• m基于自适应门限软切换的3G和Wifi垂直切换算法的matlab仿真

    目录

    1.算法概述

    2.仿真效果预览

    3.核心MATLAB预览

    4.完整MATLAB程序

    1.算法概述

             这里还是考虑位置信息和强度联合切换判决的方法，如果你的设备没法提供具体的位置信息的话，那么就把位置信息的权值设置为0。强度判决的权值设置为1即可。

            需要传输的数据格式如下：

    一个字节为8个bit，

    因此，一个传输帧，基本格式为：

    S   |  16bit长度的节点需要   |  8bit长度的数据类型   |  64bit长度的数据内容   |  #

    其中“S”对应的ASCII码为01010011

    “#”对应的ASCII码为0010 0011

    这里，我们将数据帧结构的产生做如下的设置，

    即每次发送一帧数据，然后每过N帧，发送一帧带有位置信号作为数据的帧数据。

    目前的算法流程如下：

            第1，预先设置切换处理延迟时间t和能量强度门限值T；

            第2，分别对3G网络和WIFI网络的信号能量进行计算；

            第3，根据传输得到的数据帧中提取对应的位置信号；

            第4，判决：

            如果计算能量均小于T，那么不进行切换，保持原来的状态；

            如果其中一个超过门限值，一个没有超过没限制，那么切换到对应能量大的网络上；

            如果两个能量值均大于门限值，那么再做如下的判决：

    ------------------------------------------------------------------------------------------------

           如果3G网络的信号强度大于WIFI网络的信号强度，系统首先接入到3G网络，然后在时间t之后，即完成3G的连接之后，断开与WIFI的连接，完成从WIFI到3G网络的切换。 

            同样道理，如果WIFI网络的信号强度大于3G网络的信号强度，系统首先接入到WIFI网络，然后在时间t之后，即完成WIFI的连接之后，断开与3G的连接，完成从3G到WIFI网络的切换。当3G网络和WIFI信号强度接近的时候，则维持在原先的网络进行数据的传输，并进行切换处理。由于信号能量强度会出现各种变化的情况，比如当3G信号强度突然大于WIFI的信号强度（假设网络的信号强度是不变，而外部的干扰发生突然改变），并持续一段时间，然后此时，设置距离3G网络更近些，因此当出现这种情况的时候，设备不应该发生突然的切换。

             根据这个问题，本算法加入了位置信号的判决：

     

    2.仿真效果预览

    MATLAB2022A仿真结果：

     

     

     

