异构无线网络中能量有效的资源分配方法组成比例

本发明专利技术提供了一种异构无线网络中能量有效的资源分配方法，包括步骤：初始化移动终端的功率分配；确定无线接入技术的能量有效的带宽资源分配；分别确定每个移动终端的能量有效的功率资源分配；对移动终端发射功率进行调整，计算能量效率和；重复上述步骤，直到异构无线网络的能量效率和的值最大。本发明专利技术首先计算出能量有效的带宽资源分配，再根据带宽资源分配确定能量有效的功率资源分配，使每次资源分配之后异构无线网络的能量效率和的值增加，然后重复上述步骤，直到能量效率和的值收敛，最后得到能量有效的带宽资源和功率资源的联合分配，从而提升整个异构无线网络的上行能量效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种异构无线网络中资源管理
的方法，具体是异构无线 网络中能量有效的资源分配方法。
技术介绍
随着无线通信技术的发展，绿色通信在异构无线网络中也变得越来越重要。移动 终端的功能越来越强大，对数据传输的速率要求越高，同时移动终端的能耗问题就越严重。 由于移动终端电池技术的发展没有跟上无线通信业务的发展，终端能耗问题严重影响到用 户的服务质量。而且随着移动终端的使用时间的增长，移动终端的能耗也是呈指数增长的。 因此，能量有效的上行通信是下一代移动通信技术的关键内容之一，可以有效的延长移动 终端的续航时间，并提高移动终端的传输速率。同时，能量有效的上行通信可以减少对异构 无线网络中其他移动终端的干扰。因此，在下一代移动通信中，能量效率对于移动终端而言 是非常重要的。 异构无线网络中的资源管理技术可以分为两类：一类是单网接入的资源分配，另 一类是多宿主接入的资源分配。前者是异构无线网络中的移动终端选择最佳无线接入网络 进行通信，提升整个系统的性能。如在蜂窝网和无线局域网的混合网络中，针对弹性数据流 服务，可以根据负载均衡选择合适的网络提供服务。后者则是异构无线网络中的移动终端 可以同时接入多个无线接入网络，充分利用各种无线接入技术的资源。如在异构无线网络 中，根据不同的业务需求，让移动终端选接入多个无线接入网络来满足业务需求，提升系统 的总吞吐量。 现有的对异构无线网络的资源分配方法大部分是以最大化系统的总吞吐量为目 标，或是最小化系统的总功耗。只有很少的资源分配方法是提升异构无线网络中能量效率。 在传统的单层网络中，能量效率研宄较多，但是不能用于异构无线网络。一般是将无线接入 技术的带宽固定，然后对发射功率资源进行优化，最优化能量效率。这种固定带宽资源的分 配方式会降低系统的性能。不同的移动终端应该自身的功耗和信道状态而被分配不同的带 宽资源，通过这种联合分配带宽资源和发射功率资源的方式，可以提升整个异构无线网络 的上行总能量效率。同时，在资源分配问题中很重要的一点就是服务质量保证，急需要满足 用户的传输速率需求。 综上所述，现有的异构无线网络的资源分配方法不能有效的用于提升整个系统的 移动终端的能量效率和。带宽资源和功率资源的联合分配也是很有必要，并且异构无线网 络中的移动终端的能量效率和问题也没有相关解决方法。
技术实现思路
本专利技术针对异构无线网络的多宿主接入资源分配，提出了一种基于用户服务质量 的最大化移动终端能量效率和的资源分配方法。本专利技术可以充分利用系统中的无线接入技 术，将整个异构无线网络中的无线资源进行整合，然后有效的分配给移动终端，进行能量有 效的资源分配，在满足用户服务质量需求的同时，最大化上行通信中移动终端的能量效率 和。本专利技术对无线接入技术的带宽资源和移动终端的功率资源进行联合分配，可以获得更 高的能量效率。 根据本专利技术提供的一种，包括如下步 骤： 步骤1，初始化移动终端的功率分配A ,，采用平均分配功率的方式：【主权项】1. 一种，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，初始化移动终端的功率分配九,《，采用平均分配功率的方式： P,"〃 = O 其中，A,,,表示第m个移动终端分配给第η种无线接入技术的发射功率，€为第m个移 动终端的最大发射功率，m = 1，2, ···，Μ,η = 1，2, "·，Ν，Μ表示移动终端的总个数，N表示异 构无线网络中无线接入技术的总种数；N种无线接入技术都工作在不同的频带，M个移动终 端都具有同时接入多种无线接入技术的能力； 步骤2,将功率分配瓦"带入能量有效的带宽分配方法中，确定无线接入技术的能量有 效的最优带宽分配夂?; 步骤3,将能量有效的最优带宽分配带入能量有效的功率分配方法中，分别确定每 个移动终端的能量有效的最优功率分配瓦； 步骤4,将步骤3得到的能量有效的最优功率分配瓦,,、步骤2得到的能量有效的最优 带宽分配九"分别带入下式中的Pmn、Xnm，计算出异构无线网络的能量效率和其中，V表示第m个移动终端的能量效率EE ; ε m表示第m个移动终端的功放系数的 倒数，if表示第m个移动终端的电路功耗，β n表示第η种无线接入技术的效率，g "表示第 η种无线接入技术与第m个移动终端之间的信道增益；Xnm表示第m个移动终端分配给第η 种无线接入技术的带宽分配；Pmn表示第m个移动终端分配给第η种无线接入技术的发射功 率； 步骤5,重复上述步骤2、步骤3以及步骤4,更新能量有效的最优带宽分配和能量有 效的最优功率分配A,"，直到能量效率和不再增加为止。