downlink Control Information，下行控制信息)格式0-0和0-1)内的TPC(Transmit Power Control，发射功率控制)字段提供闭环功率调整值。功率控制命令也可以通过DCI格式2-2被同时传送给多个设备。此外，NR提供了与基于波束的功率控制类似的机制，以减轻波束间的干扰。对于3G网络，功率控制主要用于控制小区内干扰。例如，IS-95标准中的闭环控制结构由外环算法和内环算法组成，其中外环算法每10ms更新一次信干噪比(SINR)阈值或目标，而内环算法每1.25ms(例如，800Hz)根据最新的SINR测量来计算所需功率。外环算法根据误帧率(FER)的估计来确定目标SINR。内环算法基于实际SINR与目标SINR之间的差异生成功率控制命令。
在非蜂窝网络中，功率控制可以用于控制同信道干扰，允许并发的通信链路共享相同的物理资源，例如WiFi，蓝牙，分布式IoT(Internet of Things,物联网)和多个RAT(Radio Access Technology，无线接入技术)共存。对于没有中央协调的非蜂窝网络而言，每个链路仅仅依靠本地测量值进行自主功率控制，因而分布式功率控制在这样的网络中非常有用。
作为实际应用中的标准技术，通常将闭环功率控制应用于单个用户设备来确保接收到的SINR达到最低水平，以便保持连接状态并成功进行信道估计以进行相干通信。因此，功率控制应当在显性信道状态信息(Channel State Information，CSI)的缺失的情况下实现，分布式实现是一种优先采用的方式。作为满足要求的通用方法，基于SINR跟踪的功率控制[1-4]允许被接纳的通信链路分别根据目标SINR与实际SINR之间的差异来追求其目标SINR，其相当于追寻特定级别的比特率。基于SINR跟踪的过程以迭代方式收敛到最佳解。大多数基于SINR跟踪的功率控制方法基于的是Foschini-Miljanic算法，它们具有相对较慢的收敛速率。
具体而言，为了充分利用网络中的频谱资源，在通信系统中允许多条链路共享相同的物理资源，也即在同一信道上同时传输数据。考虑一个分布式通信系统有L条链路工作在同一信道上，其中发射机Tx l欲向接收机Rx l发送数据构成链路l，两者之间的信道增益表示为Gll。在任一时刻t，Tx l以某一发射功率pl向Rx l发送信号。令Glm表示发射机Tx m到Rx l的信道增益。因此，Rx l针对接收的信号测量的与链路l相关联的信干噪比可以表示为：
Figure BDA0002619080030000101
其中向量p＝[p1 p2 … pL]T，并且
Figure BDA0002619080030000111
表示在Rx l处所遭受的背景噪声，其包括外部干扰和热噪声的总影响。通信网络300中的所有链路均追求其各自的目标SINR，用来保证正确接收的最小信号水平。令βl表示链路l的目标SINR。为了降低干扰和功率消耗，所有链路期望以最小功率成本满足其目标SINR。在数学上，期望的功率控制寻求以下问题的最佳功率解：
Figure BDA0002619080030000112
理论上，可以通过以下闭式表达式得出最佳功率分配：
Figure BDA0002619080030000113
其中diag(.)表示由向量的分量组成的对角矩阵，
Figure BDA0002619080030000114
表示Schur积的运算，β＝[β1 β2… βL]T，v＝[1/G11 1/G22 … 1/GLL]T，
Figure BDA0002619080030000115
并且，F是一个L x L矩阵，用来表示跨信道干扰，其中
Figure BDA0002619080030000116
尽管上述闭式方法提供了直接导出精确解的快速方法，但是该方法并不适用于实际的无线网络，特别是非蜂窝网络系统。这是因为在进行可靠的信道估计之前，无法得到关于F和v的CSI的明确知识。在非蜂窝系统中，即使分布式链路可以成功地执行信道估计，各个链路仅具有本地CSI，即关于F和v的部分知识。本地CSI需要聚合后才能实现矩阵的逆运算，这会产生跨分布式链路的额外信令成本。因此，需要一种无跨链路信令成本的并行实现方式，其允许每条链路仅根据其本地测量而非CSI的全局信息就可以寻求p*的相关分量。并且，期望该实现方式能够快速地收敛于最优功率分配，便于适应无线信道的时变性。
图1示出了分布式基于SINR跟踪的功率控制过程100的流程图。在过程100中，包括链路l在内的多条分布式链路共享相同信道中的物理资源，并且互相干扰。如图1所示，发射机与接收机组成链路l进行通信。在110，发射机在时刻t以发射功率pl(t)向接收机发送信号。接收机针对接收的信号测量与链路l相关联的当前实际信干噪比SINRl(t)，并向发射机发送指示SINRl(t)的消息。在120，发射机从接收机接收指示SINRl(t)的消息。在130，发射机基于当前实际信干噪比SINRl(t)、与链路l相关联的目标信干噪比βl以及发射功率pl(t)，确定下次信号发送发生的时刻t+1的发射功率pl(t+1)。在140，发射机在时刻t+1以更新后的发射功率pl(t+1)向接收机发送信号。上述步骤在随后的信号发送时刻被迭代地执行以更新发射机的发射功率，直到接收机针对从发射机接收的信号测量到实际信干噪比达到目标信干噪比。
分布式链路根据目标SINR与实际SINR的比率迭代地更新独立的发射功率。为了便于讨论，将功率更新规则表示为如下矩阵形式：
Figure BDA0002619080030000121
其中t表示时间，p表示发射功率并且p(t)＝[p1(t) p2(t) … pL(t)]T，
Figure BDA0002619080030000122
表示用于表征信道中的干扰情况和SINR分配的总体影响的干扰矩阵。令ρΑ表示矩阵A的谱半径，即矩阵A的特征值的最大模数。由于具有最大模数的特征值为正数，所以实际上ρΑ是矩阵A的主特征值。连续的功率更新将产生一个关于时间的功率序列{p(t)}。在可行性条件ρΑ＜1下，当t→∞，p(t)可以收敛为p*。数学结果表明，其渐近收敛速率为-logρΑ。显然，收敛速率会随着ρΑ的增大而变差。
应当注意的是，当前和将来的无线网络须满足高数据率的大规模连接的需求。大规模连接意味着干扰矩阵A的矩阵阶数L的增加，而高数据需求意味着目标SINR增高。无论是矩阵阶数增加还是目标SINR的增高都将导致ρΑ增大并降低收敛速率。为了便于说明，图2示出了对追求不同目标SINR的两个功率控制收敛过程进行比较的仿真结果，其中由5条并发链路，即链路1至5组成的无线网络中的所有链路采用相同的目标SINR，并且在下面的表1列出给定信道增益矩阵Glm，曲线201-205表示目标SINR为10dB时，链路1至5的收敛性能，曲线206-210表示目标SINR为12.5dB时，链路1至5的收敛性能。图2所示，随着目标SINR从10dB增加到12.5dB，ρΑ从0.7464增加到0.9330。在目标SINR较高的情况下，收敛速度的下降是不可接受的。因而，可以看出在ρΑ趋近于1的情况下，特别是对于具有快速时变无线信道的移动网络而言，传统的Foschini-Miljanic算法是不适用的。
表1：信道增益矩阵
1.10194588439936e-07 8.41898684194568e-08 1.53574617266426e-08 1.16224589656660e-09 1.37251649708510e-09
3.60736560897660e-09 1.84184128703664e-06 4.14929688608175e-11 3.83803201299795e-11 2.03633863933387e-07
1.73937439527428e-10 2.15795864030339e-09 6.46092004913417e-05 5.67904664792682e-08 5.64430331759815e-11
1.18575922136206e-09 1.58307017098643e-09 2.46791667879707e-08 2.09606162299721e-05 1.15945398466017e-10
2.49260848948694e-09 1.32444587671931e-09 2.95064978814982e-09 4.11836894997452e-10 7.36295297267865e-07
通过以上讨论，基于SINR跟踪的功率控制方法提供了针对最佳功率解的逼近过程，该方法根本上是基于考虑干扰情况和SINR分配的总影响的干扰矩阵而执行的迭代过程。然而，干扰矩阵的主特征值是迭代的瓶颈，因为渐近收敛速率是相对于主特征值的模急剧下降的函数。正如以上所述，收敛速度在功率控制的性能中起着至关重要的作用，因为较快的收敛速度意味着对时变信道条件的快速响应。另一方面，随着通信链路的数目或目标SINR的增加，功率控制过程的收敛速率将不可避免地因信道变得繁忙而恶化。这个问题使存在大量连接和具有更高数据需求的无线网络面临挑战。因而，对于无线通信系统而言，需要加快分布式功率控制过程的收敛速度。
为了解决上述问题以及潜在的其他问题，本公开提出了一种分布式收缩功率控制方案。该方案通过共识机制来确保互相干扰的所有链路都利用对原始干扰矩阵的谱半径的相同估计。此外，该方案可以直接在空中接口中实现，而不是作为纯计算加速器。
图3示出了本公开的示例实施例可以在其中实施的示例通信网络300。通信网络300可以是分布式网络，其包括作为发送方的第一设备310-1、310-2和310-3(以下可以统称为发送设备310或单独地称为第一设备310)以及作为接收方的第二设备320-1和320-2(以下可以统称为接收设备320或单独地称为第二设备320)以及第三设备330。
如图3所示，第一设备310可以分别与第二设备320和第三设备330经由通信链路形成发射机-接收机对，其中第一设备310-1通过通信链路301与第二设备320-1进行通信，第一设备310-2通过通信链路302与第二设备320-2进行通信，并且第一设备310-3通过通信链路303与第三设备330进行通信。当所有链路都尝试通过公共信道传输数据时，这些链路互相产生干扰。
如图3中的虚线所示，第一设备310-1对第二设备320-2和第三设备330分别产生G21和G31的信道增益，第一设备310-2对第二设备320-1和第三设备330分别产生G12和G32的信道增益，并且第一设备310-3对第二设备320-1和320-2分别产生G13和G23的信道增益。这些信道增益是对接收方和发送方之间的链路的干扰。
应当理解，发送设备和接收设备的数量仅出于说明的目的，而没有任何限制。通信网络300可以包括适合于实现本公开的实施例的任何合适数量的第一设备和第二设备。应该理解，第一设备和第二设备可以是任何形式的网络设备或终端设备。
通信网络300可以符合任何适当的通信标准，包括但不限于长期演进(LTE)、演进版LTE、LTE-Advanced(LTE-A)、宽带码分多址(WCDMA)、码分多址(CDMA)和全球移动通信系统(GSM)等。此外，可以根据当前已知或者将来将要开发的任何一代通信协议来在通信网络100中执行通信。通信协议的示例包括但不限于第一代(1G)、第二代(2G)、2.5G、2.75G、第三代(3G)、第四代(4G)、4.5G、第五代(5G)通信协议等。
通信网络300初始可以采用常规的基于SINR跟踪的功率控制模式来发送信号。例如，在通信网络300中，第一设备310可以采用初始发射功率p(0)并且通过如下非收缩功率控制方法