    3.核心MATLAB预览

    1. ....................................................
    2.  
    3. %产生信号
    4. %S   |  16bit长度的节点需要   |  8bit长度的数据类型   |  64bit长度的数据内容   |  #
    5. %其中“S”对应的ASCII码为: 01010011
    6. %“#”对应的ASCII码为    : 0010 0011
    7. X     = 0;
    8. Y     = 0;
    9. FRAME = [];
    10. %切换处理延迟时间t
    11. t     = 20;
    12. %能量强度门限值T
    13. T     = 8;
    14. PER   = 10;%每10帧加入I个位置信息
    15.  
    16.  
    17. for i = 1:N
    18.     figure(1);
    19.     plot(X3g,Y3g,'--rs','LineWidth',2,'MarkerEdgeColor','k','MarkerFaceColor','r','MarkerSize',10);
    20.     text(X3g+2,Y3g+2,'3G Device');
    21.     hold on
    22.     plot(Xwf,Ywf,'--rs','LineWidth',2,'MarkerEdgeColor','k','MarkerFaceColor','g','MarkerSize',10);
    23.     text(Xwf+2,Ywf+2,'WIFI Device');
    24.     %S | 16bit长度的节点需要 | 8bit长度的数据类型 | 64bit长度的数据内容 | #
    25.     %S
    26.     S     = [0,1,0,1,0,0,1,1];
    27.     %16bit长度的节点需要
    28.     Index = func_dec2bin(i,16);
    29.     %8bit长度的数据类型
    30.     Type  = [0,0,1,1,0,0,1,1];
    31.     %字节数
    32.     Nums  = [0,0,0,0,1,1,1,1];
    33.     
    34.     %64bit长度的数据内容
    35.     if mod(i,10) == 2
    36.        i
    37.        %模拟简单的运动 
    38.        X    = X + (7 +   rand(1,1))/10;
    39.        Y    = Y + (4 + 6*rand(1,1))/10;
    40.        Xbin = func_dec2bin(X,32);
    41.        Ybin = func_dec2bin(Y,32);
    42.        Data = [Xbin,Ybin];
    43.     else
    44.        Data = (rand(1,64)>=0.5); 
    45.     end
    46.     %#
    47.     J     = [0,0,1,0,0,0,1,1];
    48.     %产生最后发送的帧格式数据
    49.     tmps = [S,Index,Type,Nums,Data,J];
    50.     FRAME= [FRAME,tmps];
    51.     
    52.     plot(X,Y,'--rs','LineWidth',2,'MarkerEdgeColor','k','MarkerFaceColor','y','MarkerSize',10);
    53.     text(X+2,Y+2,'User Device');
    54.     axis([0,120,0,120]);
    55.     drawnow;
    56.     hold off
    57. end
    58.  
    59. X0 =[];
    60. Y0 =[];
    61. X  =[];
    62. Y  =[];
    63. %%
    64. %开始切换算法
    65. f1       = zeros(1,N);
    66. f2       = zeros(1,N);
    67. f        = zeros(1,N);
    68. f0       = zeros(1,N);
    69. CUT      = zeros(1,N);
    70. lemda1   = 0.6;
    71. lemda2   = 1 - lemda1;
    72. %初始状态假设为3G网络
    73. STATE    = zeros(1,N);%1：3G；2：WIFI
    74. STATE(1) = 2;  
    75. count    = 0;
    76. for i = 1:N
    77.     i
    78.     %模拟环境影响损耗，用随机的方式产生
    79.     EnvLoss3g = 15 + randn;
    80.     EnvLosswf = 12 + 4*randn;
    81.     %将接收到的数据保存到寄存器中
    82.     Reg = FRAME(length(tmps)*(i-1)+1:length(tmps)*i);
    83.     %检测S，来识别是否是帧的起始位
    84.     for j = 1:length(Reg)
    85.         if Reg(1) == S(1) && Reg(2) == S(2) && Reg(3) == S(3) && Reg(4) == S(4) &&...
    86.            Reg(5) == S(5) && Reg(6) == S(6) && Reg(7) == S(7) && Reg(8) == S(8)     
    87.            flag = 1;%说明检测到帧了
    88.         else
    89.            flag = 0;%说明没有检测到帧
    90.         end
    91.     end
    92.     %如果检测帧头了，则开始位置信息的计算
    93.     if i > 1
    94.         if flag == 1
    95.             %获得序列序号 
    96.             INDEXbin = Reg(9:9+15);
    97.             INDEXdec = func_bin2dec2(INDEXbin);
    98.             if  mod(INDEXdec,10) == 2
    99.                 %转换为十进制
    100.                 X0 = Reg(33+8:33+31+8);
    101.                 Y0 = Reg(65+8:65+31+8);
    102.                 X  = func_bin2dec(X0);
    103.                 Y  = func_bin2dec(Y0);
    104.             else
    105.                 %转换为十进制
    106.                 X0 = X0;
    107.                 Y0 = Y0;
    108.                 X  = func_bin2dec(X0);
    109.                 Y  = func_bin2dec(Y0);
    110.             end
    111.             
    112.             %*****************************************************************************
    113.             %计算3G距离
    114.             L3g= sqrt((X - X3g)^2 + (Y - Y3g)^2);
    115.             %计算WIFI距离
    116.             Lwf= sqrt((X - Xwf)^2 + (Y - Ywf)^2);
    117.             %距离切换
    118.             if Lwf >= L3g & STATE(i-1) == 1
    119.                f2(i) = 0;%3G -> WIFI 
    120.             end
    121.             if Lwf >= L3g & STATE(i-1) == 2
    122.                f2(i) = 1;%WIFI -> WIFI 
    123.             end       
    124.             if Lwf < L3g  & STATE(i-1) == 1
