專利名稱：通信資源調(diào)配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種通信系統(tǒng)中的資源調(diào)度、分配的方法。
背景技術(shù)：
在通信領(lǐng)域中，如何合理地調(diào)配通信資源以及優(yōu)化通信資源的使用是非常重要的 問題，而通信資源優(yōu)化問題本身由于涉及到了多個(gè)維度信息來實(shí)現(xiàn)通信資源的優(yōu)化，例如 頻率、時(shí)隙、碼字、功率、天線等信息，因此十分困難?，F(xiàn)有的通常做法是將某些通信領(lǐng)域中的多維資源優(yōu)化問題抽象為組合優(yōu)化問題， 通過凸優(yōu)化理論來試圖獲得問題的最優(yōu)解，從而指導(dǎo)通信資源的調(diào)配。但由于改變了問題 的原有限制，獲得的最優(yōu)解并不適用于最初的問題。同時(shí)由于采用了功率注水算法，在多項(xiàng) 式時(shí)間內(nèi)也難以獲得問題的最優(yōu)解。而且由于通信領(lǐng)域的資源調(diào)配涉及的應(yīng)用問題和模型 與其它領(lǐng)域的資源調(diào)配有較大的不同，因此難以將現(xiàn)有的一些智能優(yōu)化算法直接應(yīng)用到通 信領(lǐng)域來指導(dǎo)通信資源的調(diào)配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種通信資源調(diào)配方法，能夠針對通信領(lǐng)域的特點(diǎn)利用蟻群 優(yōu)化方法快速的進(jìn)行通信資源的調(diào)度和分配。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種通信資源調(diào)配方法，包括為通信系統(tǒng)中的每個(gè)小區(qū)建立蟻群算法節(jié)點(diǎn)圖，并定義和初始化各節(jié)點(diǎn)和路徑的 信息素和啟發(fā)式信息；根據(jù)預(yù)設(shè)的通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)確定通信系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)；在每一次迭代中，分別對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào)配通信資源；當(dāng)所有小區(qū)均完成通信資源的調(diào)配后，通過所述評價(jià)函數(shù)計(jì)算評價(jià)結(jié)果，并進(jìn)行 全局信息素的更新；如果達(dá)到終止條件，則停止調(diào)配過程，并根據(jù)得到的調(diào)配方案進(jìn)行通信資源的實(shí) 際調(diào)配，否則進(jìn)行下一次迭代。進(jìn)一步的，在分別對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào)配通信資源時(shí)，還可以同時(shí)對每一 個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行局部信息素的更新。進(jìn)一步的，所述全局信息素的更新為對通信系統(tǒng)中歷次迭代評價(jià)結(jié)果最優(yōu)的方案 的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新，或者為對本次迭代中評價(jià)結(jié)果最優(yōu)的方案的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新。進(jìn)一步的，所述全局信息素的更新為對通信系統(tǒng)中歷次迭代評價(jià)結(jié)果較優(yōu)的多個(gè) 方案的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新，或者為對本次迭代中評價(jià)結(jié)果較優(yōu)的多個(gè)方案的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新。進(jìn)一步的，所述啟發(fā)式信息為用戶在調(diào)配資源單元的信道質(zhì)量信息、瞬時(shí)速率和 平均速率中的一種或多種組合及函數(shù)。進(jìn)一步的，所述信道質(zhì)量信息包括信噪比、信干比、信干噪比、信道增益干擾比、信道狀態(tài)信息、可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率、誤碼率、誤塊率和干擾強(qiáng)度中的一種或多種的組合。