认知Mesh网络中基于免疫多目标优化的频谱分配

针对认知无线Mesh网络(CWMN)的频谱分配问题,提出了一种基于免疫多目标优化的实现算法。该算法将要求解的频谱分配建模为最大化总带宽和最小化占用频谱数的多目标优化问题,设计了适合问题求解的抗体编码方式、整体克隆算子和非支配抗体选择算子。仿真实验结果表明,所提算法可以求得CWMN频谱分配问题的Pareto最优解,提高了最大化总带宽,减少了最小化占用频谱,优化了频谱分配性能。     

渔夫捕鱼优化算法的认知无线电频谱分配

针对认知无线电系统中认知用户频谱分配问题,提出一种基于渔夫捕鱼优化算法（SFOA）的频谱分配算法。以系统效益最大化为优化目标,建立认知无线电频谱分配优化的数学模型,采用设置参数少、易于编码实现、寻优能力强的渔夫捕鱼优化算法对模型进行求解,得到空闲频谱最优分配方案,在Matlab 2012平台上进行仿真实验。结果表明,SFOA不仅提高了用户平均系统效益,而且提高了频谱分配效率。     

改进的细菌觅食算法求解认知无线网络频谱分配问题

认知无线网络中如何进行频谱合理的分配是实现动态频谱接入的关键技术之一。基于图论着色频谱分配模型,以最大化网络效益为目标函数,提出一种具有量子变异操作的改进的二进制细菌觅食优化算法,用以求解认知无线网络中空闲频谱在认知用户间的动态分配问题。通过仿真实验比较了本算法与颜色敏感图论着色算法、传统二进制细菌觅食算法的性能。结果表明:本算法性能明显优于颜色敏感图论着色算法,能更好地实现网络效益最大化,提高用户的平均效益;与传统二进制细菌觅食算法相比,改进后的细菌觅食算法寻优能力更强,收敛速度更快。     

无线传感器网络动态频谱分配方案

针对无线传感器网络带宽与能量受限问题,以最大化频谱利用和最小化频谱切换为目标,兼顾优先级和公平性指标,构造最大化系统整体性能的目标函数。在此基础上,提出一种适合无线传感器网络的动态频谱分配方案。仿真结果表明,该频谱分配方案在考虑优先级的同时能够公平地分配频谱资源,实现最小化频谱切换。     

实数编码量子进化算法

为求解复杂函数优化问题,基于量子计算的相关概念和原理,提出一种实数编码量子进化算法.首先构造了由自变量向量的一个分量和量子比特的一对概率幅为等位基因的三倍体染色体,增加了解的多样性;然后利用量子旋转门和依据量子比特概率幅满足归一化条件设计的互补双变异算子进化染色体,实现局部搜索和全局搜索的平衡.标准函数仿真表明,该算法适合求解复杂函数优化问题,具有收敛速度快、全局搜索能力强和稳定性好的优点.     

基于剩余能量的认知无线传感器网络频谱分配

针对当前无线传感器网络(WSN)使用的ISM频段频谱资源稀缺、传感器节点能耗受限等问题,将认知无线电技术应用到无线传感器网络,提出一种基于改进二进制灰狼优化算法(IBGWO)的频谱分配方案。该算法在标准灰狼算法(GWO)的基础上采用由适应度值比例构成的权重因子,动态调整算法的位置向量更新,同时使用一种动态转换函数,将个体位置映射,到二进制空间,具有平衡全局搜索和局部开发的能力。仿真实验表明,将改进后的灰狼优化算法应用于认知无线传感器网络频谱分配中,其收敛速度和寻优能力优于标准灰狼算法,能较好的实现认知无线传感器节点的剩余能量最大化,且次用户接入公平性优于其他算法。     

光网络中若干路由和频谱分配算法研究

近年来,网络的迅速发展,用户数目的不断增加,对光网络中的资源需求也越来越多。其中,弹性光网络中的路由和频谱分配问题被人们广泛研究。本文通过对一般网络中的路由和频谱分配算法的研究,证明可以将路由和频谱分配问题转化为图染色模型,并设计了图染色模型算法,算法同样适用于路由和频谱分配问题。最后,本文进行扩展,通过特殊网络中的路由和频谱分配问题,转化为图染色模型,利用设计的算法,证实了算法求解路由和频谱分配问题可以得到频谱资源的更好解,这对求解路由和频谱分配问题有着启发作用。     

