智能優(yōu)化算法及其在無線通信資源分配中的應用.pdf

1、隨著時代的快速發(fā)展，人們對語音、數(shù)據、視頻等多媒體業(yè)務有更高速率的需求。因此，如何使用新的無線通信技術來滿足通信系統(tǒng)更高容量要求也成為人們研究的熱點領域。其中，OFDMA技術是未來移動通信的一項典型關鍵技術，它具有頻譜效率高、對抗多徑干擾、資源分配靈活及支持多個用戶動態(tài)接入等特點?；贠FDMA的動態(tài)資源分配方式更是成為今后提高整個系統(tǒng)容量和保證服務質量的有效手段。
　　無線通信中動態(tài)資源分配屬于資源調度優(yōu)化問題，如何給用戶分配合

2、理的無線資源，對提高整個通信系統(tǒng)性能起著至關重要的作用。因此，解決該類調度問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)式等不同角度設計相應的算法。結合當前自適應資源分配算法，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絡環(huán)境，將智能優(yōu)化算法中的魚群算法、遺傳模擬退火算法及傳統(tǒng)的對偶優(yōu)化算法應用于資源分配中，進一步改善了OFDMA系統(tǒng)容量、功率、頻譜利用率等性能。相關工作展開如下：
　　(1)對完備信

3、道信息下的多用戶OFDMA系統(tǒng)容量最大化問題進行了研究，提出了一種基于魚群算法的OFDMA自適應資源分配。先進行最優(yōu)的子載波分配，然后將全局尋優(yōu)能力強、易實現(xiàn)的魚群算法應用于功率分配。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衡用戶公平性和系統(tǒng)容量的適應度函數(shù)。最后通過仿真表明，所提算法具有較好的性能。
　　(2)對完備信道信息下的多用戶OFDMA系統(tǒng)功率最小化問題進行了研究，提出了兩種OFDMA自適應資源分配方案。

4、一種是基于提出的能量有效準則的功率最小化OFDMA自適應資源分配方案，利用所提準則對算法中初始分配的子載波數(shù)、比特數(shù)進行最優(yōu)調整，使得整個系統(tǒng)功率最小。仿真結果表明，與靜態(tài)頻分多址及經典分布式算法相比，所提方案中的算法具有較低復雜度，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，通過在遺傳算法最優(yōu)個體選擇中加入模擬退火接受機制，并在種群初期加入優(yōu)秀基因個體，使得算法快速收斂到最小功率值。仿真結果對所提方案的算法性能進行

5、了有效驗證。
　　(3)對不完備信道信息下的多用戶OFDMA系統(tǒng)遍歷容量最大化問題進行了研究。針對實際系統(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)信息是由信道估計值加上一個擾動或誤差情況，提出了一種基于對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雜度，該方案首先將信道分配因子松弛為時域共享因子，使原問題模型轉化為主問題與子問題的求解過程；然后用變步長與固定步長相結合的迭代搜索算