專利名稱：通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前隨著通信網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)寬帶技術(shù)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量呈爆發(fā)性增長(zhǎng)，為了滿足未來(lái)人們對(duì)移動(dòng)通信越來(lái)越高的要求，擺脫場(chǎng)地以及環(huán)境的束縛，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)真正意義上的無(wú)所不在，因此，通信網(wǎng)絡(luò)如何向用戶提供高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并支持用戶在各種無(wú)線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游服務(wù)，尤其在話務(wù)熱點(diǎn)和覆蓋欠佳的區(qū)域提供補(bǔ)熱和補(bǔ)盲控制已經(jīng)顯得尤為重要。
現(xiàn)有頻譜以宏基站為主的網(wǎng)絡(luò)部署已經(jīng)很難滿足容量需求，為此，在通信網(wǎng)絡(luò)中引入小基站以實(shí)現(xiàn)多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的同頻組網(wǎng)不失為當(dāng)前一種較佳的解決方案，同時(shí)也帶來(lái)了多種類型的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的融合和發(fā)展。類似這樣的不具有相同的傳輸性質(zhì)和通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)被統(tǒng)一稱為無(wú)線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(Heterogeneous Net),它一方面有效地降低了運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維成本；另一方面，對(duì)于終端用戶來(lái)說(shuō)，其業(yè)務(wù)體驗(yàn)也獲得了明顯的提升。目前的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)論是傳統(tǒng)的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)還是多網(wǎng)融合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其目標(biāo)都是為移動(dòng)用戶提供更大的系統(tǒng)容量和更好的服務(wù)質(zhì)量。為了有效地降低系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)的容量保證通信鏈路的質(zhì)量，就需要對(duì)頻帶、發(fā)射功率和信道等有限的無(wú)線資源進(jìn)行合理的動(dòng)態(tài)分配，使得系統(tǒng)資源得到充分利用，系統(tǒng)性能得以優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。在眾多的無(wú)線關(guān)鍵技術(shù)中，功率控制是其中的難點(diǎn)同時(shí)也是關(guān)鍵點(diǎn)之一。功率控制的主要目的，就是通過(guò)控制終端或者基站的發(fā)射功率方法來(lái)抑制干擾，基本思想是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，在滿足正常通信質(zhì)量要求的前提下，使得在接收機(jī)處的接收功率盡量小。如果系統(tǒng)中所有的發(fā)射機(jī)都使用剛剛滿足要求的最小發(fā)送功率，那么系統(tǒng)中干擾將大大降低，但是并不會(huì)降低單個(gè)接收機(jī)的接收質(zhì)量。當(dāng)干擾功率比發(fā)送功率降低的幅度更大時(shí)，就能增加整個(gè)系統(tǒng)的容量。另外，功率控制在通信中還起著節(jié)能的作用，對(duì)于移動(dòng)終端用戶而言，如果能夠以盡可能小的發(fā)射功率與基站建立正常通信，勢(shì)必能夠延長(zhǎng)電池的放電時(shí)間。因此合理有效的功率控制方案，將使整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)出高容量和高服務(wù)質(zhì)量的特點(diǎn)。通常功率控制分為上行功率控制和下行功率控制，上下行功率控制獨(dú)立進(jìn)行。傳統(tǒng)的功率控制方法一般可以分為如下兩種一種是基于優(yōu)化的功率控制方法，另一種是基于反饋的功率控制方法。