CN109600774A - 一种LTE网络中基于联盟博弈的WiFi卸载方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LTE网络中基于联盟博弈的WiFi卸载方法，首先定义了综合考虑用户通信速率、花费和时延的用户公平性效用函数，构造了包含两类联盟的联盟博弈模型，制定了同时提高用户个体效用和系统总效用的联盟转移准则，提出了联盟内保证系统资源的充分利用的信道分配方案，以使系统总效用最大化。本发明提出的基于联盟博弈的WiFi卸载方法在系统总效用、平均速率满意度、用户花费均优于传统的WiFi卸载方法，具备极好的市场应用前景。

Description

一种LTE网络中基于联盟博弈的WiFi卸载方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种应用在LTE网络中的基于联盟博弈的WiFi卸载方法。

背景技术

随着智能设备的激增，移动数据流量正以前所未有的速度迅速增长，这种现象被称为数据流量爆炸。由于无线接入技术的发展，蜂窝网络能够高速率传输数据业务，且因为蜂窝网络存在移动性优势，应用和流量逐渐从传统的互联网迁移到无线网络。根据Ciscovisual network index预测，从2016年至2021年，全球移动数据流量将以47％的复合年增长率增长，到2021年达到每月49艾字节。事实上，正如思科所预测的那样，不仅智能手机和平板电脑的数量越来越多，而且新兴的机器对机器(M2M)模块也加剧了数据流量爆炸问题。移动数据流量的增长主要来自智能手机，而视频和音频数据将占总流量的三分之二以上。这就对蜂窝网络的有限容量造成了前所未有的压力，并最终降低用户的服务质量(QoS)。

面对数据流量爆炸性增长的问题，一种方案是将蜂窝网络升级到下一代高级网络来增加容量，例如长期演进(LTE)、LTE-Advanced(LTE-A)、WiMAX release2(IEEE802.16m)。另外一种方案则是增加蜂窝基站的个数并且缩小小区的半径来增加网络容量。然而，简单地增加蜂窝网络容量并不总是经济的，即使在第四代(4G)网络中，由于用户对视频等多媒体应用的需求快速增长，带宽资源仍然不足。不仅如此，这些解决方案需要昂贵的资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)。而5G中异构网络融合渐渐成为主流，为了解决LTE频谱资源短缺的问题，人们提出了一系列蜂窝网络和WiFi的协作技术，例如授权辅助接入(licensed-assisted access)，LTE-WiFi聚合(LTE-WiFi aggregation)以及WiFi卸载(WiFioffloading)等。

WiFi卸载技术可以将部分蜂窝网络的负载转移到WiFi网络之中，以解决授权频段拥挤的问题，实现负载均衡和未授权频谱资源的充分利用。WiFi卸载正在成为运营商的一种经济高效的解决方案，以适应移动数据流量的巨大增长，因为安装新的WiFi接入点(AP)要比升级蜂窝网络设备便宜得多。此外，由于WiFi接入点目前已经被运营商和用户广泛部署，WiFi卸载被视为用于解决数据流量爆炸，授权频段资源紧缺问题的可行方案。

传统的基于接收信号强度的WiFi卸载方法由于其忽略了时延、花费等用户会看重的属性，从而影响到了用户服务质量。

发明内容

发明目的：本发明针对传统LTE网络中WiFi卸载方法存在的信道资源利用不充分、场景考虑不全面等不足之处，提供了一种性能优越、复杂度低、考虑公平性的基于联盟博弈的WiFi卸载方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种LTE网络中基于联盟博弈的WiFi卸载方法，包括如下步骤：

1)构建联盟博弈模型，基于定义的联盟博弈模型建立初始联盟结构CS₀；

2)定义用户UE_i效用和系统的总效用；

3)基于定义的系统效用函数生成初始状态下的资源块分配矩阵B；

4)计算系统初始状态下的总效用U_total(0)；

5)令迭代次数t＝1；

6)满足联盟转移准则的蜂窝用户将卸载到其他某个AP点联盟，使得个人效用和系统总效用得到提升；进行剩余资源块的分配，同时更新资源块分配矩阵B和系统的联盟结构CS_t；