基于230MHz电力无线专网的频谱共享关键技术研究

无线通信技术是一种重要的电力系统接入网技术,电力无线专用230 MHz频段频谱效率较低,只能支持很低的传输速率,制约了智能电网新业务的发展。为了进一步促进智能电网的实现,提出了一种频谱共享算法,该算法基于OFDM和功率分配技术实现。仿真结果表明,采用该算法能极大地提高频谱效率,提高系统容量。该算法的提出为国家无线电管理委员会进一步完善230 MHz频谱规划方案、促进智能电网的发展提供了有效的参考。     

混合量子遗传算法及其在VRP中的应用

物流配送车辆路径问题(VRP)是一类典型的NP问题.针对提高寻优能力问题,构造了一种混合量子遗传算法(HQGA),即在传统量子遗传算法(QGA)随机全局搜索的基础上引入一个免疫算子,通过该算子的局部搜索操作实现线路内次序的再优化.给出了该算法的具体实现方法和流程,并用实例进行测试.仿真结果表明混合量子遗传算法的寻优性能优于传统量子遗传算法(QGA)及文献中的其它方法,可以避免出现早熟收敛,是求解车辆路径问题的一种有效的算法.     

基于极值优化的频谱分配算法

针对认知无线电网络中的频谱分配问题,融合频谱的连续可用概率,提出了一种改进的分配模型,并基于频谱 分配问题的NP 特性,提出了一种基于极值优化的启发式智能求解算法。仿真实验表明：本算法能获得较好的频谱分配效果, 有利于频谱资源的有效利用。     

基于量子果蝇优化的认知无线网络频谱分配*

将频谱分配的二进制编码转化为量子序列编码,提出一种基于量子果蝇优化的认知无线网络频谱分配方法。首先,将果蝇优化算法(FOA)转化为量子果蝇优化算法(QFOA)算法,拓展FOA算法的应用范围;然后,采用选择、交叉、变异操作改进QFOA算法,提高算法收敛速度,增加样本种群多样性,避免算法陷入局部最优;接下来,利用改进QFOA算法对频谱分配的量子序列进行寻优,寻求最优的网络效益或者用户公平性,得到网络整体性能最优的频谱分配策略。仿真结果表明,改进的QFOA算法收敛速度快且跳出局部最优能力强,应用到认知无线网络频谱分配中,增加了网络资源利用率,提高了网络的整体性能。     

认知无线电网络中基于和声搜索的频谱分配与功率控制

针对认知无线电网络中功率控制和频谱分配过程存在互相影响的问题,提出一种基于和声搜索的频谱分配和功率控制算法。通过综合分析频谱分配和功率控制过程中的各种约束条件,建立了联合功率控制和频谱分配的系统模型。算法根据系统模型特点设计和声搜索算法下相应编码方案,采用多目标优化方法处理复杂的约束条件,并赋予可行解适当的优先权重。仿真实验表明,算法可以很好地解决认知无线电网络中的频谱分配和功率控制问题。     

基于用户分配和负载的频谱分配算法

提出了一种基于用户分配和负载的频谱分配算法.该算法包括两部分:用户分配子算法和频谱分配子算法.用户分配子算法首先基于聚类划分理论,使分配到相同访问点下的用户具有相近的信噪比,缓解了无线接入网络中普遍存在的远近效应问题.在该用户分配基础上,频谱分配子算法根据各访问点的负载及其关联用户信噪比的平均值计算最优频谱分配.该算法具有可实现性、多项式时间的计算复杂度以及比例公平性.真实数据驱动的仿真实验结果表明,该算法能够有效地提高系统吞吐量,同时大幅度减小访问点的报文缓冲区队长.     

基于适应值预测的DABC认知无线电频谱分配算法

针对认知无线网络频谱分配过程存在的问题,提出了基于适应值预测策略的双人工蜂群算法（FP-DABC）。该算法设计的干扰门限阈值,提高了用户的接入数量;适应值预测方法的使用,加快了分配效率;同时算法对频谱分配过程公平性和系统整体性能进行了优化。实验仿真结果表明：FP-DABC算法牺牲了部分网络效益的同时,在用户满意度、分配率、平均分配时间、用户公平性和系统整体性能上均优于颜色敏感图着色算法（CSGC）和人工蜂群算法（ABC）。     

