智能優(yōu)化算法及其在無(wú)線通信資源分配中的應(yīng)用.pdf

1、隨著時(shí)代的快速發(fā)展，人們對(duì)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多媒體業(yè)務(wù)有更高速率的需求。因此，如何使用新的無(wú)線通信技術(shù)來(lái)滿足通信系統(tǒng)更高容量要求也成為人們研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。其中，OFDMA技術(shù)是未來(lái)移動(dòng)通信的一項(xiàng)典型關(guān)鍵技術(shù)，它具有頻譜效率高、對(duì)抗多徑干擾、資源分配靈活及支持多個(gè)用戶動(dòng)態(tài)接入等特點(diǎn)?；贠FDMA的動(dòng)態(tài)資源分配方式更是成為今后提高整個(gè)系統(tǒng)容量和保證服務(wù)質(zhì)量的有效手段。
　　無(wú)線通信中動(dòng)態(tài)資源分配屬于資源調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題，如何給用戶分配合

2、理的無(wú)線資源，對(duì)提高整個(gè)通信系統(tǒng)性能起著至關(guān)重要的作用。因此，解決該類調(diào)度問(wèn)題的資源分配算法便相繼涌現(xiàn)，主要從凸優(yōu)化、分布式和啟發(fā)式等不同角度設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法。結(jié)合當(dāng)前自適應(yīng)資源分配算法，本文分別考慮了OFDMA系統(tǒng)中完備信道信息和不完備信道信息兩類網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，將智能優(yōu)化算法中的魚(yú)群算法、遺傳模擬退火算法及傳統(tǒng)的對(duì)偶優(yōu)化算法應(yīng)用于資源分配中，進(jìn)一步改善了OFDMA系統(tǒng)容量、功率、頻譜利用率等性能。相關(guān)工作展開(kāi)如下：
　　(1)對(duì)完備信

3、道信息下的多用戶OFDMA系統(tǒng)容量最大化問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了一種基于魚(yú)群算法的OFDMA自適應(yīng)資源分配。先進(jìn)行最優(yōu)的子載波分配，然后將全局尋優(yōu)能力強(qiáng)、易實(shí)現(xiàn)的魚(yú)群算法應(yīng)用于功率分配。在功率分配中，為了保證用戶間的公平性，還給出了一種有效權(quán)衡用戶公平性和系統(tǒng)容量的適應(yīng)度函數(shù)。最后通過(guò)仿真表明，所提算法具有較好的性能。
　　(2)對(duì)完備信道信息下的多用戶OFDMA系統(tǒng)功率最小化問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了兩種OFDMA自適應(yīng)資源分配方案。

4、一種是基于提出的能量有效準(zhǔn)則的功率最小化OFDMA自適應(yīng)資源分配方案，利用所提準(zhǔn)則對(duì)算法中初始分配的子載波數(shù)、比特?cái)?shù)進(jìn)行最優(yōu)調(diào)整，使得整個(gè)系統(tǒng)功率最小。仿真結(jié)果表明，與靜態(tài)頻分多址及經(jīng)典分布式算法相比，所提方案中的算法具有較低復(fù)雜度，并能最小化系統(tǒng)功率。另一種是基于遺傳模擬退火算法的資源分配方案，通過(guò)在遺傳算法最優(yōu)個(gè)體選擇中加入模擬退火接受機(jī)制，并在種群初期加入優(yōu)秀基因個(gè)體，使得算法快速收斂到最小功率值。仿真結(jié)果對(duì)所提方案的算法性能進(jìn)行

5、了有效驗(yàn)證。
　　(3)對(duì)不完備信道信息下的多用戶OFDMA系統(tǒng)遍歷容量最大化問(wèn)題進(jìn)行了研究。針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)中信道狀態(tài)信息非完全反饋給基站，考慮獲得的信道狀態(tài)信息是由信道估計(jì)值加上一個(gè)擾動(dòng)或誤差情況，提出了一種基于對(duì)偶分解的不完備信道信息的OFDMA遍歷容量最大化資源分配方案。為了降低資源分配算法的復(fù)雜度，該方案首先將信道分配因子松弛為時(shí)域共享因子，使原問(wèn)題模型轉(zhuǎn)化為主問(wèn)題與子問(wèn)題的求解過(guò)程；然后用變步長(zhǎng)與固定步長(zhǎng)相結(jié)合的迭代搜索算