一种在超密集网络下的联合接入点选择和资源分配的自治愈方法

摘要

本发明一种在超密集网络下的联合接入点选择和资源分配的自治愈方法，属于超密集网络领域；具体为：首先、WNCU判断是否有接入点出现故障，如果有，WNCU记录该接入点正在服务的通信受损用户名单，并广播给相邻接入点；相邻接入点各自从正常子信道中动态划分自治愈子信道；然后，通信受损用户根据自治愈信道划分结果以及自身的速率请求，选择合适的相邻接入点继续获取服务。最后，接入点采用量子粒子群算法重新为原有用户和新接入的通信受损用户分配资源；优点在于，实现超密集网络下的自治愈功能，在接入点发生故障的情况下，有效地保证了通信受损用户的服务要求，提高了系统能效，降低了运营成本。

主权项

一种在超密集网络下的联合接入点选择和资源分配的自治愈方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、针对超密集网络中，无线网络控制单元周围均匀分布接入点，利用网络管理协议判断是否有接入点出现故障，如果某个接入点出现故障，进入步骤二，否则，无线网络控制单元继续判断；N为整数；某个接入点出现故障后，将无法发送任何信息或者状态报告给WNCU；步骤二、无线网络控制单元获知出现故障的接入点，记录该接入点正在服务的通信受损用户名单，并将各通信受损用户发送的自治愈请求广播给相邻接入点；各相邻正常接入点集合M_N表示为：M_N＝{1,2,...,i,...M}；所有通信受损用户集合用U_F表示；U_F＝{1,2,...,j^*,...U'}；步骤三、相邻接入点根据自身负载情况各自从正常子信道中，动态划分自治愈子信道为通信受损用户提供服务；步骤301、各相邻接入点根据自治愈请求，初始化自治愈子信道且假定接入通信受损用户；初始化自治愈子信道集合N_H为空集；正常子信道集合N_N＝{1,...,n,...N}；各个接入点共同复用N个子信道；步骤302、针对相邻正常接入点i，计算该接入点为自身所有的正常用户在正常子信道n提供的速率之和R；$R=\underset{j\in U_{Ni}}{\Sigma }{r}_{ij}^n$表示接入点i为某正常用户j在正常子信道n提供的速率；无线网络控制单元的所有正常用户集合用U_N表示；U_N＝{1,2,...,j,...U}；正常接入点i的正常用户集合用U_Ni表示；步骤303、计算接入点i为自身所有的正常用户在所有正常信道提供的速率之和$R_{ij}^n=\underset{n\in N_N}{\Sigma }\underset{j\in U_{Ni}}{\Sigma }{r}_{ij}^n$步骤304、针对相邻正常接入点i，计算该接入点为接入的通信受损用户在正常子信道n提供的速率之和R'；$R^{\prime }=\underset{j^{*}\in U_{Fi}}{\Sigma }{r}_{{\mathrm{ij}}^{*}}^n$正常接入点i的所有通信受损用户集合用U_Fi表示，步骤305、针对接入点i的不同子信道，将每个子信道上正常用户和通信受损用户提供的速率之和作差，选取最小差值的子信道作为自治愈子信道n^*：$n^{*}=\arg \underset{j\in U_N}{\min }\underset{j\in U_{Ni}}{\Sigma }{r}_{ij}^n-\underset{j^{*}\in U_{Fi}}{\Sigma }{r}_{{\mathrm{ij}}^{*}}^n$步骤306、计算接入点i为接入的通信受损用户，在所有自治愈信道提供的速率之和$R_{{\mathrm{ij}}^{*}}^{n^{*}}=\underset{n^{*}\in N_H}{\Sigma }\underset{j^{*}\in U_{Fi}}{\Sigma }{r}_{{\mathrm{ij}}^{*}}^{n^{*}}$表示接入点i为接入的某通信受损用户j^*在自治愈信道n^*提供的速率；所有自治愈信道集合N_H＝{1,2,...n^*,...N'}；每个通信受损用户j^*至少占用一个自治愈信道；步骤307、判断接入点i划分自治愈信道n^*后，是否同时满足自身正常通信用户的速率需求；如果满足，进入步骤308；否则，结束划分；$\left\{\begin{array}{c}{R}_j\ge r_{j,req}\\ \frac{\underset{n^{*}\in N_H}{\Sigma }\underset{j^{*}\in U_{Fi}}{\Sigma }{r}_{{\mathrm{ij}}^{*}}^{n^{*}}}{\underset{n\in N_N}{\Sigma }\underset{j\in U_{Ni}}{\Sigma }{r}_{ij}^n}\le {\eta }_i\end{array}\right.