針對認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中頻譜分配優(yōu)化和尋優(yōu)收斂精度等難題,在圖論模型的基礎(chǔ)上提出一種共生時(shí)變二進(jìn)制樽海鞘群算法,并將其運(yùn)用到認(rèn)知無線電頻譜分配中.首先,在追隨者位置更新中引入共生策略以增強(qiáng)開發(fā)能力;其次,在連續(xù)空間和離散空間轉(zhuǎn)換過程中,引入時(shí)變函數(shù)對位置進(jìn)行離散化;最后,采用改進(jìn)的二進(jìn)制樽海鞘群算法以最大化系統(tǒng)總效益和次用戶公平性為目標(biāo)與其它算法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn).結(jié)果表明,改進(jìn)的二進(jìn)制樽海鞘群算法在應(yīng)用實(shí)例中優(yōu)于其它算法,且能夠有效、穩(wěn)定用于頻譜分配優(yōu)化. 

【文章來源】：微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2020,37(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

Sigmoid轉(zhuǎn)換函數(shù)

如圖2所示,在當(dāng)前認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,次用戶數(shù)N=4,信道數(shù)M=4,根據(jù)它們的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),計(jì)算出空閑矩陣L.找到矩陣L中1的位置,并按照遞增的順序,將樽海鞘個體二進(jìn)制編碼的位置x映射為分配矩陣A.由于樽海鞘初始位置編碼是隨機(jī)產(chǎn)生的,如果遵循上面映射關(guān)系的編碼形式,此時(shí)通過式(7)和式(10)離散化的位置未必滿足定義3中相干矩陣的約束條件.所以,需要對種群個體的位置實(shí)行約束處理.對任何信道m(xù)(0≤m<M)查看相干矩陣C中滿足cn,k,m=1的全部n和k,核實(shí)分配矩陣A中的an,m和ak,m的值是否同時(shí)為1,倘若都為1,則把a(bǔ)n,m和ak,m的其中之一反置為0,另一個不變.通過如上步驟后,當(dāng)前樽海鞘位置編碼才滿足無干擾約束條件,才可以解決頻譜分配問題.同時(shí),將式(12)、(13)、(14)作為頻譜分配的目標(biāo)函數(shù)值,以此當(dāng)作頻譜分配優(yōu)劣的衡量標(biāo)準(zhǔn).

通過多次試驗(yàn)結(jié)果,在不同信道環(huán)境下,IBSSA所取得系統(tǒng)帶寬總效益每次都要比另外三種算法要大,且公平性也要比SBSSA、BSSA和GA更優(yōu).圖3為某一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果,系統(tǒng)總效益與進(jìn)化次數(shù)的關(guān)系.從圖可知,IBSSA算法的系統(tǒng)總效益要比其它三種算法要大,說明本文改進(jìn)的二進(jìn)制樽海鞘群算法的有效性.對標(biāo)準(zhǔn)樽海鞘群算法加入共生策略后的SBSSA要比BSSA尋優(yōu)精度提升6.7%.從圖形可知,前期SBSSA算法和BSSA算法收斂速度和精度相差不大,但后期SBSSA要比BSSA有更好的收斂精度,驗(yàn)證了第2.3節(jié)提到的加入共生策略后增強(qiáng)了算法的開發(fā)能力.采用時(shí)變函數(shù)和共生策略的IBSSA算法要比BSSA尋優(yōu)精度提升18.6%.從圖可知,IBSSA在收斂速度和收斂精度都要好于其余三種算法,說明引入時(shí)變函數(shù)后能夠更好平衡算法的探索能力和開發(fā)能力.綜上可得,IBSSA在收斂速度和尋找最優(yōu)解能力都要比另外三種樽海鞘群算法優(yōu)秀.


本文編號：3376096