无线泛在异构网络资源优化方法技术

本发明专利技术提出了无线泛在异构网络资源优化方法，所述方法通过构建异构网络资源优化模型，采用非合作博弈论方法进行信道分配，对于各类终端设备建立效用函数，之后利用拉格朗日算子法将异构网络资源优化公式分解，分别求解各个网络的吞吐量优化方法，最后根据吞吐量与带宽关系得出应分配的带宽数目；所述方法根据信道变化状况，随时为不同终端提供相应带宽，以保证网络接入公平性的同时最大化带宽利用率，在充分考虑信道变化的前提下，最优化不同终端带宽分配，实现了异构网络无线资源最优化利用。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
无线泛在异构网络资源优化方法，所述方法根据信道变化状况，随时为不同终端提供相应带宽，以实现保证网络接入公平性的同时最大化带宽利用率，采用非合作博弈论方法和拉格朗日算子法求解；所述资源优化方法步骤如下：步骤A，设定博弈主体、策略空间和效用函数；WLAN和蜂窝网络中的终端设备分为四类，类别标号分别为1,2,3,4：WLAN中多模终端按照业务分为完成实时性业务和非实时性业务终端，数目分别为N1,N2，类别标号分别为1,2，WLAN向数目为N1,N2的两类移动终端提供带宽资源，WLAN之外蜂窝网中分别完成实时性业务和非实时性业务的终端数目为N3,N4，类别号分别为3,4，蜂窝网向所有四类移动终端提供带宽资源；设定WLAN和蜂窝网络的可分配带宽为博弈主体，分别为Xw、Yc；WLAN的策略空间为：Xw={(x1,x2)|Σi=12xi≤Bw},蜂窝网络的策略空间为：Yc={(y1,y2,y3,y4)|Σj=14yi≤Bc};其中，x1,x2是WLAN为1,2两类终端所分配的带宽，y1,y2,y3,y4分别是蜂窝网为所有四类终端所分配的带宽，Bw,Bc分别为WLAN总带宽和蜂窝网总带宽；WLAN负责为类别标号1,2的多模终端分配带宽，为终端分配的带宽和终端吞吐量之间满足香农定理，则每个终端所用带宽和吞吐量的关系为：Bwxi=Bwxilog2(1+SwNw)=Bwxi[log2(1+kw)]其中，为WLAN中第i类设备的吞吐量，为WLAN为第i类设备分配的带宽，i＝1,2；Sw为WLAN中信号强度，Nw为WLAN中噪声强度，kw为WLAN信道增益指数；同理，蜂窝网络为所有四类终端分配带宽，每类终端所用带宽所获得吞吐量为：Bcyj=Bcyjlog2(1+ScNc)=Bcyj[log2(1+kc)]其中，为蜂窝网中第j类设备的吞吐量，为蜂窝网为第j类设备分配的带宽，j=1,2,3,4；Sc为蜂窝网中信号强度，Nc为蜂窝网中噪声强度，kc为蜂窝网信道增益指数；设WLAN效用函数为Uw，则其中，Uw(i)为第i类设备的效用函数，i＝1,2；设蜂窝网中网络效用函数为Uc，且Uc(j)为第j类设备的效用函数，j=1,2,3,4；则WLAN效用函数表示为：Uw=a1N1ln(Rwx1+Rcy1N1*b1)-a1N1ln(Rcy1N1*b1)+a2N2ln(Rwx2+Rcy2N2*b2)-a2N2ln(Rcy2N2*b2)蜂窝网效用函数表示为：Uc=a1N1ln(Rwx1+Rcy1N1*b1)-a1N1ln(Rwx1N1*b1)+a2N2ln(Rwx2+Rcy2N2*b2)-a2N2ln(Rwx2N2*b2)+a1N3ln(Rcy3N3*b1)+a2N4ln(Rcy4N4*b2)其中，a1,b1为两个常数，代表实时性业务权重指数，a2,b2同样为两个常数，代表非实时性业务权重指数；将业务实现时间分为n个时隙，n值由无线网络系统决定；第k个时隙长度为Δtk=Δt，为常数；在每个时隙对带宽进行分配以达到最大化系统效用函数，从而实现整体带宽最优化利用；公式表示为：Σk=1n{Σi=12Uw(i)*Δtk+Σj=14Uc(j)*Δtk}=MAXΣk=1n[a1N1ln(Rwx1+Rcy1N1*b1)-a1N1ln(Rcy1N1*b1)+a2N2ln(Rwx2+Rcy2N2*b2)-a2N2ln(Rcy2N2*b2)]*Δtk+[a1N1ln(Rwx1+Rcy1N1*b1)-a1N1ln(Rwx1N1*b1)+a2N2ln(Rwx2+Rcy2N2*b2)-a2N2ln(Rwx2N2*b2)+a1N3ln(Rcy3N3*b1)+a2N4ln(Rcy4N4*b2)]Δtks.t.Rwxi=Bwxilog2(1+SwNw)=Bwxi[log2(1+kw)]Rwyi=Bwyilog2(1+ScNc)=Bcyi[log2(1+kc)]Σi=12Bwxi≤BwΣi=14Bcyi≤Bc步骤B，引人拉格朗日算子法求解四类终端最优化信道带宽；设λ为拉格朗日算子，WLAN获得最大效用的拉格朗日函数定义如下：L(Rwxi,λ)=Uw-λ[Σi=12Rwxi-Bw*log2(1+kw)]分别对λ和求导，得出：a1N1Rwx1+Rcy1=a2N2Rwx2+Rcy2Rw=Σi=12R...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晖，赵远林，杨龙祥，朱洪波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：