无线通信网络中优化功率控制和调制编码的方法及装置

摘要

本发明公开了无线通信网络中优化功率控制和编码调制的方法以及装置，该无线通信网络包括第一链路和至少一个其它链路，该方法包括由无线通信网络中的网络设备执行的以下步骤：在倒计时间内，基于第一链路的传输速率的变化值，确定网络设备执行步骤C，该步骤C用于广播第一链路的评级信息；以及当满足第一条件时，执行步骤D，该步骤D用于接收来自于至少一个其它链路的评级信息并根据所接收的至少一个其它链路的评级信息确定以第二发射功率等级发射信号的第二概率，该第一条件为倒计时钟的倒计时为零或在倒计时间内的第一链路的传输速率的变化值为零。该方案具有简单，信令开销低，控制和计算复杂度低，收敛速度快和扩展性更好的优势。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信网络，更具体地，涉及无线通信网络中的优化功率控制和调制编码的方法以及装置。

背景技术

干扰抑制是无线通信网络中的一个基本问题。由于无线通信的广播特性，在相同的频率的并发发射链路(一条发射链路即一对发射器和接收器)相互干扰，从而限制了网络吞吐量。用于处理干扰的基本技术是控制链路的发射功率。然而，由于无线干扰的广泛性和复杂性，而且功率与链路传输速率关系是非凸的和非连续的，最佳的功率控制几十年来一直是深具挑战性的开放问题。

根据不同的干扰建模，在干扰抑制方面的研究可以分为两大类。一类考虑0-1碰撞模型。它假定在一个特定的传输范围内，同时传输链路会发生碰撞而导致传输速率为零；与之相反，在特定的传输范围之外则不存在冲突，各条链路获得预设的传输速率。这种模式实际上也意味着固定的发射功率(及相应的调制编码方案)。因此其功率控制问题可以简化为调度问题：哪个链路应该在什么时候传输。基于这一类的干扰模型的最新研究成果是关于最优吞吐量的调度。然而，不难看出，这和无线网络可能实现的“真正的”的最优吞吐量是有实质性差距的。因为基于粗略的干扰模型的调度实际上通常过于保守。

在文献中的另一类干扰抑制的研究考虑更为复杂和细致的模型，即基于信干噪比(SINR：SignaltoInterferenceandNoiseRatio)的模型。它假定链路传输速率是一个在链路接收器端的信干噪比等级的连续函数(例如，最常见的是，香农容量公式：r_l＝Blog₂(1+SINR_l)其中r_l是链路l的速率，B是带宽)。这实际上意味着，对于每个信干噪比等级，有一个编码调制方案(MCS：ModulationCodingScheme)可用来实现容量最大化。然而，这在实际系统中是不可行的。第一，实际系统只有有限数目的编码调制方案，例如，LTE采用三种调制方式：QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying)，16QAM(QuadratureAmplitudeModulation)和64QAM，每种调制方式对应于几种编码率。此外，离散的功率控制由于其系统设计的简单性的巨大优势而变得十分有利，例如，LTE网络下行功率控制只使用4个功率偏移参数。

最近，由于无线通信异构网络带来通信网络架构模式的转变，而重新燃起了对分布式网络控制的研究兴趣。而传统的集中式设计要求网络的全局信息来计算一般功率控制问题的解决方案。它以计算复杂度为代价获取良好的网络性能。网络规模越大，复杂性越高。这就是为什么在大规模网络的情况下，它是不可行的。而网络为进一步提高容量，新引入了如小小区(例如，毫微微小区，微微小区，或者甚至是个人小区)和设备到设备(D2D：DevicetoDevice)通信等技术，在不久的将来网络很可能将变得非结构化，而传统的集中式控制因为太过于复杂而效率低下。与之相反，分布式设计，不需要集中式设计所需要的全局信息，只需要本地信息，并且具有计算复杂度低，系统鲁棒性和网络可扩展性的特点，因而在异构网络环境中更具有吸引力。

根据设计方法，在分布式设计可归纳为两大类：确定性算法和随机算法。确定性算法的核心理念通过恰当的转换和分解，将一般的功率控制问题转化为凸问题。然而，由于一般的功率控制问题的非凸性质，这些算法可能会收敛到一个次优的解决方案，以致于在某些高度非凸的网络场景下性能差距会比较大。

本发明提出的方案属于随机算法的范畴。然而，这在信道建模、问题模式、机制设计、系统实现和性能上是完全不同于最优载波侦听多路访问(Optimal-CSMA：OptimalCarrierSenseMultipleAccess)方法。通过采用更精细的和更接近实际的干扰模型使得我们的研究可用于在无线网络中更广泛和更基本的问题：谁应该在什么时候用什么功率等级和MCS传输。

本发明中考虑所考虑的干扰模型是以SINR为基础的干扰模型，该模型包含了有限和离散的MCS以及功率等级的实际约束。基于这个模型，本发明提出了采用匿名评级机制(ARM：AnonymousRatingMechanism)的用于无线通信网络中优化功率控制和调制编码的架构，通过以分布式的方式进行恰当的调度，功率控制和自适应调制编码使得网络吞吐量最大化。