p(t+1)＝TA(p(t)) (6)
更新发射功率。其中TA(.)表示基于非收缩干扰矩阵A的映射算子，也即，
Figure BDA0002619080030000141
利用空中的信号叠加的特性，可以通过空中接口中的本地SINR测量立即实现p(t+1)＝TA(p(t))的迭代。因此，非收缩功率控制方法生成
Figure BDA0002619080030000151
其中
Figure BDA0002619080030000152
表示TA(.)的t重运算，也即，
Figure BDA0002619080030000153
对于ρΑ＜1，当t→∞，无论所使用的初始向量p(0)为何，p(t)都可以收敛为p*，即，
Figure BDA0002619080030000154
如前面所讨论的，矩阵A的主特征值的模影响
Figure BDA0002619080030000155
的收敛速率，渐近收敛速率为-logρΑ。非负矩阵A具有L个特征值，该L个特征值按模大小的降序被排列如下：
ρΑ>|λ2|≥|λ3|≥…≥|λL| (9)
其中，λl表示矩阵A的特征值。
为了加快收敛过程，本公开的示例实施例提出了一种分布式收缩功率控制模式。与收缩功率控制模式下的渐近收敛速率为-logρΑ不同，在非收缩功率控制模式下，渐近收敛速率为-log|λ2|。
在本公开的示例实施例中，为了消除ρΑ带来的瓶颈效应，采用基于如下收缩矩阵B的新的映射算子TB(.)，
B＝A-xbT (10)
其中x是与主特征值ρΑ相关联的矩阵A的主特征向量，并且b是使得bTx＝ρΑ的任意向量。应用秩为1矩阵xbT来修改原始干扰矩阵A，以使得特征值ρΑ被取代，而所有其他特征值保持不变。通过秩为1矩阵的上述修改使得特征值λ2成为修改后的矩阵B的模数最大的特征值。在可行性条件ρΑ＜1下，收缩过程
Figure BDA0002619080030000156
会以更快的速率收敛到其极限
Figure BDA0002619080030000157
具体而言，
Figure BDA0002619080030000158
的收敛速率比
Figure BDA0002619080030000159
的收敛速率快，渐近收敛速率可以改善的增益为
Figure BDA00026190800300001510
对于1>ρΑ>|λ2|，始终具有正增益
Figure BDA00026190800300001511
另一方面，这样的秩为1修改提供了收缩模式
Figure BDA00026190800300001512
与非收缩模式
Figure BDA00026190800300001513
之间的简洁关系。具体而言，由
Figure BDA00026190800300001514
以及bTx＝ρΑ可以得到：
Figure BDA0002619080030000161
由此可以从收缩功率控制模式得到非收缩功率控制模式。从这个角度来看，
Figure BDA0002619080030000162
可以视为是q*的近似。本质上，q*可被描述为以下闭式表达式：
Figure BDA0002619080030000163
在此基础上，结合
Figure BDA0002619080030000164
可以建立p*与q*之间的如下关系：
Figure BDA0002619080030000165
基于以上分析，根据本公开的示例实施例提出了针对p*的更好的估计，其被表示如下：
Figure BDA0002619080030000166
由于在公式(14)中，主特征向量x是未知的，对于分布式实现方式，很难通过直接使用公式(14)来计算
Figure BDA0002619080030000167
为了克服该障碍，在本公开的示例实施例中提供的收缩功率控制模式下，通过适当设计b使得x从
Figure BDA0002619080030000168
中被消除。令
Figure BDA0002619080030000169
表示原始干扰矩阵的第l行，并且xl是主特征向量x的第l个坐标。考虑
Figure BDA00026190800300001610
对于链路l的符合条件的b可以表示如下：
Figure BDA00026190800300001611
将上述公式(15)代入公式(14)，可以得到：
Figure BDA00026190800300001612
由于
Figure BDA00026190800300001613
可以得到
Figure BDA00026190800300001614
其中[·]l表示向量的第l个分量。其中，
Figure BDA0002619080030000171
根据前述讨论，在没有x和b确切知识的情况下，p*的第l个分量被估计为
Figure BDA0002619080030000172
通过类似方式，可以针对链路k(k≠l)指定
Figure BDA0002619080030000173
并将p*的第k个分量被估计为
Figure BDA0002619080030000174
因此，
Figure BDA0002619080030000175
构成了一个更快收敛的收缩功率控制过程，其可以从非收缩功率控制过程
Figure BDA0002619080030000176
计算得到。如果通信系统中的所有链路均具有ρΑ的知识，则关于收缩功率控制过程
Figure BDA0002619080030000177
的计算可以并行进行，便于分布式实现。
在实践中，在起始时刻，所有链路无法得到ρΑ的确切信息。在本公开的示例实施例中，在t≥2，链路l可以根据
Figure BDA0002619080030000178
的本地知识来对ρΑ进行独立估计，也即，如下面的公式(18)所描述的：
Figure BDA0002619080030000179
随着t增加，可以不断地完善
Figure BDA00026190800300001710
的估计，并且不同链路可以通过共识机制获得相同的
Figure BDA00026190800300001711
估计值。
根据本公开的示例实施例提出了一种在实际发射功率和虚拟发射功率之间相互转换的分布式收缩功率控制过程。通信网络中的所有链路可以仅基于实际发射功率引起的本地SINR测量来独立地实现实际发射功率与虚拟发射功率之间的转换。在该方案中，发射机利用实际发射功率来发送信号，其具有趋近最佳功率解的较快的收敛速度。虚拟发射功率旨在帮助生成实际发射功率，而不用于实际发送信号。此外，可以反过来根据实际发射功率来更新虚拟发射功率。因此，两者之间的这种迭代转换为实际传输提供了更接近最佳功率解的更好的发射功率。
下面将参考图4-10详细描述本公开的原理和实施方式。图4示出了根据本公开的示例实施例的分布式收缩功率控制方案中的实际发射功率与虚拟发射功率之间的转换过程的示意图。如前面所讨论的，与p(t)相比，
Figure BDA0002619080030000181
可以构成趋近最优解的更准确的功率分配。在链路中进行实际传输时，最好使用
Figure BDA0002619080030000182
作为发射机的实际发射功率。可观测的实际SINR由实际发射功率
Figure BDA0002619080030000183
而不是p(t)引起的。由于缺乏反映p(t)的即时SINR知识，可能无法通过直接将TA(.)应用于
Figure BDA0002619080030000184
而得出
Figure BDA0002619080030000185
另一方面，
Figure BDA0002619080030000186
的知识对于分布式链路估计ρΑ和确定
Figure BDA0002619080030000187
是必要且有帮助的。鉴于此，尽管在链路中的实际信号传输中没有使用p(t)，为了确定下一次信号传输发生的时刻的实际发射功率，必须算出做为虚拟发射功率的p(t)。根据本公开的示例实施例，为了确保通信网络中的所有链路采用一致的ρΑ估计值，可以利用共识机制。具体而言，对于所有链路，在上面的等式(17)中在t时刻均采用对ρΑ的相同估计值，其被标记为
Figure BDA0002619080030000188
只要所有链路达成对
Figure BDA0002619080030000189
的共识，就可以通过迭代地跟踪由发射机的实际发射功率
Figure BDA00026190800300001810
引起的实际SINR来生成跟踪
Figure BDA00026190800300001811
的过程。在一些示例实施例中，可以对上面的等式(17)的两端均应用TA(·)，从而得到以下公式(21)：
Figure BDA00026190800300001812
由此，
Figure BDA00026190800300001813
可以被表示为
Figure BDA00026190800300001814
和
Figure BDA00026190800300001815
的线性组合，如下面的等式(22)所示：
Figure BDA00026190800300001816
这里，当在链路上以实际发射功率
Figure BDA00026190800300001817
发送信号时，可以根据以下公式(23)基于目标SINR与实际SINR的本地比值立即计算
Figure BDA00026190800300001818
Figure BDA00026190800300001819
借助于虚拟发射功率p(t)，可以根据以下公式(24)以自主方式来更新下次信号发送要发生的时刻t+1的实际发射功率
Figure BDA00026190800300001820
Figure BDA00026190800300001821
实际发射功率可以反过来用于生成虚拟发射功率，并用于更新
Figure BDA0002619080030000191
的估计值。因而，链路的虚拟发射功率和实际发射功率可以以迭代方式互相计算。根据本公开的示例实施例，对虚拟发射功率和实际发射功率的求解可以以组件为基础执行，从而简化了分布式实现方式。
图5示出了根据本公开的示例实施例的用于功率控制的方法500的示意图。方法500可以在图3所示的第一设备310-1至310-3中的任一设备处实现。为了讨论的目的，将参考图3中的第一设备310-1来描述方法500。
第一设备310-1与第二设备320-1组成第一链路301进行通信，其被标记为l。如前所示，由于在相同信道中存在并发通信的多个接收机-发射机对，它们互相干扰，可以使用干扰矩阵A来表征信道干扰状况，其与信道的传输状况相关联。如图5所示，在510，第一设备310-1获取与第一时刻t对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000192
和与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl(t)。在本公开的上下文中，第一时刻t指代第一设备310-1向第二设备320-1发送信号的时刻，并且第一发射功率指代第一设备310-1用于发送信号的实际发射功率。
在一些示例实施例中，第一时刻t可以是方法500的初始时刻，即，t＝0。在这种情况下，与第一时刻t对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000193
和与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl(t)被设置为相同值，即，
