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专利号: 2020106754898
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种室内VLC-WiFi异构网络多用户双向匹配接入选择方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1:初始化;VLC-WiFi异构网络由AP集中控制器控制VLC子网络多个AP与WiFi子网络一个AP的资源分发与用户调度功能;请求进入VLC-WiFi异构网络的每个用户通过WiFi上行链路向AP集中控制器发送接入请求;依据朗伯辐射模型,计算各AP到用户的接收信号的强度值,用户选择接收信号强度值大的VLC AP接入点接入VLC-WiFi异构网络;如果用户不能接收VLC AP信号或接收的强度值小于用户接收灵敏度阈值要求,则该用户接入WiFiAP;

S2:VLC-WiFi异构网络的AP控制器收集VLC-WiFi的各AP历史链路稳定因子以及AP历史业务保障因子等用户偏好信息,用于构建两步最优贪心匹配(Two Step Optimal Greedy Matching,TSOGM)信息矩阵,并使用层次分析法进行属性融合,得到VLC-WiFi异构网络的AP综合评估值,用于评价用户对AP偏好的偏好值;

S3:室内VLC-WiFi异构网络的AP控制器收集历史用户速率,计算多级用户竞争因子,确定室内VLC-WiFi异构网络的AP对用户的偏好值;

S4:根据室内VLC-WiFi异构网络的用户对AP的偏好值和AP对用户的偏好值,构建室内VLC-WiFi异构网络的有向加权二部图,用于描述VLC-WiFi异构网络的AP与用户的双向偏好;

S5:室内VLC-WiFi异构网络的AP集中控制器收集用户与AP偏好信息和室内VLC-WiFi异构网络的有向加权二部图节点信息,计算室内VLC-WiFi异构网络的AP与用户的匹配满意度与匹配稳定度,用于构建室内VLC-WiFi异构网络的无向加权二部图;

S6:依据室内VLC-WiFi异构网络的无向加权二部图,采用两步最优贪心匹配方法,确定室内VLC-WiFi异构网络的多用户与多接入点的匹配。

2.如权利要求1所述的一种室内VLC-WiFi异构网络多用户双向匹配接入选择方法,其特征在于:所述S2具体方法为:S201:室内VLC-WiFi异构网络的AP控制器收集AP抗干扰因子、AP负载感知因子、AP链路稳定因子和AP服务保证因子4个指标构建TSOGM信息矩阵,TSOGM信息矩阵X如下所示:其中,室内VLC-WiFi的AP编号为i(i=1,2...,n),VLC AP编号为1至n-1;WiFiAP编号为n;第i个AP的第q(q=1,2,...,p)个评价指标用xi,q表示,VLC-WiFi异构网络的各个AP的评价的样本集合为{xiq|i=1,2,...,n;q=1,2,...,p},并使用层次分析法,将室内VLC-WiFi异构网络的p个属性层次化,使用根式法,计算室内VLC-WiFi异构网络的AP的综合权重值,用于用户评估室内VLC-WiFi异构网络的每个AP偏好用户的偏好值;

S202:定义室内VLC-WiFi异构网络AP链路稳定性因子,用于描述室内VLC-WiFi异构网络的AP链路稳定性;度量AP链路稳定性因子的计算公式如下:其中,Si为室内VLC-WiFi异构网络APi的链路稳定性因子,i∈A,Yi(t)表示从服务开始时刻至当前调度周期内VLC-WiFi异构网络APi的历史切换用户集合,切换用户集合Yi(t)定义如下:其中, 为异或运算符号,Oi(τ)为当前服务周期内的室内VLC-WiFi异构网络APi的关联用户集合,Oi(τ-1)为上一个服务周期内的室内VLC-WiFi异构网络APi的关联用户集合;

S203:定义室内VLC-WiFi异构网络AP服务保障因子,用于保障用户的利益,通过评价前一个服务周期的用户j是否达到服务质量要求来评估室内VLC-WiFi异构网络APi的当前服务性能,定义AP服务保证因子如下:其中,Qj,i(t)表示当前时隙用户j接入室内VLC-WiFi异构网络的APi的服务保障因子;

Ck,i(t-1)为前一个服务时隙接入室内VLC-WiFi异构网络APi的用户k的速率;对应的Rk,i(t-

1)为前一个服务时隙接入室内VLC-WiFi异构网络APi的用户k的需求速率;(x)+=max(x,

0);若Qj,i(t)=1,表示室内VLC-WiFi异构网络APi在前一个服务周期内满足用户j体验的能力较强;Qj,i(t)=0,室内VLC-WiFi异构网络APi在上个服务周期资源可能即将消耗完,或者用户j关联该室内VLC-WiFi异构网络APi时所处位置受到干扰较强,导致用户j在关联该VLC-WiFi异构网络APi时,用户j的体验不佳;

S204:对于VLC-WiFi异构网络AP的评价,VLC-WiFi异构网络的属性xi,q,VLC-WiFi异构网络的AP抗干扰因子、AP负载感知因子、AP历史服务保证因子越大越好,VLC-WiFi异构网络的AP链路稳定因子越小越好;归一化指标公式为:其中,xqmin为属性最小值,xqmax为属性最大值;