其中，對(duì)于基于優(yōu)化的功率控制算法，需要知道整個(gè)系統(tǒng)的精確模型，通過(guò)目標(biāo)函數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行描述，在使系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)下，完成對(duì)各個(gè)移動(dòng)終端發(fā)射功率的計(jì)算，然后將算出的功率值實(shí)時(shí)加載給移動(dòng)終端。這種方法控制準(zhǔn)確且具有明確意義的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，但計(jì)算量大，且不適合動(dòng)態(tài)環(huán)境。當(dāng)環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，原來(lái)求得的最優(yōu)解將不再適用，特別是當(dāng)系統(tǒng)維數(shù)，用戶數(shù)量發(fā)生變化時(shí)，需要重新建立系統(tǒng)模型和再次優(yōu)化，這種情況下任務(wù)實(shí)時(shí)完成是比較難實(shí)現(xiàn)的，因此基于優(yōu)化的功率控制算法只具有理論上的研究?jī)r(jià)值，而不具有實(shí)用意義。另外，對(duì)于基于反饋的功率控制算法，其控制靈活，易于實(shí)現(xiàn)，但步長(zhǎng)的確定在很大程度上依賴于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，并且缺乏理論依據(jù)。如果選擇不適當(dāng)?shù)牟介L(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生很大的過(guò)調(diào)量或較長(zhǎng)的穩(wěn)定時(shí)間，從而影響每個(gè)用戶的信干比和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并且此基于反饋的功率控制算法是根據(jù)單個(gè)用戶服務(wù)質(zhì)量的變化來(lái)確定發(fā)射功率的變化趨勢(shì)，不涉及系統(tǒng)整體的最優(yōu)概念。目前典型的功率控制算法大概有以下幾種傳統(tǒng)固定步長(zhǎng)的功率控制算法、基于接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量的功率控制算法、基于通信鏈路傳輸質(zhì)量(如SIR (Signal toInterference Ratio,信噪比)，BER (Bit Error Rate,比特差錯(cuò)率))的功率控制算法以及基于隨機(jī)理論的功率控制算法等，下面分別對(duì)其簡(jiǎn)述之。(一)傳統(tǒng)固定步長(zhǎng)的功率控制算法 以上行鏈路為例，若設(shè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率為P (t)在每個(gè)功率控制周期Tp以步長(zhǎng)Λ P進(jìn)行調(diào)整/ (/) =尸0-7；)土Δρ ;其中，步長(zhǎng)Λρ固定為ldB。這種功率控制算法，允許基站發(fā)送功率控制命令，用戶通過(guò)此控制命令，以固定步長(zhǎng)調(diào)整發(fā)射功率，功率改變過(guò)程就像一個(gè)“乒乓”控制，這種功率控制算法的穩(wěn)定性差，且易產(chǎn)生過(guò)調(diào)量過(guò)大和穩(wěn)定時(shí)間過(guò)短的情況。(二)基于接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量的功率控制算法獲得對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的估計(jì)對(duì)于大多數(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)相對(duì)容易，所以大多數(shù)算法是圍繞著基于接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量進(jìn)行的。同樣地，在該算法中個(gè)，對(duì)于上行鏈路，移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)接收信號(hào)強(qiáng)度為Ci(t)，其與移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率Pi(t)之間是一線性關(guān)系，則這種基于接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量的靜態(tài)控制算法采用下式來(lái)表述/^(/+ 1) = (7+ / (；(/)；式中，β是大于零的常數(shù)，該算法中，其參數(shù)α，β的選擇對(duì)系統(tǒng)的性能影響至關(guān)重要。(三)基于通信鏈路傳輸質(zhì)量的功率控制算法通信鏈路的傳輸質(zhì)量可以用信噪比(SIR)或比特差錯(cuò)率(BER)加以衡量。現(xiàn)以基于SIR平衡的功率控制算法，以集中式為例對(duì)此類算法進(jìn)行介紹。對(duì)于多小區(qū)多用戶的蜂窩系統(tǒng)而言，設(shè)系統(tǒng)中小區(qū)基站的數(shù)目為N，每小區(qū)有Mn(n=l, 2，3……N)個(gè)移動(dòng)用戶。以上行鏈路為例，若屬于第k個(gè)小區(qū)的移動(dòng)用戶i的信干比用r\(t)表示，則有