Figure BDA0002619080030000194
并且，与第一时刻t对应的干扰矩阵A的谱半径
Figure BDA0002619080030000195
的估计值被设置为零值，即，
Figure BDA0002619080030000196
在520，第一设备310-1在第一时刻t在信道上以第一发射功率向第二设备320-1发送信号。在一些示例实施例中，第二设备320-2可以针对接收到的信号测量与第一设备310-1与第二设备320-1之间的链路l相关联的当前实际信干噪比SINRl(t)。
在530，第一设备310-1根据与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl(t)、与链路l相关联的当前实际信干噪比SINRl(t)和目标信干噪比βl、与第一时刻t对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000197
以及与第一时刻t的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000201
确定与下次信号发送要发生的第二时刻，例如，与时刻t+1对应的虚拟发射功率pl(t+1)。作为一种示例性实现，第一设备310-1可以根据以下公式确定与第二时刻对应的虚拟发射功率pl(t+1)：
Figure BDA0002619080030000202
其中l表示第一设备310-1与第二设备320-1之间的第一链路301，t表示第一时刻，t+1表示第二时刻，pl(t)表示与第一时刻对应的虚拟发射功率，pl(t+1)表示与第二时刻对应的虚拟发射功率，
Figure BDA0002619080030000203
表示与第一时刻对应的第一发射功率，
Figure BDA0002619080030000204
表示与第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值，βl表示目标信干噪比，并且SINRl(t)表示与第一时刻对应的当前实际信干噪比。βl对于第一设备310-1和第二设备320-1是已知的。
在一些示例实施例中，第一设备310-1可以从第二设备320-1接收用以指示第二设备320-1针对信号测量的、与第一链路l相关联的当前实际信干噪比SINRl(t)的消息。
在一些示例实施例中，第一设备310-1可以基于与相对于第二时刻t+1的三个连续的历史时刻对应的虚拟发射功率的值，确定与第二时刻t+1表对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000205
作为示例，给定相对于第二时刻t+1的三个连续的历史时刻为第一时刻的前一时刻t-1、第一时刻t、以及第二时刻t+1，第一设备310可以根据以下公式(26)来确定与第二时刻t+1对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000206
Figure BDA0002619080030000207
其中l表示第一设备310-1与第二设备320-1之间的第一链路301，t表示第一时刻，t-1表示第一时刻的前一时刻，t+1表示第二时刻，
Figure BDA0002619080030000208
表示与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，pl(t)表示与第一时刻对应的虚拟发射功率，pl(t+1)表示与第二时刻对应的虚拟发射功率，并且pl(t-1)表示与第一时刻的前一时刻对应的虚拟发射功率。
在另一些示例实施例中，链路301-303各自可以通过以下公式估计干扰矩阵的谱半径的本地估计值
Figure BDA0002619080030000211
Figure BDA0002619080030000212
其中，
Figure BDA0002619080030000213
为链路l的谱半径本地估计值。接下来，对于链路301-303中的每一个链路，可以基于从其他链路接收的谱半径的本地估计值，根据以下公式(28)或(29)来确定谱半径的平均估计值：
Figure BDA0002619080030000214
Figure BDA0002619080030000215
在相同信道中通信的所有链路达成关于谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000216
的共识，这些链路中的一个链路可以充当主链路，而其余链路充当从链路。在这样的共识机制中，主链路与从链路执行相同的功率控制过程，但是仅主链路被允许确定和更新干扰矩阵的谱半径的估计值并指示从链路，例如，通过专用广播信道向从链路分发谱半径的估计值。这样，所有从属链路仅通过侦听广播信道就可以获得相同的谱半径估计值。基于广播频道的这种简单协调实现了共识机制。作为备选方案，主链路可以周期性地广播更新的谱半径估计值，以节省信令。所有链路重复地使用相同的最近一次获取的谱半径估计值，直到主链路广播新的谱半径估计值为止。
作为示例，第一链路301可以充当主链路，其他链路302和303可以充当从链路。在这样的实施例中，在确定与第二时刻对应的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000217
之后，第一设备310-1可以向第一设备的310-2和310-3中的至少一个发送第一消息，第一消息用于指示与第二时刻对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000218
作为另一示例，第一设备310-1和310-3可以充当从设备，第一设备310-2充当主设备。在这种情况下，第一设备310-1可以从第一设备的310-2接收用于指示与第二时刻对应的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000219
的第一消息。
在540，第一设备310-1根据与第二时刻t+1对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000221
与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl(t)以及与第二时刻t+1对应的虚拟发射功率pl(t+1)，将第一发射功率的值更新为
Figure BDA0002619080030000222
作为一种示例性实现，第一设备310-1可以根据以下公式确定与第二时刻对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000223
Figure BDA0002619080030000224
其中l表示第一设备310-1与第二设备320-1之间的第一链路301，t表示第一时刻，t+1表示第二时刻，
Figure BDA0002619080030000225
表示与第二时刻对应的第一发射功率，pl(t)表示与第一时刻对应的虚拟发射功率，pl(t+1)表示与第二时刻对应的虚拟发射功率，并且
Figure BDA0002619080030000226
表示与第二时刻对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值。应当理解，干扰矩阵的谱半径的估计值还可以通过任何其他适当的方式来确定，本公开的范围在此方面不受限制。
在一些示例实施例中，由于干扰矩阵A及其在初始时刻的谱半径、第一设备310-1的第一发射功率和虚拟发射功率在初始时刻的值对于第二设备320-1是已知的，也可以由第二设备320-1根据公式(30)确定与第二时刻对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000227
在这样的实施例中，第一设备310-1从第二设备320-1接收用于指示与第二时刻对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000228
的第二消息，并获取更新后的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000229
在获取第一发射功率
Figure BDA00026190800300002210
之后，在550，第一设备310-1在第二时刻t+1以更新后的第一发射功率，即
Figure BDA00026190800300002211
向第二设备320-1发送信号。第一设备310-1可以执行方法500至少一次，直到满足预定收敛条件。预定收敛条件可以包括但不限于相邻两个时刻的第一发射功率或相邻两个时刻的虚拟发射功率之间的差值满足预定阈值、当前实际信干噪比达到目标信干噪比等等。本公开的范围在此方面不受限制。
在一些示例实施例中，在第二时刻t+1发送信号之后，第一设备310-1可以至少基于与第二时刻t+1对应的第一发射功率
Figure BDA00026190800300002212
确定预定收敛条件是否被满足。如果预定收敛条件被满足，则第一设备310-1终止迭代地更新第一发射功率
Figure BDA0002619080030000231
并保持以最新的第一发射功率向第二设备320-2发送信号。
为了确保功率控制方法500的收敛速度，通信网络中的所有链路可以预先分配有相同的用于发起方法500的初始时段T0。足够长的初始时段T0有助于促进对谱半径
Figure BDA0002619080030000232
的估计。例如，在一些示例实施例中，第一设备310-1可以在执行方法500之前，确定第一时刻t是否达到预定时刻，即满足初始时段T0。如果第一时刻t尚未达到预定时刻，也即，t＜T0，则第一设备310-1可以将与第二时刻对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000233
设置为零值。在这种情况下，方法500被转换为以非收缩功率控制模式对实际发射功率进行控制。如果第一时刻达到预定时刻，也即，t≥T0，则第一设备310-1可以对与第二时刻对应的谱半径的估计值进行更新，例如，如上面的公式(26)所示。
在本公开的上下文中，实际发射功率和虚拟发射功率分别对应于收缩和非收缩功率控制模式。本公开的示例实施例提供了一种在非收缩功率控制模式与收缩功率控制模式之间灵活切换的机制。如果干扰矩阵的谱半径的估计值被设置为零，则通信系统进入非收缩功率控制模式。如果干扰矩阵的谱半径的估计值被设置为非零值，则通信系统进入收缩功率控制模式。
图6示出了根据本公开的示例实施例的示例交互过程的信令流。交互过程600可以在通信网络300中实现。为了讨论的目的，将参考图3中的第一设备310-1和第二设备320-1来描述过程600。如图6所示，第一设备310-1获取(605)获取与第一时刻t对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000234