7)满足联盟转移准则的WiFi用户会发生联盟的转移，当其转移到LTE蜂窝联盟时会和蜂窝用户进行资源块的竞争，当其转移到另外一个AP点联盟时会和WiFi用户竞争AP点的接入时间；

8)更新资源块分配矩阵B和系统的联盟结构CS_t；

9)计算系统的总效用U_total(t)；

10)当U_total(t)-U_total(t-1)＝0时，获得稳定的联盟结构，迭代结束，否则用t+1代替t，转入步骤6。

进一步地，所述步骤1中构建的联盟博弈模型为其中为用户的集合，即联盟博弈的玩家集合，N_UE为玩家个数；v_i为玩家UE_i的策略，即决策是否要停留在当前联盟还是转移到其它联盟；U_i为用户UE_i在做出策略v_i后得到的玩家效用；在该博弈模型中，当一个博弈玩家做出策略时，其他玩家保持当前的策略，迭代直至系统总效用收敛。

基于定义的联盟博弈模型，本发明中联盟结构存在两类联盟，将接入LTE蜂窝基站的用户集合视为一类联盟(LTE蜂窝基站用户联盟)，将接入WiFi接入点的用户集合视为另一类联盟(AP点联盟)，由于存在N_AP个WiFi接入点，所以系统中共有N_AP+1个联盟，LTE蜂窝基站用户联盟表示为S₀，有WiFi接入点AP_k，k∈{1,2,...,N_AP}的用户联盟表示为S_k，同样有系统的联盟结构表示为且 系统的初始状态设置为：所有用户都为蜂窝用户，即

进一步地，所述步骤2中定义用户UE_i效用为其中sat_i、cost_i和delay_i分别表示速率满意度、花费代价和时延代价，w_r、w_c、w_d分别为用户速率满意度、花费代价、时延代价的影响因子，将N_UE个用户的效用加起来得到系统总效用，表示为

进一步地，所述步骤3中资源块分配矩阵B的行表示用户的编号，列表示资源块的标号，资源块的个数为N_RB，那么资源块分配矩阵B是一个N_UE乘N_RB的矩阵，矩阵B的元素为1或者0，对于坐标为(i,j)的这个元素，当其为1时表示UE_i占用了RB_j这个资源块，其中j∈{1,2,...,N_RB}，当元素为0时表示没有占用该资源块。

进一步地，所述步骤4中系统初始状态下的总效用U_total(0)的计算公式为：

其中是用户接UE_i入LTE蜂窝网络的个体效用，是用户UE_i接入WiFi接入点AP_j的个体效用，下标为0表示UE_i接入了LTE蜂窝基站，其余下标对应WiFi接入点的编号，由于UE_i一次只能接入一个发射点，故只能有一个为1，步骤9中系统的总效用U_total(t)也是利用上述公式计算。

本发明针对LTE蜂窝网络和WiFi网络共存的场景，首先定义了综合考虑用户通信速率、花费和时延的用户公平性效用函数，构造了包含两类联盟的联盟博弈模型，制定了同时提高用户个体效用和系统总效用的联盟转移准则，并且提出了联盟内保证系统资源的充分利用的信道分配方案，以使系统总效用最大化。

有益效果：本发明与现有技术相比，具备如下优点：

1、与传统的只考虑用户通信速率的WiFi卸载不同，本发明同时考虑用户花费、时延和通信速率，针对LTE蜂窝网络和WiFi网络，分别建立了用户公平性的效用函数，保证了用户之间的公平性。

