1.一种蜂窝异构网络用户关联及资源分配方法,其特征在于:在宏蜂窝与多个小蜂窝重叠覆盖的网络场景中,根据用户状态及网络状态信息,基于用户总电磁辐射(ElectroMagneticRadiation,EMR)最小化准则优化确定用户关联及资源分配策略,具体包括以下步骤:
1)定义用户关联变量αij∈{0,1},i=1,2,...,M,j=1,2,...,N,其中,M为用户数目,N为系统中网络数目,αij=1表示第i个用户关联至网络j,反之,αij=0表示第i个用户未关联至网络j;
2)根据用户信道特性及网络状态信息确定用户关联至各网络的最大传输速率,以表示用户i关联至网络j的最大传输速率;
3)根据用户移动状态计算用户移动方向与用户到各个网络基站连线的夹角,以θij表示用户i移动方向与用户i和网络j基站连线的夹角;
4)根据用户QoS需求及用户移动状态确定候选关联网络;
5)根据各网络特性及用户传输特性计算各用户电磁辐射值,以ξij表示用户i在网络j进行业务传输时的电磁辐射函数;
6)调用公式 计算各用户关联至对应候选网络后总的电磁辐射值,基于用
户总电磁辐射最小化优化确定各用户关联及功率分配策略。
2.根据权利要求1所述的一种蜂窝异构网络用户关联及资源分配方法,其特征在于:在步骤2)中,调用香农公式可得用户i在网络j中的传输速率Rij: 其中,Bj表示网络j的可用带宽,Pij为第i个用户在网络j中的传输功率,hij表示用户i与网络j的信道增益,σ2表示噪声功率;定义用户i最大传输功率为 可得用户i关联至网络j的最大传输速率
3.根据权利要求1所述的一种蜂窝异构网络用户关联及资源分配方法,其特征在于:在步骤3)中,建立直角坐标系,根据用户移动状态可得用户i的坐标 根据网络状态可得基站j的坐标 令用户i到原点的向量为 基站到原点的向量为 以用户位置为起点的用户移动速度向量为 则用户与基站间的向量可表示为 调用向量夹角计算公式 可得用户移动方向与用户和基站连线间的夹角θij。
4.根据权利要求1所述的一种蜂窝异构网络用户关联及资源分配方法,其特征在于:在步骤4)中,根据用户QoS需求及用户移动状态确定用户候选关联网络,若用户i可关联至网络j须满足以下条件: 表示用户i最小传输速率需求;(2)θij≤θth,θth表示用户移动方向与用户和基站连线间夹角门限值;定义用户i的候选关联网络集为Φi,Nj表示网络j,若Nj满足条件(1),(2),则Nj可作为用户i候选关联网络,即:Nj∈Φi。
5.根据权利要求1所述的一种蜂窝异构网络用户关联及资源分配方法,其特征在于:在步骤5)中,调用公式 计算用户i在网络j中电磁辐射值,其中,Sij表示用户i在网络j中的吸收辐射率,Sij由移动终端、人体导电率及网络工作频段决定; 表示用户i的电路功率;Tij表示用户i在网络j中传输时间,可由公式Tij=Li/Rij得到,其中,Li表示用户i的数据包长度。
6.根据权利要求1所述的一种蜂窝异构网络用户关联及资源分配方法,其特征在于:在步骤6)中,在满足用户传输速率需求及用户传输功率等限制条件下,调用公式优化求解用户关联及功率分配策略 即
7.一种蜂窝异构网络用户关联及资源分配装置,其特征在于:包括:信息采集平台、用户关联及资源分配决策平台、信息交互平台;
所述信息采集平台用于收集用户QoS需求、用户移动状态、用户信道状态信息及网络状态信息;该平台包括用户状态收集模块和网络状态收集模块,其中,用户状态收集模块负责收集用户QoS需求、用户移动状态及用户信道状态;网络状态收集模块负责收集用户可用网络状态信息,如传输带宽、接收信号强度;
所述用户关联及资源分配决策平台用于接收信息采集平台所收集的用户及网络状态信息,优化确定用户关联及资源分配策略;该平台包括候选关联网络选择模块和用户关联及资源分配决策模块,其中,候选关联网络选择模块,根据用户及网络状态信息确定用户候选关联网络集合;用户关联及资源分配决策模块基于用户关联、QoS需求及传输功率等限制条件,执行用户关联及资源分配方法,优化确定用户关联及资源分配策略,以实现用户总电磁辐射最小化;
所述信息交互平台用于执行用户终端与网络间信息交互;该平台包括网络监测模块、用户状态监测模块及用户关联及资源分配执行模块,其中,网络监测模块监测网络状态信息,并传送至网络状态收集模块;用户状态监测模块监测用户QoS需求及用户信道状态,传输至用户状态收集模块;用户关联及资源分配执行模块接收用户关联及资源分配决策模块的决策信息,执行相应的用户关联及资源分配策略。