(P
「一I η = r .ki 1—— k=l 2 .....N;
J對(duì)式中，Gki為移動(dòng)用戶i到基站k的鏈路增益，Pi為移動(dòng)用戶i的發(fā)射功率。設(shè)保證通信鏈路質(zhì)量下要求的SIR的門限值為Yi,則為保證通信質(zhì)量，應(yīng)該有I] > Y1 ；若不考慮噪聲的影響，則
Γ_ (U), _ I)
_6] IYjZiiPj ;上式中，Zkj=Ickl ] 是歸一化后的鏈路增益矩陣，代入上式得到
O j = kPi > (Zi)(YjPjZlj)； 寫成矩陣的形式P->PZ ；
r式中，Z= ;尸=(/夂/)2，/',……PNf，P>0 ;/ = (,1，,2，,3，..…7#)Γ，基于 SIR 平衡
的功率控制算法，就是利用一些測(cè)量信息來(lái)決定滿足發(fā)射功率矢量P。因?yàn)樵谇蠼夤β蔖的過(guò)程中需要知道所有鏈路的增益，所以此算法為集中式功率控制算法。集中式功率控制算法獲得的控制性能好，可以說(shuō)是最佳的功率控制，然而其同樣存在著一缺點(diǎn)，即獲得某一時(shí)刻的歸一化鏈路矩陣計(jì)算量比較大。(四)基于隨機(jī)理論的功率控制算法Ulukus和Yates提出了一個(gè)基于隨機(jī)理論的擴(kuò)展的功率控制算法，其算法用下式表不:^(^ + 1) = I· (1 + 7/)^/(0 + ^,^,(077-;式中，Gik為移動(dòng)臺(tái)1和與之建立連接的基站1^之間的信道增益；011，11=1，2，3···.，滿足條件Cti=E或％ =f, ε是一個(gè)小的正常數(shù)；Vi(t)是移動(dòng)臺(tái)i在t時(shí)刻的SMF (Squared
Matched Filter)輸出，它是一個(gè)均值為零，方差為σ 2的高斯分布的隨機(jī)噪聲。除上述概括的四類基本功率控制算法之外，不排除還有很多其它功率控制算法的分支研究?？傮w來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的功率控制算法大多是基于傳統(tǒng)的功率控制算法的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)?；诟黝愃惴▊?cè)重點(diǎn)不同，有的體現(xiàn)在硬件可行性方面，有的側(cè)重于整網(wǎng)性能的提升，有的重點(diǎn)簡(jiǎn)化模型實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等。一方面，這些傳統(tǒng)功率控制算法在歷經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐過(guò)程，具有一定的可靠性和穩(wěn)定性；另一方面，其也被證實(shí)在長(zhǎng)期演進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)出了一定的局限性抑或復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高目標(biāo)基站的上行通信鏈路的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，同時(shí)盡可能減小對(duì)其他基站的干擾影響，本發(fā)明的目的在于提供一種通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法及裝置。本發(fā)明主要是在基于傳統(tǒng)功控通信鏈路傳輸質(zhì)量準(zhǔn)則基礎(chǔ)上，利用遺傳算法的全局搜索能力，確定適用度函數(shù)和設(shè)立評(píng)價(jià)函數(shù)，使得系統(tǒng)能夠盡可能快速計(jì)算某一時(shí)刻移動(dòng)終端發(fā)射功率，保證目標(biāo)基站的上行通信鏈路的QoS，同時(shí)盡可能減小對(duì)其他基站的干擾影響。為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，包括A、對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，獲取理論最優(yōu)的移動(dòng)終端發(fā)射功率表達(dá)式；B、結(jié)合遺傳算法確定適應(yīng)度函數(shù)；
·