发明内容

根据上述对背景技术以及存在的技术问题的理解，如果能够提供一种用于无线通信网络中优化功率控制和自适应调制编码的方法及装置，将是非常有益的。

根据本发明的第一个方面，提供了一种无线通信网络中优化功率控制和编码调制的方法，所述无线通信网络包括第一链路和至少一个其它链路，所述方法包括由所述无线通信网络中的网络设备执行以下步骤：B2.在倒计时间内，基于所述第一链路的传输速率的变化值，确定所述网络设备执行步骤C，所述步骤C用于广播所述第一链路的评级信息；以及B2’.当满足第一条件时，执行步骤D，所述步骤D用于接收来自于所述至少一个其它链路的评级信息并根据所接收的所述至少一个其它链路的评级信息确定以第二发射功率等级发射信号的第二概率，所述网络设备位于所述第一链路。

根据本发明的一个实施例，所述第二概率由所接收到的所述至少一个其它链路的评级信息以及第二预定义函数来确定。

根据本发明的一个实施例，所述步骤B2之前还包括B1.在所述第一链路上启动倒计时钟，在所述倒计时钟的倒计时间内，以第一功率等级发射信号，其中所述倒计时间取决于预定义的系统参数。

根据本发明的一个实施例，所述第一条件为所述倒计时钟的倒计时为零。

根据本发明的一个实施例，所述第一条件为在倒计时间内的第一链路的传输速率的变化值为零。

根据本发明的一个实施例，所述步骤B2还包括在所述倒计时间内，检测所述第一链路的信道干扰并判断所述第一链路的传输速率的变化值是否为零，如果所述第一链路的传输速率的变化值不为零，执行所述步骤C。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括：

确定第一链路的区域，所述区域包括第一区域、第二区域和/或第三区域。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括根据所述第一链路的相对于所述其它链路的位置确定区域。

根据本发明的一个是实施例，该方法还包括根据所述第一链路和所述其它链路之间的跳数确定区域。

根据本发明的一个实施例，所述步骤B2还包括在所述倒计时间内，检测所述第一链路的信道干扰并判断所述第一链路的传输速率的变化值是否为零，如果所述第一链路的传输速率的变化值不为零且所述第一链路位于第一区域时，执行所述步骤C，如果所述第一链路的传输速率的变化值为零且所述第一链路位于第一区域时，停止所述倒计时钟的倒计时并继续执行所述步骤B1。

根据本发明的一个实施例，在所述倒计时间内，如果所述第一链路位于第二区域时，停止所述倒计时钟的倒计时并继续执行所述步骤B1。

根据本发明的一个是实施例，在所述倒计时间内，如果所述第一链路位于第三区域时，继续执行所述倒计时钟的倒计时直到满足所述第一条件。

根据本发明的一个实施例，所述步骤C包括：i.停止在所述第一链路上的所述倒计时钟的倒计时并向所述至少一个其它链路广播所述第一链路的评级信息，所述第一链路的评级信息由所述第一链路的传输速率的变化值以及第一预定义函数来确定；以及ii.在广播所述第一链路的评级信息之后，继续执行所述步骤B1。

根据本发明的一个实施例，所述步骤D包括：K.随机选择不同于第一功率等级的第二功率等级；H.接收来自于所述至少一个其它链路的评级信息，所述每个其它链路的评级信息由所述其它链路所对应的传输速率的变化值以及所述第一预定义函数来确定；L.按第三预定义函数累加所接收到的所述至少一个其它链路的评级信息，基于按所述第三预定义函数累加后的评级信息以及所述第二预定义函数确定所述第二概率；以及M.在所述第一链路上随机地选择以所述第一功率等级发射信号或以所述第二功率等级发射信号，并且以所述第一功率等级发射信号的概率为第一概率，以所述第二功率等级发射信号的概率为所述第二概率，其中所述第一概率和所述第二概率之和为1。

根据本发明的一个实施例，所述步骤M之后还包括继续执行所述步骤B1。

根据本发明的一个实施例，所述网络设备为基站或用户终端。

根据本发明的第二个方面，提供了一种无线通信网络中优化功率控制和编码调制的网络设备，所述无线通信网络包括第一链路和至少一个其它链路，所述网络设备包括：第一控制单元，其被配置为基于所述第一链路的传输速率的变化值，确定所述网络设备广播所述第一链路的评级信息；以及当满足第一条件时，接收来自于所述至少一个其它链路的评级信息并根据所接收的至少一个其它链路的评级信息确定以第二发射功率等级发射信号的第二概率，所述网络设备位于所述第一链路，所述第二概率由所接收到的所述至少一个其它链路的评级信息以及第二预定义函数来确定。

根据本发明的一个实施例，该网络设备还包括第一发射单元，其被配置为在所述第一链路上以初始功率等级发射信号，所述初始功率等级为任意等级的功率。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制单元还包括第一倒计时钟控制单元，其被配置为在所述第一链路上启动倒计时钟；第二发射单元，其被配置为在所述倒计时钟的倒计时间内，以第一功率等级发射信号，其中所述倒计时间取决于预定义的系统参数；以及检测单元，其被配置为在所述倒计时间内检测所述第一链路的信道干扰并判断所述第一链路的传输速率的变化值是否为零。

