[發明專利]一種多用戶單中繼通信系統中的帶寬分配方法

有效

• 申請號: 201310581786.6
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103561471A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 崔勇;馬驍;鮑亞運
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W84/12
• 代理公司: 北京新知遠方知識產權代理事務所(普通合伙) 11397
• 代理人: 張艷

技術領域

本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種多用戶單中繼通信系統中的帶寬分配方法。

背景技術

隨著無線局域網WLAN的發展，移動用戶可以通過連接接入點AP接入互聯網獲取信息，隨時隨地瀏覽網頁、讀取郵件等。但是，由于AP連接的范圍有限、信號強度較差等原因，導致部分用戶無法接入互聯網。此時，多跳接入就可以很好的解決這一問題，也即，在AP信號覆蓋范圍內的用戶直接接入AP成為中繼，對于那些無法直接連接AP的用戶則可以連接其周圍的中繼來間接獲取互聯網服務。

WLAN中各個節點的合作方式一般分為兩種：合作型和自私型。在合作場景下，所有節點都愿意為別人服務以解決資源分配問題。我們將一個用戶相對固定的無線局域網(如教室等)定義為中繼聯盟網絡(Relay-Union?Network，RUN)，在RUN中每個用戶都愿意為別人服務以獲取整個網絡的最大效益。在單個壟斷運行商條件下，Jiongkuan?Hou等人根據互聯網服務商利益最大化和擁塞管理方案對服務帶寬進行定價，為用戶提供合適的接入服務。但這種定價策略主要目的是最大化服務提供商的利益，沒有考慮終端用戶的承受能力和服務需求，同時也忽略了RUN網絡的特點，比如普通用戶或者中繼的角色變化。

發明內容

本發明針對上述問題，提出了一種多用戶單中繼通信系統中的帶寬分配方法，從用戶角度設計中繼的連接策略，最大化全網的收益。

本發明提供的多用戶單中繼通信系統中的帶寬分配方法，主要包括以下步驟：

步驟一、獲取為用戶分配帶寬所需參數，所述為用戶分配帶寬所需參數包括用戶最低帶寬需求B_min、用戶收益函數f_i(B_i)、中繼最大服務帶寬B_max以及中繼消耗函數g(B)；

步驟二、初始化中繼帶寬限制B_r、網絡總收益R_rc以及為用戶分配的帶寬值k；

步驟三、設置分段粒度ΔB，根據所述分段粒度ΔB對用戶收益函數f_i(B_i)進行離散化，并根據所述分段粒度ΔB和所述中繼帶寬限制B_r建立候選帶寬集合；

步驟四、從所述候選帶寬集合中選擇帶寬作為給用戶分配的帶寬值k，計算i個用戶的用戶收益與中繼剩余帶寬j之間的函數dp(i，j)值，取dp(i-1，j-k)+f_i(k)與dp(i-1，j)較大者，將k值依次增大，循環計算函數dp(i，j)值，直至k值大于中繼剩余帶寬j結束循環，記錄dp(i，j)值最大時為該用戶分配的帶寬分配值k；

步驟五、循環步驟四直至完成所有用戶的帶寬分配，記錄為每個用戶選擇的k值；

步驟六、計算中繼帶寬限制B_r下的網絡總收益R_rc，B_r＝B_r+ΔB，依次循環步驟四和步驟五直至中繼帶寬限制達到中繼最大服務帶寬，記錄最大網絡總收益R_rc、該總收益下為每個用戶分配的帶寬值k以及獲得該最大網絡總收益的中繼帶寬限制B_r。

所述候選帶寬集合為從0依次增加分段粒度ΔB直至中繼帶寬限制B_r的集合，即{0，B_min，B_min+ΔB，...，B_r}。

所述分段粒度ΔB根據實際需要的精確度進行設置，所述分段粒度與所述精確度成反比。

所述k值依次增大循環計算函數dp(i，j)值為k值每次增加分段粒度ΔB。

所述中繼帶寬限制B_r的變化范圍為{B_min，B_min+ΔB，...，B_max}。

所述方法還包括：當中繼內用戶離開所述中繼時，中繼重新執行步驟六，為中繼內其他用戶分配帶寬。

所述方法還包括：當所述中繼離開局域網時，判斷所述局域網內的用戶是否能與接入點AP直接連接，如果能，則將該用戶作為中繼為其他用戶提供服務；否則，隨機接入周圍的中繼，由該被接入的中繼執行步驟一至步驟六。

本發明著重考慮單中繼多用戶條件下中繼的分配策略，提出了一種在用戶相對固定的無線局域網中的集中式帶寬分配合作方法，以最大化網絡中所有用戶的服務效益，降低服務提供者的開銷。與現有一般的算法相比，采用本發明的技術方案可以根據用戶的需求提高計算精度或降低計算復雜度。