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《哈尔滨工程大学》 2010年
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基于智能优化算法的OFDMA系统自适应资源分配问题研究

曹巍巍  
【摘要】:OFDMA是在OFDM基础上发展起来的一种无线接入方式,它的资源分配机制非常灵活,可根据用户业务量的大小动态分配子信道的数量,现已成为无线通信系统的关键技术。其中,OFDMA系统中的资源分配问题越来越得到人们的关注。为此,基于OFDMA系统的自适应资源分配算法相继出现,如基于经典的贪婪算法的子载波分配算法,基于效用函数的自适应资源分配算法,基于遗传算法的资源分配算法等基于物理层和基于物理层与MAC层的跨层资源分配算法。这些资源分配算法从不同角度对现有算法进行了有效改进,取得了一定的成果和进展,但仍存在计算量大,不易实现,频谱利用率低的缺点。因此,基于OFDMA系统的资源分配问题仍是目前的研究热点。而基于智能优化算法的资源分配算法也成为其中的一个重要研究方向。 本文在深入研究分析当前自适应资源分配算法的基础上,分别应用智能优化算法中的粒子群算法和自适应遗传算法对现有的基于物理层的自适应子载波分配算法和基于物理层与MAC层的跨层资源分配算法进行改进,来进一步提高OFDMA系统的频谱利用率及系统容量等性能。 本文首先提出了基于粒子群算法的自适应子载波分配算法。算法利用粒子群算法参数少、收敛速度快、全局寻优能力强等特点解决基于物理层的子载波优化分配问题。在进行资源分配的过程中,算法充分考虑用户间的公平性,根据用户要发送信息量的大小,分配相应的子载波个数,并根据每个用户在每个子载波上的信道衰落状况寻找一组最优的子载波分配方案,以使整个系统所需的发射功率最小。仿真结果表明,在发送数据速率和误码率一定的条件下,本文提出的改进算法能更快、更有效的自适应分配子载波,减小整个系统所需的发射功率。 其次,针对基于物理层与MAC层的跨层资源分配算法的缺点和不足,又提出了基于自适应遗传算法的跨层资源分配算法,并以整个系统所有用户发送的比特信息之和作为系统的效用函数,利用该算法在保证群体多样性的同时可提高全局搜索能力解决跨层资源优化分配问题。为保证用户间的公平性,算法将影响系统性能的用户列队状态信息及信道状态信息等重要指标作为参考依据以产生优秀的子载波分配方案,从而为各个用户分配相应的子载波集合。同时,为避免算法陷入局部最优,通过自适应交叉概率和变异概率对初始子载波分配方案进行遗传操作,以寻求最优的资源分配方案。仿真结果表明,在保证用户间公平性的前提下,本文提出的改进算法最大限度的提高了系统的频谱利用率及吞吐量,且减小了用户的平均等待时延,满足了用户的QoS要求。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN929.531

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 彭倩;OFDMA系统中自适应资源分配算法研究[D];西南交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩明;李晓辉;易克初;;基于区分业务的OFDM跨层动态资源分配算法[J];电路与系统学报;2008年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 唐文艳;结构优化中的遗传算法研究和应用[D];大连理工大学;2002年
2 杨祥;无线正交频分多址系统中自适应资源配置研究[D];华南理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁立宏;OFDM中的自适应调制技术研究[D];重庆大学;2005年
2 李精华;OFDM系统自适应调制技术的研究[D];天津大学;2006年
3 黄春江;OFDMA系统干扰抑制与子载波分配[D];北京邮电大学;2007年
4 张莉;OFDM自适应资源分配算法研究[D];南京航空航天大学;2006年
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6 张秀峰;OFDM系统中自适应调制与编码技术研究[D];湖南大学;2008年
7 李欣;自适应遗传算法的改进与研究[D];南京信息工程大学;2008年
8 白玉;OFDMA系统的资源分配算法研究[D];北京邮电大学;2008年
9 王飞;OFDM系统中PHY-MAC跨层自适应研究[D];华中科技大学;2007年
10 梁芳;遗传算法的改进及其应用[D];武汉理工大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 高建波;赵尔沅;乐光新;;小波提升变换OFDM系统抗脉冲性能分析[J];半导体技术;2006年08期
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8 赵秋玲,张奇志,戈新生;非完整运动规划的粒子群优化算法[J];北京机械工业学院学报;2005年02期
9 路程;张晓林;李铀;;无线通信非线性失真仿真器的设计与实现[J];北京航空航天大学学报;2011年05期
10 杨东升;郇极;Stefan Schmitz;Karl-Heinz Wurst;;用于可重构机床控制系统的电力线通信技术[J];北京航空航天大学学报;2011年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张顶学;关治洪;刘新芝;;多种群并行粒子群算法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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5 安建平;罗常青;;一种宽带OFDM快跳频电台中频及基带处理单元的实现方案[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
6 周志平;王华奎;马琴;;空时编码在MIMO-OFDM系统中的应用[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
7 朱丽莉;程华;王华奎;;基于PTS法降低OFDM系统峰均功率比的研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
8 李世博;贾国强;;第四代移动通信系统的关键技术及网络结构[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
9 李燕;王峰;;基于MIMO_OFDM的B3G/4G系统模型[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
10 李萍;刘峰;;一种提高无线Mesh网络QoS的OFDM非线性补偿技术[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付江志;直扩测控系统中的窄带干扰抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 于志明;无线通信系统中的信号识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 苏佳;衰落信道上多用户通信的优化技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张春玉;预应力空间网格结构优化理论及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张俐;面向概念设计方案选择的协同决策方法研究[D];华中科技大学;2010年
7 张旭辉;基于自适应OFDM的电力线高速数据通信关键技术研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
8 车勇;轮胎噪声的预测方法与试验研究及优化设计[D];武汉理工大学;2010年
9 刘苗;基于认知无线电的PAPR优化算法及ICI抑制算法的研究[D];吉林大学;2011年