根据本发明的一个实施例，该网络设备还包括第二控制单元，所述第二控制单元包括

第二倒计时钟控制单元，其被配置为如果所述第一链路的传输速率的变化值不为零，停止在所述第一链路上的所述倒计时钟的倒计时；以及

评级信息发射单元，其被配置为如果所述第一链路的传输速率的变化值不为零，向所述至少一个其它链路广播所述第一链路的评级信息，所述评级信息由所述第一链路的传输速率的变化值以及第一预定义函数来确定。

根据本发明的一个实施例，该网络设备还包括本地控制单元，所述本地控制单元包括：本地倒计时钟控制单元，其被配置为如果所述第一链路的传输速率的变化值不为零且所述第一链路位于第一区域，停止在所述第一链路上的所述倒计时以及向所述至少一个其它链路广播所述第一链路的评级信息，所述评级信息由所述第一链路的传输速率的变化值以及第一预定义函数来确定；在所述倒计时间内，如果所述第一链路位于第二区域时，停止所述倒计时钟的倒计时并重新启动倒计时钟；在所述倒计时间内，如果所述第一链路位于第三区域时，继续执行所述倒计时钟的倒计时直到满足所述第一条件。

根据本发明的一个实施例，该网络设备还包括第三控制单元，所述第三控制单元包括评级信息接收单元，其配置为随机选择不同于第一功率等级的第二功率等级，如果在所述倒计时间内所述第一链路的传输速率的变化值为零或倒计时为零，接收来自于所述至少一个其它链路的评级信息，所述每个其它链路的评级信息由所述其它链路的所对应的传输速率的变化值以及所述第一预定义函数来确定；评级信息累加单元，其被配置为按第三预定义函数累加所接收到的所述至少一个其它链路的评级信息；第二概率计算单元，其被配置为根据按所述第三预定义函数累加后的评级信息以及所述第二预定义函数确定所述第二概率；以及第三发射单元，其被配置为在所述第一链路上随机地选择以所述第一功率等级发射信号或以所述第二功率等级发射信号，并且以所述第一功率等级发射信号的概率为第一概率，以所述第二功率等级发射信号的概率为所述第二概率，其中所述第一概率和所述第二概率之和为1。

通过在多个维度的联合优化，基于实际的干扰模型的和考虑离散功率等级和有限MCS的本发明方案可以实现任意接近于最优的吞吐量。此外，本发明提出的ARM框架具有简单性。相比于吉伯斯(Gibbs)采样和要求全局信息交换的集中式方法，ARM完全本地化，只需要相邻链路的实质性干扰的信息(即干扰大到足以导致发射速率变化)以实现在各链路间的纯分布式的协作。因此，本发明提出的ARM以及基于本地评级机制的ARM具有简单，信令开销低，控制和计算复杂度低，收敛速度快和扩展性更好的优势。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1示出了匿名评级机制的主要构思的示意图；

图2示出了用于优化功率等级和编码调制的一个流程图；

图3示出了用于优化功率等级和编码调制的详细步骤的一个流程图；

图4示出了匿名评级机制的阶段性示意图；

图5示出了执行匿名评级机制的时间域的示意图；以及

图6示出了干扰链路的网络示意图；

图7示出图5的网络的区域分割图；

图8A示出了基于本地单跳评级机制示意图；

图8B示出了基于两跳评级机制示意图；

图9示出了本地单跳评级机制的功率变化示意图；

图10示出了用于优化功率等级和编码调制的消息步骤的另一个流程图；以及

图11示出了用于无线通信网络中优化功率控制和编码调制的网络设备1100的示意图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)或步骤。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。需要说明的是，尽管附图中以特定顺序描述了本发明中有关方法的步骤，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果，相反，本文中所描述的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

本发明提出的用于无线通信网络中优化功率等级和编码调制的ARM架构是一个干扰管理的构思，灵感来自于广泛应用于如今的互联网世界的匿名评分机制。比如在脸书(Facebook)上的帖子“赞”，或给亚马逊的产品的评定星级，都是采用匿名评级机制。匿名评级机制简单，帮助用户可以从前人经验获取有用信息，发现有利的东西，规避不好的情况。如果用户不断地从其它用户的评级中优化该用户的选择，那么在全网范围内是有可能导致整个系统达到最优状态。基于这个灵感，本发明提出了用于优化功率等级和编码调制已进行无线干扰管理的ARM架构。简而言之，是允许链路连续地对其周边链路造成的干扰变化进行评级。图1示出了ARM主要构思的示意图。例如，如果因为其周围的干扰减少而传输速率增加，该链路评级可以为“好”或“非常好”，如果其传输速率下降，该链路的评级为“不喜欢”或“讨厌”。根据所有的评级反馈，链路会智能地调整自身的发射功率和MCS。通过精心设计的自适应性规则，本发明实现了无限地接近全网最优吞吐量。

本发明提出的方案以一种纯分布式的方式解决了几十年来悬而未决的最优功率控制问题(即联合调度，功率控制和调制编码适应问题)。基于蒙特卡罗马尔科夫链(MarkovchainMonteCarlo)和马尔科夫逼近理论的数学原理，该框架的算法是一个简单而优雅的随机算法，并具有可证明的无限接近于最优的性能，可量化的鲁棒性和收敛速度。同时，本发明考虑了实际系统的限制，例如，离散和有限数量的功率控制级别与调制编码方案。本发明在频率复用因子为1的超高密度的小小区场景(小区间干扰通常是该场景中实现高数据传输速率的瓶颈)中测试该算法，在超过1000个随机产生的一般网络场景下，ARM算法在较短的收敛时间即可收敛于接近最优的网络吞吐量。