    125.                f2(i) = 1;%3G -> 3G 
    126.             end
    127.             if Lwf < L3g  & STATE(i-1) == 2
    128.                f2(i) = 0;%WIFI -> 3G 
    129.             end      
    130.             %计算3G能量
    131.             %计算当前位置3G信号能量的衰减，慢衰减
    132.             %快衰减,这里暂时不考虑快衰减
    133.             Loss3g = func_Power_Attenuation_3G(Fre_wf,Lwf,EnvLoss3g);
    134.             %计算信号能量
    135.             POWER_3G = Power_3g - Loss3g;
    136.             
    137.             %计算WIFI能量
    138.             %计算当前位置WIFI信号能量的衰减，慢衰减
    139.             %快衰减,这里暂时不考虑快衰减
    140.             Losswf = func_Power_Attenuation_WIFI(Fre_3g,L3g,EnvLosswf);
    141.             %计算信号能量
    142.             POWER_WIFI = Power_wf - Losswf;
    143.  
    144.             %*****************************************************************************
    145.             %切换判决
    146.             %如果计算能量均小于T，那么不进行切换，保持原来的状态；
    147.             if (POWER_3G < T & POWER_WIFI < T)
    148.                 f1(i) = 1;%3G->WIFI
    149.             end   
    150.             %如果其中一个超过门限值，一个没有超过没限制，那么切换到对应能量大的网络上；    
    151.             if (POWER_3G < T & POWER_WIFI >= T) & STATE(i-1) == 2 
    152.                 f1(i) = 0;%WIFI->WIFI
    153.             end 
    154.             %如果其中一个超过门限值，一个没有超过没限制，那么切换到对应能量大的网络上；    
    155.             if (POWER_3G < T & POWER_WIFI >= T) & STATE(i-1) == 1 
    156.                 f1(i) = 1;%3G->WIFI
    157.             end                 
    158.             %如果其中一个超过门限值，一个没有超过没限制，那么切换到对应能量大的网络上；    
    159.             if (POWER_3G >= T & POWER_WIFI < T) & STATE(i-1) == 2 
    160.                 f1(i) = 1;%WIFI->3G
    161.             end 
    162.             %如果其中一个超过门限值，一个没有超过没限制，那么切换到对应能量大的网络上；    
    163.             if (POWER_3G >= T & POWER_WIFI < T) & STATE(i-1) == 1 
    164.                 f1(i) = 0;%3G->3G
    165.             end            
    166.             %如果其中一个超过门限值，一个没有超过没限制，那么切换到对应能量大的网络上；    
    167.             if (POWER_3G >= T & POWER_WIFI >= T) & (POWER_3G > POWER_WIFI) & STATE(i-1) == 1 
    168.                 f1(i) = 0;%3G->3G
    169.             end                 
    170.             %如果其中一个超过门限值，一个没有超过没限制，那么切换到对应能量大的网络上；    
    171.             if (POWER_3G >= T & POWER_WIFI >= T) & (POWER_3G > POWER_WIFI) & STATE(i-1) == 2 
    172.                 f1(i) = 1;%WIFI->3G
    173.             end               
    174.             %如果其中一个超过门限值，一个没有超过没限制，那么切换到对应能量大的网络上；    
    175.             if (POWER_3G >= T & POWER_WIFI >= T) & (POWER_3G <= POWER_WIFI) & STATE(i-1) == 1 
    176.                 f1(i) = 1;%3G->WIFI
    177.             end                 
    178.             %如果其中一个超过门限值，一个没有超过没限制，那么切换到对应能量大的网络上；    
    179.             if (POWER_3G >= T & POWER_WIFI >= T) & (POWER_3G <= POWER_WIFI) & STATE(i-1) == 2 
    180.                 f1(i) = 0;%WIFI->WIFI
    181.             end              
    182.             %计算最后的切换值
    183.             f(i) = lemda1*f1(i) + lemda2*f2(i);
    184.             %引入软切换判决
    185.             if i > t
    186.                Check(i) = mean(f(i-t+1:i)); 
    187.                Check2   = mean(Check(i-t+1:i)); 
    188.                f0(i)    =(sign(Check2-0.3)+1)/2;
    189.             else
    190.                Check(i) = mean(f(1:i));  
    191.                Check2   = mean(Check(1:i));
    192.                f0(i)    =(sign(Check2-0.3)+1)/2;
    193.             end
    194.         else
    195.             %如果没有检测当前的帧头信息，则保持原切换状态 
    196.             f(i)  = f(i-1);  
    197.             f0(i) = f(i);  
    198.         end
    199.         %计算累计切换次数
    200.         if f0(i) ~= f0(i-1)
    201.            count = count + 1;
    202.         end
    203.         Ttmps(i) = 0.5*max(POWER_3G,POWER_WIFI);
    204.         if i > t
    205.            T = mean(Ttmps(i-t+1:i)); 
    206.         else
    207.            T = mean(Ttmps(1:i));  
    208.         end
    209.     end
    210.     %统计累积切换次数
    211.     CUT(i) = count;
    212. end
    213. 01_087_m

    4.完整MATLAB程序

    matlab源码说明_我爱C编程的博客-CSDN博客

    V

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/hlayumi1234567/article/details/127870097