[發(fā)明專利]一種蜂窩流量卸載網(wǎng)絡(luò)中基于分組交換的用戶接入和功率聯(lián)合調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610030645.9
• 申請(qǐng)日: 2016-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105682211B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳遠(yuǎn);周鵬豪;郭款陽(yáng);錢麗萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W52/34
• 分類號(hào): H04W52/34;H04W48/16
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

1.一種蜂窩流量卸載網(wǎng)絡(luò)中基于分組交換的用戶接入和功率聯(lián)合調(diào)度方法，其特征在于：所述聯(lián)合調(diào)度方法包括如下步驟：

(1)在實(shí)際的通信網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)存在著I個(gè)移動(dòng)用戶，由他們組成的集合為其中i表示用戶i；有K個(gè)接入熱點(diǎn)AP，他們組成了集合其中k表示AP k；同時(shí)存在著一個(gè)基站，用于設(shè)備自身硬件的限制，用戶只能通過(guò)選擇接入某一個(gè)AP或者基站來(lái)進(jìn)行通信，從而獲得他們所預(yù)期的吞吐量當(dāng)用戶i接入AP k時(shí)，在給定發(fā)射功率p_ik的情況下，用戶i獲得的吞吐量為當(dāng)用戶i接入基站時(shí)，在給定發(fā)射功率p_iB的情況下，獲得的吞吐量為

其中：

a_ik：表示用戶i有無(wú)接入AP k的指標(biāo)，a_ik＝1表示用戶i被選擇接入AP k，反之a(chǎn)_ik＝0表示用戶i不被選來(lái)接入AP k；

a_iB：表示用戶i有無(wú)接入基站的指標(biāo)，a_iB＝1表示用戶i被選擇接入基站；反之a(chǎn)_iB＝0表示用戶i不被選擇接入基站；

W_k：表示AP k信道上的帶寬；

W_B：表示基站信道上的帶寬；

n_k：表示AP k信道上的背景噪聲功率；

n_B：表示基站信道上的背景噪聲功率

g_ik：表示用戶i到AP k的信道增益；

g_iB：表示用戶i到基站的信道增益；

p_ik：表示用戶i到AP k的發(fā)射功率；

p_iB：表示用戶i到基站的發(fā)射功率；

(2)在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中，對(duì)每個(gè)用戶統(tǒng)一定義一個(gè)效益表達(dá)式：其中，π_B表示用戶接入基站時(shí)，基站對(duì)他的收的費(fèi)用；π_k表示當(dāng)用戶接入AP k時(shí)，AP k對(duì)它收取的費(fèi)用，針對(duì)用戶的效益函數(shù)，對(duì)這個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行最大化系統(tǒng)效益為所有接入AP k的用戶所產(chǎn)生的總收益，其中，為每個(gè)AP k所接入的所有用戶集合，為不接任何AP的所有用戶所產(chǎn)生的總收益，從效益函數(shù)可知，它只與有關(guān)，一旦給定，效益函數(shù)值也能夠求得；

(3)對(duì)于(2)中所述的效益函數(shù)，用戶i接入AP k所發(fā)射的功率p_ik由表示，且當(dāng)用戶吞吐量給定時(shí)，由用戶吞吐量的表達(dá)式推導(dǎo)出：

滿足因此得到用戶接入的限制條件C₁和C₂：

C₁：

C₂：

根據(jù)所述限制條件C₁和C₂，同時(shí)結(jié)合(2)中所給的目標(biāo)函數(shù)，選擇用戶接入方式來(lái)最大化整個(gè)系統(tǒng)的效益，步驟如下：

步驟2.1：初始化定義用戶集合變量表示不接任何AP的用戶，定義表示在接入AP k的用戶上產(chǎn)生的總收益，表示在接入基站的用戶上產(chǎn)生的收益，表示當(dāng)前的總收益，CBV為當(dāng)前最優(yōu)收益，CBS為當(dāng)前最優(yōu)解

步驟2.2：基站初始化溫度值t，外循環(huán)結(jié)束的條件T和內(nèi)循環(huán)的迭代次數(shù)L，并初始化變量?jī)?nèi)循環(huán)計(jì)數(shù)變量n＝1，外循環(huán)計(jì)數(shù)變量acct＝0；

步驟2.3：基站隨機(jī)挑選兩個(gè)AP，并用APk和AP k′表示；

步驟2.4：AP k從已接入自己的用戶集合挑選出一個(gè)用戶i，AP k′從已接入自己的用戶集合中挑選出一個(gè)用戶j；

步驟2.5：AP k和APk′交換他們選出的用戶i和用戶j，并且AP k更新對(duì)應(yīng)的和AP k′對(duì)應(yīng)的

步驟2.6：檢驗(yàn)和是否都符合限制條件C₁，C₂，若不符合，則設(shè)置接受標(biāo)志變量accept＝0，并且跳到步驟2.13，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟2.7；

步驟2.7：AP k計(jì)算用戶交換后的收益差當(dāng)k＝0時(shí)，

步驟2.8：APk′計(jì)算用戶交換后的收益差

步驟2.9：求出總的收益差Δ＝Δ_k+Δ_k′；

步驟2.11：若Δ＞0，設(shè)置接受標(biāo)志變量accept＝1，并跳到步驟2.13；否則生成一個(gè)服從0～1均勻分布的隨機(jī)數(shù)β，并且繼續(xù)執(zhí)行步驟2.12；

步驟2.12：比較和β的大小，若設(shè)置接受標(biāo)志變量accept＝1；否則，設(shè)置接受標(biāo)志變量accept＝0；

步驟2.13：如果接受標(biāo)志變量accept＝1，執(zhí)行步驟2.14；如果接受標(biāo)志變量accept＝0，跳到步驟2.17繼續(xù)執(zhí)行；

步驟2.14：AP k更新APk′更新若k＝0時(shí)，則基站更新

步驟2.15：基站更新CV＝CV+Δ，并重置外循環(huán)計(jì)數(shù)變量acct＝0；

步驟2.16：基站判斷條件CV＞CBV是否成立，若成立則基站更新跳到步驟2.19；

步驟2.17：AP k將用戶集合恢復(fù)到未交換前的狀態(tài)：AP k′將用戶集合恢復(fù)到未交換前的狀態(tài)：

步驟2.18：基站更新外循環(huán)計(jì)數(shù)變量acct＝acct+1；

步驟2.19：基站更新內(nèi)循環(huán)計(jì)數(shù)變量n＝n+1；

步驟2.20：若內(nèi)循環(huán)計(jì)數(shù)變量n＜L，則跳到步驟2.3；

步驟2.21：重置內(nèi)循環(huán)計(jì)數(shù)變量n＝1；

步驟2.22：更新溫度參數(shù)t＝t*β；

步驟2.23：若外循環(huán)計(jì)數(shù)變量acct＞T，整個(gè)算法結(jié)束，并且輸出最優(yōu)解CBS，否則跳到步驟2.3繼續(xù)執(zhí)行。