進(jìn)一步的，所述終止條件為所述評價(jià)結(jié)果符合預(yù)設(shè)條件、蟻群算法收斂和迭代次 數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)中的一種或多種的組合。進(jìn)一步的，當(dāng)預(yù)設(shè)的通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)為在總功率受限情況下最大化吞吐量 時(shí)，通信系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)被定義為表征吞吐量越大，信息素釋放越多的函數(shù)表達(dá)式。進(jìn)一步的，當(dāng)預(yù)設(shè)的通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)為兼顧吞吐量和用戶間的公平性時(shí)，通 信系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)采用對數(shù)函數(shù)作用于信息素釋放的函數(shù)表達(dá)式，或者啟發(fā)式信息采用對 數(shù)函數(shù)作用于通信資源調(diào)配過程的函數(shù)表達(dá)式，或者在分別對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào)配 通信資源時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)配概率。進(jìn)一步的，調(diào)配通信資源所采用的蟻群優(yōu)化模型為螞蟻系統(tǒng)、精化螞蟻系統(tǒng)、基于 排列的螞蟻系統(tǒng)、最大最小螞蟻系統(tǒng)、蟻群系統(tǒng)或近似非確定性樹搜索系統(tǒng)。進(jìn)一步的，在對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào)配通信資源時(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)特性及用戶需 求的不同進(jìn)行更新可選用戶集合。進(jìn)一步的，所述通信資源調(diào)配方法采用多個(gè)并行蟻群進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算過程中在蟻 群間交流信息以求更快地找到問題的解。基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例通過蟻群優(yōu)化算法對通信系統(tǒng)中的各個(gè)小區(qū)中 的用戶調(diào)配通信資源，利用蟻群優(yōu)化算法的概率搜索快速的獲得優(yōu)化問題的較高質(zhì)量的 解；本發(fā)明實(shí)施例還可以根據(jù)通信系統(tǒng)的要求定義啟發(fā)式信息、確定評價(jià)函數(shù)，以獲得符合 系統(tǒng)要求的資源配置方案，來指導(dǎo)實(shí)際的通信資源的調(diào)配過程。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1為本發(fā)明通信資源調(diào)配方法的一實(shí)施例的流程示意圖。圖2為本發(fā)明蟻群優(yōu)化算法的蟻群算法節(jié)點(diǎn)圖的示意圖。圖3為本發(fā)明通信資源調(diào)配方法的另一實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明中通信資源調(diào)配所基于的蟻群優(yōu)化算法(Ant ColonyOptimization，簡稱 AC0)是元啟發(fā)式算法的一種典型算法，本發(fā)明利用ACO的概率搜索快速獲得通信資源優(yōu)化 問題的次優(yōu)解。蟻群優(yōu)化算法是群智能算法的典型算法之一。群智能是指無智能的主體通過合作 表現(xiàn)出智能行為的特性。群智能依靠概率搜索算法，并行分布式的求解可充分利用多處理 器，且對問題的連續(xù)性無特殊要求，是一種能夠有效解決大多數(shù)全局優(yōu)化問題的新方法。蟻群優(yōu)化算法最早由意大利學(xué)者M(jìn)arco Dorigo于90年代提出，稱之為螞蟻系統(tǒng) (Ant System，簡稱AS)。AS模擬真實(shí)螞蟻的覓食過程，通過分布的各個(gè)簡單中介可以完成 復(fù)雜的工作或達(dá)到系統(tǒng)問題的優(yōu)化。AS發(fā)展至今，形成了一些改進(jìn)方案，已經(jīng)應(yīng)用于旅行商 問題、廣義分配問題等的研究。
