專(zhuān)利名稱(chēng)：基于遺傳算法的調(diào)度與資源分配聯(lián)合優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于遺傳算法的調(diào)度與資源分配聯(lián)合優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)無(wú)線(xiàn)通信業(yè)務(wù)的支持能力有了明顯的提高。然而，用戶(hù)對(duì)高速率、高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)也有了更高的需求。因此，在下一代移動(dòng)通信技術(shù)的研究中，對(duì)頻譜效率、傳輸速率、系統(tǒng)吞吐量和小區(qū)邊緣性能等方面也提出了更高的要求。作為下一代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，OFDMA (OrthogonalFrequency Division Multiplexing Access,正交頻分多址)雖然可以有效降低小區(qū)內(nèi)干擾，卻無(wú)法擺脫小區(qū)間干擾的影響，從而造成系統(tǒng)性能得下降。特別是對(duì)于信噪比較低的邊緣用戶(hù)，可能由于干擾過(guò)大無(wú)法準(zhǔn)確譯碼而導(dǎo)致吞吐量大大減小。協(xié)作多點(diǎn)傳輸(CoMP，Coordinated Multi-Point Transmission/Reception)技術(shù)因其能有效改善小區(qū)邊緣用戶(hù)性能，降低甚至消除小區(qū)間干擾，在近年來(lái)引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注和研究，并成為3GPPLTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)化的一項(xiàng)重要研究項(xiàng)目。協(xié)作多點(diǎn)傳輸通信技術(shù)的核心思想是將傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展成為一個(gè)多小區(qū)的多輸入多輸出(MM0，Multiple Input Multiple Output)系統(tǒng)，即多個(gè)協(xié)作基站同時(shí)使用相同無(wú)線(xiàn)資源的為協(xié)作用戶(hù)提供服務(wù)。這樣，來(lái)自相鄰小區(qū)的信號(hào)將被作為輔助傳輸信號(hào)為邊緣用戶(hù)提供服務(wù)，而不是作為干擾信號(hào)的主要來(lái)源。然而，隨著協(xié)作多點(diǎn)通信這一新技術(shù)的引入，卻為用戶(hù)的調(diào)度及無(wú)線(xiàn)資源的分配帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。這是由于在多個(gè)協(xié)作小區(qū)間進(jìn)行調(diào)度和資源分配，意味著原本已經(jīng)非常復(fù)雜的問(wèn)題規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，以及問(wèn)題約束條件的增多和更加嚴(yán)苛。目前，針對(duì)協(xié)作多點(diǎn)通信系統(tǒng)的調(diào)度和資源分配問(wèn)題，已有大量工作。比如D. Ch 0 i等人提出了針對(duì)多載波協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)的調(diào)度和資源分配方案(D. Ch 0 i，D.Lee, J. Lee, Resource allocation for CoMP with multiuser MIM0-0FDMA, IEEE Trans, onVehicular Technology，vol. 60，pp. 4626-4632，Nov. 2011)?，F(xiàn)有方案中采用了 LTE 系統(tǒng)支持的3種調(diào)制方式，并考慮了頻率選擇性信道的影響，這意味著方案可以直接用于下一代基于OFDM的通信系統(tǒng)中。但是，為了降低復(fù)雜度，現(xiàn)有方案將聯(lián)合優(yōu)化問(wèn)題分解為獨(dú)立的兩步，即首先確定調(diào)度方案，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行比特和功率分配。并且，采用了一種基于貪婪算法分配方式，在滿(mǎn)足各基站功率約束的條件下，每次分配一個(gè)比特，將其分配給多傳輸一個(gè)比特所需的額外發(fā)射功率最少的用戶(hù)及其對(duì)應(yīng)的子載波。由于現(xiàn)有方案將調(diào)度和資源分配的分開(kāi)，且貪婪算法僅能選擇當(dāng)前最好結(jié)果，這使得現(xiàn)有方案不能顧全全局的次優(yōu)算法的應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)整體的調(diào)度與資源分配性能必然會(huì)造成一定的影響
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)度和資源分配方案因規(guī)模大、約束條件嚴(yán)苛而無(wú)法顧全全局的問(wèn)題，提供了一種基于遺傳算法的調(diào)度與資源分配聯(lián)合優(yōu)化方法。(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明具體采用如下方案進(jìn)行首先，本發(fā)明提供一種基于遺傳算法的調(diào)度與資源分配聯(lián)合優(yōu)化方法，應(yīng)用于使用多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)的通信系統(tǒng)中，所述方法包括步驟SI，對(duì)問(wèn)題的潛在解進(jìn)行染色體的編碼設(shè)計(jì)；S2，進(jìn)行初始化設(shè)置，設(shè)置初始種群、精英及遺傳算法的控制參數(shù)；S3，計(jì)算新種群中包括精英在內(nèi)的各染色體的適應(yīng)度值；S4，判斷當(dāng)前種群中的最優(yōu)解是否優(yōu)于精英，若是，則進(jìn)行精英的更新后執(zhí)行步驟S5 ;否則，直接跳轉(zhuǎn)到步驟S5 ；S5，判斷是否已產(chǎn)生預(yù)定代種群，若否，執(zhí)行步驟S6 ;否則，直接跳轉(zhuǎn)步驟S8 ；S6，種群參加繁殖過(guò)程，產(chǎn)生兩個(gè)子染色體個(gè)體；S7，判斷是否已產(chǎn)生預(yù)定個(gè)子染色體個(gè)體，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3重新計(jì)算；否則，轉(zhuǎn)回步驟S6繼續(xù)繁殖；S8，依據(jù)精英對(duì)應(yīng)的解進(jìn)行協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)中的用戶(hù)調(diào)度和資源分配。