C、確定變量的二進(jìn)制串位數(shù)；D、初始化種群；E、從二進(jìn)制串中返回一個(gè)實(shí)際的值作為實(shí)際變量；F、根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)得到染色體中最健壯及最虛弱的基因，并據(jù)此設(shè)計(jì)遺傳算子以及確定遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)。優(yōu)選實(shí)施方式下，在所述步驟A中，所述理論最優(yōu)的移動(dòng)終端發(fā)射功率f矢量表達(dá)式為P=(I-H) η其中，矩陣= 其為一個(gè)MXM的歸一化鏈路增益矩陣；矢量η = (δη/
Gni) X Y ’ i，其為歸一化噪聲功率矢量，其中八是基站η處的熱噪聲功率，Gni為某一時(shí)刻第i個(gè)移動(dòng)終端和基站η之間的鏈路增益，Y丨i為第i個(gè)移動(dòng)終端的目標(biāo)信干比。優(yōu)選實(shí)施方式下，在所述步驟B中，對(duì)于通信系統(tǒng)上行鏈路而言，確定的適應(yīng)度函數(shù)如下//(/) = Z [/,,(/) +沴(O];
/-I其中，Φ (t)=Pi(t)-Pi(t-l),Pi(t)表示第i個(gè)移動(dòng)終端在第t代的發(fā)射功率。更為優(yōu)選地實(shí)施方式下，所述適應(yīng)度函數(shù)的約束條件為對(duì)接收信號(hào)SINR的解調(diào)門限
G , X p '；對(duì)移動(dòng)終端發(fā)射功率O < P1(I) < P, I11；1X ；其中，Ii表示第i個(gè)移動(dòng)終端所接收到的干擾和噪聲功率總和，Y丨i表示第i個(gè)移動(dòng)終端的目標(biāo)信干比，Pijlax是第i個(gè)移動(dòng)終端發(fā)射功率的最大值。更為優(yōu)選地實(shí)施方式下，得到發(fā)射功率的搜索取值范圍為
(γ'χ λs 凡(r) s ρ,腿。
優(yōu)選實(shí)施方式下，所述通信網(wǎng)絡(luò)為同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)或異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選實(shí)施方式下，在所述步驟C中，每個(gè)變量的二進(jìn)制串位數(shù)可由以下數(shù)學(xué)式獲取< “ max -α)χ I(T <2mi-I ；其中，變量的搜索取值下限值《 =變量的搜索取值范圍為& $ j，當(dāng)精
度確定到小數(shù)點(diǎn)后η位時(shí)，每個(gè)變量應(yīng)該被分成至少(Pi max_ a) XlOn個(gè)部分。更為優(yōu)選地實(shí)施方式下，所述計(jì)算得到的每個(gè)變量的二進(jìn)制串位數(shù)為每個(gè)基因的長(zhǎng)度，染色體的長(zhǎng)度等于基因的長(zhǎng)度乘以基因的個(gè)數(shù)。優(yōu)選實(shí)施方式下，在所述步驟D中，初始種群是從解的范圍中隨機(jī)確定的，在獲得 了染色體的長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，對(duì)于基于此長(zhǎng)度的0、1染色體串的生成，可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置的初始種群數(shù)目隨機(jī)生成K組。更為優(yōu)選地實(shí)施方式下，當(dāng)處理周期超過(guò)預(yù)設(shè)的時(shí)間段周期T后，則轉(zhuǎn)步驟C，以計(jì)算二進(jìn)制串位數(shù)IV如果計(jì)算得到的二進(jìn)制串位數(shù)與前一個(gè)周期計(jì)算得到的相同，則繼續(xù)采用前一個(gè)周期迭代得到的最優(yōu)解并通過(guò)交叉、變異操作生成下一周期的初始種群；如果Hlj已經(jīng)改變，則需要重新生成新的Hlj長(zhǎng)度以初始隨機(jī)種群。優(yōu)選實(shí)施方式下，在所述步驟E中，從二進(jìn)制串返回一個(gè)實(shí)際的值作為實(shí)際變量可以采用如下公式來(lái)實(shí)現(xiàn)
P; nriv —aPi -a + Jecimal(snbsiring)χ ; -；
2 J —I其中，decimal (substring)表示變量Pi的十進(jìn)位數(shù)值。優(yōu)選實(shí)施方式下，在所述步驟F中，采用輪盤賭法，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)得到染色體中最健壯及最虛弱的基因，并據(jù)此設(shè)計(jì)遺傳算子以及確定遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)，其具體步驟包括F1、根據(jù)各個(gè)隨機(jī)生成的染色體二進(jìn)制對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值Uk，K這個(gè)參數(shù)主要用于體現(xiàn)遺傳算法的隨機(jī)可控性，可以人為初始設(shè)置，計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)eval (Uk)eval{l!k) = μ{ ) k = 1,2,3,.....；F2、計(jì)算群體的適應(yīng)度總和F = 'Yjeval{l!k)；