和与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl(t)。第一设备310-1在第一时刻t在信道上以第一发射功率向第二设备320-1发送(610)信号。第二设备320-1针对接收到的信号测量(615)第一设备310-1与第二设备320-1之间的第一链路301相关联的当前实际信干噪比SINRl(t)，并向第一设备310-1发送(620)指示当前实际信干噪比SINRl(t)的消息。第一设备310-1根据与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl(t)、与链路l相关联的当前实际信干噪比SINRl(t)和目标信干噪比βl、与第一时刻t对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000241
以及与第一时刻t的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000242
确定(625)与下次信号发送要发生的第二时刻t+1对应的虚拟发射功率pl(t+1)。根据与第二时刻t+1对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000243
与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl(t)以及与第二时刻t+1对应的虚拟发射功率pl(t+1)，第一设备310-1将第一发射功率的值更新(630)为
Figure BDA0002619080030000244
第一设备310-1在第二时刻t+1以更新后的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000245
向第二设备320-1发送(635)信号。过程600在第一设备310-1和第二设备320-1之间迭代地执行，直至预定收敛条件被满足。尽管以特定顺序对上述交互过程600中的各个步骤进行了描述，但该顺序仅仅出于说明性而非限制性目的。除非明确注明，否则不应当理解为要求此类交互过程以示出的特定顺序或以相继顺序完成。在某些情况下，多任务或并行处理会是有益的。
根据本公开的示例实施例，提出了一种分布式收缩功率控制方法。该方法可以直接在空中接口中实现。通过在实际发射功率与虚拟发射功率之间进行转换，可以由具有第二大模数的次特征值而不是具有最大模数的主特征值来主导功率控制过程。这样，大大提高了功率控制过程的收敛速率，使实际发射功率更快地朝发射功率的最优解收敛。这样，提供了快速跟踪时变无线信道的能力。
图7示出了根据本公开的示例实施例的用于功率控制的方法700的示意图。方法700可以在图3所示的第二设备320-1和320-2以及第三设备330中的任一设备处实现。为了讨论的目的，将参考图3中的第二设备320-2来描述方法600。
与关于方法700描述的场景类似，第一设备310-2与第二设备320-2组成第二链路302进行通信，其被标记为l’。由于相同信道中存在其他接收机-发射机对并发通信，对第二链路302产生干扰。可以使用干扰矩阵A来表征信道干扰状况，其与信道的传输状况相关联。如图7所示，在710，第二设备320-2在信道上接收第一设备310-2在第一时刻t以第一发射功率发送的信号
Figure BDA0002619080030000251
如前所述，与初始时刻对应的干扰矩阵A的谱半径估计值、第一设备310-2的第一发射功率和虚拟发射功率对于第二设备320-2是已知的。在720，第二设备320-2获取第一设备310-2的、与第一时刻t对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000252
和与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl′(t)。
在730，第二设备320-2针对接收到的信号测量与第二链路l’相关联的当前实际信干噪比SINRl’(t)。在一些示例实施例中，第二设备320-2可以向第一设备310-2发送用以指示当前实际信干噪比SINRl’(t)的消息，以用于第一设备310-2确定与下次信号发送要发生的第二时刻t+1对应的虚拟发射功率pl′(t+1)。在另一些示例实施例中，对与第二时刻t+1对应的虚拟发射功率pl′(t+1)的确定可以在第二设备320-2处实现。
在740，第二设备320-2根据与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl′(t)、当前实际信干噪比SINRl’(t)和与第二链路303相关联的目标信干噪比βl′、与第一时刻t对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000253
以及与第一时刻t对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000254
确定第一设备310-2的、与第二时刻t+1对应的虚拟发射功率pl′(t+1)。虚拟发射功率pl′(t+1)可以由第一设备310-2用于对其实际发射功率进行功率控制。
在750，第二设备320-2向第一设备310-2发送用于指示与第二时刻t+1对应的虚拟发射功率pl′(t+1)的第二消息，以使第一设备310-2基于虚拟发射功率pl′(t+1)来更新第一发射功率的值。由第二设备320-2确定的虚拟发射功率pl′(t+1)可以通过任何适当的方式使第一设备310-2知晓，本公开的范围在此方面不受限制。
图8示出了根据本公开的示例实施例的示例交互过程的信令流。交互过程800可以在通信网络300中实现。为了讨论的目的，将参考图3中的第一设备310-2和第二设备320-2来描述过程800。如图8所示，第二设备320-2在第一时刻t在信道上接收(805)第一设备310-2以第一发射功率
Figure BDA0002619080030000255
发送的信号。第二设备320-2获取(810)获取与第一时刻t对应的第一设备310-2的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000261
和虚拟发射功率pl′(t)。第二设备320-2针对接收到的信号测量(815)与第二链路302相关联的当前实际信干噪比SINRl’(t)。第二设备320-2根据与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl′(t)、当前实际信干噪比SINRl’(t)和与第二链路302相关联的目标信干噪比βl′、与第一时刻t对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000262
以及与第一时刻t对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000263
确定(820)与第二时刻t+1对应的第一设备310-2的虚拟发射功率pl′(t+1)。第二设备320-2向第一设备310-2发送(825)用于指示与第二时刻t+1对应的虚拟发射功率pl′(t+1)的第三消息，以使第一设备310-2基于虚拟发射功率pl′(t+1)来更新第一发射功率的值，并在后续时刻基于更新后的第一发射功率向第二设备320-2发送(830)信号。过程800在第一设备310-2和第二设备320-2之间迭代地执行，直至预定收敛条件被满足。尽管以特定顺序对上述交互过程800中的各个步骤进行了描述，但该顺序仅仅出于说明性而非限制性目的。除非明确注明，否则不应当理解为要求此类交互过程以示出的特定顺序或以相继顺序完成。在某些情况下，多任务或并行处理会是有益的。
根据本公开的示例实施例，提出了一种消息传递机制，以确保通信网络中共享相同信道的物理资源的所有链路可以达成针对干扰矩阵的谱半径的估计的共识。借助于对谱半径估计值的共识，所有链路可以仅基于由实际发射功率引起的SINR本地测量来独立地在实际发射功率和虚拟发射功率之间进行转换。
图9示出了根据本公开的示例实施例的用于功率控制的方法900的示意图。方法900可以在图3所示的第二设备320-1和320-2以及第三设备330中的任一设备处实现。为了讨论的目的，将参考图3中的第三设备330来描述方法900。
与关于方法500和700描述的场景类似，第一设备310-3与第三设备330组成第三链路303进行通信，其被标记为l”。由于相同信道中存在并行通信的其他接收机-发射机对，对第三链路303产生干扰。可以使用干扰矩阵A来表征信道干扰状况，其与信道的传输状况相关联。与初始时刻对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值、第一设备310-3的第一发射功率和虚拟发射功率对于第三设备330是已知的。图9中的步骤910至940与图7中的步骤710至740类似，具体可以参考前面关于步骤710至740的描述，在此不再赘述。
如图9所示，在950，第三设备330根据与第二时刻t+1对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000271
与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl"(t)以及与第二时刻t+1对应的虚拟发射功率pl"(t+1)的，更新第一发射功率的值。换言之，在方法900中，由第三设备330确定第一设备310-3的、与第二时刻t+1对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000272
在960，第三设备330向第一设备310-3发送第三消息，用于指示作为第二时刻t+1的发射功率的更新后的第一发射功率值
Figure BDA0002619080030000273
第一设备310-3在后续时刻基于更新后的第一发射功率向第三设备330发送信号。根据本公开的示例实施例，由第二设备320-2确定的更新后的第一发射功率值
Figure BDA0002619080030000274
可以通过任何适当的方式使第一设备310-3知晓，本公开的范围在此方面不受限制。
图10示出了根据本公开的示例实施例的示例交互过程的信令流1000。交互过程1000可以在通信网络300中实现。为了讨论的目的，将参考图3中的第一设备310-3和第三设备330来描述过程1000。如图10所示，第三设备330在第一时刻t在信道上接收(1005)第一设备310-3以第一发射功率
Figure BDA0002619080030000275
发送的信号。第三设备330获取(1010)获取与第一时刻t对应的第一设备310-3的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000276
和虚拟发射功率pl"(t)。第三设备330针对接收到的信号测量(1015)与第三链路303相关联的当前实际信干噪比SINRl”(t)。第三设备330根据与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl"(t)、当前实际信干噪比SINRl”(t)和与第三链路303相关联的目标信干噪比βl"、与第一时刻t对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000277
以及与第一时刻t对应的第一发射功率
Figure BDA0002619080030000278
确定(1020)与第二时刻t+1对应的第一设备310-3的虚拟发射功率pl"(t+1)。第三设备330根据与第二时刻t+1对应的干扰矩阵A的谱半径的估计值
Figure BDA0002619080030000281
