基于协同随机量子粒子群算法的自适应频率复用方法研究
本文关键词:基于协同随机量子粒子群算法的自适应频率复用方法研究 出处:《武汉大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: 多小区OFDMA系统 小区间干扰 资源分配 干扰协调 协同随机量子粒子群算
【摘要】:随着超高清视频、3D视频和虚拟增强现实等新业务的接入,将对系统吞吐量提出更高的要求。超密集网络由于其提升系统吞吐量的巨大潜力,被认为是5G通信网络系统的关键技术之一。OFDMA多小区系统的小区间干扰问题不仅是4G通信网络系统中宏小区和微小区面临的难题,也是5G通信网络系统中超密集网络大规模部署必须克服的关键问题。干扰协调方法是现有解决小区间干扰问题的主要方法。传统的干扰协调方法虽然能一定程度上减小小区间干扰问题,但是存在灵活性差、频谱资源利用率低和系统吞吐量提升不足等缺点。针对小区间干扰问题,本文首先基于协同量子粒子群算法提出一种子载波和功率联合分配的协同随机量子粒子群算法。通过频谱和功率的联合分配提高系统吞吐量资源利用率。接着分析了用户都聚集于小区外围的场景下协同随机量子粒子群算法的不足。在分数频率复用方法的框架上,提出基于协同随机量子粒子群算法的自适应频率复用方法。在继承分数频率复用方法有效减小区间干扰优点的同时,充分提高系统吞吐量。本文的主要工作如下:(1)建立OFDMA多小区系统模型。在发射功率一定的条件下,以多小区系统整体最大吞吐量为目标,以最小信号噪声比为约束,建立频谱和功率联合分配的系统模型。(2)基于协同量子粒子群算法提出子载波和功率联合分配的协同随机量子粒子群算法。从三方面改进了协同量子粒子群算法不适应于系统联合资源分配的缺点:改进粒子群算法中的罚函数策略,使得功率分配能够满足条件约束;改进量子遗传算法的离散解分配策略,使得子载波分配的取值范围扩大到全部用户;提出随机协同策略,使得能够得到较好的全局最优解。仿真结果表明,与传统的分步求解算法相比,增加了 12.3%吞吐量,提高18%的吞吐量功率比。(3)提出基于协同随机量子粒子群算法的自适应频率复用方法。首先划分小区内部用户和小区外围用户。根据系统各区域的人数分布划分频谱。然后通过协同随机量子粒子群算法分别调整内部用户和外围用户的频谱和功率,最大化系统的吞吐量。仿真结果表明,与传统的干扰协调方法相比,本文方法提高了 42.9%的吞吐量,提升了 46.64%的吞吐量功率比,降低了 67.78%的无效子载波占比。
[Abstract]:With the access of new services such as ultra-high definition video (UHD) 3D video and virtual augmented reality (VR), the system throughput will be higher. It is considered as one of the key technologies of 5G communication network system. The problem of inter-cell interference in OFDMA multi-cell system is not only a difficult problem in 4G communication network system. It is also a key problem that must be overcome in the large-scale deployment of super-dense network in 5G communication network system. Interference coordination method is the main method to solve the problem of inter-cell interference. The traditional interference coordination method can solve the problem of inter-cell interference. The problem of reducing inter-cell interference in degree. However, there are some disadvantages, such as low flexibility, low utilization of spectrum resources and insufficient system throughput. In this paper, a cooperative random quantum particle swarm optimization algorithm based on cooperative quantum particle swarm optimization (CQPSO) is proposed, in which subcarrier and power are jointly allocated. The system throughput resource efficiency is improved by the joint allocation of spectrum and power. This paper analyzes the shortcomings of cooperative random quantum particle swarm optimization (QPSO) algorithm in the scenario where users are clustered in the periphery of the cell. It is based on the fractional-frequency multiplexing (Frequency-Multiplexing) method. An adaptive frequency multiplexing method based on cooperative random quantum particle swarm optimization algorithm is proposed, which inherits the advantages of fractional frequency multiplexing method and effectively reduces interval interference. The main work of this paper is as follows: 1) establish the model of OFDMA multi-cell system. Under the condition of certain transmitting power, take the overall maximum throughput of multi-cell system as the target. The minimum signal-to-noise ratio is used as the constraint. Establishment of a system model for joint spectrum and power allocation. Based on cooperative quantum particle swarm optimization (CQPSO), a cooperative stochastic quantum particle swarm optimization (CQPSO) algorithm is proposed, which is based on joint subcarrier and power allocation. The cooperative quantum particle swarm optimization (CQPSO) algorithm is not suitable for the joint resource allocation of the system in three aspects. The penalty function strategy in particle swarm optimization is improved. The power distribution can satisfy the conditional constraints; The discrete solution allocation strategy of quantum genetic algorithm is improved to extend the value range of subcarrier allocation to all users. A stochastic cooperative strategy is proposed to obtain a better global optimal solution. The simulation results show that compared with the traditional step-by-step algorithm, the throughput of the proposed algorithm is increased by 12.3%. Increase throughput power ratio of 18% by 3). An adaptive frequency multiplexing method based on cooperative random quantum particle swarm optimization algorithm is proposed. Firstly, the users inside the cell and the peripheral users in the cell are divided. The spectrum is divided according to the distribution of the number of people in each region of the system, and then the frequency spectrum is divided by the cooperative random quantity. The subparticle swarm optimization algorithm adjusts the spectrum and power of internal users and peripheral users respectively. The simulation results show that compared with the traditional interference coordination method, the proposed method improves the throughput of 42.9% and the throughput power ratio of 46.64%. The invalid subcarrier ratio of 67.78% is reduced.
