綠色蜂窩網(wǎng)中基于煙花算法的無線資源分配技術(shù)研究.pdf

1、無線通信中高速率業(yè)務(wù)需求的爆炸式增長以及無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急速擴(kuò)張，使得無線通信的能源消耗呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。在全球逐步進(jìn)入“4G”移動通信商用時代的今天，該問題正變得日益嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前2/3的話音業(yè)務(wù)和90％以上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都發(fā)生在室內(nèi)，但由于建筑物對無線信號的嚴(yán)重?fù)p耗，室內(nèi)用戶的服務(wù)質(zhì)量往往需要通過增大宏基站的發(fā)射功率來保證，而這進(jìn)一步地加劇了宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)的能源消耗。
　　針對無線通信中的高能耗問題，以高能效為優(yōu)化目標(biāo)的無線資

2、源管理方法成為解決這一問題的重要手段。本文針對宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的高能耗問題，引入基于 LTE接入方式的Femtocell來構(gòu)建綠色蜂窩網(wǎng)絡(luò)，并通過研究綠色蜂窩網(wǎng)中的無線資源優(yōu)化問題，實(shí)現(xiàn)綠色通信的目標(biāo)。
　　本文以最大化系統(tǒng)能效為目標(biāo)，借助博弈論，引入具有邊際遞減特性的Sigmoid函數(shù)構(gòu)造綠色蜂窩網(wǎng)絡(luò)中高能效的效用函數(shù)。通過在基站端對功率、時頻資源塊的聯(lián)合優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)下行鏈路中能效的最大化。然而由于綠色蜂窩網(wǎng)中的多維資源聯(lián)合優(yōu)化的問題

3、是一個NP-hard問題，復(fù)雜度過高，無法在多項(xiàng)式時間內(nèi)求解，為了降低算法的時間復(fù)雜度，我們首先將約束條件松弛，然后通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，證明松弛之后的優(yōu)化問題是一個可行域內(nèi)的擬凹函數(shù)，存在著全局最優(yōu)解。對多維資源的優(yōu)化問題采用分步優(yōu)化、循環(huán)迭代的方法尋求最優(yōu)化問題的次優(yōu)解，并引入種群智能算法，來提高分步優(yōu)化的收斂速度。
　　本文引入一種新興的種群智能算法——煙花算法來解決分步優(yōu)化問題。通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，證明該算法是一個具有全局收斂性的

4、算法，只要迭代時間足夠，總能跳出局部最優(yōu)的陷阱，收斂到最優(yōu)區(qū)域。通過對5種測試函數(shù)的數(shù)值分析，我們可以看出煙花算法相對于粒子群算法和遺傳算法的優(yōu)越性。
　　最后，引用維也納大學(xué)基于FDD-LTE的系統(tǒng)級仿真平臺。針對原平臺中調(diào)度模塊算法種類匱乏的問題，在平臺中添加基于不同智能算法的多維資源聯(lián)合優(yōu)化的模塊。通過MATLAB的仿真，驗(yàn)證基于高能效的資源優(yōu)化算法的收斂性和有效性，以及相對于傳統(tǒng)分組調(diào)度算法如輪詢算法、最大載干比算法及比例