2、基于效用函数提出了LTE资源块分配矩阵生成方法，传统的资源块随机分配方法会导致资源块的利用率不高且系统总效用降低，使得方法复杂度变高并且博弈收敛速度变慢，本发明提出的资源块分配矩阵生成方法既能降低方法复杂度、加快博弈收敛速度，也能保证用户之间的公平性。

3、本发明将LTE蜂窝基站和WiFi接入点视为两类联盟，构建了联盟博弈模型，制定了同时提高用户个体效用和系统总效用的联盟转移准则，采用不同方法对联盟内的资源进行分配，LTE蜂窝基站联盟分配LTE资源块而WiFi接入点联盟分配AP点的接入时长，使得系统总效用实现最大化。

4、本发明提出了联盟形成方法，用户在不同的联盟中转移时存在三种情况，即LTE蜂窝基站到WiFi接入点、WiFi接入点到LTE蜂窝基站以及不同WiFi接入点之间的转移，并针对这三种转移分别采用不同的资源分配方案，保证了系统资源能够被充分利用。

附图说明

图1为本发明中LTE蜂窝网络和WiFi网络共存的场景示意图；

图2为本发明的整体流程逻辑框图；

图3为系统总效用对比图；

图4为用户平均速率满意度对比图；

图5为用户平均花费对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

如图1所示，本实施例中研究的是LTE蜂窝网络和WiFi网络共存的场景，其中LTE蜂窝基站位于半径为r_cell的小区中心，小区内部有N_AP个WiFi接入点，将其表示为AP_k,k∈{1,2,...,N_AP}，此外，N_UE个用户终端随机分布在小区内部，将其表示为UE_i,i∈{1,2,...,N_UE}，由于LTE蜂窝基站使用的是授权频段而WiFi接入点使用的是未授权频段，两者之间不存在干扰，但是WiFi接入点之间共享未授权频段，因此存在干扰。

本实施例中的系统模型包括上述的硬件模型以及软件模型，软件模型包括效用函数、蜂窝用户效用、WiFi用户效用和优化目标，其具体如下：

1、效用函数

本实施例综合考虑通信速率、用户花费、通信时延三种属性，定义用户i的效用函数为：

其中sat_i、cost_i和delay_i分别表示速率满意度、花费代价和时延代价，w_r、w_c、w_d分别为用户速率满意度、花费代价、时延代价的影响因子。

对于i∈{1,2,...,N_UE}，当UE_i实际接收速率R_i小于所需求的速率时，用户的速率满意度会随着速率的增加而迅速增加，当实际接收速率R_i大于时，速率满意度的增加速率会越来越慢，定义归一化满意度函数表示为：

其中，θ表示该满意度函数上凸度的参数。

用户接入不同的网络会有不同的花费，由于未授权频段的特性，用户接入WiFi网络的花费要比接入蜂窝网络的少。本实施例定义花费的归一化效用函数表示为：

其中，c为用户当前花费，c_min为最小花费，c_max为最大花费。

由于WiFi网络的时延通常比蜂窝网络高，蜂窝用户卸载到WiFi网络后会造成高延迟，继而影响自身的服务质量，所以时延属性也需要纳入考虑。本实施例定义时延的归一化效用函数表示为：

其中，d为当前用户接入网络后的时延，d_min为最小时延，d_max为最大时延。

将N_UE个用户的效用加起来得到系统总效用，表示为：

2、蜂窝用户效用

LTE资源块总数为N_RB，将其表示为RB_j,j∈{1,2,...,N_RB}，每个LTE资源块的带宽为B_RB，LTE蜂窝基站的发射功率为P_CE，授权频带工作频率为f_CE。当UE_i接入LTE蜂窝基站时可以占用多个资源块进行通信，而一个资源块在一定时刻只能被一个用户占用。定义资源块分配矩阵B来记录UE_i占用资源块的情况，资源块分配矩阵的行表示用户的编号，列表示资源块的标号，那么资源块分配矩阵B是一个N_UE乘N_RB的矩阵，矩阵B的元素只能为1或者0，对于坐标为(i,j)的这个元素，当其为1时表示UE_i占用了RB_j这个资源块，其中j∈{1,2,...,N_RB}，当元素为0时表示没有占用该资源块。那么UE_i所占用的资源块数目为：

