基于势博弈的WiFi感知和卸载联合优化方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于势博弈的WiFi感知和卸载联合优化方法、系统及存储介质，包括计算得到蜂窝基站和各WiFi接入点的初始用户接入策略；以所有WiFi接入点的用户接入策略不再发生改变为条件，不断执行：基于初始用户接入策略，以考虑用户吞吐量和WiFi接入点的感知互信息量的系统总效用最大为目标函数，在其他WiFi接入点的策略保持不变的情况下，遍历蜂窝基站和每个WiFi接入点所有可行的用户接入策略，采用势博弈求解算法计算并选择总效用值最大的用户接入策略作为自身的用户接入策略；按照各WiFi接入点的用户接入策略，执行WiFi感知和WiFi卸载。本发明专利技术综合考虑系统通信容量和感知互信息量构建了系统优化问题，并基于势博弈获得了蜂窝与WiFi的接入决策，实现了系统性能的最优化。的最优化。的最优化。

【技术实现步骤摘要】
基于势博弈的WiFi感知和卸载联合优化方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及一种基于势博弈的WiFi感知和卸载联合优化方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]现有技术由于智能设备数量的激增以及用户多元化的通信需求，数据流量呈现爆炸式增长。一方面，无线通信网络基础设施的大规模建设使得使用通信网络越发便捷；另一方面，诸如网络视频、直播、音乐以及游戏和购物等多元化的通信需求，使得通信网络与我们的生活息息相关。为了缓解由日益增长的用户数量和多元化的服务需求所产生的庞大通信数据流量给无线通信网络带来的巨大压力，卸载技术被广泛的研究应用。WiFi网络因其能提供高吞吐量和易于部署，在公共场合以及私人空间可以说是无处不在，逐渐融入了人们的日常生活中，常被用来作为流量卸载的方案。
[0003]随着移动通信技术的发展，通信和感知将作为基本功能逐渐向着通信感知一体化发展。在此过程中，不少研究人员开始关注利用WiFi来感知周边环境、探测物体以及识别人类活动。将传感和通信集成到WiFi网络中具有实际意义，其无处不在的可用性和成本效益已经得到业界的关注。
[0004]然而，新增加的感知需求给本就拥挤稀缺的频谱资源带来更多的负担。这需要通过设计合理的卸载方案，以缓解无线网络频谱压力，提高系统性能。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提出一种基于势博弈的WiFi感知和卸载联合优化方法、系统及存储介质，针对同时存在WiFi感知和WiFi卸载情况下的资源分配问题，基于蜂窝基站和WiFi接入点的网络模型，以联合优化系统的通信吞吐量和感知互信息量为目标，并基于势博弈获得了蜂窝基站和WiFi接入点的接入决策，实现了系统性能的最优化。
[0006]为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种基于势博弈的WiFi感知和卸载联合优化方法，包括：
[0008]响应于异构网络中同时存在WiFi感知和WiFi卸载情况的信号，按照就近原则，计算得到蜂窝基站和各WiFi接入点的初始用户接入策略；
[0009]以所有WiFi接入点的用户接入策略不再发生改变为条件，不断执行预设的优化方法，得到蜂窝基站和各WiFi接入点的用户接入策略；所述优化方法包括：基于所述初始用户接入策略，以考虑用户吞吐量和WiFi接入点的感知互信息量的系统总效用最大为目标函数，在其他WiFi接入点的策略保持不变的情况下，遍历蜂窝基站和每个WiFi接入点所有可行的用户接入策略，采用势博弈求解算法计算并选择总效用值最大的用户接入策略作为自身的用户接入策略；
[0010]按照各WiFi接入点的用户接入策略，执行WiFi感知和WiFi卸载。
[0011]可选地，所述响应于异构网络中同时存在WiFi感知和WiFi卸载情况的信号，计算得到蜂窝基站和各WiFi接入点的初始用户接入策略，具体包括：
[0012]响应于异构网络中同时存在WiFi感知和WiFi卸载情况的信号，根据蜂窝基站、WiFi接入点和用户的位置，计算每个用户到各个WiFi接入点和蜂窝基站的距离，并选择距离最近的WiFi接入点或蜂窝基站作为初始接入，得到蜂窝基站和各WiFi接入点的初始用户接入策略。
[0013]可选地，每个WiFi接入点的效用值的计算公式为：
[0014][0015]Γ
k
＝log2(1+R
k
)
[0016][0017]Λ
n
＝log2(1+MI
n
)
[0018]其中，U
n
(S
n
,S
‑
n
)表示第n个WiFi接入点AP
n
的效用，S
n
表示第n个WiFi接入点AP
n
的用户接入策略，S
‑
n
表示由除第n个WiFi接入点AP
n
以外的其他各WiFi接入点的用户接入策略形成的用户接入策略集，Γ
k
表示对数化的接入蜂窝基站的用户吞吐量，表示对数化的第n个WiFi接入点AP
