1.一种雾接入点范围扩展偏置与发送功率联合调整方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)初始化网络,设置网络中的宏小区、雾接入点和用户,初始化范围扩展偏置、发送功率和迭代次数,并初始化用户的服务小区;具体为:(1.1)假设系统中共有M个宏小区、L个雾接入点和K个用户,宏小区集合记为 雾接入点集合记为 宏小区和雾接入点统称为小区,所有小区集合记为 其中∪表示两个集合的并集,用户集合记为
(1.2)只有雾接入点可以通过调整其范围扩展偏置改变用户服务小区,进而联合发射功率调整优化网络效用,任意雾接入点 的可用范围扩展偏置集合为其中bmin为最小偏置,bmax为最大偏置,Δ为偏置间隔,由运营商定义;任意宏小区m的范围扩展偏置
(1.3)为了保证覆盖,各宏小区m均以最大发送功率Pmax发送下行信号,而雾接入点能够动态变化调整其发送功率,以提升网络性能;
max
(1.4)定义Δp=Pl /(Np‑1)为功率间隔,其中Np为功率等级数,则任意雾接入点的可用max发送功率集合为PL={0,1·Δp,2·Δp,....,Pl },记雾接入点l的范围扩展偏置为bl,发送功率为Pl,所有雾接入点的范围扩展偏置集合为b,所有雾接入点的发送功率集合为P;
(1.5)初始化时,任意雾接入点l的范围扩展偏置 发送功率max
其中Pl 为雾接入点l的最大发送功率;
(1.6)用户k接收到的来自小区 的接收信号功率记为 初始化时,各用户选择接收信号功率最大的小区作为其初始服务小区,用户k的服务小区记为Sk;
out b p out
(1.7)定义外部迭代次数t 、偏置值迭代次数t 、功率值迭代次数t,初始化时,t =b pt=t=0;
(2)定义系统能量效用函数;具体为:首先定义系统的吞吐量T,即T为所有用户k可达速率Rk的和, 系统的效用函数为 其中, 为雾接入点的总功率损耗;
(3)用户根据最大偏置后接收功率选择服务小区;具体为:用Pc表示小区c的发送功率,Gk,c表示小区c与用户k之间的平均信道增益,则接收信号功率 用户k根据最大偏置后接收功率准则选择服务小区Sk,所以 即用户k选择所有小区中接收信号功率加偏置值 最大的小区作为其服务小区;初始化时,任意雾接入点l的范围扩展偏置 因此初始化时各用户选择接收信号功率最大的小区作为其初始服务小区;
(4)计算用户可达速率进而计算出系统效用;具体为:在优化过程中,用户的服务小区随着发射功率的改变而改变,当用户k的服务小区为Sk时,其接收到的来自服务小区的接收信号与干扰加噪声比为:其中, 表示服务小区Sk与用户k之间的平均信道增益,N0为噪声功率值;根据香农公式,用户k的可达速率为:Rk=Wk log(1+γk)
其中,Wk是用户k的带宽;系统效用定义为系统能量效用,其函数具体可写为:其中,T为系统吞吐量,能量效用H取决于用户的服务小区和各小区的发送功率,因此H是雾接入点范围扩展偏置值集合和雾接入点发送功率集合的函数,可写为H(b,P);
(5)固定所有雾接入点的发送功率集合,利用模拟退火更新雾接入点l的偏置值;具体为:(5.1)首先设定最大偏置值迭代次数 选定当前目标雾接入点l,设定用于偏置值调整的偏置值初始温度参数 温度位移系数 温度下降系数 根据偏置值初始温度参数与温度下降系数计算出当前偏置值调整潜在温度(5.2)通过 确定当前潜在温度下的偏置值平均位移距离b b
用t代表此次偏置值迭代所对应的迭代次数,即当前偏置值迭代次数,首次迭代时t =
0,此次迭代雾接入点l的潜在偏置位移值 为:其中,randn为随机产生的一个以0为中心的[‑1,1]区间内满足正态分布的随机数,为以偏置值平均位移距离 为中心的满足正态分布的一个随机偏置位移值,[]表示取整;
(5.3)此次迭代小区l获得的潜在偏置值为:b b b
其中,bl(t‑)为雾接入点l前一次偏置值迭代(即第t‑1次迭代)得到的偏置值,t =0时bbl(t‑)=0,增加 与减小 的概率皆为50%,符号[x]→B表示将x的值映射到可用范围扩展偏置集合B中与x最接近的一个偏置值;