$R_j表示相邻接入点中正常用户j获得的速率；r_j,req表示正常用户j的请求速率；η_i表示接入点i对通信受损用户j^*和正常用户j的公平因子；步骤308、每个接入点将子信道n^*划分到自治愈信道集合中，并将划分信息告知WNCU；N_N＝N_N/n^*，N_H＝N_H∪n^*步骤四、通信受损用户根据自治愈信道划分结果以及自身的速率请求，选择合适的相邻接入点继续获取服务；步骤五、接入点采用量子粒子群算法重新为原有用户和新接入的通信受损用户分配资源；在保证原有正常通信用户的速率需求下，同时保证通信受损用户服务的总速率与系统总速率比值小于等于系统负载均衡因子；条件如下：$\frac{\underset{j^{*}}{\Sigma }\underset{n^{*}}{\Sigma }{a}_{{\mathrm{ij}}^{*}}^{n^{*}}{r}_{{\mathrm{ij}}^{*}}^{n^{*}}}{R_{tot}}\le \xi$ξ为系统负载均衡因子；R_tot表示系统总速率；通信受损用户j^*选择接入点i且占用自治愈信道n^*时，的值为1，否则，的值为0；系统总速率函数计算如下：$\begin{array}{c}{R}_{tot}\left(\bar{a},\bar{p}\right)=\underset{i\in M_N\cup M_H}{\Sigma }\underset{n\in N_{N_i}}{\Sigma }\underset{j\in U_{Ni}}{\Sigma }{a}_{ij}^n{r}_{ij}^n+\underset{i\in M_H}{\Sigma }\underset{n^{*}\in N_{H_i}}{\Sigma }\underset{j^{*}\in U_F}{\Sigma }{a}_{{\mathrm{ij}}^{*}}^{n^{*}}{r}_{{\mathrm{ij}}^{*}}^{n^{*}}\\ =\underset{i\in M_N\cup M_H}{\Sigma }\underset{n\in N_{N_i}}{\Sigma }\underset{j\in U_{Ni}}{\Sigma }{a}_{ij}^n{\log }_2(1+\frac{p_{ij}^n|h_{ij}^n{|}^2}{{\sigma }^2+\underset{k\in M_N\cup M_H,k\ne i}{\Sigma }{p}_{kj}^n|h_{kj}^n{|}^2})+\\ \underset{i\in M_H}{\Sigma }\underset{n^{*}\in N_{N_i}}{\Sigma }\underset{j^{*}\in U_{Fi}}{\Sigma }{a}_{{\mathrm{ij}}^{*}}^{n^{*}}{\log }_2(1+\frac{p_{{\mathrm{ij}}^{*}}^{n^{*}}|h_{{\mathrm{ij}}^{*}}^{n^{*}}{|}^2}{{\sigma }^2+\underset{k\in M_N\cup M_H,k\ne i}{\Sigma }{p}_{{\mathrm{kj}}^{*}}^{n^{*}}|h_{{\mathrm{kj}}^{*}}^{n^{*}}{|}^2})\end{array}$表示正常用户j选择接入点i且占用正常子信道n的结果；若表示正常用户j选择接入点i并占用正常子信道n，否则σ²表示加成性高斯白噪声；表示接入点i在正常子信道n上为正常用户j的功率分配结果，表示接入点i在自治愈信道n^*上为通信受损用户j^*的功率分配结果；表示正常用户j选择接入点i且占用正常子信道n的信道增益，表示通信受损用户j^*选择接入点i且占用自治愈子信道n^*的信道增益；表示接入点i中占用的正常子信道集合；M_H表示为通信受损用户服务的接入点集合，表示接入点i中自治愈信道集合，i∈M_N∪M_H表示接入点i属于正常接入点集合与为通信受损用户服务的接入点集合的并集中的接入点。