[0055] 下面结合附图对本发明优选实施例做详细说明。本发明实施例的应用场景:包含大量AP、大量用户及CPU的去蜂窝网络,每个AP均通过回程链路连接到一个CPU,且多个CPU之间互连以实现AP间的协作。用户由各自APG内的所有AP协作为其服务。
[0056] 采用关联矩阵 表示用户与AP间的连接关系,其元素xi,k表示为
[0057]
[0058] 其中, 和 分别表示AP集合和用户集合,N为AP总数目,K为用户总数目。那么,用户k的APG表示为 AP i服务的用户集合表示为
AP i所属APG的集合表示为 为了实现网络的可扩展
性同时降低网络复杂度,假设AP可服务的用户数上限为 且用户关联的AP数上限为即 另外,将与用户k间性能最好的AP称为主AP,记为gk。为了表述方便,定义集合
[0059] 采用ri,k表示表征AP i与用户k间的服务质量的参数(如参考信号接收强度、信道增益、信息速率等),rk表示APG 内所有AP服务用户时的服务质量,rk,min为用户的最小服务质量需求。
[0060] 本发明定义了两种概念:网络可扩展度η和网络耦合度κ
[0061] 定义1(网络可扩展度):当网络中节点i变动时,网络中未受影响的节点数占总节点数的比例定义为节点i变动下网络的可扩展度ηi,即
[0062]
[0063] 其中, 为节点i变动下网络中受影响的AP集合。那么,网络可扩展度η为:
[0064]
[0065] 定义2(网络耦合度):采用AP相关联数目来表征AP间及用户间的关联度,并将其定义为网络耦合度κ
[0066]
[0067] 提高网络可扩展度问题可建模为最小化网络耦合度问题。
[0068] 本发明研究内容的数学描述:如何设计 以实现最小化κ及最大化rk的多目标优化,即:
[0069] 目标1:网络耦合度最小化
[0070]
[0071] 目标2:最大化用户速率
[0072]
[0073] 本发明实施例2采取方法的具体步骤如下:
[0074] 步骤1:确定APG候选集 及gk,同时初始化
[0075] 用户根据ri,k的大小筛选出 个服务质量好的AP组成 并将服务质量最好的AP作为用户的主AP 即
[0076]
[0077] 同时, 初始化为
[0078]
[0079] 步骤2:APG合并,并更新
[0080] CPU将重叠率超过β0的APG 合并为 并对其进行更新。本发明采用“迭代‑更新”方式实现APG合并。在 的一次迭代过程中,首先计算 与 中各 的重叠率,其中 表示还未参与合并的APG集合;然后选择重叠率最高且超过β0的APG与 进行合并,并对 和进行更新,继续下一次迭代,直至 中无满足条件的 具体算法见算法1。
[0081]
[0082] 步骤3:AP选择其退出的APG,并更新
[0083] 如 果A P 所关 联的 A P 数目 超 过N 0 或其 关 联 用 户数 超过 即或 则AP i通过以下方法选择退出的APG:
[0084] 1)筛选出未将其作为主AP的APG,作为待退出APG的候选集 即
[0085] 2)根据式(19),在 中选择退出的APG:
[0086]
[0087] 其中, 表示AP i退出APG 前后的网络耦合度κ的变化。
[0088] 更新为:
[0089] 步骤4:用户速率性能验证。
[0090] 对于通过步骤2及步骤3 发生变化的用户k,即 验证APG变更后是否仍能满足rk≥rk,min的速率需求。若不满足,根据式(20)选择加入 的AP:
[0091]
[0092] 其中,表示APG内性能需求未得到满足的用户集合, 表示AP i加入APG 前后的网络耦合度κ的变化。假设 表示为
[0093]
[0094] 更新为:
[0095] 执行该步骤直至满足所有用户的速率需求。
[0096] 本发明实施例2采取的系统技术方案如下:
[0097] 一种提高网络可扩展度的用户关联系统,包括如下模块:
[0098] 确定候选集模块:用于确定APG候选集 及gk,同时初始化 用户k的APG表示为与用户k间性能最好的AP称为主AP,记为gk;
[0099] 合并模块:用于将APG合并,并更新
[0100] 选择退出模块:用于AP选择退出的APG,并更新
[0101] 验证模块:用于验证用户速率性能。
[0102] 确定候选集模块具体如下:用户根据元素ri,k的大小筛选出用户关联的AP数上限个服务质量好的AP组成 并将服务质量最好的AP作为用户的主AP即
[0103]
[0104] 同时, 初始化为
[0105]
[0106] 合并模块具体如下:CPU将重叠率超过β0的APG 合并为 并对其进行更新。本发明采用“迭代‑更新”方式实现APG合并。在 的一次迭代过程中,首先计算 与 中各的重叠率,其中 表示还未参与合并的APG集合;然后选择重叠率最高且超过β0的APG与 进行合并,并对 和 进行更新,继续下一次迭代,直至 中无满足条件的 具体算法见算法1。
[0107]
[0108]
[0109] 选择退出模块具体如下:如果AP所关联的AP数目超过N0或其关联用户数超过N0为AP所关联的AP数目上限, 为AP可服务的用户数上限,则AP i通过以下方法选择退出的APG:
[0110] 1)筛选出未将其作为主AP的APG,作为待退出APG的候选集 即
[0111] 2)根据式(24),在 中选择退出的APG:
[0112]
[0113] 其中, 表示AP i退出APG 前后的网络耦合度κ的变化;
[0114] 更新为:
[0115] 验证模块具体如下:对于通过合并模块及选择退出模块 发生变化的用户k,验证APG变更后是否仍能满足rk≥rk,min的速率需求;若不满足,根据式(25)选择加入 的AP:
[0116]
[0117] 其中, 表示APG内性能需求未得到满足的用户集合, 表示AP i加入APG 前后的网络耦合度κ的变化;假设 表示为
[0118]
[0119] 更新为:
[0120] 验证模块继续执行,直至满足所有用户的速率需求。
[0121] 为了直观地体现本发明方法的优越性,参见图1,将本发明方法与传统策略进行了对比,传统策略是由用户根据其需求独立选择各自APG。由图1可以看出,与传统策略相比,本发明所提策略以较小的用户速率损失为代价,提高了网络可扩展度η;并且,随着用户关联AP数上限 的增大,本发明所提策略的可扩展度性能优势越明显。
[0122] 本发明的创新之处在于:
[0123] 1)采用网络可扩展度的概念用于衡量去蜂窝网络中节点变动时的网络复杂度及资源需求。
[0124] 2)从网络耦合度的角度解决去蜂窝网络可扩展度的问题。
[0125] 3)采用APG合并的方式提高网络可扩展度。
[0126] 4)采用AP退出APG的方式提高网络可扩展度。
[0127] 5)从技术方法上,借鉴拓扑势的思想,建立网络耦合度与用户速率间的关系,用于步骤3和步骤4中AP退出APG及加入APG的选择标准。
[0128] 本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种调整或修改,这并不影响本发明的保护范围。