[發(fā)明專利]基于遺傳算法的調(diào)度與資源分配聯(lián)合優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210155124.8
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102711266A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許曉東;張平;王達(dá);陶小峰;陳鑫;崔琪楣;吳德壯
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W72/12
• 分類號: H04W72/12;H04L5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(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，隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，移動通信系統(tǒng)對無線通信業(yè)務(wù)的支持能力有了明顯的提高。然而，用戶對高速率、高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)也有了更高的需求。因此，在下一代移動通信技術(shù)的研究中，對頻譜效率、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。作為下一代無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，OFDMA（Orthogonal?Frequency?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。特別是對于信噪比較低的邊緣用戶，可能由于干擾過大無法準(zhǔn)確譯碼而導(dǎo)致吞吐量大大減小。協(xié)作多點傳輸（CoMP，Coordinated?Multi-Point?Transmission/Reception）技術(shù)因其能有效改善小區(qū)邊緣用戶性能，降低甚至消除小區(qū)間干擾，在近年來引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注和研究，并成為3GPP?LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)化的一項重要研究項目。

協(xié)作多點傳輸通信技術(shù)的核心思想是將傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展成為一個多小區(qū)的多輸入多輸出（MIMO，Multiple?Input?Multiple?Output）系統(tǒng)，即多個協(xié)作基站同時使用相同無線資源的為協(xié)作用戶提供服務(wù)。這樣，來自相鄰小區(qū)的信號將被作為輔助傳輸信號為邊緣用戶提供服務(wù)，而不是作為干擾信號的主要來源。然而，隨著協(xié)作多點通信這一新技術(shù)的引入，卻為用戶的調(diào)度及無線資源的分配帶來了更大的挑戰(zhàn)。這是由于在多個協(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)雜的問題規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，以及問題約束條件的增多和更加嚴(yán)苛。

目前，針對協(xié)作多點通信系統(tǒng)的調(diào)度和資源分配問題，已有大量工作。比如D.Choi等人提出了針對多載波協(xié)作多點傳輸系統(tǒng)的調(diào)度和資源分配方案（D.Choi,D.Lee,J.Lee,Resource?allocation?for?CoMP?with?multiuser?MIMO-OFDMA,IEEE?Trans.on?Vehicular?Technology，vol.60,pp.4626-4632,Nov.2011）。現(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，在滿足各基站功率約束的條件下，每次分配一個比特，將其分配給多傳輸一個比特所需的額外發(fā)射功率最少的用戶及其對應(yīng)的子載波。由于現(xiàn)有方案將調(diào)度和資源分配的分開，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，對系統(tǒng)整體的調(diào)度與資源分配性能必然會造成一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，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)苛而無法顧全全局的問題，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)用于使用多點協(xié)作傳輸技術(shù)的通信系統(tǒng)中，所述方法包括步驟：

S1，對問題的潛在解進(jìn)行染色體的編碼設(shè)計；

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，種群參加繁殖過程，產(chǎn)生兩個子染色體個體；

S7，判斷是否已產(chǎn)生預(yù)定個子染色體個體，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3重新計算；否則，轉(zhuǎn)回步驟S6繼續(xù)繁殖；

S8，依據(jù)精英對應(yīng)的解進(jìn)行協(xié)作多點傳輸系統(tǒng)中的用戶調(diào)度和資源分配。

優(yōu)選地，步驟S1中，對染色體個體進(jìn)行二維二進(jìn)制編碼。

優(yōu)選地，步驟S1中，若系統(tǒng)中基站帶寬被均勻劃分為M個子載波，則每個染色體個體由M個基因向量組成，每個基因向量的二值比特劃分為用戶調(diào)度策略和比特分配情況兩部分。