k=lF3、計(jì)算對(duì)應(yīng)每個(gè)染色體Uk的選擇概率Yk Yk=e^-,
I1F4、計(jì)算每個(gè)染色體Uk的累計(jì)概率Qk
kO1 =[( k = 1,2,3..…,K ；
F5、選擇新種群的一個(gè)染色體。優(yōu)選實(shí)施方式下，所述步驟F5包括F51、輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)K次，每次轉(zhuǎn)動(dòng)生成一個(gè)
間的隨機(jī)數(shù)r，記作r大小為I XK向量;F52、利用隨機(jī)數(shù)向量的每一個(gè)元素進(jìn)行一次篩選得到當(dāng)前隨機(jī)數(shù)對(duì)應(yīng)的滿足條件的一個(gè)新種群，如果當(dāng)前隨機(jī)數(shù)^ < Q1,則直接選擇染色體U1這個(gè)種群作為該隨機(jī)數(shù)選取的最優(yōu)解；如果不滿足A < Q1,則比較滿足Qk < & < Qk+1，則選取第k個(gè)初始種群，依次遍歷隨機(jī)數(shù)矩陣r的每一個(gè)元素，遞推直至將隨機(jī)數(shù)全部比較完，選中的初始種群概率出現(xiàn)最多的第k組，也就是最后當(dāng)前t時(shí)刻的最佳發(fā)射功率；F53、如果選中的新種群Uk不唯一，則再結(jié)合選擇概率對(duì)當(dāng)前多組Uk進(jìn)行比較，將選擇概率最小的Uk作為本次最優(yōu)種群的輸出。 一種通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，包括功率控制模塊，其用于對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，獲取理論最優(yōu)的移動(dòng)終端發(fā)射功率表達(dá)式；結(jié)合遺傳算法確定適應(yīng)度函數(shù)；確定變量的二進(jìn)制串位數(shù)；初始化種群；從二進(jìn)制串中返回一個(gè)實(shí)際的值作為實(shí)際變量；以及，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)得到染色體中最健壯及最虛弱的基因，并據(jù)此設(shè)計(jì)遺傳算子以及確定遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)。優(yōu)選實(shí)施方式下，所述理論最優(yōu)的移動(dòng)終端發(fā)射功率；> 矢量表達(dá)式為/>=(/-//) ；其中，矩陣孖= |^J，其為一個(gè)MXM的歸一化鏈路增益矩陣；矢量η = (δη/
Gni) X Y ’ i，其為歸一化噪聲功率矢量，其中八是基站η處的熱噪聲功率，Gni為某一時(shí)刻第i個(gè)移動(dòng)終端和基站η之間的鏈路增益，Y丨i為第i個(gè)移動(dòng)終端的目標(biāo)信干比。優(yōu)選實(shí)施方式下，對(duì)于通信系統(tǒng)上行鏈路而言，功率控制模塊確定的適應(yīng)度函數(shù)如下
MMO = Σ [a(/)+^(0]；
i=\其中，Φ (t)=Pi(t)-Pi(t-l),Pi(t)表示第i個(gè)移動(dòng)終端在第t代的發(fā)射功率。更為優(yōu)選地實(shí)施方式下，所述適應(yīng)度函數(shù)的約束條件為對(duì)接收信號(hào)SINR的解調(diào)門限
Gxp. '> ；對(duì)移動(dòng)終端發(fā)射功率O </；,(/)</; ；其中，Ii表示第i個(gè)移動(dòng)終端所接收到的干擾和噪聲功率總和，Y丨i表示第i個(gè)移動(dòng)終端的目標(biāo)信干比，Pijlax是第i個(gè)移動(dòng)終端發(fā)射功率的最大值。更為優(yōu)選地實(shí)施方式下，得到發(fā)射功率的搜索取值范圍為
權(quán)利要求
1.一種通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，包括 A、對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，獲取理論最優(yōu)的移動(dòng)終端發(fā)射功率表達(dá)式； B、結(jié)合遺傳算法確定適應(yīng)度函數(shù)； C、確定變量的二進(jìn)制串位數(shù)； D、初始化種群； E、從二進(jìn)制串中返回一個(gè)實(shí)際的值作為實(shí)際變量； F、根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)得到染色體中最健壯及最虛弱的基因，并據(jù)此設(shè)計(jì)遺傳算子以及確定遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)。