定义VLC-WiFi异构网络的AP综合权值,评估用户对AP的偏好值,公式如下所示:

其中,第p个评价指标对应的权重设为 对于VLC-WiFi异构网络的用户j

来说,得到候选VLC-WiFi异构网络的AP的得分值为Vj(i),(i=1,2,...,n),通过找到得分最大的Vj(i),进行VLC-WiFi异构网络的AP选择;每个用户都选自己的室内VLC-WiFi异构网络的AP综合权值得分最大的AP接入。

3.如权利要求1所述的一种室内VLC-WiFi异构网络多用户双向匹配接入选择方法,其特征在于:所述S3具体方法为:S301:根据用户速率,设计多级用户竞争因子,用于室内VLC-WiFi异构网络的AP对用户的评价;将当前服务时隙中速率最低的用户作为第一优先级;

S302:第一优先级的用户接入之后,为了提升吞吐量,制定剩余用户的接入竞争因子为:

其中,ξj(i)为当前服务周期内的用户竞争因子,表示用户对AP的偏好值,rj,i(t-1)为上一服务周期的用户j关联室内VLC-WiFi异构网络APi的速率,rmax(t-1)为上个服务周期的系统最大速率,rmin(t-1)为上个服务周期的系统最低速率;多级用户竞争因子越大,表示用户在当前调度周期被VLC-WiFi异构网络AP优先选中和接入的机会越大。

4.如权利要求1所述的一种室内VLC-WiFi异构网络多用户双向匹配接入选择方法,其特征在于:所述S4具体方法为:构建室内VLC-WiFi异构网络的有向加权二部图G(V,E,W),V为节点集合,V={V1∪V2};

V1为室内VLC-WiFi异构网络AP集合,V1={i|i=1,2...,n};V2为用户集合,V2={j|j=1,

2...,m};E为室内VLC-WiFi异构网络AP-用户偏好关系集合;边集E={Ei,j∪Ej,i};Ei,j表示室内VLC-WiFi异构网络AP i选择用户j的集合,Ei,j={ei,j|i=1,2...,n;j=1,2,...,m};

Ej,i表示用户j选择室内VLC-WiFi异构网络AP i的集合,Ej,i={ej,i|j=1,2,...,m;i=1,

2...,n};W为边的权重集合,W={Wi,j∪Wj,i};Wi,j为室内VLC-WiFi异构网络APi对用户j的偏好程度集合,Wi,j={Vi(j)|i=1,2...,n;j=1,2,...,m};Wj,i为用户j对室内VLC-WiFi异构网络APi的偏好程度集合,Wj,i={ξj(i)|j=1,2,...,m;i=1,2...,n}。

5.如权利要求1所述的一种室内VLC-WiFi异构网络多用户双向匹配接入选择方法,其特征在于:所述S5具体方法为:S501:第一步优选,计算用户和AP之间的匹配满意度,用于描述室内VLC-WiFi异构网络的AP与用户互选的满意情况,满意度越大,用户接入室内VLC-WiFi异构网络AP可能性越大;

室内VLC-WiFi异构网络的AP集中控制器在每个服务周期遍历每个用户并找到最大匹配满意度χj,i;

χj,i=Vi(j)+ξj(i)

其中,Vi(j)为室内VLC-WiFi异构网络APi对用户j的偏好程,ξj(i)为用户j对室内VLC-WiFi异构网络APi的偏好程度;χj,i越大,表示用户j与室内VLC-WiFi异构网络APi双方互相满意程度较高,则用户j与APi为优选匹配对;

S502:第二步优选,计算用户和AP之间的匹配稳定度,用来度量匹配双方的心理落差;

当用户和AP有多个匹配对的匹配最大满意度相同时,找到最小匹配稳定度的匹配作为AP和用户的优选匹配对,定义匹配稳定度δj,i如下表示:δj,i=||Vi(j)-ξj(i)||2

δj,i越小表示双方心理没有落差,结合S501优选匹配对,可以保障AP和用户的匹配对,既满意又稳定;

S503:根据室内VLC-WiFi异构网络AP与用户的匹配满意度与匹配稳定度,把S401所述的有向加权二部图转换为室内VLC-WiFi异构网络的无向加权二部图G'(V,E,W'),其中W'表示的边权值代表用户和AP之间的匹配满意度与匹配稳定度二元组,即W′j,i={w′j,i|j=1,

2,...,m;i=1,2...,n},w′j,i={χj,i,δj,i}。

6.如权利要求1所述的一种室内VLC-WiFi异构网络多用户双向匹配接入选择方法,其特征在于:所述S6具体方法为:S601:对于第一步优选,首先,在室内VLC-WiFi异构网络的无向加权二部图中,每个室内VLC-WiFi异构网络AP节点根据匹配满意度进行用户节点关联,找到匹配满意度值最大的边,若最大匹配满意度的边不止一条,删掉其他的边,仅保留这些权值相同的边;

S602:对于第二步优选,首先,在用户节点中匹配满意度相等的边中,再用匹配稳定度进行筛选,保留筛选稳定度小的边,将其它边删除,则保留的边表示用户-室内VLC-WiFi异构网络AP的匹配对。