CN105592528B - 一种wlan与蜂窝混合网络中多模用户设备的接入方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种WLAN与蜂窝混合网络中多模用户设备的接入方法，该方法包括：当用户设备UE处于WLAN与蜂窝网络重叠覆盖区域中，且满足WLAN网络接入条件时，UE下行接入WLAN网络；所述UE接收WLAN接入点周期性广播的WLAN网络相关参数；所述UE根据WLAN网络相关参数计算上行接入到WLAN网络获得的满意度，并计算上行接入到蜂窝网络获得的满意度，再进行满意度大小的比较；所述UE上行接入到满意度较高的网络。该方法通过激励机制引导用户上行接入蜂窝网络，降低了WLAN中的竞争和冲突有效提升了系统吞吐量；同时，通过满意度函数联合考虑了用户设备的下行吞吐量和上行功率消耗，反应了用户设备接入选择带来的收益，使得用户设备上行总能够接入使自身收益最高的服务节点。

Description

一种WLAN与蜂窝混合网络中多模用户设备的接入方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种WLAN与蜂窝混合网络中多模用户设备的接入方法。
背景技术
目前在WLAN(无线局域网)和蜂窝网络所构成的混合网络中，多模用户设备的接入方法包括耦合接入和非耦合接入两类。在耦合接入中，用户设备上、下行接入到相同的基站(即蜂窝网络基站)或接入点(即WLAN接入点)进行数据传输，如：WLAN-first接入方法，WLAN覆盖范围内的用户设备总是优先接入WLAN接入点进行上、下行数据传输。在非耦合接入中，用户设备上、下行可以接入到不同的基站或接入点进行数据传输，如上行蜂窝优先接入方法，WLAN覆盖下的用户设备上、下行分别优先接入到蜂窝基站和WLAN接入点；用户设备上行接入到蜂窝网络，可以有效避免WLAN中的竞争和冲突，从而显著提升系统吞吐量。
实际上，由于WLAN覆盖范围较小，在蜂窝网络和WLAN重叠覆盖区域，用户通常距蜂窝基站更远，上行接入蜂窝网络要比接入WLAN消耗更多的用户设备的能量，然而已有的接入方法忽略了用户设备由于上行传输所消耗的能量。同时，用户上行接入到蜂窝网络，可以降低WLAN网络中的竞争和冲突，从而提升系统吞吐量，然而现有的接入方法缺乏有效的激励机制来引导用户上行接入到蜂窝网络中。
发明内容
本发明的目的是提供一种WLAN与蜂窝混合网络中多模用户设备的接入方法，可以使用户设备上行能够接入使自身收益最高的服务网络。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种WLAN与蜂窝混合网络中多模用户设备的接入方法，包括：
当用户设备UE处于蜂窝和WLAN重叠覆盖区域，且满足WLAN网络接入条件时，UE下行接入WLAN网络；
所述UE接收WLAN接入点周期性广播的WLAN网络相关参数；
所述UE根据WLAN网络相关参数计算上行接入到WLAN网络获得的满意度，并计算上行接入到蜂窝网络获得的满意度，再进行满意度大小的比较；
所述UE上行接入到满意度较高的网络。
进一步的，所述当用户设备UE处于蜂窝和WLAN重叠覆盖区域，且满足WLAN网络接入条件时，UE下行接入WLAN网络包括：
当用户设备UE处于无线局域网WLAN与蜂窝混合网络中，且WLAN下行接入设备数目N小于下行最大允许接入设备数目Nmax，则UE下行接入WLAN网络。
进一步的，所述WLAN接入点周期性广播的WLAN网络相关参数包括：
当前WLAN网络下行接入用户设备数目N、当前WLAN网络上行接入用户设备数目n、WLAN网络下行最大允许接入数目Nmax，参数α，其中参数α在(0，0.5)中随机选取。
进一步的，计算上行接入到WLAN网络以及蜂窝网络获得的满意度包括：
满意度定义为上行功率消耗和下行吞吐量的函数：
其中，ui表示的满意度，下标i为UE的标号；si＝0表示UE上行接入蜂窝网络，si＝1表示UE上行接入WLAN网络；μ是(0,1)中的实数；ci是[0,1]中的实数，反应UE对功率消耗的重视程度；Pi是UE上行传输的功率消耗，Pi,max是UE上行传输的最大功率消耗；ri(si)为WLAN接入点为UE分配的下行吞吐量；
进一步的，所述WLAN接入点为UE分配的下行吞吐量ri(si)的表达式为：