2.如權(quán)利要求I所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，在所述步驟A中，所述理論最優(yōu)的移動(dòng)終端發(fā)射功率f矢量表達(dá)式為Ρ = {Ι-Ηγιη ; 其中，矩陣丑= 1aJ，其為一個(gè)MXM的歸一化鏈路增益矩陣；矢量n = (Sn/Gni)XY ’i，其為歸一化噪聲功率矢量，其中Sn是基站η處的熱噪聲功率，Gni為某一時(shí)刻第i個(gè)移動(dòng)終端和基站η之間的鏈路增益，Y丨i為第i個(gè)移動(dòng)終端的目標(biāo)信干比。
3.如權(quán)利要求I所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，在所述步驟B中，對(duì)于通信系統(tǒng)上行鏈路而言，確定的適應(yīng)度函數(shù)如下MO = Σ [a (0+^(0]；；=1 其中，表示第i個(gè)移動(dòng)終端在第t代的發(fā)射功率。
4.如權(quán)利要求3所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，所述適應(yīng)度函數(shù)的約束條件為 對(duì)接收信號(hào)SINR的解調(diào)門限' I1 ’ 對(duì)移動(dòng)終端發(fā)射功率O^/MO < λ max 其中，Ii表示第i個(gè)移動(dòng)終端所接收到的干擾和噪聲功率總和，Y ’ i表示第i個(gè)移動(dòng)終端的目標(biāo)信干比，Pijiax是第i個(gè)移動(dòng)終端發(fā)射功率的最大值。
5.如權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，得到發(fā)射功率的搜索取值范圍為 y' XIΛ P1 皿。V ^ni J
6.如權(quán)利要求I所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，所述通信網(wǎng)絡(luò)為同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)或異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
7.如權(quán)利要求5所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，在所述步驟C中，每個(gè)變量的二進(jìn)制串位數(shù)可由以下數(shù)學(xué)式獲取
8.如權(quán)利要求7所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，所述計(jì)算得到的每個(gè)變量的二進(jìn)制串位數(shù)為每個(gè)基因的長(zhǎng)度，染色體的長(zhǎng)度等于基因的長(zhǎng)度乘以基因的個(gè)數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，在所述步驟D中，初始種群是從解的范圍中隨機(jī)確定的，在獲得了染色體的長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，對(duì)于基于此長(zhǎng)度的O、I染色體串的生成，可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置的初始種群數(shù)目隨機(jī)生成K組。
10.如權(quán)利要求9所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，當(dāng)處理周期超過(guò)預(yù)設(shè)的時(shí)間段周期T后，則轉(zhuǎn)步驟C，以計(jì)算二進(jìn)制串位數(shù)HV如果計(jì)算得到的二進(jìn)制串位數(shù)與前一個(gè)周期計(jì)算得到的相同，則繼續(xù)采用前一個(gè)周期迭代得到的最優(yōu)解并通過(guò)交叉、變異操作生成下一周期的初始種群；如果Hlj已經(jīng)改變，則需要重新生成新的長(zhǎng)度以初始隨機(jī)種群。
11.如權(quán)利要求I所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，在所述步驟E中，從二進(jìn)制串返回一個(gè)實(shí)際的值作為實(shí)際變量可以采用如下公式來(lái)實(shí)現(xiàn)
12.如權(quán)利要求I所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，在所述步驟F中，采用輪盤賭法，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)得到染色體中最健壯及最虛弱的基因，并據(jù)此設(shè)計(jì)遺傳算子以及確定遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)，其具體步驟包括 F1、根據(jù)各個(gè)隨機(jī)生成的染色體二進(jìn)制對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值Uk，K這個(gè)參數(shù)主要用于體現(xiàn)遺傳算法的隨機(jī)可控性，可以人為初始設(shè)置，計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)eval (Uk)
