[发明专利]一种蜂窝流量卸载网络中基于动态排序的设备与基站连接方法

摘要

一种蜂窝流量卸载网络中基于动态排序的设备与基站连接方法，包括以下步骤：(1)多个AP被部署在用户的附近为用户服务，用户可以选择接入AP或者BS；给出了一个效益函数来评估用户当前的效益；(2)通过计算，将问题进行分层之后，发现一旦用户的接入方式被确定，用户的法和功率也将随之而确定，效益函数只和用户的接入情况有关，因此只需寻找最优的用户接入从而来确定最优的系统效益；(3)根据限制条件C₁和C₂，同时结合(2)中所给的目标函数，选择用户接入方式来最大化整个系统的效益。本发明能够快速并且有效地找到较优的用户接入、同时确定用户的功率分配、效率较高。

主权项

1.一种蜂窝流量卸载网络中基于动态排序的设备与基站连接方法，其特征在于：所述连接方法包括以下步骤：(1)在通信网络中存在I个移动用户，由他们组成的集合为其中i表示用户i；有K个访问接入点AP，他们组成了集合其中k表示AP k；同时存在着一个基站，用于接口的限制，用户不能通过同时连接基站和AP来获得他需要的吞吐量而是只能通过选择接入某一个AP或者基站来进行通信，从而获得他们所预期的吞吐量；当用户i接入AP k时，在给定发射功率p_ik的情况下，用户i获得的吞吐量为当用户i接入基站时，在给定发射功率p_iB的情况下，获得的吞吐量为其中：a_ik：表示用户i有无接入AP k的指标，a_ik＝1表示用户i被选择接入，反之a_ik＝0表示用户i不被选来接入AP k；a_iB：表示用户i有无接入基站的指标，a_iB＝1表示用户i被选择接入基站；反之a_iB＝0表示用户i不被选来接入基站；W_k：表示AP k信道上的带宽；W_B：表示基站信道上的带宽；n_k：表示AP k信道上的背景噪声功率；n_B：表示基站信道上的背景噪声功率g_ik：表示用户i到AP k的信道增益；g_iB：表示用户i到基站的信道增益；p_ik：表示用户i到AP k的发射功率；p_iB：表示用户i到基站的发射功率；(2)对每个用户统一定义了一个效益表达式：其中π_B表示用户接入基站时，基站对用户收取的费用，π_k表示当用户接入AP k时，AP k对用户收取的费用；针对用户的接入，并考虑网络中所有用户，最大化系统效益的表达式为：其中，为所有接入AP k的用户所产生的总收益，其中为每个AP k所接入的所有用户集合，为所有不接入任何AP的用户所产生的总收益，其收益来自接入BS的这部分用户；(3)用户i接入AP k所发射的功率pik由表示，且当用户吞吐量给定时，由用户吞吐量的表达式推导出：由于用户自身的限制，它的发射功率是有限的，所以必须满足因此得到用户接入的限制条件C₁和C₂：C₁：C₂：根据所述限制条件C₁和C₂，同时结合(2)中所给的目标函数，选择用户接入方式来最大化整个系统的效益，步骤包括：步骤3.1：初始化定义用户集合变量表示接入基站的用户，表示接入AP k的用户，定义表示在接入AP k的用户上产生的总收益，表示在接入基站的用户上产生的总收益，令表示当前的总收益；CBV为当前最优收益，CBS为当前最优解定义净收益集合变量V_ik，V_ik表示用户i接入AP k时给系统带来的净收益，由于用户i接入AP k时会带来一部分收益，同时由于该用户接入AP k后会对其他用户产生干扰，从而使AP k中其他用户的收益下降，所以该净收益等于用户i接入AP k产生的收益减去AP k中其他用户的总下降收益；初始化定义集合表示未接入AP或者基站的用户i集合，令m表示用户i尝试接入的次数，并初始化为m＝0；步骤3.2：初始化V_ik＝CV_k＝V_k({i})表示用户i接入AP k所产生的净收益，V_i0＝F_sub({i})表示用户i接入BS所产生的净收益；步骤3.3：遍历选出净收益最大的值，并得到该最大值所对应的i’，k’；步骤3.4：将用户i’加入集合更新集合并令S＝S\{i’}，表示用户i’已经接入；步骤3.5：因为系统中接入了用户i’，可能对于未接入的用户，在选择接入AP或基站时，需要考虑在用户i’影响下的效益，所以更新步骤3.6：遍历选出净收益最大的值，并将该最大值所对应的i，k分别赋值给i’，k’；步骤3.7：若将用户i’加入集合满足前面所述的C₁、C₂的要求，则将用户i’加入集合更新集合并跳到步骤3.9；步骤3.8：若将用户i’加入集合不满足C₁、C₂，m＝m+1；步骤3.9：依次遍历的并赋值步骤3.10：若满足C₁、C₂，且则更新步骤3.11：若不满足其中之一，m＝m+1；步骤3.12：若跳到步骤3.9继续遍历；步骤3.13：若表示已经遍历完如果集合没有发生更新，赋值V_i′k′＝0并清零m＝0跳到步骤3.6；步骤3.14：使V_i′k＝0，若输出最优解结束循环，否则跳到步骤3.5继续循环。