[发明专利]一种异构无线网络协作通信中的多目标网络功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术，特别涉及一种异构无线网络协作通信中的多目标网络功率分配方法。

背景技术

目前各种异构无线通信网络广泛共存，已有不少于25种的异构无线网络投入商用，但各网络独立工作，网络间的无缝互联及网络资源的充分利用成为重大问题。作为解决该问题的方案，异构无线网络协作通信技术得到了国内外高度重视。异构无线网络协作通信技术可以实现异构网络之间的融合接入、协同工作与网络间的无缝互联，使得终端可以同时利用多个不同类型网络进行数据传输，从而显著提高网络资源利用率和系统通信能力。

在异构无线网络协作通信系统中，智能移动终端同时利用多个不同类型网络进行数据传输，在获得较高传输速率的同时也显著增加了对功耗的要求，如何使终端在获取尽可能高的传输速率的同时消耗尽可能低的功率是一个关键问题，为此需要对终端的功率在各传输网络上进行高效合理地分配以达到同时优化终端的传输速率和功耗两方面的性能的目的。

在无线通信中，目前已经有大量的研究提出了各种关于功率分配的方法，但现有的功率分配方法主要针对单一制式网络、单种类型业务、以单个性能指标为优化目标，并且计算复杂、效率较低。例如经典的注水法以最大化信道容量为优化目标，但是计算复杂，且不能优化功耗这一指标。公开号为CN102752840A，公开日为2012年10月24日的发明专利“一种广播信道发送功率分配方法”，提供了一种根据每个信道的增益信噪比和每个接收端的权值为各接收端分配发射功率的方法，虽然因为无需求解注水功率水平和迭代计算过程而降低了算法复杂度，但是该发明针对单种制式的同构网络，并且仅以最大化系统吞吐量为优化目标，没有考虑对功耗性能的优化。公开号为CN101364823A，公开日为2009年2月11日的发明专利“协作通信中基于MCPA门限的功率分配方法”，采用了一种以源节点的平均信道功率衰减（MCPA）作为门限值来选取协作节点并给选取的协作节点平均分配功率的方案，但该发明针对单种制式的同构网络，仅以系统中断概率性能为优化目标，并且功率在选取的协作节点上平均分配的方法使得功率的利用率不高、没有考虑对功耗性能的优化。公开号为CN101588627A，公开日为2009年11月25日的发明专利“协作通信中源与中继节点的功率最优联合分配方法”基于注水算法的思想，该发明同样仅以最大化信道容量为优化目标，没有考虑对功耗性能的优化。

由于涉及多种制式的网络、多种类型的业务、以及多种服务质量（quality of service,QoS）要求，异构无线网络协作通信系统的功率分配要求以多个性能指标为优化目标（并且这些优化目标往往相互冲突），已有的主要针对单一制式网络、单种类型业务、以单个性能指标为优化目标的功率分配方法不再适用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种异构无线网络协作通信中的多目标网络功率分配方法，该方法提出的目的在于为异构无线网络协作通信中协同工作的网络提供简单、高效的多目标功率分配方案，以最大化智能移动终端的信道容量以及最小化其所需消耗的功率作为功率分配方案的优化目标，同时优化智能移动终端的传输速率和功率消耗两方面的性能。

本发明的目的通过下述技术方案实现：异构无线网络协作通信中的多目标网络功率分配方法，包括以下步骤：

步骤1、移动智能终端在通信时，检测有空闲业务信道的可接入无线网络，并根据信道状态信息从可接入网络中选择N个信道条件较好的无线网络接入。

步骤2、定义一种功率分配方案的遗传表示。本发明中定义含有N+1个元素的一维实数数组power来作为功率分配方案的遗传表示，其中N即步骤1所选择的网络（信道）数量，power中第n个元素的值power[n](n=1,2,…,N)表示该方案分配给第n个网络（信道）的功率值，最后一个元素的值power[N+1]用来存放分配方案的适应度值。如此，一个数组就代表了一种功率分配方案，以及包含了该功率分配方案的适应度。

步骤3，定义功率分配方案的适应性函数。综合考虑移动智能终端的信道容量总和C_total以及总功耗P，将功耗作为惩罚，构造形如的适应性函数用来计算各功率分配方案的适应度值。适应性函数中，w_n是网络n的信道带宽，P_max是智能移动终端的额定功率，α>0,β>0，α,β的具体取值可以根据智能移动终端在具体场景中对信道容量以及功耗的具体要求来进行调节。