13.如權(quán)利要求12所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法，其特征在于，所述步驟F5包括 F51、輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)K次，每次轉(zhuǎn)動(dòng)生成一個(gè)[O，I]間的隨機(jī)數(shù)r，記作r大小為IXK向量；F52、利用隨機(jī)數(shù)向量的每一個(gè)元素進(jìn)行一次篩選得到當(dāng)前隨機(jī)數(shù)對(duì)應(yīng)的滿足條件的一個(gè)新種群，如果當(dāng)前隨機(jī)數(shù)A ( Q1，則直接選擇染色體U1這個(gè)種群作為該隨機(jī)數(shù)選取的最優(yōu)解；如果不滿足A ( Q1,則比較滿足Qk彡η彡Qk+1,則選取第k個(gè)初始種群,依次遍歷隨機(jī)數(shù)矩陣r的每一個(gè)元素，遞推直至將隨機(jī)數(shù)全部比較完，選中的初始種群概率出現(xiàn)最多的第k組，也就是最后當(dāng)前t時(shí)刻的最佳發(fā)射功率； F53、如果選中的新種群Uk不唯一，則再結(jié)合選擇概率對(duì)當(dāng)前多組Uk進(jìn)行比較，將選擇概率最小的Uk作為本次最優(yōu)種群的輸出。
14.一種通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，包括 功率控制模塊，其用于對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，獲取理論最優(yōu)的移動(dòng)終端發(fā)射功率表達(dá)式；結(jié)合遺傳算法確定適應(yīng)度函數(shù)；確定變量的二進(jìn)制串位數(shù)；初始化種群；從二進(jìn)制串中返回一個(gè)實(shí)際的值作為實(shí)際變量；以及，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)得到染色體中最健壯及最虛弱的基因，并據(jù)此設(shè)計(jì)遺傳算子以及確定遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，所述理論最優(yōu)的移動(dòng)終端發(fā)射功率>矢量表達(dá)式為
16.如權(quán)利要求14所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，對(duì)于通信系統(tǒng)上行鏈路而言，功率控制模塊確定的適應(yīng)度函數(shù)如下
17.如權(quán)利要求16所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，所述適應(yīng)度函數(shù)的約束條件為 對(duì)接收信號(hào)SINR的解調(diào)門限
18.如權(quán)利要求17所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，得到發(fā)射功率的搜索取值范圍為
19.如權(quán)利要求14所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，所述通信網(wǎng)絡(luò)為同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)或異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
20.如權(quán)利要求18所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，每個(gè)變量的二進(jìn)制串位數(shù)1 可由以下數(shù)學(xué)式獲取
21.如權(quán)利要求20所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算得到的每個(gè)變量的二進(jìn)制串位數(shù)為每個(gè)基因的長(zhǎng)度，染色體的長(zhǎng)度等于基因的長(zhǎng)度乘以基因的個(gè)數(shù)。
22.如權(quán)利要求21所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，初始種群是從解的范圍中隨機(jī)確定的，在獲得了染色體的長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，對(duì)于基于此長(zhǎng)度的O、I染色體串的生成，可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置的初始種群數(shù)目隨機(jī)生成K組。