异构无线网络密集部署场景下高效网络接入及频谱分配

如何在异构网络重叠覆盖场景下实现动态耦合频谱资源高效分配以满足用户流量需求是下一代无线通信网络的重要挑战。综合考虑网络域频谱属性差异化及用户域需求多样化问题，以用户获得总带宽最大化为目标，将频谱资源分配建模为非线性多约束条件0-1整数规划问题，并设计了两种求解方法。首先，设计了一种基于改进匈牙利算法的化简方法，该方法通过对约束条件进行化简，将复杂模型转化为标准形式0-1规划，并通过对匈牙利算法进行改进，有效求解了该复杂的频谱分配问题；其次，设计了一种改进的遗传算法，把主网络干扰约束及次用户需求融合进适应度评估中，以修正不符合要求的基因，并利用精英主义思想保留优秀个体，以进化迭代到优秀个体。最后通过实验对提出的方法与粒子群优化方法的性能进行对比分析，实验结果显示化简方法具有较大的效率优势，而改进遗传算法可得到更大的带宽。     

基于萤火虫算法的认知车载网络频谱分配

针对布谷鸟搜索算法在认知车载网中频谱分配收敛速度低的问题，提出了一种基于萤火虫算法的频谱分配方法。该方法考虑种群所获得的平均收益值，将频谱分配变量映射为萤火虫位置信息，并将车载网络的吞吐量转化为萤火虫的亮度值，采用萤火虫算法离散频谱分配变量并进行迭代寻优。数值结果表明，基于萤火虫算法的认知车载网络频谱分配方式的收敛速度快，且种群的平均收益值高于遗传算法和布谷鸟算法。     

基于节点重要度的路由选择与频谱分配算法

在频谱一致性和频谱连续性的约束条件下,弹性光网络运行一段时间后,网络频谱会出现大量碎片的问题。针对碎片以及业务在各节点间分配不均衡的问题,提出了一种基于节点重要度的路由选择与频谱分配算法NIRSA（Route Selection and Spectrum Allocation algorithm based on Node Importance）。该算法针对路由选择问题,考虑业务的类型与大小,找出网络中的关键节点,使得业务分配达到均衡。在频谱分配方面,算法考虑到网络链路上频谱资源的分布情况,结合每个业务所需的频隙数,可以尽可能地减少频谱碎片。在NSFNET和USNET两个不同规模的网络拓扑环境下,对所提算法进行了仿真实验。仿真结果显示,所提出的NIRSA算法既可以有效地降低业务阻塞率,又能提高网络的频谱利用率,实现网络性能提升。     

Spectrum Allocation for Cognitive Radio Networks Using the Fireworks Algorithm

The fireworks algorithm features a small number of parameters, remarkable optimization ability, and resistance to a local optimum. Based on the graph coloring model, the fireworks algorithm is introduced for the first time to solve the spectrum allocation problem for cognitive radio networks, thus maximizing utility and fairness of spectrum allocation. Two-layer binary coding is adopted for individual fireworks. The first layer refers to the coding of cognitive users used to determine channels that can be connected with the user. The second layer refers to the auxiliary coding of channels responsible for addressing mutual interference among multiple cognitive users when they connect with the same channel at the same time. Explosion operator, mutation operator, and the selection operation are designed to allocate the spectrum for the cognitive radio network. Simulation results demonstrate superiority and efficiency of the proposed algorithm in terms of spectrum allocation.     

基于智能跳频的短波无线接入网动态频谱分配算法

针对现有短波无线接入网的固定式频谱分配方法难以满足使用智能跳频技术新要求的问题,分析智能跳频短波无线接入网的通信需求,提出智能跳频短波无线接入网的动态频谱分配策略及算法。首先将各机动用户和接入基站看作一子网;然后将对各子网的频谱分配建模为基于图着色理论的智能跳频短波无线接入网频谱分配模型;最后结合通信需求提出分配策略和算法,完成频谱分配并进行了仿真分析。结果表明,这些频谱分配策略及算法以不同的目标进行频谱分配,能够有效支撑智能跳频技术在短波无线接入网中的应用,与固定式频谱分配方法的定频通信相比,在网络效益、子网满意度、网络公平性、网络支持用户数和频谱利用率等方面均有明显提升,同时能有效降低互扰率。     

认知无线电中结合差异性的免疫克隆优化频谱分配算法

频谱分配是认知无线电中的重要问题,而传统的频谱分配算法并未考虑频谱的差异性。提出一种基于免疫克隆优化算法、考虑频谱差异性的频谱分配算法,算法引入可信度矩阵对频谱的时间差异性进行建模。进行约束处理时,通过差异性算子(DCSO)的使用能将可信度更高的频谱分配给认知用户,从而提高系统的总收益。对于冲突激烈的认知用户,使用公平性算子（FCSO）能够增加它们被分配频谱资源的可能性,从而提高系统的公平性效益。仿真实验表明,相较于传统的免疫克隆优化算法、颜色敏感算法和遗传算法,本算法能显著增加网络的总收益、可信度,提高网络的公平性。