与第一时刻t对应的虚拟发射功率pl"(t)以及与第二时刻t+1对应的虚拟发射功率pl"(t+1)的，更新(1025)第一发射功率的值。第三设备330向第一设备310-3发送(1030)第三消息，用于指示作为第二时刻t+1的发射功率的更新后的第一发射功率值
Figure BDA0002619080030000282
第一设备310-3在后续时刻基于更新后的第一发射功率向第三设备330发送(1035)信号。过程1000在第一设备310-3和第三设备330之间迭代地执行，直至预定收敛条件被满足。尽管以特定顺序对上述交互过程1000中的各个步骤进行了描述，但该顺序仅仅出于说明性而非限制性目的。除非明确注明，否则不应当理解为要求此类交互过程以示出的特定顺序或以相继顺序完成。在某些情况下，多任务或并行处理会是有益的。
根据本公开的示例实施例提供的功率控制方法，虚拟发射功率对应于非收缩功率控制模式，借助于虚拟发射功率，可以在非收缩功率控制模式与收缩功率控制模式之间实现灵活切换。特别地，实际发射功率的收敛速率由干扰矩阵A的模第二大的特征值来主导，而不是由模最大的主特征值主导。这使得收敛速率被显著提高。所提出的方法将原始干扰矩阵通过秩为1矩阵的修正，得以简化分布式实现。如下面的图11A至11D描述的仿真结果表明，与现有技术相比，在相同的迭代次数下，本公开的示例实施例所提供的方案可以将剩余误差降低若干数量级。收敛速率的增益可以转化为功率节省、时间节省以及信令降低方面的增益，从而对时变无线环境做出更快的响应。
图11A至11D示出了根据本公开的实施例的分布式收缩功率控制过程针对不同目标SINR的收敛性能的示意图。具体地，在图11A中示出了在T0＝1并且目标信干噪比均为β＝10dB的条件下针对通信网络中在相同信道中并行通信的5条链路(即，链路1至5)进行功率控制的仿真结果，其中曲线1111至1115表示链路1至5的虚拟发射功率的序列，并且曲线1111’至1115’表示链路1至5的实际发射功率的序列。在图11B中示出了在T0＝1并且目标信干噪比均为β＝12.5dB的条件下针对通信网络中在相同信道中并行通信的5条链路(即，链路1至5)进行功率控制的仿真结果，其中曲线1121至1125表示链路1至5的虚拟发射功率的序列，并且曲线1121’至1125’表示链路1101至1105的实际发射功率的序列。在图11C中示出了在T0＝17并且目标信干噪比均为β＝10dB的条件下针对通信网络中在相同信道中并行通信的5条链路(即，链路1至5)进行功率控制的仿真结果，其中曲线1131至1135表示链路1至5的虚拟发射功率的序列，并且曲线1131’至1135’表示链路1至5的实际发射功率的序列。在图11D中示出了在T0＝22并且目标信干噪比均为β＝12.5dB的条件下针对通信网络中在相同信道中并行通信的5条链路(即，链路1至5)进行功率控制的仿真结果，其中曲线1141至1145表示链路1至5的虚拟发射功率的序列，并且曲线1141’至1145’表示链路1至5的实际发射功率的序列。
如图11A至图11D所示，在相同次数的迭代下，实际发射功率可以将残留误差显着降低几个数量级。本公开的示例实施例所提出的分布式收缩功率控制方法在通信网络中经过几十到上百次的迭代之后即可实现收敛。收敛速率方面的增益可以提供节电、省时和信令减少的增益，为时变无线环境提供了快速、准确的跟踪功能。在目标SINR为10dB的情况下，对于低于10-5的归一化残留误差，迭代时间至少可以降低25％。随着ρA增加并趋近于1，增益效果更加明显。在目标SINR为12.5dB的情况下，对于低于10-5的相对误差，迭代时间至少降低66％。这样，根据本公开的示例实施例的方案可以快速、有效地降低共享相同物理资源的多条并行链路之间的干扰，提高了通信质量和效率。
在一些示例实施例中，能够执行方法500的装置(例如，在第一设备310-1处实现)可以包括用于执行方法500中的相应步骤的部件。这些部件可以以任何适当的形式来实现。例如，部件可以在电路或软件模块中实现。
在一些示例实施例中，该装置包括：用于获取与第一时刻对应的第一发射功率和与第一时刻对应的虚拟发射功率的部件；用于在所述第一时刻在信道上以所述第一发射功率向第二设备发送信号的部件；用于根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、与所述装置与所述第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比和目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率来确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的所述虚拟发射功率的部件，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；用于根据与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值、与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率以及与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率来更新所述第一发射功率的值的部件；以及用于在所述第二时刻以更新后的所述第一发射功率向所述第二设备发送所述信号的部件。
在一些示例实施例中，该装置还包括：用于至少基于与所述第二时刻对应的所述第一发射功率来确定所述预定收敛条件是否被满足的部件；以及用于响应于所述预定收敛条件被满足而终止迭代地更新所述第一发射功率的部件。
在一些示例实施例中，其中所述第一时刻是初始时刻，并且该装置还包括：用于将与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率和所述第一发射功率设置为相同值的部件；以及用于将与所述第一时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值设置为零值的部件。
在一些示例实施例中，该装置还包括：用于确定所述第一时刻是否达到预定时刻的部件；用于响应于所述第一时刻尚未达到所述预定时刻而将与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值设置为零值的部件；以及用于响应于所述第一时刻达到所述预定时刻而基于与相对于所述第二时刻的三个连续的历史时刻对应的所述虚拟发射功率的值来确定与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值的部件。
在一些示例实施例中，该装置还包括：用于向至少一个其他设备发送第一消息的部件，所述第一消息用于指示与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，所述至少一个其他设备与所述第一设备在所述信道上同时发送信号。
在一些示例实施例中，用于确定与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值包括：
Figure BDA0002619080030000311
其中l表示所述第一链路，t表示所述第一时刻，t-1表示所述第一时刻的前一时刻，t+1表示所述第二时刻，
Figure BDA0002619080030000312
表示与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，pl(t)表示与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率，pl(t+1)表示与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，并且pl(t-1)表示与所述第一时刻的前一时刻对应的所述虚拟发射功率。
在一些示例实施例中，该装置还包括：用于获取由一个或多个其他设备估计的与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值的部件，所述一个或多个其他设备与所述第一设备在所述信道上同时发送信号；以及用于确定获取的所有所述干扰矩阵的谱半径的估计值的平均值来作为与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值的部件。
在一些示例实施例中，用于获取与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率的部件包括：
Figure BDA0002619080030000313
其中l表示所述第一链路，t表示所述第一时刻，t+1表示所述第二时刻，pl(t)表示与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率，pl(t+1)表示与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，
Figure BDA0002619080030000314
表示与所述第一时刻对应的所述第一发射功率，
Figure BDA0002619080030000315
表示与所述第一时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，βl表示所述目标信干噪比，并且SINRl(t)表示与所述第一时刻对应的所述当前实际信干噪比。
在一些示例实施例中，用于获取与所述第二时刻对应的第一发射功率的部件包括：
Figure BDA0002619080030000321
其中l表示所述第一链路，t表示所述第一时刻，t+1表示所述第二时刻，
Figure BDA0002619080030000322
表示与所述第二时刻对应的所述第一发射功率，pl(t)表示与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率，pl(t+1)表示与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，并且
Figure BDA0002619080030000323
表示与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值。
在一些示例实施例中，该装置包括用户设备或基站，并且第二设备包括用户设备或基站。
在一些示例实施例中，能够执行方法700的装置(例如，在第二设备320-2处实现)可以包括用于执行方法700中的相应步骤的部件。这些部件可以以任何适当的形式来实现。例如，部件可以在电路或软件模块中实现。
在一些示例实施例中，该装置包括：用于在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号的部件；用于获取与所述第一时刻对应的所述第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率的部件；用于针对所述信号测量与所述第一设备与所述装置之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比的部件；用于根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、所述当前实际信干噪比和与所述第一链路相关联的目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率来确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率的部件，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；以及用于向所述第一设备发送用于指示与所述第二时刻对应的虚拟发射功率的第二消息以使所述第一设备基于与所述第二时刻对应的虚拟发射功率来更新所述第一发射功率的值的部件。