23.如權(quán)利要求22所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，當(dāng)處理周期超過(guò)預(yù)設(shè)的時(shí)間段周期T后，則重新計(jì)算二進(jìn)制串位數(shù)％_，如果計(jì)算得到的二進(jìn)制串位數(shù)與前一個(gè)周期計(jì)算得到的相同，則繼續(xù)采用前一個(gè)周期迭代得到的最優(yōu)解并通過(guò)交叉、變異操作生成下一周期的初始種群；如果Hlj已經(jīng)改變，則需要重新生成新的長(zhǎng)度以初始隨機(jī)種群。
24.如權(quán)利要求14所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，從二進(jìn)制串返回一個(gè)實(shí)際的值作為實(shí)際變量可以采用如下公式來(lái)實(shí)現(xiàn)
25.如權(quán)利要求14所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，采用輪盤賭法，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)得到染色體中最健壯及最虛弱的基因，并據(jù)此設(shè)計(jì)遺傳算子以及確定遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)，其具體步驟包括 1)根據(jù)各個(gè)隨機(jī)生成的染色體二進(jìn)制對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值uk，K這個(gè)參數(shù)主要用于體現(xiàn)遺傳算法的隨機(jī)可控性，可以人為初始設(shè)置，計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)eval (Uk)
26.如權(quán)利要求25所述的通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制裝置，其特征在于，所述步驟F5包括 51)輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)K次，每次轉(zhuǎn)動(dòng)生成一個(gè)[O，I]間的隨機(jī)數(shù)r，記作r大小為IXK向量； 52)利用隨機(jī)數(shù)向量的每一個(gè)元素進(jìn)行一次篩選得到當(dāng)前隨機(jī)數(shù)對(duì)應(yīng)的滿足條件的一個(gè)新種群，如果當(dāng)前隨機(jī)數(shù)^ ( Q1，則直接選擇染色體U1這個(gè)種群作為該隨機(jī)數(shù)選取的最優(yōu)解；如果不滿足A ( Q1，則比較滿足Qk彡&彡Qk+1，則選取第k個(gè)初始種群，依次遍歷隨機(jī)數(shù)矩陣r的每一個(gè)元素，遞推直至將隨機(jī)數(shù)全部比較完，選中的初始種群概率出現(xiàn)最多的第k組，也就是最后當(dāng)前t時(shí)刻的最佳發(fā)射功率； 53)如果選中的新種群Uk不唯一，則再結(jié)合選擇概率對(duì)當(dāng)前多組Uk進(jìn)行比較，將選擇概率最小的Uk作為本次最優(yōu)種群的輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通信網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的上行功率控制方法及裝置，所述方法包括對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，獲取理論最優(yōu)的移動(dòng)終端發(fā)射功率表達(dá)式；結(jié)合遺傳算法確定適應(yīng)度函數(shù)；確定變量的二進(jìn)制串位數(shù)；初始化種群；從二進(jìn)制串中返回一個(gè)實(shí)際的值作為實(shí)際變量；以及，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)得到染色體中最健壯及最虛弱的基因，并據(jù)此設(shè)計(jì)遺傳算子以及確定遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)。采用本發(fā)明，可以滿足通信網(wǎng)絡(luò)中同構(gòu)或者異構(gòu)網(wǎng)情況下，基站適時(shí)地指示動(dòng)態(tài)調(diào)整歸屬移動(dòng)終端的上行發(fā)射功率，降低對(duì)其他基站的干擾，同時(shí)保證該目標(biāo)基站下整網(wǎng)移動(dòng)終端上行鏈路的QoS，保證通信網(wǎng)絡(luò)良好的系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04W52/24GK102892188SQ20121037975
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者趙彥, 孫瑩, 王建, 王彬弟 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司