[发明专利]混合无线网络中的网络选择与信道资源配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信网络技术领域的方法，具体是一种混合无线电网络中的用户网络选择与信道资源配置方法。

背景技术

第4代(记为4G)移动通信网络的一个典型特点是用户的混合无线网络接入能力。移动终端可以接入各种现有网络中，比如全球互操作微波接入网(记为WiMAX)，第三代合作伙伴计划长期演进(记为LTE)，无线保真(记为WiFi)等等。为了使移动用户在混合网络环境下都能实现其要求的服务质量(记为QoS)的无线接入，需要设计一种包含网络选择、频谱资源配置在内的联合接入机制。

目前，一般将移动用户无线接入的网络选择问题与资源配置问题分开进行研究。经对现有技术文献的检索发现，网络选择技术目前多关注于多址接入的功率控制与切换协议问题，信道资源配置问题则着重于子载波与功率的分配算法设计。Amzallag等于2008年在IEEE INFOCOM(电气电子工程师协会计算机通信国际会议)上发表的“Cell Selection in 4G Cellular Networks”(4G移动通信网中的小区选择算法)，提出了两种算法以实现需求最大化的近似最优4G网络小区选择。Wang等于2004发表在ACM Mobicom(美国计算机协会移动计算与网络国际会议)上的“Coordinated load balancing，handoff/cell-site selection，and scheduling in multi-cell packet data systems”(多小区数据包传输系统中的协调负载平衡、小区选择、切换与调度)，研究了一种基于HSPA的网络切换与选择的技术，能够最大化接入用户的数量，并给出了相应的调度算法。但是上述文献的方法都难以实现移动用户对QoS的需求。Wong等于1999年发表在IEEE JSAC上的“Multiuser OFDM with adaptive subcarrier，bit，and power allocation”(自适应子载波、比特与功率分配的多用户正交频分复用系统)，提出了一种迭代式的子载波分配与功率调整算法，能够在给定数据速率与比特差错概率下最小化总发射功率。Jang等于2003年在IEEE JSAC上发表的“Transmit power adaptation for multiuser OFDM Systems”(自适应发射功率的多用户正交频分复用系统)，提出了在满足一定发射功率与比特差错概率限制下，最大化各用户数据速率的算法。但是上述算法的缺陷在于均采用集中式算法，拥有很高的运算复杂度以及额外的通信开销，并且限于单一的网络架构。

经对现有技术文献的检索还发现，在解决无线通信网络的资源分配问题上应用博弈理论有着一般方法无法具备的优良特性：一方面能够使得各移动用户改变自身参数来最大化自身利益如提高传输速率、降低差错概率等；另一方面能够使系统总的利益如总吞吐量、总传输速率等最大化。因此，如何采用博弈的基本原理，来实现在混合网络中移动用户的网络选择与信道资源配置的有效性是研究的一个方向。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的技术问题，提出了一种混合无线网络中的网络选择与信道资源配置方法，该方法适用于具有多个频谱拥有者的4G混合无线网络环境中，分布式执行，复杂度低；节省信令开销，频道拥有者之间不需要信息交互，移动用户之间也不需要信息交互。

假定一个特定的地理区域被N个无线网络的一个小区所覆盖，将这些小区的基站记为BS_i，1≤i≤N。考虑存在M个移动用户MS_j，i≤j≤M，需要选择接入某个网络中，并申请使用K个子信道。如果多个移动用户接入同一小区的同一子信道，则按FDMA方式均分频段并共用该信道。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种混合无线网络中的网络选择与信道资源配置方法，方法如下：

步骤一：各网络基站BS_i，1≤i≤N向其覆盖范围内的所有移动用户MS_j，1≤j≤M广播信道信息，各移动用户MS_j检测自身位置到达各网络基站的信道增益h_ji和噪声功率σ²，并在M×N的矩阵Mn和Mp中分别存储并初始化各网络基站接入移动用户个数的频率信息和概率统计信息；

步骤二：移动用户MS_j解码各网络基站BS_i的广播信息，轮流对接入的网络基站做出选择后，将选择结果传输给相应的网络基站；