[发明专利]VLC-WiFi异构网络中基于势博弈的资源分配方法

说明书

本发明涉及一种VLC‑WiFi异构网络中基于势博弈的资源分配方法，属于光无线通信技术领域。本发明所述的方法，使所有具有重叠覆盖区的VLC接入点使用不同的颜色频谱，并使每个用户接入接收功率最强的VLC或WiFi接入点；VLC接入点与WiFi接入点分别采用基于比例公平函数与均分时间资源的资源分配算法，计算用户的时间资源因子，并根据时间资源因子计算所有用户的满意度；使用基于势博弈的接入点更新算法计算所有用户接入VLC或WiFi的势函数值，用户重新接入势函数值较大的VLC或WiFi接入点；计算WiFi接入点中用户的平均满意度，若用户的平均满意度低于设定的阈值，则增加公平性指数的值，并重复上述资源分配步骤。本发明所述方法能提高VLC‑WiFi异构网络的吞吐量和保证用户的满意度。

技术领域

本发明属于光无线通信技术领域，涉及VLC-WiFi异构网络中基于势博弈的资源分配方法。

背景技术

可见光通信(Visible Light Communication,VLC)因为有着低功耗、无电磁干扰、无需频谱认证等优势，所以已经受到广泛的关注与研究。VLC利用发光二极管(LightEmitting Diode,LED)实现信号传输，现有的商用LED可提供各种颜色，包括红、绿、蓝、黄，这些可以构成多色VLC系统，为满足室内照明需求，VLC网络常采用光照范围相互重叠的接入点布局方案，这将导致小区间干扰问题的产生，从而影响系统吞吐量，而多色LED可以利用多色频谱进行复用以降低小区间干扰对用户的影响，接收端利用滤光片可以直接将各路信号分开，基本不增加系统复杂度。此外，单一VLC网络存在光链路脆弱易被遮挡、上行链路难以实现等缺陷。现有研究表明：在VLC网络中引入无线保真(Wireless Fidelity,WiFi)网络能够弥补VLC网络的缺点并提升系统吞吐量。但是异构网络采用的不同的信道传输模型以及拥有的不同的网络传播特性，大多数用户接入异构网络时会被接入到WiFi接入点上，这将导致异构网络出现负载不均的问题。因此，在VLC-WiFi异构网络中采用资源分配方法解决异构网络之间的负载问题是研究的重点。

发明内容

本发明的核心在于提供VLC-WiFi异构网络中基于势博弈的资源分配方法，解决接入点负载不均与资源利用率低的问题，提升系统吞吐量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

VLC-WiFi异构网络中基于势博弈的资源分配方法包括以下步骤：

S1：定义用户集合、接入点集合、VLC接入点集合、VLC多色频谱集合，定义用户请求速率为C、VLC接入点发射功率为D、WiFi接入点发射功率为E、平均满意度阈值为m、时间周期为T、公平性指数α为0、公平性指数增量l为F，其取值范围为0.1≤F≤0.5，初始化用户集合为{1,2,…,N}、接入点集合为{0,1,…,A}，其中0表示为WiFi接入点、VLC接入点集合为{1,2,…,A}、VLC多色频谱集合为{红,绿,蓝,黄}；设置具有重叠覆盖区的VLC接入点采用多色频谱集合中的不同多色频谱，根据VLC朗博辐射模型计算用户到VLC接入点的信道增益，根据瑞利衰落信道模型计算用户到WiFi接入点的信道增益，由VLC接入点发射功率乘以用户到VLC接入点的信道增益得到用户到VLC接入点的接收功率，WiFi接入点发射功率乘以用户到WiFi接入点的信道增益得到用户到WiFi接入点的接收功率，用户选择接入接收功率最大的接入点；

S2：VLC接入点采用基于比例公平函数的资源分配算法计算用户的时间资源因子，WiFi接入点采用基于均分时间资源的资源分配算法计算用户的时间资源因子，由香农公式计算用户的信道容量，由时间资源因子与信道容量的乘积得到用户的吞吐量，由用户的吞吐量与请求速率的比值得到用户的满意度；

S3：对用户集合中所有用户执行基于势博弈的接入点更新算法，计算用户接入VLC或WiFi的势函数值，用户重新接入势函数值较大的VLC或WiFi接入点；