在一些示例实施例中，所述第一设备包括用户设备或基站，并且该装置包括用户设备或基站。
在一些示例实施例中，能够执行方法900的装置(例如，在第三设备330处实现)可以包括用于执行方法900中的相应步骤的部件。这些部件可以以任何适当的形式来实现。例如，部件可以在电路或软件模块中实现。
在一些示例实施例中，该装置包括：用于在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号的部件；用于获取与所述第一时刻对应的所述第一发射功率和虚拟发射功率的部件；用于针对所述信号测量与所述第一设备与所述装置之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；用于根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、所述当前实际信干噪比和与所述第一链路相关联的目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率来确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率的部件，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；用于根据与所述第二时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率以及与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率来更新所述第一发射功率的值的部件；以及用于向所述第一设备发送第三消息的部件，所述第三消息用于指示作为所述第二时刻的发射功率的更新后的所述第一发射功率值。
在一些示例实施例中，该装置还包括：用于至少基于与所述第二时刻对应的所述第一发射功率来确定所述预定收敛条件是否被满足的部件；以及用于响应于所述预定收敛条件被满足而终止迭代地更新所述第一发射功率的部件。
在一些示例实施例中，第一设备包括用户设备或基站，并且该装置包括用户设备或基站。
图12示出了适合实现本公开的示例实施例的设备1200的框图。设备1200可以实施在图3所示的第一设备310、第二设备320以及第三设备330的一部分。如图12所示，设备1200包括至少一个处理器1210、耦合到处理器1210的至少一个存储器1220、耦合到处理器1210的通信模块1240以及耦合到通信模块1240的通信接口(未示出)。存储器1220至少存储计算机程序1230。
通信模块1240用于双向通信。通信模块1240具有用于促进通信的至少一个天线。通信接口可以表示对通信必要的任何接口。
处理器1210通过执行指令而使得设备1200执行上文参考图5、图7和图9描述的第一设备310、第二设备320以及第三设备330的相关操作和特征。作为示例，通过执行指令可以在第一设备310上执行功率控制过程功能。上文参考图5、图7和图9所描述的所有特征均适用于设备1200，在此不再赘述。
处理器1210可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以包括以下中的一项或多项：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号控制器(DSP)以及基于多核处理器架构的处理器。设备1200可以包括多个处理器，诸如在时间上从属于同步主处理器的时钟的专用集成电路芯片。
存储器1220可以包括一个或多个非易失性存储器和一个或多个易失性存储器。非易失性存储器的示例包括但不限于只读存储器(ROM)1224、电可编程只读存储器(EPROM)、闪速存储器、硬盘、光盘(CD)、数字视频盘(DVD)、以及其它磁存储装置和/或光学存储装置。易失性存储器的示例包括但不限于随机存取存储器(RAM)1222以及将不在断电期间维持的其它易失性存储器。
计算机程序1230包括由相关联的处理器1210执行的计算机可执行指令。程序1240可以被存储在ROM 1224中。处理器1210可以通过将程序1230加载到RAM 1222中来执行任意适当的动作和处理。
本公开的实施例可以借助于程序1230来实施，从而设备1200可以执行如本文中参考图5、图7和图9所讨论的任何过程。本公开的示例实施例还可以由硬件或软件和硬件的组合来实施。
在一些示例实施例中，程序1230可以有形地被包含在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以被包括在设备1200(诸如，存储器1220)中或者可由设备1200访问的其它存储设备。设备1200可以将程序1230从计算机可读介质加载到RAM 1222以供执行。计算机可读介质可以包括任何类型的有形非易失性存储器，诸如ROM、EPROM、闪速存储器、硬盘、CD、DVD等。图13示出了以CD或DVD形式的计算机可读介质1300的示例。计算机可读介质将程序1230存储在其上。
一般而言，本公开的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其它方面可以在可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其它图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备，或其某些组合中实施。
本公开还提供被有形地存储在非暂态计算机可读存储介质上的至少一个计算机程序产品。计算机程序产品包括计算机可执行指令，诸如被包括在程序模块中的那些，在目标真实或者虚拟处理器上的设备中被执行以实现如上面参考图5、图7和图9所述的方法。一般而言，程序模块包括例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等，其执行特定的任务或者实现特定的抽象数据结构。在各种示例实施例中，程序模块的功能可以在所描述的程序模块之间合并或者分割。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地或者分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远端存储介质二者中。
用于实现本公开的方法的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言编写。这些计算机程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程的数据处理装置的处理器，使得程序代码在被计算机或其它可编程的数据处理装置执行的时候，引起在流程图和/或框图中规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在计算机上、部分在计算机上、作为独立的软件包、部分在计算机上且部分在远端计算机上或完全在远端计算机或服务器上执行。
在本公开的上下文中，计算机程序代码或者相关数据可以由任意适当载体承载，以使得设备、装置或者处理器能够执行上文描述的各种处理和操作。载体的示例包括信号、计算机可读介质、等等。
信号的示例可以包括电、光、无线电、声音或其它形式的传播信号，诸如载波、红外信号等。
计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读介质可以包括但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、装置或设备，或其任意合适的组合。计算机可读存储介质的更详细示例包括带有一根或多根导线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存储存取器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备，或其任意合适的组合。
另外，尽管操作以特定顺序被描绘，但这并不应该理解为要求此类操作以示出的特定顺序或以相继顺序完成，或者执行所有图示的操作以获取期望结果。在某些情况下，多任务或并行处理会是有益的。同样地，尽管上述讨论包含了某些特定的实施细节，但这并不应解释为限制任何发明或权利要求的范围，而应解释为对可以针对特定发明的特定实施例的描述。本说明书中在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以整合实施在单个实施例中。反之，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分离地在多个实施例或在任意合适的子组合中实施。
尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中限定的主题并不限于上文描述的特定特征或动作。相反，上文描述的特定特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而被公开的。
已经对技术的各种示例实施例进行了描述。作为以上的替代或者补充，对以下示例进行描述。在以下任何示例中所述的特征可以与本文所述的其它示例中的任何示例一起使用。

Claims (36)

1.一种第一设备，包括：
至少一个处理器；以及
至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起促使所述第一设备执行以下至少一次直到预定收敛条件被满足：
获取与第一时刻对应的第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率；
在所述第一时刻在信道上以所述第一发射功率向第二设备发送信号；
根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、与所述第一设备与所述第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比和目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的所述虚拟发射功率，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；
根据与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值、与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率以及与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，更新所述第一发射功率的值；以及
在所述第二时刻以更新后的所述第一发射功率向所述第二设备发送所述信号。
2.根据权利要求1所述的第一设备，其中所述第一设备还被促使：
至少基于与所述第二时刻对应的所述第一发射功率，确定所述预定收敛条件是否被满足；以及
响应于所述预定收敛条件被满足，终止迭代地更新所述第一发射功率。