ACO的螞蟻代表一個(gè)隨機(jī)構(gòu)建過程，在構(gòu)建過程中通過不斷向部分解添加符合定 義的解成分從而構(gòu)建出一個(gè)完整的解。螞蟻之間采用以信息素為媒介的間接通信形式。信 息素為螞蟻根據(jù)解的質(zhì)量釋放的一種媒介，包括釋放和蒸發(fā)兩種動(dòng)作。ACO的典型應(yīng)用為旅 行商問題(traveling salesman problem，TSP)，位于城市i的螞蟻m選擇城市j作為下一 個(gè)訪問城市的概率為 其中，Μ表示與城市i相鄰的城市集合，由上述概率選擇公式可以看出，兩個(gè)因素 對螞蟻選擇城市起著決定性的作用信息素值Tu和啟發(fā)式信息η…二者對螞蟻有指引搜 索偏向性的作用。通常Hu設(shè)為l/du，表示城市i，j間的路程，越小，11。.越大，則 螞蟻選擇j的概率越大。τ u則為螞蟻間相互交流使用的一種媒介，螞蟻構(gòu)建的路徑越短， 其釋放的Tu越大，從而吸引其它螞蟻選擇這條路徑。α，β決定了信息素和啟發(fā)式信息 在螞蟻搜索解的過程中的作用。二者的比值控制了信息素和啟發(fā)式信息在節(jié)點(diǎn)選取時(shí)的相 對影響力。若α較大，則信息素的相對作用較大，算法可能很快停滯在某一條路徑，而這條 路徑可能并非是最優(yōu)路徑；相反，信息素的相對作用很小，信息素的更新對節(jié)點(diǎn)選擇的影響 很小，算法可能很長時(shí)間也未找到最優(yōu)路徑。若α =0，則相當(dāng)于經(jīng)典的貪心算法。若β =0，則只有信息素的放大系數(shù)在起作用，而沒有任何啟發(fā)式信息帶來的偏向性，這將會(huì)使 算法的性能變得很糟。各螞蟻根據(jù)公式(1)不斷選擇移動(dòng)的下一步，并行異步地構(gòu)建問題 的解。當(dāng)各螞蟻構(gòu)建出一個(gè)完整的解以后，系統(tǒng)根據(jù)不同的評價(jià)函數(shù)對解進(jìn)行評估并更 新各節(jié)點(diǎn)或路徑的信息素。通過信息素的釋放逐漸減少解搜索空間的規(guī)模，使得搜索范圍 收縮到少數(shù)有潛力的路徑上，從而快速的找到問題的解。本發(fā)明將ACO算法應(yīng)用在通信系統(tǒng)的資源調(diào)配問題中，其流程參見圖1，包括步驟101、為通信系統(tǒng)中的每個(gè)小區(qū)建立蟻群算法節(jié)點(diǎn)圖，并定義和初始化各節(jié)點(diǎn) 和路徑的信息素和啟發(fā)式信息；步驟102、根據(jù)預(yù)設(shè)的通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)確定通信系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)；步驟103、在本次迭代中，分別對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào)配通信資源，依據(jù)的概 率選擇公式可以為AS中的概率選擇公式(1)，單純依靠啟發(fā)式信息與信息素的作用。除了 依據(jù)AS中的概率選擇公式(1)之外，還可以依照蟻群系統(tǒng)ACS中的偽隨機(jī)比例規(guī)則進(jìn)行概 率選擇。，公式如下 與AS相比，可以更好地開發(fā)利用螞蟻所積累的搜索經(jīng)驗(yàn)；步驟104、判斷所有小區(qū)是否均完成通信資源的調(diào)配，是則執(zhí)行步驟105，否則返 回步驟103繼續(xù)對未調(diào)配通信資源的用戶進(jìn)行資源調(diào)配；步驟105、通過所述評價(jià)函數(shù)計(jì)算評價(jià)結(jié)果，并進(jìn)行全局信息素的更新；
步驟106、判斷是否達(dá)到終止條件，是則執(zhí)行步驟107，否則返回步驟103進(jìn)行下一 次迭代；步驟107、停止調(diào)配過程，并根據(jù)得到的調(diào)配方案進(jìn)行通信資源的實(shí)際調(diào)配。在本實(shí)施例中，啟發(fā)式信息可以為用戶在調(diào)配資源單元的信道質(zhì)量信息、瞬時(shí)速 率和平均速率中的一種或多種組合及函數(shù)，而信道質(zhì)量信息包括信噪比、信干比、信干噪 比、信道增益干擾比、信道狀態(tài)信息、可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率、誤碼率、誤塊率和干擾強(qiáng)度中的一 種或多種的組合。本發(fā)明調(diào)配通信資源所采用的蟻群優(yōu)化模型可以為螞蟻系統(tǒng)、精化螞蟻系統(tǒng)、基 于排列的螞蟻系統(tǒng)、最大最小螞蟻系統(tǒng)、蟻群系統(tǒng)或近似非確定性樹搜索系統(tǒng)。