[发明专利]基于人工免疫分配方法的认知OFDM网络上行链路子载波和功率联合分配方法

权利要求书

1.一种基于人工免疫分配方法的认知OFDM网络上行链路子载波和功率联合分配方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)网络建模：在认知OFDM网络模型中，功率的分配受到发射端功率限制的约束，并且子载波分配时只能分配给一个次用户，同时每个次用户至少分配一个子载波，网络模型表示如下：

maxU(R)＝[f₁(R)，-f₂(R)]

subject to

R₁：R₂：…R_i：…R_m＝α₁：α₂：…α_i：…α_m

其中，U(R)是需要优化的函数，包括数据传输速率函数f₁(R)和比例公平函数f₂(R)；R_i表示次用户i的总吞吐量，即数据传输速率，α_i表示次用户i的吞吐量分配比例，R_aver表示平均分配时用户的吞吐量，n表示认知OFDMA网络中子信道的数量，m表示次用户的数量，N₀表示信道的噪声功率谱密度，W_c表示信道的信道带宽，p_ik表示次用户i在第k个子信道上施加的功率，g_ik表示次用户i使用第k个子信道时该信道的信道增益，ω_ik表示用户i使用信道k的情况，ω_ik＝1表示次用户i正在使用子信道k，ω_ik＝0表示没有，P_total表示系统总的传输速率；而Ω＝{ω_ik|ω_ikI{0,1}，1≤i≤m，1≤k≤n}表示一种可能的子载波分配方案，P＝{p_ik|1≤i≤m，1≤k≤n}表示一种可能的功率分配方案；

在约束条件中，第一个公式表示每个子载波只能分配给一个次用户，第二个约束条件表示分配的功率之和不能超过基站提供的功率，第三个公式表示各个次用户的数据传输速率应该成比例分配，第四个约束条件表示每个次用户至少分配一个子载波；

(2)抗体编码：在对子载波的编码中，采用对所有的子载波进行编码，编码的长度为子载波的个数n，每个子载波的取值为[1,m]，并且只能取整数值，该值表示次用户的编号，在对功率的编码中，编码的长度同样为n，每个编码取值为有限的连续值，对应于对每个子载波分配的功率；

(3)生成初始父代抗体群A：采用贪婪的方法产生初始抗体群的子载波分配方案，对每一个子载波，将其分配给在该子载波上等效噪声最小的次用户，功率分配方案根据子载波分配方案采用注水定理分配，第i个用户在第k个子载波上的等效噪声ps_ik可用如下公式计算：

(4)抗体亲和度评价：计算父代抗体群A的所有抗体的系统总的数据传输速率f₁和比例公平函数f₂，以及每个次用户的数据传输速率R_i，并以这两个函数值和m个R_i值组成的向量作为相应抗体的亲和度向量；

(5)免疫克隆：采用变倍数克隆，即根据父代抗体群A中每个抗体的亲和度值f₁和f₂来确定相应抗体的克隆倍数，父代抗体群A经过免疫克隆生成克隆抗体群B；

(6)克隆变异：采用启发式的克隆变异算子，用等效噪声矩阵Ps和克隆抗体群B中每个抗体对应的分配方案获得的每个次用户的数据传输速率R_i来指导变异过程，克隆抗体群B经过变异过程生成变异抗体群C，其中，Ps＝{ps_ik|0<i<＝m,0<k<＝n}；

(7)将经过克隆变异后得到抗体群C和原父代抗体群A合并成子代抗体群O；

(8)适应度评价：计算子代抗体群O的所有抗体的系统总的数据传输速率f₁和比例公平函数f₂，并将这两个函数值作为对应抗体的适应度值；

(9)抗体群更新：移除出子代抗体群O中比例公平函数f₂的值过大的抗体，选出剩余抗体中的非支配抗体，并选取其中比例公平函数f₂的值较小的P_size个抗体组成新的父代抗体群A，这里P_size表示预设的抗体群规模，如果剩余非支配抗体的数量不足P_size个，则从剩余支配抗体中按照公平函数f₂的值选取较小的补充至P_size个；

(10)判断是否达到设定的循环结束条件，如果达到循环结束条件，则分配方法结束，保存最优的子载波和功率分配方案并输出抗体群中的最优解，完成求解过程，否则返回步骤(4)进行下一次循环。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工免疫分配方法的认知OFDM网络上行链路子载波和功率联合分配方法，其特征在于：步骤(10)所述的循环结束条件，表示为：：it>gmax，式中，it表示分配方法循环代数，gmax表示分配方法的最大迭代次数。