则用户接入LTE蜂窝基站所得到的速率为：

其中，为基站到用户的信道增益，N₀为高斯白噪声功率谱密度。将带入公式(2)中得到分别将带入公式(3)、(4)得到最后将 带入公式(1)得到UE_i接入LTE蜂窝基站所获得的效用即：

3、WiFi用户效用

定义WiFi接入点提供的未授权带宽为B_WiFi，发射功率为P_WiFi，WiFi接入点工作频率为f_WiFi。由于WiFi采用CSMA/CA竞争接入机制，每个接入WiFi网络的用户在一定时间内独占WiFi接入点的整个带宽。定义AP_k，k∈{1,2,...,N_AP}服务的用户集合为D_AP_k，则AP_k总的工作时长为：

其中，t_ki是UE_i连接到AP_k时占用WiFi接入点的时长。

假设AP_k到用户UE_i的信道增益为则UE_i的接收功率为：

那么用户的平均接收速率可以表示为：

分别将带入公式(2)得到再将带入公式(3)、(4)得到 最后将带入公式(1)得到UE_i接入WiFi接入点所获得的效用即：

在公式(8)与公式(12)的基础上，将带入公式(5)，则系统总效用可以表示为：

其中，下标为0表示UE_i接入了LTE蜂窝基站，其余下标对应WiFi接入点的编号，由于UE_i一次只能接入一个发射点，故只能有一个为1。

4、优化目标

本实施例提出的基于联盟博弈的WiFi卸载方法的优化目标为最大化系统的总效用U_total，优化模型为：

B(i,j)∈{0,1} (17)

其中，公式(15)(16)表示用户一次只能接入LTE蜂窝基站或一个WiFi接入点；公式(17)表示当用户接入LTE蜂窝基站时，资源块分配矩阵B的元素只能为0或者1，当B(i,j)为0时表示UE_i没有占用RB_j，当B(i,j)为1时表示UE_i利用RB_j进行通信；公式(18)表示用户一次可以占用多个资源块，但不能超过总的资源块数；公式(19)表示一个资源块在一定时刻只能被一个用户占用。

基于以上系统模型，本实施例对联盟博弈模型进行定义，其具体为：

定义联盟博弈模型为其中为用户的集合，即联盟博弈的玩家集合；v_i为玩家UE_i的策略，即决策是否要停留在当前联盟还是转移到其它联盟；U_i为用户UE_i在做出策略v_i后得到的玩家效用。在该博弈模型中，当一个博弈玩家做出策略时，其他玩家保持当前的策略，迭代直至系统总效用收敛。

本实施例定义了两类联盟，将接入LTE蜂窝基站的用户集合视为一类联盟(LTE蜂窝基站用户联盟)，将接入WiFi接入点的用户集合视为另一类联盟(AP点联盟)，由于存在N_AP个WiFi接入点，所以系统中一共有N_AP+1个联盟。LTE蜂窝基站用户联盟表示为S₀，有用户之间分配LTE资源块；WiFi接入点AP_k，k∈{1,2,...,N_AP}的用户联盟表示为S_k，同样有用户之间分配时间。本实施例采用非重叠联盟，即一个用户只能属于一个联盟，那么系统的联盟结构表示为且

S₀根据资源块分配矩阵B来对每个蜂窝用户分配资源块，每当一个用户离开S₀加入其它联盟或者从其它联盟加入S₀，都会改变资源块分配矩阵B，那么S₀内其他用户的效用会相应的改变。而对于S_k，k∈{1,2,...,N_AP}来说，本实施例将时间资源进行平均分配，即定义时间分配因子为其中N_k为AP_k服务的卸载用户数，当一个用户加入或者离开S_k，N_k就会变化，相应的时间资源分配策略也会变化，S_k内其他用户的效用也会改变。假设用户UE_i从S_m转移到S_n，m≠n，需要满足转移准则＞_S，系统联盟结构CS会发生以下改变：