在步驟101中，需要為通信系統(tǒng)中的每個(gè)小區(qū)建立蟻群算法的節(jié)點(diǎn)圖，在節(jié)點(diǎn)圖 中每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示螞蟻構(gòu)建解過程的一個(gè)狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)圖如圖2所示，其中節(jié)點(diǎn)圖的每行表 示小區(qū)中的用戶k，k e K，其中K表示小區(qū)中的用戶個(gè)數(shù)，節(jié)點(diǎn)圖的每列表示調(diào)配資源n， η e N，其中N為通信系統(tǒng)中可調(diào)配的資源數(shù)量。在節(jié)點(diǎn)圖中，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)定義cn, k來指示 通信資源的調(diào)配情況，假設(shè)資源η被調(diào)配給用戶k，則cn,k為1，否則為0，即
=fl Z/資源《被調(diào)度給用戶眾 C"'k =
步驟202、根據(jù)預(yù)設(shè)的通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)確定通信系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)；步驟203、判斷是否達(dá)到終止條件，是則執(zhí)行步驟204，否則執(zhí)行步驟205 ；步驟204、停止調(diào)配過程，并根據(jù)得到的調(diào)配方案進(jìn)行通信資源的實(shí)際調(diào)配，并結(jié) 束操作；步驟205、判斷所有小區(qū)是否均完成通信資源的調(diào)配，是則執(zhí)行步驟206，否則執(zhí) 行步驟207 ；步驟206、通過所述評價(jià)函數(shù)計(jì)算評價(jià)結(jié)果，并進(jìn)行全局信息素的更新，并返回步 驟203進(jìn)行是否達(dá)到終止條件的判斷；步驟207、當(dāng)前螞蟻為待分配的通信資源選擇用戶，即對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào) 配待分配的通信資源，此時(shí)還可以進(jìn)行局部的信息素更新。本實(shí)施例給出了本發(fā)明的另一種實(shí)現(xiàn)流程，同樣可以利用蟻群優(yōu)化算法的概率搜 索快速的獲得優(yōu)化問題的較高質(zhì)量的解。下面針對于幾種通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)給出幾個(gè)通信資源調(diào)配的實(shí)例。實(shí)例一考慮多用戶OFDM下行資源分配速率適應(yīng)問題，在總功率受限情況下最大化系統(tǒng) 的吞吐量，即在滿足約束條件下進(jìn)行自適應(yīng)的子載波、比特和功率的分配。假設(shè)系統(tǒng)可以獲 取各用戶的完全瞬時(shí)信道信息，每小區(qū)有N個(gè)由多個(gè)子載波組成的資源塊(RB)，存在K個(gè)用 戶，為降低資源分配的復(fù)雜度，我們假設(shè)各RB平均分配功率。為滿足用戶的誤碼率要求，系 統(tǒng)采用自適應(yīng)的調(diào)制編碼技術(shù)，定義！·“表示用戶k在資源塊RB-n上的傳輸速率。系統(tǒng)根 據(jù)用戶反饋的信道質(zhì)量信息為用戶選擇合適的調(diào)制編碼方式。在本實(shí)例中主要考慮非實(shí)時(shí) 業(yè)務(wù)。以蟻群優(yōu)化的模型之一——ACS為參照，本實(shí)施例包含步驟如下1)初始化各節(jié)點(diǎn)的信息素初始值設(shè)為τ 0,因?yàn)榈谝淮蔚懈鞴?jié)點(diǎn)的信息素值相同，只有 啟發(fā)式信息對螞蟻構(gòu)建解發(fā)揮指導(dǎo)作用。因此若想得到質(zhì)量不錯(cuò)的初始解，啟發(fā)式信息的 定義很重要。定義啟發(fā)式信息如下，用戶在該RB上的傳輸速率越大，用戶越容易分配到該 RB。它使得螞蟻在算法的一開始就傾向于構(gòu)造好的解。 其中，表示位于RB-n的螞蟻m可選的用戶集合，本實(shí)例主要考慮非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)， 因此每個(gè)螞蟻的可選用戶集合為全部用戶集合K。若為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，則滿足業(yè)務(wù)速率要求的用 戶不再包含在矩陣，螞蟻在本次迭代中不再為其分配資源。2)各螞蟻從第一個(gè)RB開始遍歷各個(gè)RB，按照公式(3)為當(dāng)前RB選擇分配的用戶。螞蟻選擇當(dāng)前可能的最優(yōu)移動(dòng)方式的概率是％，％滿足0 < q(1 < 1，同時(shí)螞蟻以 I-Q0的概率有偏向性地探索各條路徑。設(shè)螞蟻m當(dāng)前處于第η列，即要分配RB-n，則其選 擇用戶k，即用戶k分配到RB-n的概率為