n
的用户吞吐量，Λ
n
表示对数化的第n个WiFi接入点AP
n
的感知互信息量，R
k
表示接入蜂窝基站的用户k的吞吐量，接入第n个WiFi接入点AP
n
的用户i的吞吐量，MI
n
表示第n个WiFi接入点AP
n
的感知互信息量,表示系统中接入第n个WiFi接入点AP
n
的用户集合，表示接入蜂窝基站的用户集合。
[0019]可选地，所述接入蜂窝基站的用户k的吞吐量R
k
的计算公式为：
[0020][0021]其中，表示接入蜂窝基站的用户集合，B
CE
表示蜂窝基站的信道带宽，P
CE
表示蜂窝基站的发射功率，h
k
表示蜂窝基站到用户k的信道增益，为用户k处接收到的系统噪声功率。
[0022]可选地，所述接入第n个WiFi接入点AP
n
的用户i的吞吐量的计算公式为：
[0023][0024]其中，表示系统中接入第n个WiFi接入点AP
n
的用户集合，B
AP
表示WiFi接入点的信道带宽，P
AP
表示WiFi接入点的发射功率，h
n,i
表示第n个WiFi接入点AP
n
到用户i的信道增益，为用户i处接收到的噪声功率。
[0025]可选地，第n个WiFi接入点AP
n
的感知互信息量的计算公式为：
[0026][0027][0028][0029]其中，表示系统中接入第n个WiFi接入点AP
n
的用户集合，B
AP
表示WiFi接入点的信道带宽，γ
n
表示第n个WiFi接入点AP
n
的雷达感知信干燥比，g
n,n
为APn感知信号在信道中的传输增益，P
AP
表示WiFi接入点的发射功率，h
m,n
表示第m个WiFi接入点AP
m
到第n个WiFi接入点AP
n
的信道增益，σ
n2
为第n个WiFi接入点AP
n
处接收到的系统噪声功率，G
t
为雷达发射天线增益，G
r
为雷达接收天线增益，为探测目标相对于第n个WiFi接入点AP
n
的雷达有效截面，λ为波长，d
n
为探测目标到第n个WiFi接入点AP
n
的距离。
[0030]可选地，所述目标函数的表达式为：
[0031][003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于势博弈的WiFi感知和卸载联合优化方法，其特征在于，包括：响应于异构网络中同时存在WiFi感知和WiFi卸载情况的信号，按照就近原则，计算得到蜂窝基站和各WiFi接入点的初始用户接入策略；以所有WiFi接入点的用户接入策略不再发生改变为条件，不断执行预设的优化方法，得到蜂窝基站和各WiFi接入点的用户接入策略；所述优化方法包括：基于所述初始用户接入策略，以考虑用户吞吐量和WiFi接入点的感知互信息量的系统总效用最大为目标函数，在其他WiFi接入点的策略保持不变的情况下，遍历蜂窝基站和每个WiFi接入点所有可行的用户接入策略，采用势博弈求解算法计算并选择总效用值最大的用户接入策略作为自身的用户接入策略；按照各WiFi接入点的用户接入策略，执行WiFi感知和WiFi卸载。2.根据权利要求1所述的一种基于势博弈的WiFi感知和卸载联合优化方法，其特征在于，所述响应于异构网络中同时存在WiFi感知和WiFi卸载情况的信号，计算得到蜂窝基站和各WiFi接入点的初始用户接入策略，具体包括：响应于异构网络中同时存在WiFi感知和WiFi卸载情况的信号，根据蜂窝基站、WiFi接入点和用户的位置，计算每个用户到各个WiFi接入点和蜂窝基站的距离，并选择距离最近的WiFi接入点或蜂窝基站作为初始接入，得到蜂窝基站和各WiFi接入点的初始用户接入策略。3.根据权利要求1所述的一种基于势博弈的WiFi感知和卸载联合优化方法，其特征在于，每个WiFi接入点的效用值的计算公式为：Γ
k
＝log2(1+R
k
)Λ
n
＝log2(1+MI
n
)其中，U
n
(S
n
,S
‑
n
)表示第n个WiFi接入点AP
n
的效用，S
n
表示第n个WiFi接入点AP
n
的用户接入策略，S
‑
n
表示由除第n个WiFi接入点AP
n
以外的其他各WiFi接入点的用户接入策略形成的用户接入策略集，Γ
k
表示对数化的接入蜂窝基站的用户吞吐量，表示对数化的第n个WiFi接入点AP
n
的用户吞吐量，Λ
n
表示对数化的第n个WiFi接入点AP
n
的感知互信息量，R
k
表示接入蜂窝基站的用户k的吞吐量，接入第n个WiFi接入点AP
n
的用户i的吞吐量，MI
n
表示第n个WiFi接入点AP
n
的感知互信息量,表示系统中接入第n个WiFi接入点AP
n
的用户集合，表示接入蜂窝基站的用户集合。4.根据权利要求3所述的一种基于势博弈的WiFi感知和卸载联合优化方法，其特征在于：所述接入蜂窝基站的用户k的吞吐量R
k
的计算公式为：其中，表示接入蜂窝基站的用户集合，B
CE
表示蜂窝基站的信道带宽，P
CE

【专利技术属性】
技术研发人员：朱琦，程铄雅，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：