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.5;TP18
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 秦玉灵;孔宪仁;罗文波;;混沌量子粒子群算法在模型修正中的应用[J];计算机工程与应用;2010年02期
2 陈治明;;新型量子粒子群算法及其性能分析研究[J];福建电脑;2010年05期
3 牛永洁;;一种新型的混合粒子群算法[J];信息技术;2010年10期
4 全芙蓉;;粒子群算法的理论分析与研究[J];硅谷;2010年23期
5 刘衍民;赵庆祯;邵增珍;;一种改进的完全信息粒子群算法研究[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);2011年01期
6 朱童;李小凡;鲁明文;;位置加权的改进粒子群算法[J];计算机工程与应用;2011年05期
7 熊智挺;谭阳红;易如方;陈赛华;;一种并行的自适应量子粒子群算法[J];计算机系统应用;2011年08期
8 孟纯青;;非线性粒子群算法[J];微计算机应用;2011年08期
9 任伟建;武璇;;一种动态改变学习因子的简化粒子群算法[J];自动化技术与应用;2012年10期
10 刘飞,孙明,李宁,孙德宝,邹彤;粒子群算法及其在布局优化中的应用[J];计算机工程与应用;2004年12期
相关会议论文 前10条
1 朱童;李小凡;鲁明文;;位置加权的改进粒子群算法[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
2 陈定;何炳发;;一种新的二进制粒子群算法在稀疏阵列综合中的应用[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
3 陈龙祥;蔡国平;;基于粒子群算法的时滞动力学系统的时滞辨识[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
4 于颖;李永生;於孝春;;新型离散粒子群算法在波纹管优化设计中的应用[A];第十一届全国膨胀节学术会议膨胀节设计、制造和应用技术论文选集[C];2010年
5 刘卓倩;顾幸生;;一种基于信息熵的改进粒子群算法[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
6 熊伟丽;徐保国;;粒子群算法在支持向量机参数选择优化中的应用研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
7 方卫华;徐兰玉;陈允平;;改进粒子群算法在大坝力学参数分区反演中的应用[A];2012年中国水力发电工程学会大坝安全监测专委会年会暨学术交流会论文集[C];2012年
8 熊伟丽;徐保国;;单个粒子收敛中心随机摄动的粒子群算法[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第七分册)[南京理工大学学报(增刊)][C];2009年
9 马向阳;陈琦;;以粒子群算法求解买卖双方存货主从对策[A];第十二届中国管理科学学术年会论文集[C];2010年
10 赵磊;;基于粒子群算法求解多目标函数优化问题[A];第二十一届中国(天津)’2007IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2007年
相关博士学位论文 前10条
1 李庆伟;粒子群算法及电厂若干问题的研究[D];东南大学;2016年
2 杜毅;多阶段可变批生产线重构的研究[D];广东工业大学;2016年
3 尹浩;求解Web服务选取问题的粒子群算法研究[D];东北大学;2014年
4 王芳;粒子群算法的研究[D];西南大学;2006年
5 安镇宙;家庭粒子群算法及其奇偶性与收敛性分析[D];云南大学;2012年
6 刘建华;粒子群算法的基本理论及其改进研究[D];中南大学;2009年
7 黄平;粒子群算法改进及其在电力系统的应用[D];华南理工大学;2012年
8 胡成玉;面向动态环境的粒子群算法研究[D];华中科技大学;2010年
9 张静;基于混合离散粒子群算法的柔性作业车间调度问题研究[D];浙江工业大学;2014年
10 张宝;粒子群算法及其在卫星舱布局中的应用研究[D];大连理工大学;2007年
相关硕士学位论文 前10条
1 张忠伟;结构优化中粒子群算法的研究与应用[D];大连理工大学;2009年
2 李强;基于改进粒子群算法的艾萨炉配料优化[D];昆明理工大学;2015年
3 付晓艳;基于粒子群算法的自调节隶属函数模糊控制器设计[D];河北联合大学;2014年
4 余汉森;粒子群算法的自适应变异研究[D];南京信息工程大学;2015年
5 梁计锋;基于改进粒子群算法的交通控制算法研究[D];长安大学;2015年
6 杨伟;基于粒子群算法的氧乐果合成过程建模研究[D];郑州大学;2015年
7 李程;基于粒子群算法的AS/RS优化调度方法研究[D];陕西科技大学;2015年
8 樊伟健;基于混合混沌粒子群算法求解变循环发动机数学模型问题[D];山东大学;2015年
9 陈百霞;考虑风电场并网的电力系统无功优化[D];山东大学;2015年
10 戴玉倩;基于混合动态粒子群算法的软件测试数据自动生成研究[D];江西理工大学;2015年
,本文编号:1416466
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/1416466.html