一般的无线网络通常包括一组共享相同的频率的干扰链路L＝{1，2，...，L}，其中L代表链路的总个数。为了更好地表征干扰，使其更接近实际的通信系统，本发明的模型考虑个数有限的，离散的功率等级与MCS。将各链路的发射机的发射功率表示为p_l，它的值只能从一组离散的集合p_L＝{p₀，p₁，...，p_n}中来选择，其中为了方便起见，我们设置p₀＝0，和p_n＝p_max，p_max为最大发射功率。

每条链路l∈L的传输速率由R_l＝f(SINR_l)来表示，它是由在其接收机端的公式(1)的SINR_l来决定：

${\mathrm{SINR}}_l=\frac{h_l{p}_l}{N_0+\underset{l^{\prime }\ne l}{\Sigma }{h}_{l^{\prime }}{p}_{l^{\prime }}}---\left(1\right)$

其中N₀表示链路噪声，h_l表示链路l上的链路系数，通常也称为信道系数。h_l′表示链路l′上上的链路系数。

根据不同的SINR等级，通过选择不同的MCS，链路调整数据其传输速率。当信道条件足够好(即能够保证一个特定的SINR)，将选择高阶调制用于高数据速率。因此，数据速率可以公式(2)的阶梯函数来建模：

$f\left({\mathrm{SINR}}_l\right)=\left(\begin{array}{cc}0,& \mathrm{if}{\mathrm{SINR}}_l<{\gamma }_0\\ r_1,& \mathrm{if}{\gamma }_0\le {\mathrm{SINR}}_l<{\gamma }_1\\ ·& ·\\ ·& ·\\ ·& ·\\ r_m,& \mathrm{if}{\mathrm{SINR}}_l\ge {\gamma }_m\end{array}\right)---\left(2\right)$

其中r_1，...r_m表示传输速率，γ_1，...γ_m表示SINR_l的门限值。

本发明的目的是使得所有链路的速率总和最大化，也即解决以下公式(3)的优化问题：

$\underset{p}{\max }\underset{l\in L}{\Sigma }{R}_{\mathrm{lp}},---\left(3\right)$

其中P＝(p₁，p₂，...，p_L)代表每条链路的功率等级矢量。在没有其它特别说明的情况下，本发明中采用粗体来表示相应的符号的矢量形式。

ARM的设计实际上实现了一个马尔科夫链，其稳态概率可以证明无限接近于最优的吞吐量。直观地说，本发明的设计构思在于使得马尔科夫链更频繁地处于“好的状态”(也即整个系统可以实现高数据速率的状态)，也即全网绝大部分时间会停留在“好的状态”。

为了更好地描述本发明的构思，本发明定义了第一链路和其它链路。假设在无线通信网络中有L条链路，如果在某个时刻，链路l的功率等级发生变化，将其称作为第一链路，将除第一链路以外的其它L-1条链路称作为其它链路，可以有一条或多条其它链路，每条链路上都有其对应的包括发射机和接收机的网络设备，该无线通信网络包括位于第一链路的网络设备和位于各其它链路的网络设备。

图2示出了用于优化功率等级和编码调制的一个流程图。如图2所示，在无线通信网络中优化功率控制和编码调制的方法包括由所述无线通信网络中的网络设备执行以下步骤：

B2.在倒计时间内，基于第一链路的传输速率的变化值，确定所述网络设备停止倒计时并广播第一链路的评级信息；以及

B2’.当满足第一条件时，网络设备接收来自于所述至少一个其它链路的评级信息并根据所接收的所述至少一个其它链路的评级信息确定以第二发射功率等级发射信号的第二概率，该网络设备位于所述第一链路。

其中，第一条件为倒计时钟的倒计时为零或为在倒计时间内的第一链路的传输速率的变化值为零。。

图3示出了根据本发明的一个实施例的用于优化功率等级和编码调制的详细步骤的流程图。在步骤A中，也即初始阶段，网络设备以初始功率等级在第一链路上发射信号，该初始功率为任意等级的功率。该网络设备可以是终端用户设备或基站，也可以是任何其他的无线通信设备。本领域技术人员应该理解的是，本发明中的网络设备可以是支持GSM、WCDMA、LTE，WLAN等或者其相应的增强版的协议的无线设备。

在第一阶段的B1步骤中，网络设备在第一链路上启动(或重启)倒计时钟，在倒计时钟的倒计时间内，以第一功率等级发射信号，其中倒计时间取决于预定义的系统参数。

本领域技术人员应该理解的是预定义的系统参数可以被事先配置或在任何合适的信道中被传输到网络设备。

在第一阶段的B2步骤中，在倒计时间内，网络设备检测第一链路的信道干扰并判断第一链路的传输速率的变化值是否为零；

如果在倒计时间内所述第一链路的传输速率的变化值不为零，执行步骤C；

如果在倒计时间内所述第一链路的传输速率的变化值为零，网络设备接收来自于所述至少一个其它链路的评级信息并根据所接收的所述至少一个其它链路的评级信息确定以第二发射功率等级发射信号的第二概率，该网络设备位于所述第一链路。具体地，也即如图2所示的步骤B2’的第一条件为在倒计时间内所述第一链路的传输速率的变化值为零时，网络设备执行步骤D。