b
(5.4)记第t次迭代所有雾接入点的潜在偏置值集合为 其中 为前一次迭代除雾接入点l外其它各雾接入点的偏置值构成的集合,并记前一次b迭代所有雾接入点的偏置值构成的集合为b(t ‑),则此次迭代雾接入点l的偏置值更新原则为:b b
即仅在该次迭代得到的潜在偏置值集合btemp(t)所对应的系统能效值H(btemp(t))大于b b前一次迭代对应的系统能效值H(b(t ‑))时,将此轮迭代雾接入点的偏置值bl(t )按照设置;
b b
(5.5)更新t=t+1,更新 和
b
开始下一轮迭代,得到新的 和bl(t),根据偏置值更新原则对雾接入点l的偏置值进行更新;
b
(5.6)继续迭代,直到迭代次数 或bl(t)保持不变的次数大于预设偏置迭代门限值ξb时停止对雾接入点l的偏置值更新,并记此时所有雾接入点的偏置值集合为b;
(6)固定所有雾接入点的偏置值集合,利用模拟退火更新雾接入点l的发送功率;具体为:p
(6.1)首先设定最大功率值迭代次数 设定用于功率调整的初始温度参数T0、温度p位移系数 温度下降系数Tv,根据用于功率调整的初始温度参数与温度下降系数计算出当前功率调整潜在温度(6.2)通过 确定当前潜在温度下的功率值平均位移距离p p
用t代表此次功率迭代所对应的迭代次数(即当前功率迭代次数,首次迭代时t =0),此次迭代雾接入点l的潜在功率位移值 为:是以功率值平均位移距离 为中心的满足正态分布的一个随机功率位移值;
(6.3)此次迭代雾接入点l获得的潜在功率值为:p p p
其中,Pl(t‑)为雾接入点l前一次功率迭代(即第t‑1次迭代)得到的功率值,t=0时Plp max(t‑)=Pl ,增加 与减小 的概率皆为50%,符号 表示将x的值映射到可用发送功率集合PL中与x值最接近的一个功率值;
p
(6.4)记第t次迭代所有雾接入点的潜在功率值集合为 其中 为前一次迭代除雾接入点l外其它各雾接入点的功率值构成的集合,并记前一次p迭代所有雾接入点的功率值构成的集合为P(t ‑),则此次迭代雾接入点l的功率值更新原则为:p p
即仅在该次迭代得到的潜在功率值集合Ptemp(t)所对应的系统能效值H(Ptemp(t))大于p p前一次迭代对应的系统能效值H(P(t ‑))时,将此次迭代雾接入点l的功率值Pl(t)按照temp pPl (t)设置;
p p
(6.5)更新t=t+1,更新 和
temp p p
开始下一次迭代,得到新的Pl (t)和Pl(t),根据功率值更新原则对雾接入点l的功率值进行更新;
p
(6.6)反复迭代,直到迭代次数 或Pl(t)保持不变的次数大于预设功率迭代门限值ξp时停止对雾接入点l的功率值更新,并记此时所有雾接入点的功率值集合为P;
(7)改变目标雾接入点,重复步骤(5)~(6),利用模拟退火分别更新目标雾接入点的偏置值和发送功率,直到满足停止条件时停止迭代,设置各雾接入点的偏置值和发送功率,并利用系统能量效用函数公式得到最终的系统能效值。
2.根据权利要求1所述的一种雾接入点范围扩展偏置与发送功率联合调整方法,其特out out征在于,所述步骤(7)具体为:用t =t +1更新外部迭代次数,改变目标雾接入点,重复步骤(5)~(6),即利用模拟退火分别更新目标雾接入点的偏置值和发送功率,直到外部迭代out次数t 大于等于预设外部迭代门限值 或迭代过程中雾接入点偏置值和功率值集合b和P保持不变的次数大于门限η时停止外部迭代,按照最终得到的雾接入点偏置值集合b和功率值集合P设置各雾接入点的偏置值和发送功率,并利用系统能量效用函数公式得到最终的系统能效值H。
3.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1‑2中任一项所述的一种雾接入点范围扩展偏置与发送功率联合调整方法。
4.一种计算机设备,包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1‑2中任一项所述的一种雾接入点范围扩展偏置与发送功率联合调整方法。