基于频谱映射的垂直切换控制方法

摘要

基于频谱映射的垂直切换控制方法先将用户在CDMA系统时占用的无线资源及其QoS要求映射为映射频谱带宽，再将用户在WLAN系统时占用的无线资源及其QoS要求映射为映射频谱带宽，接着构造WLAN/CDMA联合资源空间，在此空间上以获得映射频谱的多少定义服务质量收益函数，接着控制垂直切换过程，控制目标是使每个呼叫在持续期内总收益最大。将用户的QoS及其在WLAN和CDMA网络中占用的资源统一映射为映射频谱带宽，以映射频谱带宽定义垂直切换的收益函数，以收益函数最大为目标来控制切换，因此在保证用户服务质量的同时，提高了无线资源利用效率。

主权项

1.一种基于频谱映射的垂直切换控制方法，其特征在于该方法将用户的服务质量QoS及其在WLAN和CDMA网络中占用的资源统一映射为映射频谱带宽，以映射频谱带宽定义垂直切换的收益函数，以收益函数最大为目标来控制切换；具体包括：用户在WLAN和CDMA网络中占用的资源到映射频谱带宽的映射方法；以映射频谱带宽定义的垂直切换收益函数及其最大化控制切换方法；第一步计算用户在multi-code CDMA系统中的映射频谱为：${\partial }_m=\frac{(1+2v^2)C_m{R}_{m}W}{(1+2v^2)C_m{R}_m+\frac{3}{2}G[1-F\left(G\right)R_m]}$其中G是扩频增益，F(G)取决于WSSUS信道中和衰减过程相关的协方差函数，参数v是衰落信道的传输系数，C_m是一个Φ_m业务类呼叫所用的码道个数，R_m是Φ_m业务所需的最小信号噪声干扰比，W是系统带宽；第二步计算用户在WLAN系统中的映射频谱为：${\beta }_n={\lambda }_n\left(\frac{2-p_n}{2-2p_n}\right)P_S$λ_m数据包产生率，p_n为φ_n类节点的数据包碰撞概率，P_S是数据包大小；第三步，构造用户在CDMA和WLAN网络中可获得的归一化映射频谱带宽空间B¹和B²分别可表示为：$B^1=\left\{\begin{array}{ccccc}0,& 1,& 2,& ...,& \left[\frac{W}{{\partial }_1}\right]\end{array}\right\}$$B^2=\left\{\begin{array}{ccccc}0,& 1,& 2,& ...,& \left[\frac{B}{{\beta }_1}\right]\end{array}\right\}$式中1为一个映射频谱带宽单位，在B¹代表的是可获得映射频谱带宽为一个在B²中代表的是可获得映射频谱带宽为一个β₁，[·]表示取整；第四步，以映射频谱带宽定义收益函数$r(s,a)=\left\{\begin{array}{cc}f(s,a)-\mu (s,a)-1,& i\ne j\\ f(s,a)-\mu (s,a),& i=j\end{array}\right.$式中：$f(s,a)=f_b(s,a)=\left\{\begin{array}{cc}1,& b_a\ge U_B\\ (b_a-L_B)/(U_B-L_B),& L_B<b_a<U_B\\ 0,& b_a\le L_B\end{array}\right.$是链路收益，L_B和U_B分别为用户所需要的最小和最大映射频谱带宽；$\mu (s,a)=\left\{\begin{array}{cc}{b}_a{M}_a,& L_B<b_a<U_B\\ U_B{M}_a,& b_a\ge U_B\end{array}\right.$为网络计费函数，M_a表示采取了a行动后在结果网络中的单位映射频谱带宽的价格，第五步.以收益最大来得到控制切换控制切换，使得$v^{\pi }\left(s\right)=E_{\pi }^s\left[E_N\right\{\underset{t=1}{\overset{N}{\Sigma }}r(s_t,A\left(s_t\right))\left\}\right]$最大；式中：v^π(s)为给定初始状态s(也即t＝1时的当前状态s₁)从t＝1出发使用策略π时的期望总收益；s_t表示t时刻的当前状态，A(s_t)表示在s_t状态下选取的行动，E_N为在连接时间N上对总收益求期望，E_π^s为对给定初始状态s，在选择的策略π上对总收益求期望；用值迭代算法VIA来实现v^π(s)最大，过程描述如下：1)对$\forall s\in S,$初始化设v⁰(s)＝0，迭代次数k＝0，ε＞02)对每个状态s，计算$v^{k+1}\left(s\right)=\underset{a\in A}{\max }\{r(s,a)+\underset{s^{\prime }\in S}{\Sigma }\mathrm{\lambda P}[s^{\prime }|s,a]v^k\left(s^{\prime }\right)\}$3)如果‖v^k+1-v^k‖＜ε(1-λ)/2λ，跳到第四步，否则令k＝k+1，返回第二步4)得到最佳静态策略$\delta \left(s\right)=\arg \underset{a\in A}{\max }\{r(s,a)+\underset{s^{\prime }\in S}{\Sigma }\mathrm{\lambda P}[s^{\prime }|s,a]v^{k+1}\left(s^{\prime }\right)\}$上述式子中，S表示系统所处的状态，a表示所采取的行为，ε是迭代步长，呼叫持续时间的均值为1/1-λ；p(s′|s，a)表示在状态s采取了行动a的条件下，在下一决策时刻系统处于状态s′的概率；A是行为空间，即是行为a的集合。