对于任意一条链路，在判断了自己的传输速率的变化值是否为零后，将进入第二阶段(参见步骤C)或第三阶段(参见步骤D)。

而且，由于本发明考虑的是实际系统中的离散速率和有限数量的MCS，每条链路实际上对干扰有一定的耐受性。如果SINR并没有发生很大的变化，传输速率仍然可以保持不变。

在第二阶段中，网络设备执行步骤C，该步骤C包括

i.停止在第一链路上的倒计时钟的倒计时并向至少一个其它链路广播评级信息，第一链路的评级信息由第一链路的传输速率的变化值以及第一预定义函数来确定；以及

ii.在广播第一链路的评级信息之后，继续执行步骤B1。

因为本发明提出的匿名评级机制有很好的局部信令的特性，在第二阶段，只有具有实质性干扰变化(即能导致其非零的传输速率的变化值的干扰)的链路才会发送评级信息。该评级信息通常是针对于邻近链路的干扰的。对于来自遥远的链路的干扰，可能干扰强度不足以导致其传输速率的改变，因而不会发送任何评级信息。

在第三阶段中，网络设备执行步骤D，该步骤D包括

K.随机选择不同于第一功率等级的第二功率等级；

H.接收来自于至少一个其它链路的评级信息，每个其它链路的评级信息由该其它链路所对应的传输速率的变化值以及第一预定义函数来确定；

L.按第三预定义函数累加所接收到的至少一个其它链路的评级信息，基于按所述第三预定义函数累加后的评级信息以及第二预定义函数确定第二概率；以及

M.在第一链路上随机地选择以第一功率等级发射信号或以第二功率等级发射信号，并且以第一功率等级发射信号的概率为第一概率，以第二功率等级发射信号的概率为所述第二概率，其中第一概率和所述第二概率之和为1。在执行完步骤M之后，继续执行步骤B1。

由此可以看出，在任何时候，最多只有一条链路以概率为1处于第三阶段。

此外，本发明对同步和显式协调没有特定的要求。例如，可以为链路设计专用控制信道来交换各自的评级信息。本领域技术人员应该理解的是，用于交换各自评级信息的信道可以是专用信道也可以是广播信道或共享信道。

图4示出了匿名评级机制的阶段性示意图。如图4中示出的实施例以用户设备为例描述基于ARM框架的方案。最初，用户设备在链路l上将以一个任意的功率等级p_l发射信号(例如，设置p_l＝0)。

在第一阶段，每条链路都会启动一个随机的倒计时钟。在倒计时钟的倒计时间T(τ)内，在链路l上以第一功率等级p_l传输，其中T(τ)代表均值为τ的一种概率分布，所述均值τ的值可以是一个系统参数并根据系统要求设定，用户设备被事先告知或预定义倒计时间的概率分布。同时，每条链路也检测其自身信道的干扰：是否其SINR变化可以导致其自身有非零的传输速率的变化值ΔR_lp。如果检测到非零的传输速率的变化值，立即开始执行第二阶段；如果直到T(τ)完结也没有检测到非零的传输速率的变化值，则开始执行第三阶段。

在第二阶段，用户设备停止目前的倒计时钟的倒计时，并在无线通信网络中广播评级信息，该评级信息为传输速率的变化值ΔR_lp的第一预定义函数g(ΔR_lp)值，g(ΔR_lp)函数为预定义函数，可根据系统要求设定，该函数被事先告知用户设备。在广播第一链路的评级信息以后，用户设备重新执行第一阶段也即重新开始倒计时钟的倒计时。

在第三阶段，用户设备随机选择不同于第一功率等级p_l的第二功率等级p′_l。用户设备接收来自于其它链路的评级信息，并将接收到的来自于其它链路的评级信息根据第三预定义函数S(g(ΔR_l′p))，l′≠l进行累加，其中g(ΔR_l′p)为ΔR_l′p的函数，l′代表除链路l以外的其它链路，ΔR_l′p代表除l以外的其它链路l′上的传输速率的变化值。第三预定义函数可根据系统要求设定。然后，根据第二预定义函数q(S(g(ΔR_l′p)))计算第二概率，并随机地以第二概率在第二功率等级上传输或以第一概率1-q(S(g(ΔR_l′p)))在第一功率等级p_l上传输。在传输完成以后，用户设备重新执行第一阶段也即重新开始倒计时钟的倒计时。

图5示出了执行匿名评级机制的时间域的示意图。如图5所示，从时间的角度来看，当无线通信网络中的第一链路改变了其功率等级时，其它受影响的链路反馈其速率变化，该第一链路根据其它受影响的链路反馈的信息决定是继续以原来的功率传输还是以重新随机选择功率传输。