CS_new＝{CS_old/{S_m,S_n}}∪{S_m/{UE_i}}∪{S_n∪{UE_i}} (20)

公式(21)为联盟博弈用户转移准则，出于卸载的初衷，转移到新的联盟用户自身的效用需要增加，这样会激励用户进行卸载，否则用户会停留在原来的联盟内。由于我们的目标是最大化系统总效用，第二个条件为用户每转移一次联盟，系统总效用必须上升。假设在一次转移内用户个体效用上升但系统总效用不变或下降，这样的转移也是不被允许的，因为该用户在增加了自己效用的同时却损害了其他用户更多的效用。

如图2所示，基于以上定义的联盟博弈模型，本实施例提供一种基于联盟博弈的WiFi卸载方法，其包括如下步骤：

1)基于定义的联盟博弈模型建立初始联盟结构CS₀；

2)定义用户UE_i效用和系统的总效用；

3)基于定义的系统效用函数生成初始状态下的资源块分配矩阵B；

4)由公式(13)计算系统初始状态下的总效用U_total(0)；

5)令迭代次数t＝1；

6)满足联盟转移准则的蜂窝用户将卸载到其他某个AP点联盟，使得个人效用和系统总效用得到提升；进行剩余资源块的分配，同时更新资源块分配矩阵B和系统的联盟结构CS_t；

7)满足联盟转移准则的WiFi用户会发生联盟的转移，当其转移到LTE蜂窝联盟时会和蜂窝用户进行资源块的竞争，当其转移到另外一个AP点联盟时会和WiFi用户竞争AP点的接入时间；接着更新资源块分配矩阵B和系统的联盟结构CS_t；

8)由公式(13)计算系统的总效用U_total(t)；

9)当U_total(t)-U_total(t-1)＝0时，获得稳定的联盟结构，迭代结束，否则用t+1代替t，转入步骤6。

参照以上方法步骤，下面对本实施例中WiFi卸载方法进行解释分析：

系统的初始状态设置为：所有用户都为蜂窝用户，即 如上文所述，资源块分配矩阵B是一个N_UE乘N_RB的矩阵，行表示用户的编号i∈{1,2,...,N_UE}，列表示资源块的标号j∈{1,2,...,N_RB}。本方法在初始状态时将资源块分配给使系统总效用增大最多的用户，由于用户速率满意度函数的上凸性，通信速率越慢的用户获得新资源块后该用户的个体效用增加越多，所以当一个用户尚无资源块时，他的通信速率为0，则他的个体效用就为0，新的资源块会分配给他而不是分配给之前已经获得资源块的用户，从而保证了方法的公平性。这样生成的矩阵B可以使得初始状态时系统的总效用尽量大，也加快了博弈的收敛速度。

用户在联盟间转移存在三种情况，即LTE蜂窝基站到WiFi接入点、WiFi接入点到LTE蜂窝基站以及不同WiFi接入点之间的转移，本发明方法针对这三种转移分别提出了不同的资源分配方案。

当蜂窝用户满足联盟转移准则＞_S，并从蜂窝网络卸载到WiFi接入点时，即用户从S₀转移到S_k,k∈{1,2,...,N_AP}时，该用户原来占用的资源块就空余出来，本方法将这些资源块分别分配给剩余蜂窝用户中效用增量最大的用户。

对于已经卸载到某个WiFi接入点联盟S_k的用户UE来说，之后转移到该联盟的用户会占用一定的时间资源，势必会使用户UE的效用下降，为了达到本发明使系统总效用最大的目标，一旦用户UE满足联盟转移准则＞_S，他就会离开S_k，并且转移到其他的能使系统总效用增加最多的联盟，目标联盟可以是蜂窝联盟S₀，也可以是另外一个WiFi接入点S_l,l∈{1,2,...,N_AP}且l≠k。

