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微电子技术和计算机技术的迅猛发展促使人们对无线通信提出了更高的业务要求。为了满足可视电话、手机电视、高速数据、高精度定位等高速多媒体业务的要求,未来无线通信系统必须对现有的算法和技术进行改善和革新,在提供高速传输数据速率的同时还需要确保各种移动宽带多媒体业务的服务质量(QoS)。
各种衰落是阻碍无线信道容量增加以及服务质量改善的主要原因之一,协作通信作为一种新的通信技术,可以有效对抗衰落、提高频谱资源效率和通信可靠性。如今正受到学术界以及工业界的广泛关注。本论文针对协作通信中的协作伙伴选择以及功率优化分配问题做了相关研究,并提出了基于蚁群算法的解决方案。论文的主要工作包括以下两方面:
(1)针对具有固定传输功率的协作网络提出一种基于蚁群算法的多伙伴节点的选择算法。其根据伙伴选择问题的特点,将原蚁群算法考虑的边重新离散化为顶点,并将状态转移转化为对顶点的选择问题,从而利于算法对其的求解。而蚁群算法中蚂蚁每走过一条路径,对应了问题的一个选择方案,算法通过建立好的评价函数对方案进行评分,对得分低的选择方案逐渐进行淘汰,得分高的则予以保留,并使其逐渐向最优方案逼近,最后在算法结束时输出作为问题的解。最后的仿真实验表明本文算法的有效性,与传统的选择方法相比所需传输功率较小。
(2)对能量受限的协作网络,提出一种基于蚁群算法的协作通信最优功率分配算法,以达到延长网络寿命的目的。其首先对具有连续优化特点的功率分配优化问题进行了离散化,以利于蚁群算法对其进行求解。又根据功率分配问题的其它特点,完成蚁群算法各种组件的设计。最后针对能量受限的协作网络,迭代地以蚁群算法输出的功率分配方案进行单位时间长度的协作通信,即每隔单位时间长度就执行一次蚁群算法来获得新的功率分配方案,并以之进行通信,直至协作网络能量耗尽或无法支持协作通信。从仿真实验结果来看,基于蚁群算法的功率分配策略能有效地延长协作网络的使用寿命,每次迭代能输出所需功率较小且又满足相应约束的传输方案,而从整体来看,各次分配方案仅在一定区间波动,因此表现了较大的稳定性。