为了减少其它链路的评级信息的反馈，对于链路l，如图6和图7所示出，可以将链路l周围的区域分割为例如相邻区域，中立区域和外围区域。所有位于相邻区域的链路也可以称之为链路l的相邻链路，所有位于中立区域的链路也可称之为链路l的中立链路，所有位于外围区域的链路可称之为链路l的外围链路。一种方式是根据和链路l的连接跳数来划分不同的区域。例如，将和链路l的连接跳数为1跳的链路所在的区域划分为相邻区域，将和链路l的连接跳数为2跳的链路区域划分为中立区域(不包括相邻区域)，将和链路l的连接跳数大于2跳的链路区域划分为外围区域。本领域技术人员应该理解的是，相邻区域，中立区域和外围区域的边界可以是不规则的。另外一种方式是根据和链路l的距离来划分不同的区域。例如，将和链路l的距离为a米的区域划分为相邻区域，将和链路l的距离为b(b＞a)米的链路区域划分为中立区域(不包括相邻区域)，将和链路l的距离大于b米的链路区域划分为外围区域。本领域技术人员应该理解的是，基于距离的划分方式可以有多种变形，例如路损，例如SINR等等。网络可以预先定义划分方式以静态或动态地确定划分区域。当任何一条链路发射信息的时候，其它接收到该条链路所发射信息的链路基于划分方式静态或动态地确定自己所在的区域。

当链路l的传输功率改变时，在中立区域以及相邻区域的链路停止倒计时，如果相邻区域的链路的传输速率发生变化，则进一步广播相邻区域的链路评级信息，所有在外围区域的链路不受影响。

因为网络被分割成为许多本地区域，ARM机制在本地区域中独立地运行，本地评级机制需要反馈评级信息的链路数目减少而使得评级复杂度大大降低，而且也大大减少了时延。

通常，链路之间干扰会随着链路之间距离的增加而减弱。相邻链路的反馈信息(例如由链路l引起的干扰)是最重要的，而来自于相对较远的链路的反馈信息则显得不那么重要。虽然，本地评级机制会引入一定的信息损失从而带来相应的性能损耗，但是本地评级机制在吞吐量和复杂度之间取得了很好的折衷。本地评级机制可以作为如图3和图4所描述ARM评级机制的改进。

为了便于描述，不失一般性地，采用蜂窝网络的网格网络模型，其中每个方格代表一个小区，基站作为例如发射机位于每个小区中心，用户设备作为例如接收机位于小区中。当然，本发明的技术方案并不仅限于基站和用户设备之间的通信，也并不仅限于基站作为发射机和用户作为接收机的例子，而是可以适用于任何网络设备之间的通信。因为链路和小区在该实施例中可以一一对应，在该实施例中链路和小区可以替换使用。

例如，可将链路l的跳数作如下定义：定义0-跳链路集合作为链路l本身，定义1-跳链路集合作为相邻于链路集合的集合，定义n-跳集合作为相邻于链路集合的但是不属于的集合。图8A示出了基于本地单跳评级机制示意图，其中，中心的横纹方格代表斜纹方格和格纹方格分别代表和

不失一般性地，X-跳本地评级机制中的任何一条链路l，设定i-跳集合作为相邻区域，设定X+1跳集合作为中立区域。在中立区域和相邻区域中的链路集合0＜i≤X+1都会停止倒计时，但是只有在相邻区域0＜i≤X中的链路会广播评级信息。在外围区域的链路集合不受到任何影响。在图8A和图8B中分别示出了基于本地单跳和两跳的评级机制示意图。

根据如上所述的X-跳本地评级机制，在网络中的任何链路只能是一条链路的相邻链路，这样任何一条链路在任何时刻最多只需要广播一条评级信息。而整个网络实际上被分割成很多个小区域，在每个小区域中，ARM独立地运行。所以，本地评级机制能减少评级的复杂度。并且基于以上特征，多条链路可以同时进行功率调整，而这在如图3所示出的实施例中是不允许的。由此，基于本地评级机制，可以加速如图3所示出的实施例的收敛性和减少系统延时。

图9示出了本地1-跳评级机制的功率变化示意图。图9采用了1-跳本地评级机制的9x9的网格网络。例如，E4代表了第E列第4行的链路。假设E4链路改变了其发射功率，基于本地1-跳评级机制，E4链路的相邻区域和中立区域覆盖了如图9所示的第2行到第6行和第C列到第G列的方格区域。所有在这个区域以外的其它方格不受影响。这样，当D7链路倒计时与E4同时为零，D7链路可以同时进行功率变化。而同时进行另一条链路的功率变化在如图2所示的实施例中是不存在且不被允许的。此外，虽然E4和D7的相邻区域和中立区域有重叠，每条链路只需要发送一次评级信息。例如，如链路D5、E5和F5位于链路E4的相邻区域，因而只发送评级信息给链路E4，而C6、D6和E6位于链路D7的相邻区域，因而只发送评级信息给D7。

图10示出了根据本发明的另一个实施例的用于优化功率等级和编码调制的消息步骤的流程图。

在步骤A中，也即初始阶段，网络设备以初始功率等级在第一链路上发射信号，该初始功率为任意等级的功率。该网络设备可以是终端用户设备或基站，也可以是任何其他的无线通信设备。本领域技术人员应该理解的是，本发明中的网络设备可以是支持GSM、WCDMA、LTE，WLAN等或者其相应的增强版的协议的无线设备。