10 林雁;LTE无线通信系统若干关键技术研究[D];北京邮电大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 雷鸣;OFDM系统自适应资源分配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李国伟;基于电力线载波的采煤机监控通信系统的设计[D];山东科技大学;2010年
4 毛剑;基于MIMO-OFDM系统的均衡技术研究[D];长春理工大学;2010年
5 张娓娓;焦炭生产过程质量模型建模方法研究[D];郑州大学;2010年
6 马俊;长距离输水管网优化设计与研究[D];郑州大学;2010年
7 翟卫松;基于认知无线电的预编码OFDM系统研究[D];郑州大学;2010年
8 边峦剑;基于改进粒子群的盲源分离算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 宋楠;MIMO-OFDM系统的信道估计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张靓;基于匹配博弈的认知无线电频谱分配技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 毕晓君;曹巍巍;;基于粒子群算法的OFDMA系统自适应子载波分配问题[J];哈尔滨工程大学学报;2010年08期
2 程永明;江铭炎;;基于改进人工鱼群算法的多用户OFDM系统自适应资源分配[J];计算机应用研究;2009年06期
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6 李大卫,王莉,王梦光;遗传算法在有时间窗车辆路径问题上的应用[J];系统工程理论与实践;1999年08期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李晓磊;一种新型的智能优化方法-人工鱼群算法[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 雷鸣;OFDM系统自适应资源分配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 张弛;OFDM的动态子载波功率分配算法研究[D];南京航空航天大学;2006年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李红梅;OFDMA下行链路系统中无线资源分配算法研究[D];西南交通大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 杨祥;无线正交频分多址系统中自适应资源配置研究[D];华南理工大学;2005年
2 陆彦辉;B3G移动通信系统中无线资源管理技术的研究[D];北京邮电大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 武金瑛;遗传算法及其在结构优化中的应用[D];大连理工大学;2000年
2 周敏;遗传算法的若干改进及应用[D];中国科学院软件研究所;2001年
【相似文献】
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1 陈明辉;MC-CDMA及OFDMA在WLAN中的系统分析[J];自动化技术与应用;2005年08期
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10 袁鹏,陈臣,吴岱金;基于802.16a协议的野战指挥所局域网[J];现代电子技术;2005年01期
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1 魏晓敏;马锴;赵滨;罗小元;关新平;;基于OFDMA的认知无线电网络功率与载波协同分配[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
2 李从改;何晨;蒋铃鸽;;OFDMA多小区系统中频率复用的性能分析[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年
3 邱涛;贺志强;牛凯;田宝玉;;多小区OFDMA系统下行链路的分布式子载波分配[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年
4 张昕;叶梧;冯穗力;庄宏成;;基于蚁群算法的OFDMA系统自适应资源分配算法[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年
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7 胡艳军;李李;;一种基于比例公平性的次优化功率分配算法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
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9 吴波;沈骏;陈晨;项海格;;基于预测的OFDMA系统中断容量的优化[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年
10 林华乐;蒋良成;超贠;;IEEE 802.16e OFDMA系统中的帧检测算法[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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5 王涛;WiMAX欲寻700MHz“栖身”[N];通信产业报;2005年
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9 Altera通信业务部资深总监 ArunIyengar;40nmFPGA为3G和LTE提供强力支持[N];中国电子报;2009年
10 本报记者 吴艳 裴宏;创新与专利,缔造高通“神话”[N];中国知识产权报;2011年
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1 张昕;基于OFDMA的宽带无线通信系统资源分配研究[D];华南理工大学;2010年
2 杨丽花;高速移动OFDMA/SC-FDMA传输系统关键技术研究[D];西安电子科技大学;2013年
3 白铂;OFDMA资源分配的解析研究[D];清华大学;2010年
4 陈龙泉;OFDMA-PON的调制技术与系统实现研究[D];北京邮电大学;2013年
5 黄正磊;基于OFDMA的Femtocell网络自优化关键技术研究[D];北京邮电大学;2012年
6 李李;基于OFDMA的认知无线网络的资源分配与干扰抑制研究[D];上海交通大学;2012年
7 蒋韡琳;OFDMA系统小区间干扰消除与资源分配算法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 范达;OFDMA系统中频率同步技术的研究[D];清华大学;2009年
9 刘畅;OFDMA中继系统的无线资源管理策略研究[D];中国科学技术大学;2011年
10 李洪星;无线协作通信中的关键技术研究[D];上海交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李奎元;OFDMA系统同步技术研究[D];北京邮电大学;2010年
2 钟如秀;OFDMA系统分布式资源分配算法研究[D];华南理工大学;2011年
3 刘佳佳;基于OFDMA系统的资源分配算法研究[D];华北电力大学;2011年
4 王崇鉴;OFDMA无线多跳中继网络中基于能效的资源分配研究[D];西南交通大学;2012年
5 李奋达;基于非合作博弈论OFDMA系统资源分配研究[D];华南理工大学;2012年
6 刘刚;基于802.16e的OFDMA上下行链路同步技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 董宇;基于OFDMA的中继协作网络资源分配的研究[D];北京邮电大学;2010年
8 隋海虹;中继增强的OFDMA系统最优调度算法研究[D];南昌航空大学;2012年
9 朱兆聪;OFDMA系统移动台端API的设计与实现[D];北京邮电大学;2010年
10 常玲君;基于博弈论的OFDMA系统资源分配研究[D];北京邮电大学;2011年
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