基于能效和时延的多跳中继通信系统功率控制算法.pdf

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基于能效和时延的多跳中继通信系统功率控制算法张士兵，陈超，李业猦南京邮电大学学报匀豢蒲О效和时延的多目标优化函数及其优化算法。该算法将个体间的线性距离作为拥挤度对个体进行评第卷第年／甤．．．摘要：在多跳中继通信系统中，以能效为优化对象的功率控制算法可以保证功率的有效性，但可能无法满足多跳通信传输时延的要求。为此，文中分析了中继节点发射功率对系统能效和传输时延的影响．提出以能效和传输时延为优化对象的多目标优化功率控制算法。以多跳通信系统节点的发射功率为变量．导出了中继通信系统的能效和传输时延表达式。在此基础上构建了基于系统能价．选择较好的父代个体，通过交叉和变异产生新的子代种群，保证了种群后代的多样性，提高了算法的优化精度。仿真结果表明，提出的改进算法能较好地同时满足多跳中继通信能效和时延的要求，可以保证在能效较大的情况下，降低系统的传输时延。关键词：中继通信；多跳中继；功率控制；能效；时延；遗传算法中图分类号：文献标志码：文章编号：．琧猳珻，籩．贤ù笱畔⒖蒲Ъ际跹г海漳贤：琤，甌．畉甀瑃—甌，甌甴．．：；猦；；籫，收稿期：—．本刊网址：：／／．甧．基金项目：国家自然科学基金资助项目作者简介：张士兵，男。博士．教授，博士生导师，．瓹引用本文：张士兵，陈超，李业．基于能效和时延的多跳中继通信系统功率控制算法暇┯实绱笱аП自然科学版：，琣．，，‘
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：—猄≮急∥△≮∥△≮∥西眦／日收系统模型问题建立∑。‘【眦南京邮电大学学报匀豢蒲О功率控制作为现代通信的重要技术．已经在认知无线网络等场景下有着广泛的研究。文献『基于方法和拉格朗日乘子法．以最大化能效为目的．通过功率控制，有效提高了通信能量效率。文献杓屏艘恢肿允视β实髡疲保证网络安全性的基础上，降低了能效消耗，提高了能量使用效率。文献『在异构网络中提艘恢基于功率控制的能效优化算法，通过改进遗传算法的交叉变异概率。加快算法收敛。文献『基于┺穆鄱匀现N尴咄缃泄β士刂票证了主次用户的服务质量并且获得了更高的系统容量。多跳中继通信作为未来一体化通信的重要组成部分，可以通过提高能量效率实现绿色通信。。由于多跳中继通信往往应用于较长距离的数据传输．可能会有较长的传输时延，因此需要在考虑能效的同时保证数据传输的低时延。文献『提恢质时与非实时业务协作的巾继方式保证了中继通信在平均时延和平均时延抖动方面的良好性能。文献『将网络编码技术应用到多跳中继通信中，减短了通信的传输完成时间。文献『采用多级反馈式喷泉码中继协作机制降低了中继通信的传输时延。提高能量效率和降低传输时延是多跳巾继通信研究的两个方面。功率控制可以提高能效，网络编码和改进的反馈机制可以降低传输时延。但如何将能效和时延联合进行优化以满足多跳中继通信高能效和低时延的要求是尚未解决的技术问题。文献『提出了基于精英策略的非支配排序遗传算法以解决多目标优化问题。，文献『源笮突⊥机位指派问题进行多目标建模．采用一Ⅱ进行优化，并将优化解与随机指派结果进行对比．验证了该模型和算法的有效性。文献『远嗄勘暧呕遗传算法为基础、多输人多输出的反向传播神经网络为适应度函数评价体系，对—算法进行改进，保证了算法快速收敛并搜索到全局最优解集。文献『醘艘恢只诓慰嫉阒涞腘狪—，甆算法。该算法通过分解和惩罚边界设置可以有效解决多目标函数的优化问题。本文针对多跳中继通信