当用户UE从S_k转移到S₀时没有资源块进行通信，所以他需要和别的蜂窝用户进行资源块竞争。由于用户速率满意度函数的上凸性，资源块数越多，满意度越高的用户提供一个资源块出来后满意度下降越低，这样用户效用下降得就越低。本发明定义用户UE将从个体效用下降最低的蜂窝用户那里夺取一个资源块，这样做的好处是，用户UE的效用极大增加而被夺取资源块的用户个体效用相对减少得小，从而增加了系统总效用。不仅如此，在有更好选择的情况下，UE不会去与那些只有一个资源块的用户进行资源块竞争，从而加快了方法的收敛速度也保证了公平性。

无论是用户加入WiFi接入点S_k还是离开WiFi接入点S_k，其内部时间资源的分配也会发生变化。假设S_k内原有N_k个用户，当n个用户加入时，时间分配因子变为同样的，当n个用户离开时，时间分配因子变为

本实施例中将上述本发明方法与文献[9]方法、文献[10]方法以及基于接受信号强度(RSS)方法的系统总效用、用户平均速率满意度和用户平均花费三方面进行对比。文献[9](杨鹏.LTE和WiFi无线网络的切换算法研究[D].北京邮电大学)将接收信号强度、可用带宽等网络属性通过隶属度函数进行模糊化，利用成员参数值的加权和来评估网络的好坏并作出卸载判决；文献[10](User Satisfaction-Aware WiFi Offloading inHeterogeneous Networks)将位于WiFi接入点覆盖范围内的用户视为待卸载用户，通过限制条件过滤出可行卸载集，将WiFi接入点视为博弈玩家，基于best response方法选择最佳的卸载策略。

如图3所示，可以看出，本发明方法的系统总效用是明显优于其他三种方法的。文献[9]方法没有考虑到卸载后多余资源块的分配，导致授权频带资源没有得到充分利用。文献[10]方法只考虑了用户的通信速率，没有考虑到用户的花费和时延问题，也没有考虑WiFi接入点之间干扰问题。而本发明方法以最大化系统总效用为优化目标，基于通信速率满意度、花费代价、时延代价三种属性，针对每一个用户进行联盟转移判断，可以充分利用系统的授权和未授权频谱资源，所以本发明方法在系统总效用上优于其他三种对比方法。

如图4所示，呈现了4种方法的用户平均速率满意度。可以看出，随着用户数不断增大，4种方法的平均满意度是单调减少的，这是因为系统的资源是有限的，而随着用户数增多，每个用户平均得到的资源就越少，通信速率降低，而满意度也随之降低。文献[9]方法没有考虑到卸载后多余资源块的分配，所以授权频段的资源没有得到充分利用。文献[10]方法将固定范围内的用户视为待卸载集，范围外的用户不可卸载，没有根据网络具体情况对各个用户进行卸载判决，导致部分用户通信速率下降，进而影响到用户的平均满意度。本发明方法对每一个用户进行转移判决，综合考虑了三种不同的联盟转移情况，充分利用了系统的授权和未授权频段资源，使得用户在平均满意度这个属性上优于其他三种对比方法。

如图5所示，从用户平均花费方面将本发明方法与文献[9]方法、文献[10]方法以及基于接收信号强度方法进行了比较。由于优化前所有用户都处于LTE蜂窝网络，所以平均花费比较高。可以看出，本发明方法极大地减少了用户平均费用。在用户数足够大时，本发明方法的平均花费还会进一步降低，这是因为卸载完成后有40个用户分别占用了1个资源块，在没有多余资源块的情况下其他的用户都被卸载到了WiFi网络，WiFi用户不断增加，导致了平均费用的再次降低。而在其他3种对比方法中，WiFi用户数增大的同时，蜂窝用户也一并增加，所以平均花费不会下降。