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于，所 述步骤2具体包括如下子步骤： 步骤2. 1 :初始化拉格朗日乘子μ n; 步骤2. 2 :利用步骤1中初始化的功率分配九"，通过次梯度法计算能量有效的带宽分 配，表达式如下：其中，k为迭代次数，X=表示第k+1次迭代时第η种无线接入技术分配给第m个移动 终端的带宽分配，表示第k次迭代时第η种无线接入技术分配给第m个移动终端的带宽 分配，Qci表示次梯度法的固定迭代步长，L为能量有效的带宽分配问题对应的拉格朗日函 数，m和η均为正整数，ε m表示第m个移动终端的功放系数的倒数，表示第m个移动终 端的电路功耗，β n表示第η种无线接入技术的效率，g "表示第η种无线接入技术与第m个 移动终端之间的信道增益，+= max{z，0}，即符号+表示取该符号中的值与O之间较 大者； 步骤2. 3:利用初始化的功率分配声""和带宽分配Xnm更新拉格朗日乘子λ JP μ n:其中，\和α 2为固定迭代步长，匕表示第m个移动终端的数据速率，Rm表示第 m个 移动终端的数据速率需求，Xn表示第η种无线接入技术的总带宽资源；表示第k+Ι次迭 代中对应于第m个移动终端的数据速率约束的拉格朗日乘子，七表示第k次迭代中对应于 第m个移动终端的数据速率约束的拉格朗日乘子，< +1表示第k+Ι次迭代中对应于第η种 无线接入技术的带宽资源约束的拉格朗日乘子，￥表示第k次迭代中对应于第η种无线接 入技术的带宽资源约束的拉格朗日乘子； 步骤2. 4 :带宽分配Xmn没有收敛或未达到最大迭代次数，则转至步骤2. 2继续迭代，否 贝IJ，转至步骤2. 5 ; 步骤2. 5 :结束迭代，将迭代结束时的带宽分配Xnm作为第m个移动终端分配给第η种 无线接入技术的能量有效的最优带宽分配I?，其中，所述最优带宽分配是指：使上行通信 中的能量效率和最大的带宽分配。3.根据权利要求1所述的，其特征在于，所 述步骤3具体包括如下步骤： 步骤3.1:初始化能效参量η ; 步骤3. 2 :初始化拉格朗日乘子V JP ω m，功率分配/4，/4表示第〇次迭代时第m个 移动终端分配给第η种无线接入技术的发射功率； 步骤3. 3 :利用步骤2确定的能量有效的最优带宽分配，计算功率分配Pmn, Pmn表示 第m个移动终端分配给第η种无线接入技术的发射功率：其中，Vm表示对应于第m个移动终端速率约束的拉格朗日乘子，ω m表示对应于第m个 移动终端发射功率约束的拉格朗日乘子，ε 表示第m个移动终端的放大系数的倒数，g m表 示第m个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构无线网络中能量有效的资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，初始化移动终端的功率分配采用平均分配功率的方式：p~mn=PmT/N,]]>其中，表示第m个移动终端分配给第n种无线接入技术的发射功率，为第m个移动终端的最大发射功率，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,N，M表示移动终端的总个数，N表示异构无线网络中无线接入技术的总种数；N种无线接入技术都工作在不同的频带，M个移动终端都具有同时接入多种无线接入技术的能力；步骤2，将功率分配带入能量有效的带宽分配方法中，确定无线接入技术的能量有效的最优带宽分配步骤3，将能量有效的最优带宽分配带入能量有效的功率分配方法中，分别确定每个移动终端的能量有效的最优功率分配步骤4，将步骤3得到的能量有效的最优功率分配步骤2得到的能量有效的最优带宽分配分别带入下式中的pmn、xmn，计算出异构无线网络的能量效率和Σm=1MηmEE=Σm=1MΣn=1Nβnxmnlog2(1+gmnpmnxmn)ϵm·Σn=1Npmn+PmC]]>其中，表示第m个移动终端的能量效率EE；εm表示第m个移动终端的功放系数的倒数，表示第m个移动终端的电路功耗，βn表示第n种无线接入技术的效率，gmn表示第n种无线接入技术与第m个移动终端之间的信道增益；xmn表示第m个移动终端分配给第n种无线接入技术的带宽分配；pmn表示第m个移动终端分配给第n种无线接入技术的发射功率；步骤5，重复上述步骤2、步骤3以及步骤4，更新能量有效的最优带宽分配和能量有效的最优功率分配直到能量效率和不再增加为止。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹经纬，何晨，蒋铃鸽，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31