[发明专利]无线网络中一种基于频谱聚合的跨层优化装置及方法

摘要

本发明公开了无线网络中一种基于频谱聚合的跨层优化装置及方法，采用遗传算法，并通过将资源分配映射为遗传算法的个体编码，有效避免了使用物理干扰模型进行优化求解的复杂性，满足了大规模无线网络优化的需求。在遗传进化操作时，由于在个体初始化及种群进化过程中，始终保证个体满足优化的约束条件，因而能大大加快收敛的速度，提高发现最优解的效率。

主权项

无线网络中一种基于频谱聚合的跨层优化装置，其特征在于，(1)频谱碎片获取器：用于当前网络中空闲的频谱碎片，频谱感知方法采用能量感知方法；网络中所有主用户为M，其获取的频谱碎片集合表示为(2)信道分配约束器：用于避免自干扰的发生，在同一时刻发送节点i仅能使用信道m与唯一的节点j通信；信道集合为M，次用户集合为N；定义变量表示发送节点i使用信道m与接收节点j通信，否则则信道分配约束表示为Σj∈N,j≠iρijm≤1,∀i,j,m---(1)]]>(3)功率分配约束器：用于获取每个次用户节点的发射功率约束；定义为发送节点i使用信道m与节点j通信的发射功率，则节点i的功率约束为：Σm∈MΣj∈NρijmPijm≤Pimax---(2)]]>(4)整数实数编码器：用于基于感知的频谱碎片集合，并且在满足信道分配约束及功率分配约束的前提下，对各节点分配的信道与功率进行遗传编码，其中信道编码为整数，功率编码为实数；(5)资源分配优化器：基于编码后的种群，采用智能优化算法对种群进行优化；(6)链路容量计算器：用于对遗传算法中的个体编码转化为具体的网络拓扑结构，并基于分配的信道与功率值，基于香农公式及频谱聚合关系确定各链路的有效容量；定义Hij为节点i与节点j之间的信道传输模型，为节点i使用信道m与节点j通信的信干噪比，基于物理干扰模型下的为：SINRijm=PijmHijΣt∈N,t≠iΣs∈N,s≠jPtsmHtj+N0---(3)]]>定义为节点i使用信道m与节点j通信的链路带宽，其表示为，Uijm=Bmlog2(1+SINRijm)---(4)]]>基于频谱聚合原理，节点i与节点j通信的总带宽为，Uij=Σm∈MρijmUijm---(5)]]>(7)路由需求获取器：用于获取网络中所有的端到端的路由请求，其中路由请求包括源节点、目的节点及传输速率需求；(8)基于获取的路由拓扑，计算的链路容量及获取的路由请求，完成路由的优化计算，确定当前的最优路径及该路由下的最终用户传输速率。