Claims (6)

1.一种LTE网络中基于联盟博弈的WiFi卸载方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)构建联盟博弈模型，基于定义的联盟博弈模型建立初始联盟结构CS₀；

2)定义用户UE_i效用和系统的总效用；

3)基于定义的系统效用函数生成初始状态下的资源块分配矩阵B；

4)计算系统初始状态下的总效用U_total(0)；

5)令迭代次数t＝1；

6)满足联盟转移准则的蜂窝用户将卸载到其他某个AP点联盟，使得个人效用和系统总效用得到提升；进行剩余资源块的分配，同时更新资源块分配矩阵B和系统的联盟结构CS_t；

7)满足联盟转移准则的WiFi用户会发生联盟的转移，当其转移到LTE蜂窝联盟时会和蜂窝用户进行资源块的竞争，当其转移到另外一个AP点联盟时会和WiFi用户竞争AP点的接入时间；

8)更新资源块分配矩阵B和系统的联盟结构CS_t；

9)计算系统的总效用U_total(t)；

10)当U_total(t)-U_total(t-1)＝0时，获得稳定的联盟结构，迭代结束，否则用t+1代替t，转入步骤6。

2.根据权利要求1所述的一种LTE网络中基于联盟博弈的WiFi卸载方法，其特征在于：所述步骤1中构建的联盟博弈模型为其中为用户的集合，即联盟博弈的玩家集合，N_UE为玩家个数；v_i为玩家UE_i的策略，即决策是否要停留在当前联盟还是转移到其它联盟；U_i为用户UE_i在做出策略v_i后得到的玩家效用；在该博弈模型中，当一个博弈玩家做出策略时，其他玩家保持当前的策略，迭代直至系统总效用收敛。

3.根据权利要求1所述的一种LTE网络中基于联盟博弈的WiFi卸载方法，其特征在于：所述步骤2中定义用户UE_i效用为其中sat_i、cost_i和delay_i分别表示速率满意度、花费代价和时延代价，w_r、w_c、w_d分别为用户速率满意度、花费代价、时延代价的影响因子，将N_UE个用户的效用加起来得到系统总效用，表示为

4.根据权利要求1所述的一种LTE网络中基于联盟博弈的WiFi卸载方法，其特征在于：所述步骤3中资源块分配矩阵B的行表示用户的编号，列表示资源块的标号，资源块的个数为N_RB，那么资源块分配矩阵B是一个N_UE乘N_RB的矩阵，矩阵B的元素为1或者0，对于坐标为(i,j)的这个元素，当其为1时表示UE_i占用了RB_j这个资源块，其中j∈{1,2,...,N_RB}，当元素为0时表示没有占用该资源块。

5.根据权利要求1所述的一种LTE网络中基于联盟博弈的WiFi卸载方法，其特征在于：所述步骤4中系统初始状态下的总效用U_total(0)的计算公式为：

其中是用户接UE_i入LTE蜂窝网络的个体效用，是用户UE_i接入WiFi接入点AP_j的个体效用，下标为0表示UE_i接入了LTE蜂窝基站，其余下标对应WiFi接入点的编号，由于UE_i一次只能接入一个发射点，故只能有一个为1。

6.根据权利要求2所述的一种LTE网络中基于联盟博弈的WiFi卸载方法，其特征在于：所述步骤1中联盟结构存在两类联盟，将接入LTE蜂窝基站的用户集合视为一类联盟，将接入WiFi接入点的用户集合视为另一类联盟，由于存在N_AP个WiFi接入点，所以系统中共有N_AP+1个联盟，LTE蜂窝基站用户联盟表示为S₀，有WiFi接入点AP_k，k∈{1,2,...,N_AP}的用户联盟表示为S_k，同样有系统的联盟结构表示为且系统的初始状态设置为：所有用户都为蜂窝用户，即