基于改進(jìn)粒子群算法的中低空網(wǎng)絡(luò)無線資源分配研究.pdf

1、近年來世界各地自然災(zāi)害頻發(fā)，現(xiàn)有的地面公共通信系統(tǒng)面臨著巨大的考驗(yàn)。當(dāng)?shù)卣稹⒑[等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，災(zāi)區(qū)的電力供應(yīng)設(shè)施以及通信基礎(chǔ)設(shè)施受損，導(dǎo)致電力供應(yīng)困難、通信擁堵甚至中斷。現(xiàn)有的地面公共通信系統(tǒng)已無法滿足應(yīng)急場(chǎng)景下業(yè)務(wù)劇增的通信需求，因而急需一種能夠兼容現(xiàn)有通信體制的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)。隨著中低空空間的不斷開發(fā)，以氣球、飛艇等為載體的中低空懸浮平臺(tái)，攜帶3G/4G移動(dòng)基站實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信，成為解決該問題的有效方法。
　　針對(duì)應(yīng)急場(chǎng)景下地面

2、通信基礎(chǔ)設(shè)施受損的問題以及未來中低空通信的發(fā)展趨勢(shì)，本文采用中低空通信系統(tǒng)來完成應(yīng)急場(chǎng)景下的通信任務(wù)。為解決中低空應(yīng)急通信系統(tǒng)中能源有限以及語音等業(yè)務(wù)劇增的問題，本文研究了低能耗高容量的聯(lián)合資源分配算法。依據(jù)無線資源聯(lián)合優(yōu)化的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)所研究的應(yīng)急通信具體問題建立數(shù)學(xué)模型，將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)上有約束條件的最優(yōu)化問題，并通過理論分析證明了該目標(biāo)問題最優(yōu)解的存在、唯一性。由于多維資源聯(lián)合優(yōu)化比較復(fù)雜，為降低其計(jì)算復(fù)雜度，本文采用分布搜索、

3、迭代優(yōu)化的方法，以逼近次優(yōu)解，并引入群體智能算法求解目標(biāo)優(yōu)化問題，以實(shí)現(xiàn)分步優(yōu)化的快速收斂和無線資源調(diào)度的實(shí)時(shí)性。基本PSO算法結(jié)合種群中粒子的局部最優(yōu)位置與全局最優(yōu)位置進(jìn)行搜索，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、搜索速度快的特點(diǎn)，但由于粒子的聚合性，導(dǎo)致其易落入局部最優(yōu)的陷阱。GA算法由于采用遺傳操作，種群的多樣性較高，容易擺脫局部最優(yōu)的陷阱，但未能充分利用歷史搜索結(jié)果，求解過程中往往涉及到大量的個(gè)體計(jì)算，因而其搜索速度較慢。本文綜合考慮了兩種群體智能算

4、法的優(yōu)缺點(diǎn)，在基本粒子群算法中引入遺傳操作，以增加種群的多樣性，提高改進(jìn)粒子群算法的收斂速度與收斂精度。
　　最后，基于采用 TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的中低空應(yīng)急通信系統(tǒng)仿真平臺(tái)，對(duì)本文研究的低能耗高容量的聯(lián)合資源分配算法的性能進(jìn)行仿真，并與Max C/I、RR以及PF資源分配算法進(jìn)行比較。仿真結(jié)果表明，本文研究的低能耗高容量的資源分配算法在系統(tǒng)所服務(wù)的用戶數(shù)與系統(tǒng)功耗方面實(shí)現(xiàn)了折中，達(dá)到了單位功率支持較多用戶的目的，在系統(tǒng)平均能量效率、