在第一阶段的B1步骤中，网络设备在第一链路上启动(或重启)倒计时钟，在所述倒计时钟的倒计时间内，以第一功率等级发射信号，其中倒计时间取决于预定义的系统参数。

本领域技术人员应该理解的是预定义的系统参数可以被事先配置或在任何合适的信道中被传输到网络设备。

在第一阶段的B2步骤中，在倒计时间内，网络设备检测第一链路的信道干扰并判断所述第一链路的传输速率的变化值是否为零；

对于任意一条链路，在判断了倒计时钟是否为零和自己的传输速率的变化值是否为零后，将进入第二阶段(参见步骤C1，C2或C3)或第三阶段(参见步骤D)。

在第二阶段中，网络设备根据其所在的区域执行相应的步骤：

如果所述倒计时间内所述第一链路的传输速率的变化值不为零且位于第一链路位于第一区域，执行步骤C；如果所述第一链路的传输速率的变化值为零且所述第一链路位于第一区域时，停止倒计时并继续执行所述步骤B1。

在所述倒计时间内，如果第一链路位于第二区域时，停止倒计时并继续执行所述步骤B1。

在所述倒计时间内，如果所述第一链路位于第三区域时，继续执行倒计时直到满足所述第一条件。

如果倒计时钟的倒计时为零，网络设备接收来自于所述至少一个其它链路的评级信息并根据所接收的所述至少一个其它链路的评级信息确定以第二发射功率等级发射信号的第二概率，该网络设备位于所述第一链路。也即当如图2所示的步骤B2’中的第一条件为倒计时钟的倒计时为零，执行步骤D。

该网络设备还需要确定第一链路的区域，该区域包括第一区域、第二区域和/或第三区域。例如，第一区域为相邻区域，第二区域为中立区域，第三区域为外围区域。

以一种方式，该网络设备根据第一链路的相对于所述其它链路的位置或距离确定区域。。

以另一种方式，该网络设备根据第一链路和其它链路之间的跳数确定区域。

而且，由于本发明考虑的是实际系统中的离散速率和有限数量的MCS，每条链路实际上对干扰有一定的耐受性。如果SINR并没有发生很大的变化，传输速率仍然可以保持不变。

在第三阶段中，网络设备执行步骤D，该步骤D包括：

K.随机选择不同于第一功率等级的第二功率等级；

H.接收来自于至少一个其它链路的评级信息，每个其它链路的评级信息由其它链路所对应的传输速率的变化值以及第一预定义函数来确定；

L.按第三预定义函数累加所接收到的至少一个其它链路的评级信息，基于按第三预定义函数累加后的评级信息以及第二预定义函数确定第二概率；以及

M.在第一链路上随机地选择以第一功率等级发射信号或以所述第二功率等级发射信号，并且以第一功率等级发射信号的概率为第一概率，以第二功率等级发射信号的概率为第二概率，其中第一概率和第二概率之和为1。在执行完步骤M之后，继续执行步骤B1。

基于本地评级机制的一个实施例，在初始阶段，首先，用户设备在链路l上将以一个任意的功率等级p_l发射信号(例如，设置p_l＝0)。然后，用户设备确定其所在的区域，对于任意一条链路来说，该区域可以是相邻区域，中立区域或外围区域。

基于本地评级机制的一个实施例，在第一阶段，每条链路都会启动一个随机的倒计时钟。在倒计时钟的倒计时间T(τ)内，在链路l上以第一功率等级p_l传输，其中T(τ)代表均值为τ的一种概率分布，所述均值τ的值可以是一个系统参数并根据系统要求设定，用户设备被事先告知或预定义倒计时间的概率分布。同时，每条链路也检测其自身信道的干扰：是否其SINR变化可以导致其自身有非零的传输速率的变化值ΔR_lp。在倒计时间内，根据该链路所位于的区域进和检测到非零的传输速率的变化值开始执行第二阶段；如果在T(τ)完结也即为零时，则开始执行第三阶段。

在第二阶段，如果第一链路位于相邻区域并且在倒计时间内第一链路的速率变化值不为零，用户设备停止目前的倒计时钟的倒计时，并在无线通信网络中广播评级信息，该评级信息为传输速率的变化值ΔR_lp的第一预定义函数g(ΔR_lp)值，g(ΔR_lp)函数为预定义函数，可根据系统要求设定，该函数被事先告知用户设备。在广播第一链路的评级信息以后，用户设备重新执行第一阶段也即重新开始倒计时钟的倒计时。如果第一链路位于相邻区域并且在倒计时间内第一链路的速率变化值不为零，用户设备停止目前的倒计时钟的倒计时，并重新执行第一阶段也也即重新开始倒计时钟的倒计时。

在第二阶段，如果第一链路位于中立区域，用户设备停止目前的倒计时钟的倒计时并重新执行第一阶段也即重新启动倒计时钟的倒计时。

在第二阶段，如果第一链路位于外围区域，用户设备直接进入第三阶段。

在第三阶段，用户设备随机选择不同于第一功率等级p_l的第二功率等级p′_l。用户设备接收来自于其它链路的评级信息，并将接收到的来自于其它链路的评级信息根据第三预定义函数S(g(ΔR_l′p))，l′≠l进行累加，其中g(ΔR_l′p)为ΔR_l′p的函数，l′代表除链路l以外的其它链路，ΔR_l′p代表除l以外的其它链路l′上的传输速率的变化值。第三预定义函数可根据系统要求设定。然后，根据第二预定义函数q(S(g(ΔR_l′p)))计算第二概率，并随机地以第二概率在第二功率等级上传输或以第一概率1-q(S(g(ΔR_l′p)))在第一功率等级p_l上传输。在传输完成以后，用户设备重新执行第一阶段也即重新开始倒计时钟的倒计时。