3.根据权利要求1所述的第一设备，其中所述第一时刻是初始时刻，并且所述第一设备还被促使：
将与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率和所述第一发射功率设置为相同值；以及
将与所述第一时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值设置为零值。
4.根据权利要求1所述的第一设备，其中所述第一设备还被促使：
确定所述第一时刻是否达到预定时刻；
响应于所述第一时刻尚未达到所述预定时刻，将与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值设置为零值；以及
响应于所述第一时刻达到所述预定时刻，基于与相对于所述第二时刻的三个连续的历史时刻对应的所述虚拟发射功率的值，确定与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值。
5.根据权利要求3或4所述的第一设备，其中所述第一设备还被促使：
向至少一个其他设备发送第一消息，所述第一消息用于指示与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，所述至少一个其他设备与所述第一设备在所述信道上同时发送信号。
6.根据权利要求4所述的第一设备，其中所述第一设备还被促使如下确定与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值：
Figure FDA0002619080020000021
其中l表示所述第一链路，t表示所述第一时刻，t-1表示所述第一时刻的前一时刻，t+1表示所述第二时刻，
Figure FDA0002619080020000022
表示与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，pl(t)表示与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率，pl(t+1)表示与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，并且pl(t-1)表示与所述第一时刻的前一时刻对应的所述虚拟发射功率。
7.根据权利要求4所述的第一设备，其中所述第一设备还被促使：
获取由一个或多个其他设备估计的与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，所述一个或多个其他设备与所述第一设备在所述信道上同时发送信号；以及
确定获取的所有所述干扰矩阵的谱半径的估计值的平均值，来作为与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值。
8.根据权利要求1所述的第一设备，其中所述第一设备被促使如下确定与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率：
Figure FDA0002619080020000031
其中l表示所述第一链路，t表示所述第一时刻，t+1表示所述第二时刻，pl(t)表示与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率，pl(t+1)表示与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，
Figure FDA0002619080020000032
表示与所述第一时刻对应的所述第一发射功率，
Figure FDA0002619080020000033
表示与所述第一时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，βl表示所述目标信干噪比，并且SINRl(t)表示与所述第一时刻对应的所述当前实际信干噪比。
9.根据权利要求1所述的第一设备，其中所述第一设备被促使如下确定与所述第二时刻对应的第一发射功率：
Figure FDA0002619080020000034
其中l表示所述第一链路，t表示所述第一时刻，t+1表示所述第二时刻，
Figure FDA0002619080020000035
表示与所述第二时刻对应的所述第一发射功率，pl(t)表示与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率，pl(t+1)表示与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，并且
Figure FDA0002619080020000036
表示与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值。
10.根据权利要求1所述的第一设备，其中所述第一设备包括用户设备或基站，并且所述第二设备包括用户设备或基站。
11.一种第二设备，包括：
至少一个处理器；以及
至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起促使所述第二设备执行以下至少一次直到预定收敛条件被满足：
在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号；
获取与所述第一时刻对应的所述第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率；
针对所述信号测量与所述第一设备与所述第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；
根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、所述当前实际信干噪比和与所述第一链路相关联的目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；以及
向所述第一设备发送用于指示与所述第二时刻对应的虚拟发射功率的第二消息，以使所述第一设备基于与所述第二时刻对应的虚拟发射功率来更新所述第一发射功率的值。
12.根据权利要求11所述的第二设备，其中所述第一设备包括用户设备或基站，并且所述第二设备包括用户设备或基站。
13.一种第三设备，包括：
至少一个处理器；以及
至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起促使所述第三设备执行以下至少一次直到预定收敛条件被满足：
在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号；
获取与所述第一时刻对应的所述第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率；
针对所述信号测量与所述第一设备与所述第三设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；
根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、所述当前实际信干噪比和与所述第一链路相关联的目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；
根据与所述第二时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率以及与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，更新所述第一发射功率的值；以及
向所述第一设备发送第二消息，所述第二消息用于指示作为所述第二时刻的发射功率的更新后的所述第一发射功率值。
14.根据权利要求13所述的第三设备，其中所述第三设备还被促使：
至少基于与所述第二时刻对应的所述第一发射功率，确定所述预定收敛条件是否被满足；以及
响应于所述预定收敛条件被满足，终止迭代地更新所述第一发射功率。
15.根据权利要求13所述的第三设备，其中所述第一设备包括用户设备或基站，并且所述第三设备包括用户设备或基站。
16.一种用于功率控制的方法，包括：
在第一设备处执行以下至少一次，直到预定收敛条件被满足：
获取与第一时刻对应的第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率；
在所述第一时刻在信道上以所述第一发射功率向第二设备发送信号；
根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、与所述第一设备与所述第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比和目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的所述虚拟发射功率，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；
根据与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值、与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率以及与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，更新所述第一发射功率的值；以及
在所述第二时刻以更新后的所述第一发射功率向所述第二设备发送所述信号。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
至少基于与所述第二时刻对应的所述第一发射功率，确定所述预定收敛条件是否被满足；以及
响应于所述预定收敛条件被满足，终止迭代地更新所述第一发射功率。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一时刻是初始时刻，并且所示方法还包括：
将与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率和所述第一发射功率设置为相同值；以及
将与所述第一时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值设置为零值。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括：
确定所述第一时刻是否达到预定时刻；
响应于所述第一时刻尚未达到所述预定时刻，将与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值设置为零值；以及
响应于所述第一时刻达到所述预定时刻，基于与相对于所述第二时刻的三个连续的历史时刻对应的所述虚拟发射功率的值，确定与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值。
20.根据权利要求18或19所述的方法，还包括：
向至少一个其他设备发送第一消息，所述第一消息用于指示与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，所述至少一个其他设备与所述第一设备在所述信道上同时发送信号。
21.根据权利要求19所述的方法，其中确定与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值包括：