優(yōu)選地，步驟SI中，對(duì)染色體個(gè)體進(jìn)行二維二進(jìn)制編碼。優(yōu)選地，步驟SI中，若系統(tǒng)中基站帶寬被均勻劃分為M個(gè)子載波，則每個(gè)染色體個(gè)體由M個(gè)基因向量組成，每個(gè)基因向量的二值比特劃分為用戶(hù)調(diào)度策略和比特分配情況兩部分。優(yōu)選地，步驟S2中，初始化設(shè)置的控制參數(shù)包括種群大小、遺傳代數(shù)和突變概率。優(yōu)選地，步驟S3中，采用基于罰函數(shù)的適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行所述適應(yīng)度值的計(jì)算。優(yōu)選地，步驟S3中，所述適應(yīng)度函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種基于遺傳算法的調(diào)度與資源分配聯(lián)合優(yōu)化方法，應(yīng)用于使用多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)的通信系統(tǒng)中；其特征在于，所述方法包括步驟 Si，對(duì)問(wèn)題的潛在解進(jìn)行染色體的編碼設(shè)計(jì)； S2，進(jìn)行初始化設(shè)置，設(shè)置初始種群、精英及遺傳算法的控制參數(shù)； S3，計(jì)算新種群中包括精英在內(nèi)的各染色體的適應(yīng)度值； S4，判斷當(dāng)前種群中的最優(yōu)解是否優(yōu)于精英，若是，則進(jìn)行精英的更新后執(zhí)行步驟S5 ；否則，直接跳轉(zhuǎn)到步驟S5; S5，判斷是否已產(chǎn)生預(yù)定代種群，若否，執(zhí)行步驟S6 ;否則，直接跳轉(zhuǎn)步驟S8 ； S6，種群參加繁殖過(guò)程，產(chǎn)生兩個(gè)子染色體個(gè)體； S7，判斷是否已產(chǎn)生預(yù)定個(gè)子染色體個(gè)體，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3重新計(jì)算；否則，轉(zhuǎn)回步驟S6繼續(xù)繁殖； S8，依據(jù)精英對(duì)應(yīng)的解進(jìn)行協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)中的用戶(hù)調(diào)度和資源分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟SI中，對(duì)染色體個(gè)體進(jìn)行二維二進(jìn)制編碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟SI中，若系統(tǒng)中基站帶寬被均勻劃分為M個(gè)子載波，則每個(gè)染色體個(gè)體由M個(gè)基因向量組成，每個(gè)基因向量的二值比特劃分為用戶(hù)調(diào)度策略和比特分配情況兩部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S2中，初始化設(shè)置的控制參數(shù)包括種群大小、遺傳代數(shù)和突變概率。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S3中，采用基于罰函數(shù)的適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行所述適應(yīng)度值的計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S3中，所述適應(yīng)度函數(shù)為 G為可行解
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述優(yōu)化目標(biāo)值的函數(shù)為
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S6中，繁殖過(guò)程包括選擇、交叉、變異和調(diào)整4個(gè)部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述選擇部分中，采用賭輪選擇算法進(jìn)行父母的選擇。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述交叉部分中，采用均勻交叉的方式進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于遺傳算法的調(diào)度與資源分配聯(lián)合優(yōu)化方法，應(yīng)用于使用多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)的通信系統(tǒng)中。該方法包括步驟S1，染色體編碼；S2，初始化設(shè)置；S3，計(jì)算適應(yīng)度值；S4，判斷最優(yōu)解是否優(yōu)于精英，若是進(jìn)行精英更新執(zhí)行S5；否則跳到S5；S5，判斷是否已產(chǎn)生預(yù)定代種群，若否執(zhí)行S6；否則跳到S8；S6，參加繁殖過(guò)程產(chǎn)生兩個(gè)子染色體個(gè)體；S7，判斷是否已產(chǎn)生預(yù)定個(gè)子染色體個(gè)體，若是跳到S3重新計(jì)算；否則轉(zhuǎn)S6繼續(xù)繁殖；S8，依據(jù)精英對(duì)應(yīng)的解進(jìn)行調(diào)度和資源分配。本發(fā)明的方法可在滿(mǎn)足調(diào)度限制及功率限制條件下，聯(lián)合地進(jìn)行調(diào)度和資源分配，以較低的計(jì)算復(fù)雜度可靠高效地優(yōu)化系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04L5/00GK102711266SQ20121015512
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者吳德壯, 崔琪楣, 張平, 王達(dá), 許曉東, 陳鑫, 陶小峰 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)