定義q為均勻分布在區(qū)間W，l]中的一個(gè)隨機(jī)變量，若隨機(jī)數(shù)q彡如，則螞蟻m將 RB-n分配給滿足式(3-a)要求的用戶k ；否則用戶k分配到RB_n的概率pn,k由式(3_b)給 出ο3)當(dāng)各螞蟻為當(dāng)前RB選擇了一個(gè)用戶，例如為RB-n選擇了用戶k以后，即對信息 素τ n,k進(jìn)行如下的局部信息素更新 ξ表示局部信息素蒸發(fā)速率，滿足0 < ξ < 1，Ttl為信息素初始值。采用局部 息素更新，使得信息素動(dòng)態(tài)變化，增加螞蟻的探索性。4)當(dāng)各螞蟻遍歷完所有RB，即構(gòu)建出完整的解以后，即根據(jù)公式(5)對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 全局信息素更新，信息素蒸發(fā)和釋放動(dòng)作只在至今最優(yōu)路徑的點(diǎn)上執(zhí)行，使得搜索更加高 效直接。分配過程中定義矩陣Wtest存儲(chǔ)至今最優(yōu)資源分配的分配情況，每當(dāng)螞蟻群體完成 一次迭代，根據(jù)評價(jià)函數(shù)計(jì)算至今最優(yōu)的資源分配值并記錄分配情況，若Wbest中RB-n分配 給用戶k，則信息素Tn,k進(jìn)行如下更新Tn k <-(1- p)Tn k + PATbnsJc( 5 )參數(shù)ρ代表全局信息素蒸發(fā)速率，滿足0 < P < l，Atf與信息素初始值、最優(yōu)解 有關(guān)。其中評價(jià)函數(shù)定義如下，螞蟻構(gòu)建的路徑達(dá)到的吞吐量越大，信息素釋放越多，節(jié) 點(diǎn)被其他螞蟻選擇的概率加大。 5)進(jìn)行下一次迭代，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)或算法停滯實(shí)施例初始值如下τ ^為信息素的初始值；α，β控制信息素和啟發(fā)式信息的相對影響力。P，ξ為 信息素蒸發(fā)的速率，蒸發(fā)可以避免信息素的無限積累。％可以調(diào)節(jié)算法對新路徑的探索度 以及對先驗(yàn)信息利用的相對力度。實(shí)例二考慮多用戶OFDM下行資源分配速率適應(yīng)問題，要兼顧系統(tǒng)的吞吐量和用戶間的 公平性，啟發(fā)式信息及評價(jià)函數(shù)可以定義如下，以達(dá)到不同的優(yōu)化目標(biāo)。啟發(fā)式信息用對數(shù)函數(shù)作為啟發(fā)式信息，對螞蟻構(gòu)建路徑給出指導(dǎo)從而保證用 戶間的公平性。對數(shù)函數(shù)其因變量y與自變量X為非線性關(guān)系，Ay的取值不僅與Δχ關(guān)， 也與X有關(guān)，當(dāng)X取值較大時(shí)，相同的Δχ得到的Ay比χ取值較小時(shí)得到的Ay要小。Ay 表示y的增量。因此當(dāng)用戶已有一定的傳輸速率時(shí)，新調(diào)配資源得到的傳輸速率對其效用變小， 從而使得該資源更傾向于調(diào)配給速率較小或沒有速率的用戶，從而保證用戶間的公平性。 其中Rn,k表示用戶的當(dāng)前傳輸速率。Rn,k = ΣΣ^,^ηΛ評價(jià)函數(shù)對數(shù)函數(shù)作為評價(jià)函數(shù)作用于信息素釋放從而保證公平性。 在具體步驟上與實(shí)例一近似，這里就不再贅述了。實(shí)例三 考慮多用戶OFDM下行資源分配速率適應(yīng)問題，要兼顧系統(tǒng)的吞吐量和用戶間的 公平性，其中啟發(fā)式信息定義、評價(jià)函數(shù)、實(shí)施例流程可以與實(shí)施例一相同，這里就不再贅 述了?？紤]通過調(diào)節(jié)調(diào)配算法的不同參數(shù)達(dá)到系統(tǒng)的不同優(yōu)化目標(biāo)。螞蟻選擇當(dāng)前可能 的最優(yōu)移動(dòng)方式的概率Qtl作為一個(gè)參數(shù)可以調(diào)節(jié)對原始先驗(yàn)信息和鄰域信息探索的相對 力度。如％取為較大的值，則螞蟻在每次迭代中都以較大的概率選擇最優(yōu)的移動(dòng)方式，更 加偏向于利用螞蟻前期構(gòu)建路徑的原始先驗(yàn)信息構(gòu)建調(diào)配方案，公式(3_a)的原始先驗(yàn)信 息為一個(gè)確定性選擇，其啟發(fā)式信息與評價(jià)函數(shù)的定義均對系統(tǒng)吞吐量有益。