Figure FDA0002619080020000071
其中l表示所述第一链路，t表示所述第一时刻，t-1表示所述第一时刻的前一时刻，t+1表示所述第二时刻，
Figure FDA0002619080020000072
表示与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，pl(t)表示与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率，pl(t+1)表示与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，并且pl(t-1)表示与所述第一时刻的前一时刻对应的所述虚拟发射功率。
22.根据权利要求19所述的方法，还包括：
获取由一个或多个其他设备估计的与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，所述一个或多个其他设备与所述第一设备在所述信道上同时发送信号；以及
确定获取的所有所述干扰矩阵的谱半径的估计值的平均值，来作为与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值。
23.根据权利要求16所述的方法，其中确定与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率包括：
Figure FDA0002619080020000073
其中l表示所述第一链路，t表示所述第一时刻，t+1表示所述第二时刻，pl(t)表示与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率，pl(t+1)表示与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，
Figure FDA0002619080020000074
表示与所述第一时刻对应的所述第一发射功率，
Figure FDA0002619080020000075
表示与所述第一时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值，βl表示所述目标信干噪比，并且SINRl(t)表示与所述第一时刻对应的所述当前实际信干噪比。
24.根据权利要求16所述的方法，其中确定与所述第二时刻对应的第一发射功率包括：
Figure FDA0002619080020000076
其中l表示所述第一链路，t表示所述第一时刻，t+1表示所述第二时刻，
Figure FDA0002619080020000081
表示与所述第二时刻对应的所述第一发射功率，pl(t)表示与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率，pl(t+1)表示与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，并且
Figure FDA0002619080020000082
表示与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值。
25.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一设备包括用户设备或基站，并且所述第二设备包括用户设备或基站。
26.一种用于功率控制的方法，包括：
在第二设备处执行以下至少一次，直到预定收敛条件被满足：
在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号；
获取与所述第一时刻对应的所述第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率；
针对所述信号测量与所述第一设备与所述第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；
根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、所述当前实际信干噪比和与所述第一链路相关联的目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；以及
向所述第一设备发送用于指示与所述第二时刻对应的虚拟发射功率的第二消息，以使所述第一设备基于与所述第二时刻对应的虚拟发射功率来更新所述第一发射功率的值。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述第一设备包括用户设备或基站，并且所述第二设备包括用户设备或基站。
28.一种用于功率控制的方法，包括：
在第三设备处执行以下至少一次，直到预定收敛条件被满足：
在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号；
获取与所述第一时刻对应的所述第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率；
针对所述信号测量与所述第一设备与所述第三设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；
根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、所述当前实际信干噪比和与所述第一链路相关联的目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率，确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；
根据与所述第二时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率以及与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率，更新所述第一发射功率的值；以及
向所述第一设备发送第三消息，所述第三消息用于指示作为所述第二时刻的发射功率的更新后的所述第一发射功率值。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括：
至少基于与所述第二时刻对应的所述第一发射功率，确定所述预定收敛条件是否被满足；以及
响应于所述预定收敛条件被满足，终止迭代地更新所述第一发射功率。
30.根据权利要求28所述的方法，其中所述第一设备包括用户设备或基站，并且所述第三设备包括用户设备或基站。
31.一种装置，包括：
用于获取与第一时刻对应的第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率的部件；
用于在所述第一时刻在信道上以所述第一发射功率向第二设备发送信号的部件；
用于根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、与所述装置与所述第二设备之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比和目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率来确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的所述虚拟发射功率的部件，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；
用于根据与所述第二时刻对应的所述干扰矩阵的谱半径的估计值、与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率以及与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率来更新所述第一发射功率的值的部件；以及
用于在所述第二时刻以更新后的所述第一发射功率向所述第二设备发送所述信号的部件。
32.一种装置，包括：
用于在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号的部件；
用于获取与所述第一时刻对应的所述第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率的部件；
用于针对所述信号测量与所述第一设备与所述装置之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比的部件；
用于根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、所述当前实际信干噪比和与所述第一链路相关联的目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率来确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率的部件，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；以及
用于向所述第一设备发送用于指示与所述第二时刻对应的虚拟发射功率的第二消息以使所述第一设备基于与所述第二时刻对应的虚拟发射功率来更新所述第一发射功率的值的部件。
33.一种装置，包括：
用于在信道上接收第一设备在第一时刻以第一发射功率发送的信号的部件；
用于获取与所述第一时刻对应的所述第一发射功率和与所述第一时刻对应的虚拟发射功率的部件；
用于针对所述信号测量与所述第一设备与所述装置之间的第一链路相关联的当前实际信干噪比；
用于根据与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率、所述当前实际信干噪比和与所述第一链路相关联的目标信干噪比、与所述第一时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、以及与所述第一时刻对应的所述第一发射功率来确定与下次信号发送要发生的第二时刻对应的虚拟发射功率的部件，所述干扰矩阵与所述信道的传输状况相关联；
用于根据与所述第二时刻对应的干扰矩阵的谱半径的估计值、与所述第一时刻对应的所述虚拟发射功率以及与所述第二时刻对应的所述虚拟发射功率来更新所述第一发射功率的值的部件；以及
用于向所述第一设备发送第三消息的部件，所述第三消息用于指示作为所述第二时刻的发射功率的更新后的所述第一发射功率值。
34.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令在被设备的至少一个处理器执行时，使所述设备执行根据权利要求16-25中的任一项所述的方法。
35.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令在被设备的至少一个处理器执行时，使所述设备执行根据权利要求26-27中的任一项所述的方法。
36.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令在被设备的至少一个处理器执行时，使所述设备执行根据权利要求28-30中的任一项所述的方法。
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