此外，本实施例对同步和显式协调没有特定的要求。例如，可以为链路设计专用控制信道来交换各自的评级信息。本领域技术人员应该理解的是，用于交换各自评级信息的信道可以是专用信道也可以是广播信道或共享信道。

图11示出了用于无线通信网络中优化功率控制和编码调制的网络设备1100的示意图，该无线通信网络包括第一链路和至少一个除所述第一链路之外的其它链路。网络设备1100例如可以是或者可以实现在上文结合图2、图3、图4或图5或图10所描述的实施方式中的基站或用户设备。

如图11所示，网络设备1100包括：第一控制单元1110，其被配置为基于所述第一链路的传输速率的变化值，确定该网络设备广播第一链路的评级信息；以及当满足第一条件时，接收来自于至少一个其它链路的评级信息并根据所接收的至少一个其它链路的评级信息确定以第二发射功率等级发射信号的第二概率，该网络设备位于第一链路，该第二概率由所接收到的至少一个其它链路的评级信息以及第二预定义函数来确定。

网络设备1100还包括：第一发射单元1101，其被配置为在第一链路上以初始功率等级发射信号，该初始功率等级为任意等级的功率。

网络设备1100的第一控制单元1110还包括第一倒计时钟控制单元1111，其被配置为在该第一链路上启动倒计时钟；第二发射单元1112，其被配置为在所述倒计时钟的倒计时间内，以第一功率等级发射信号，其中该倒计时间取决于预定义的系统参数；以及检测单元1113，其被配置为在倒计时间内检测所述第一链路的信道干扰并判断所述第一链路的传输速率的变化值是否为零。

网络设备1100还包括第二控制单元1120，第二控制单元1120包括：第二倒计时钟控制单元1121，其被配置为如果第一链路的传输速率的变化值不为零，停止在第一链路上的所述倒计时钟的倒计时；以及评级信息发射单元1122，其被配置为如果第一链路的传输速率的变化值不为零，向至少一个其它链路广播所述第一链路的评级信息，评级信息由所述第一链路的传输速率的变化值以及第一预定义函数来确定。

基于本地评级机制，网络设备1100还包括本地控制单元(未示出)，本地控制单元包括：本地倒计时钟控制单元，其被配置为如果所述第一链路的传输速率的变化值不为零且所述第一链路位于第一区域，停止在所述第一链路上的所述倒计时以及向所述至少一个其它链路广播所述第一链路的评级信息，评级信息由所述第一链路的传输速率的变化值以及第一预定义函数来确定；在倒计时间内，如果所述第一链路位于第二区域时，停止倒计时并重新启动倒计时钟；在倒计时间内，如果第一链路位于第三区域时，继续执行倒计时直到满足所述第一条件。

网络设备1100还包括第三控制单元1130，第三控制单元1130包括：评级信息接收单元1131，其配置为随机选择不同于第一功率等级的第二功率等级，如果在倒计时间内所述第一链路的传输速率的变化值为零或倒计时为零，接收来自于所述至少一个其它链路的评级信息，每个其它链路的评级信息由其它链路的所对应的传输速率的变化值以及第一预定义函数来确定；评级信息累加单元1132，其被配置为按第三预定义函数累加所接收到的所述至少一个其它链路的评级信息；第二概率计算单元1133，其被配置为根据按第三预定义函数累加后的评级信息以及所述第二预定义函数确定第二概率；以及第三发射单元1134，其被配置为在第一链路上随机地选择以第一功率等级发射信号或以第二功率等级发射信号，并且以第一功率等级发射信号的概率为第一概率，以第二功率等级发射信号的概率为第二概率，其中第一概率和第二概率之和为1。

显然，基于本地评级机制的信息损失会导致一定程度的性能损失。通过仿真，对如图10所示的1-跳本地评级机制和如图3所示的评级机制的性能进行了评估。每个小区中的用户被均匀地掉线以模拟他们是被该小区的调度器独立地选择的。

在仿真中采用两种高密度的场景，5x5的网格网络(25个小区)和如图9所示的9x9的网格网络(81个小区)。在两个场景中的频率复用因子均为1(所有的小区共享相同的频率)。主要系统参数如表1所示。

表1仿真参数

每个小区有10个MCS，在表2中示出了每个MCS所对应的频谱效率和所要求的SINR(SINR：SignalandInterferenceRatio)。

表2仿真中的MCS参数

对于5x5的网格网络，相比于如图3所示的评级机制，评级信息数量减少了33％。对于9x9的网格网络，相比于如图3所示的评级机制，评级信息数量减少了10％。

本地评级机制虽然减少了评级反馈开销，但是其性能并没有太大的损失。表3示出了基于1-跳本地评级机制的平均吞吐量。对于5x5的网格网络，相比于如图3所示的评级机制，能够获得如图3所示的评级机制的95％性能。对于9x9的网格网络，相比于如图3所示的评级机制，能够获得如图3所示的评级机制的77％性能。

表35x5和9x9的网格网络平均吞吐量

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。