其中，C为WLAN网络的下行吞吐量，参数α在(0，0.5)中随机选取，N为当前WLAN网络下行接入用户设备数目，n为当前WLAN网络上行接入用户设备数目，Nmax为WLAN网络下行最大允许接入数目。
进一步的，UE上行传输的功率消耗的计算公式为：
UE上行接入蜂窝网络的功率消耗Pi(si＝0)的计算公式为：
其中，γ、σ2、hi,BS和ri u分别是蜂窝上行传输的目标信噪比、噪声的功率谱密度、UE到蜂窝基站的信道增益和UE上行传输的速率需求；
UE上行接入WLAN网络的功率消耗Pi(si＝1)的计算公式为：
其中，R、Bw、hi,AP分别是UE在该WLAN中物理层传输速率、WLAN带宽、UE到WLAN接入点的信道增益。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过激励机制引导用户上行接入蜂窝网络，降低了WLAN中的竞争和冲突有效提升了系统吞吐量；同时，通过满意度函数联合考虑了用户设备的下行吞吐量和上行功率消耗，反应了用户设备接入选择带来的收益，因此上述方案中用户设备上行总能够接入使自身收益最高的服务节点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的WLAN与蜂窝混合网络示意图；
图2为本发明实施例提供的一种WLAN与蜂窝混合网络中多模用户设备的接入方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的UE接入或离开时WLAN网络的工作流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例提供的WLAN与蜂窝混合网络示意图，图1中，BS、AP、UE、DCarea分别表示蜂窝基站、WLAN接入点、用户设备、蜂窝和WLAN重叠覆盖区域。
本发明实施例所提供的一种WLAN与蜂窝混合网络中多模用户设备的接入方法的流程图如图2所示，其主要包括如下步骤：
步骤11、当UE处于蜂窝和WLAN重叠覆盖区域，且满足WLAN网络接入条件时，UE下行接入WLAN网络。
当用户携带UE进入WLAN与蜂窝混合网络中时，UE将尝试下行接入WLAN网络，当WLAN下行接入设备数目N小于下行最大允许接入设备数目Nmax，即，N＜Nmax，则UE下行接入WLAN网络。否则，UE只能够接入到蜂窝网络完成上、下行数据传输。
步骤12、所述UE接收WLAN接入点周期性广播的WLAN网络相关参数。
本发明实施例中，所述WLAN接入点周期性广播的WLAN网络相关参数，包括：当前WLAN网络下行接入用户设备数目N、当前WLAN网络上行接入用户设备数目n、WLAN网络下行最大允许接入数目Nmax，参数α，其中参数α在(0，0.5)中随机选取。
所述WLAN网络中UE接入或离开时的工作流程如图3所示，当WLAN网络中有UE接入或离开时，WLAN接入点更新相关参数，例如，WLAN网络下行接入用户设备数目N、当前WLAN网络上行接入用户设备数目n；之后，将更新后的参数下发给下行接入的UE。
步骤13、所述UE根据WLAN网络相关参数计算上行接入到WLAN网络获得的满意度，并计算上行接入到蜂窝网络获得的满意度，再进行满意度大小的比较。
本发明实施例中，计算上行接入到WLAN网络以及蜂窝网络获得的满意度包括：
满意度定义为上行功率消耗和下行吞吐量的函数：
其中，ui表示的满意度，下标i为UE的标号，si＝0表示UE上行接入蜂窝网络，si＝1表示UE上行接入WLAN网络(即ui(si＝0)为用户设备i上行接入蜂窝网络的满意度，ui(si＝1)为用户设备i上行接入WLAN网络的满意度)；μ是(0,1)中的实数；ci是[0,1]中的实数，反应UE对功率消耗的重视程度；Pi是UE上行传输的功率消耗，Pi,max是UE上行传输的最大功率消耗；ri(si)为WLAN接入点为UE分配的下行吞吐量。
本发明实施例中，WLAN接入点采用了资源分配机制作为激励机制，即如果UE上行接入蜂窝基站，则WLAN为这些UE分配更多的下行吞吐量。
所述WLAN接入点为UE分配的下行吞吐量ri(si)的表达式为：
其中，C为WLAN网络的下行吞吐量，参数α在(0，0.5)中随机选取，N为当前WLAN网络下行接入用户设备数目，n为当前WLAN网络上行接入用户设备数目，Nmax为WLAN网络下行最大允许接入数目。