因此螞蟻構(gòu) 建的方案其用戶公平性較差。若％取為較小的值，則螞蟻在每次迭代中都更加偏向于利用 公式(3_b)構(gòu)建調(diào)配方案，公式(3_b)的鄰域搜索為概率搜索，對系統(tǒng)吞吐量作改善的同時(shí) 增強(qiáng)了對鄰域的探索，對其他的調(diào)配方案給出一定的可能性，因而在用戶公平性方面可以 有一些改善。因此調(diào)節(jié)q(l即可達(dá)到系統(tǒng)吞吐量和用戶公平性不同的折衷。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過 程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序 在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括R0M、RAM、磁碟或者 光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡 管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然 可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā) 明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種通信資源調(diào)配方法，包括為通信系統(tǒng)中的每個(gè)小區(qū)建立蟻群算法節(jié)點(diǎn)圖，并定義和初始化各節(jié)點(diǎn)和路徑的信息素和啟發(fā)式信息；根據(jù)預(yù)設(shè)的通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)確定通信系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)；在每一次迭代中，分別對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào)配通信資源；當(dāng)所有小區(qū)均完成通信資源的調(diào)配后，通過所述評價(jià)函數(shù)計(jì)算評價(jià)結(jié)果，并進(jìn)行全局信息素的更新；如果達(dá)到終止條件，則停止調(diào)配過程，并根據(jù)得到的調(diào)配方案進(jìn)行通信資源的實(shí)際調(diào)配，否則進(jìn)行下一次迭代。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信資源調(diào)配方法，其中在分別對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào) 配通信資源時(shí)，還同時(shí)對每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行局部信息素的更新。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信資源調(diào)配方法，其中所述全局信息素的更新為對通信系 統(tǒng)中歷次迭代中評價(jià)結(jié)果最優(yōu)的方案的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新，或者為本次迭代中評價(jià)結(jié)果最優(yōu) 的方案的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信資源調(diào)配方法，其中所述全局信息素的更新為對通信系 統(tǒng)中歷次迭代中評價(jià)結(jié)果較優(yōu)的多個(gè)方案的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新，或者為本次迭代中評價(jià)結(jié)果 較優(yōu)的多個(gè)方案的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行更新。