[发明专利]一种蜂窝网络中给定优化指标的用户接入与功率控制方法

摘要

一种蜂窝网络优化中给定优化指标下的蜂窝用户接入控制与功率分配方法，包括以下步骤：(1)为了用户的发射功率尽可能小以便节省用户的能量，同时让较多的用户接入AP，给出了一个效益函数来衡量当前网络的好坏；(2)由于用户接入指标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，提出一种基于heuristic算法的用户交换法，针对未接入AP的所有用户，根据当前系统效益最大化的原则，遍历计算每一个AP所产生的用户接入指标，选择最小用户接入指标的用户以及其所对应的AP，然后接入。不断地循环直到所有用户都有相应的AP可以接入，从而得到近优解。本发明有效提高了数据资源的利用率。

主权项

1.一种蜂窝网络中给定优化指标的用户接入与功率控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)在实际的通信网络中，存在着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AP，他们组成了集合其中k表示AP k，同时在该网络场景中存在着一个基站为用户提供服务，用户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AP k，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不被选择接入基站；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，基站对他收取的费用，π_k表示当用户接入AP k时，AP k对它收取的费用，启发式地对这个通信网络定义了一个用户接入指标V_ik，对于接入基站的用户指标定义对于接入AP的用户指标定义(3)对于(2)中给出的指标只是针对于用户的接入是可行的情况下才成立，当用户吞吐量给定时，用户i接入AP k所发射的功率p_ik由表示，且由用户吞吐量的表达式推导出：因此一组用户的功率与用户的接入时一一对应的，同时由于用户自身发射功率的限制，必须满足因此得到用户接入时必须满足的两个限制条件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，步骤如下：步骤2.1：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，k≠0；定义集合表示基站中的用户接入指标，定义集合表示AP k中的用户接入指标，k≠0；定义变量S_k用来表示接入AP k或基站的所有用户中净收益最大的用户，初始化序号变量k′＝1，初始化定义集合G＝{1，2…，i，…I}，集合G表示未接入AP或者基站的用户集合；步骤2.2：遍历V_ik′(i∈G)，选出最小值对应的用户记为i′，使S_k′＝i′；步骤2.3：若k′≤K+1，k′＝k′+1，并跳到步骤2.2；否则继续往下运行；步骤2.4：遍历S_k，选出最小值对应的值k′，如果把用户S_k′加入AP k′满足C1，C2条件，则把用户S_k′加入AP k′，即同时把i′＝S_k，再跳到步骤2.5；否则置S_k’＝1000并跳到步骤2.4；步骤2.5：设置G＝G\{S_k′}；步骤2.6：若把V_i′k＝1000，即剔除用户i′；并跳到步骤2.2；否则继续往下运行；步骤2.7：输出最优解