本发明实施例中，UE上行传输的功率消耗包括：UE上行接入蜂窝网络的功率消耗Pi(si＝0)，以及UE上行接入WLAN网络的功率消耗Pi(si＝1)；具体计算公式如下：
UE上行接入蜂窝网络的功率消耗Pi(si＝0)的计算公式为：
其中，γ、σ2、hi,BS和ri u分别是蜂窝上行传输的目标信噪比、噪声的功率谱密度、UE到蜂窝基站的信道增益和UE上行传输的速率需求；其中γ、σ2由系统决定，ri u由用户设备决定。
UE上行接入WLAN网络的功率消耗Pi(si＝1)的计算公式为：
其中，R、Bw、hi,AP分别是UE在该WLAN中物理层传输速率、WLAN带宽、UE到WLAN接入点的信道增益，其中R、Bw由系统决定。
步骤14、所述UE上行接入到满意度较高的网络。
通过上述步骤13可获得满意度，再比较满意度大小；当ui(si＝1)≤ui(si＝0)，UE上行接入蜂窝网络，否则上行接入到WLAN网络。
本发明实施例的上述方案中，通过激励机制引导用户上行接入蜂窝网络，降低了WLAN中的竞争和冲突有效提升了系统吞吐量；同时，通过满意度函数联合考虑了用户设备的下行吞吐量和上行功率消耗，反应了用户设备接入选择带来的收益，因此上述方案中用户设备总能够接入使自身收益最高的服务节点。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种WLAN与蜂窝混合网络中多模用户设备的接入方法，其特征在于，包括：
当用户设备UE处于蜂窝和WLAN重叠覆盖区域，且满足WLAN网络接入条件时，UE下行接入WLAN网络；
所述UE接收WLAN接入点周期性广播的WLAN网络相关参数；
所述UE根据WLAN网络相关参数计算上行接入到WLAN网络获得的满意度，并计算上行接入到蜂窝网络获得的满意度，再进行满意度大小的比较；
所述UE上行接入到满意度较高的网络；
其中，满意度定义为上行功率消耗和下行吞吐量的函数：
其中，ui表示的满意度，下标i为UE的标号；si＝0表示UE上行接入蜂窝网络，si＝1表示UE上行接入WLAN网络；μ是(0,1)中的实数；ci是[0,1]中的实数，反应UE对功率消耗的重视程度；Pi是UE上行传输的功率消耗，Pi,max是UE上行传输的最大功率消耗；ri(si)为WLAN接入点为UE分配的下行吞吐量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当用户设备UE处于蜂窝和WLAN重叠覆盖区域，且满足WLAN网络接入条件时，UE下行接入WLAN网络包括：
当用户设备UE处于无线局域网WLAN与蜂窝混合网络中，且WLAN下行接入设备数目N小于下行最大允许接入设备数目Nmax，则UE下行接入WLAN网络。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述WLAN接入点周期性广播的WLAN网络相关参数包括：
当前WLAN网络下行接入用户设备数目N、当前WLAN网络上行接入用户设备数目n、WLAN网络下行最大允许接入数目Nmax，参数α，其中参数α在(0，0.5)中随机选取。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述WLAN接入点为UE分配的下行吞吐量ri(si)的表达式为：
其中，C为WLAN网络的下行吞吐量，参数α在(0，0.5)中随机选取，N为当前WLAN网络下行接入用户设备数目，n为当前WLAN网络上行接入用户设备数目，Nmax为WLAN网络下行最大允许接入数目。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，UE上行传输的功率消耗的计算公式为：
UE上行接入蜂窝网络的功率消耗Pi(si＝0)的计算公式为：
其中，γ、σ2、hi,BS和ri u分别是蜂窝上行传输的目标信噪比、噪声的功率谱密度、UE到蜂窝基站的信道增益和UE上行传输的速率需求；
UE上行接入WLAN网络的功率消耗Pi(si＝1)的计算公式为：
其中，R、Bw、hi,AP分别是UE在该WLAN中物理层传输速率、WLAN带宽、UE到WLAN接入点的信道增益。
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