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信資源調(diào)配方法，其中所述啟發(fā)式信息為用戶在調(diào)配資源 單元的信道質(zhì)量信息、瞬時(shí)速率和平均速率中的一種或多種組合及函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信資源調(diào)配方法，其中所述信道質(zhì)量信息包括信噪比、信 干比、信干噪比、信道增益干擾比、信道狀態(tài)信息、可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率、誤碼率、誤塊率和干 擾強(qiáng)度中的一種或多種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信資源調(diào)配方法，其中所述終止條件為所述評價(jià)結(jié)果符合 預(yù)設(shè)條件、蟻群算法收斂和迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)中的一種或多種的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信資源調(diào)配方法，其中當(dāng)預(yù)設(shè)的通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)為在 總功率受限情況下最大化吞吐量時(shí)，通信系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)被定義為表征吞吐量越大，信息 素釋放越多的函數(shù)表達(dá)式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信資源調(diào)配方法，其中當(dāng)預(yù)設(shè)的通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)為兼 顧吞吐量和用戶間的公平性時(shí)，通信系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)采用對數(shù)函數(shù)作用于信息素釋放的函 數(shù)表達(dá)式，或者啟發(fā)式信息采用對數(shù)函數(shù)作用于通信資源調(diào)配過程的函數(shù)表達(dá)式，或者在 分別對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào)配通信資源時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)配概率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信資源調(diào)配方法，其中調(diào)配通信資源所采用的蟻群優(yōu)化 模型為螞蟻系統(tǒng)、精化螞蟻系統(tǒng)、基于排列的螞蟻系統(tǒng)、最大最小螞蟻系統(tǒng)、蟻群系統(tǒng)或近 似非確定性樹搜索系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào)配通信資源時(shí)，根據(jù)業(yè) 務(wù)特性及用戶需求的不同進(jìn)行更新可選用戶集合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述通信資源調(diào)配方法采用多個(gè)并行蟻群進(jìn)行運(yùn)算， 運(yùn)算過程中在蟻群間交流信息以求更快地找到問題的解。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通信資源調(diào)配方法，包括為通信系統(tǒng)中的每個(gè)小區(qū)建立蟻群算法節(jié)點(diǎn)圖，并定義和初始化各節(jié)點(diǎn)和路徑的信息素和啟發(fā)式信息；根據(jù)預(yù)設(shè)的通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)確定通信系統(tǒng)的評價(jià)函數(shù)；在每一次迭代中，分別對每個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶并行調(diào)配通信資源；當(dāng)所有小區(qū)均完成通信資源的調(diào)配后，通過所述評價(jià)函數(shù)計(jì)算評價(jià)結(jié)果，并進(jìn)行全局信息素的更新；如果達(dá)到終止條件，則停止調(diào)配過程，并根據(jù)得到的調(diào)配方案進(jìn)行通信資源的實(shí)際調(diào)配，否則進(jìn)行下一次迭代。本發(fā)明實(shí)施例通過蟻群優(yōu)化算法對通信系統(tǒng)中的各個(gè)小區(qū)中的用戶調(diào)配通信資源，利用蟻群優(yōu)化算法的概率搜索快速的獲得優(yōu)化問題的較高質(zhì)量的解，來指導(dǎo)實(shí)際的通信資源的調(diào)配過程。
文檔編號(hào)H04L12/24GK101895421SQ20101022452
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者崔琪楣, 張平, 許曉東, 趙英宏, 郝志潔, 陶小峰 申請人:北京郵電大學(xué)