Utility function based fair data scheduling algorithm for OFDM wireless network

A system model is formulated as the maximization of a total utility function to achieve fair downlink data scheduling in multiuser orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) wireless networks. A dynamic subcarrier allocation algorithm (DSAA) is proposed, to optimize the system model. The subcarrier allocation decision is made by the proposed DSAA according to the maximum value of total utility function with respect to the queue mean waiting time. Simulation results demonstrate that compared to the conventional algorithms, the proposed algorithm has better delay performance and can provide fairness under different loads by using different utility functions.     

基于公平度和惩罚函数的OFDMA自适应资源分配

针对基于速率自适应准则的正交频分多址自适应资源分配中系统容量和用户公平度的问题,提出了一种采用子载波分配和功率分配两步来解决该问题的新方案。该方案主要通过基于公平度的子载波分配算法和基于惩罚函数的功率分配算法来实现。在子载波分配算法中,当满足公平度约束时就提高系统的容量,否则就提升用户的公平度。而子载波分配后,并不能较好地兼顾系统容量和用户公平度。所以,在功率分配算法中,又基于惩罚函数提出了一种新的功率寻优策略,并且该策略利用基于模拟退火思想的改进人工蜂群算法来实现系统容量和用户公平度的折中。仿真结果表明所提出的方案不仅可以有效地提升系统容量,同时也可以实现给定的公平度约束,进而证明所提方案的有效性。     

基于OFDMA的无线协作多播网络资源分配算法

在传统的无线多播传输中,多播组的系统性能受限于多播组内的最差用户的信道质量。为了克服多播组的系统性能受限的问题,将协作传输引入到基于正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)的无线多播网络中,并提出了在总传输速率受限的情况下,最小化总传输功率的动态资源分配算法。为了减少计算复杂度和保障公平性,提出了协作公平子载波分配算法(cooperative fair, CF)和迭代注水功率分配算法。仿真结果显示,在多播组的用户中进行协作传输的系统性能,要远高于采用传统多播直接传输的性能,并且所提算法也在保证系统性能的同时,实现了多播组间良好的公平性。     

Resource allocation with minimum transmit power in multicast OFDM systems

To minimize the total transmit power for multicast service in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) downlink system, resource allocation algorithms that adaptively allocate subcarriers and bits are proposed. The proposed algorithms select users with good channel conditions for each subcarrier to reduce the transmit power, while guaranteeing each user’s instantaneous minimum rate requirement. The resource allocation problem is first formulated as an integer programming (IP) problem, and then, a full search algorithm that achieves an optimal solution is presented. To reduce the computation load, a suboptimal algorithm is proposed. This suboptimal algorithm decouples the joint resource allocation problem by separating subcarrier and bit allocation. Greedy-like algorithms are employed in both procedures. Simulation results illustrate that the proposed algorithms can significantly reduce the transmit power compared with the conventional multicast approach and the performance of the suboptimal algorithm is close to the optimum.     

基于SC-FDMA的可调公平度动态子载波分配算法

高速无线数据传输利用自适应的资源分配方式以对抗无线传输环境的不利影响。基于单载波频分复用系统提出一种最大平均容量动态子载波分配算法,并在此算法基础上引入公平系数,提出一种公平度可调的动态子载波分配算法,以实现系统分配公平性与总容量性能之间的权衡。仿真结果表明,最大平均容量算法在显著降低算法复杂度的同时,能获得与贪婪算法相近的系统总容量及误码率性能。可调公平度算法通过调整公平系数,能在较大范围内调整信道资源分配的公平度,满足不同传输质量需求,且不增加算法复杂度。     

MRMC无线网络中基于物理冲突模型的功率分配和链路调度方案研究

为了提高网络空间复用度,最大化全网吞吐量,提出了一种基于物理冲突模型的功率分配和链路调度算法-PPLA.PPLA首先对整个网络进行六边形三色着色,从而选出可用并行链路集.在此基础上根据物理冲突模型,PPLA能够得到并行链路集对应的最小功率向量.实验对比表明,该算法能有效提高网络空间复用度,最大化网络吞吐量.     

一种改进的粗粒度并行蚁群算法

蚁群算法是一种模拟进化算法,具有很强的全局搜索能力。提出了一种基于粗粒度模型的并行蚁群算法,该算法采用了一个新的信息素更新策略———Ant-proportion,这种新的更新策略是综合考虑全局和局部信息,依据蚂蚁在搜索过程中所得到的路径的优劣程度和路径中各路段对其贡献的大小来分配信息素增量;另一方面,该算法采用的粗粒度模型充分利用了蚁群算法内在的并行性,使得算法具有更快的收敛速度和更好的优化质量。最后,选用了CHN144问题对该算法进行了检验,算法求得的最优路径优于已知的最优结果。     

Joint power and spectrum allocation algorithm in cognitive radio networks

The spectrum sharing problem between primary and cognitive users is mainly investigated.Since the interference for primary users and the total power for cognitive users are constrained,based on the well-known water-filling theorem,a novel one-user water-filling algorithm is proposed,and then the corresponding simulation results are given to analyze the feasibility and validity.After that this algorithm is used to solve the communication utility optimization problem subject to the power constraints in cognitive radio network.First,through the gain to noise ratio for cognitive users,a subcarrier and power allocation algorithm based on the optimal frequency partition is proposed for two cognitive users.Then the spectrum sharing algorithm is extended to multiuser conditions such that the greedy and parallel algorithms are proposed for spectrum sharing.Theory and simulation analysis show that the subcarrier and power allocation algorithms can not only protect the primary users but also effectively solve the spectrum and power allocation problem for cognitive users.     

基于路径QoS加权分解的工作流调度算法

采用有向无环图DAG(Directed Acyclic Graph)描述的工作流在QoS约束下的调度问题是一类典型的NP难问题。分析了DAG工作流调度问题的调度目标,提出了一种基于路径QoS加权分解的工作流调度算法,通过将工作流的全局QoS约束分解为单个任务的局部QoS约束,将整个工作流的全局优化问题转化为单个任务的局部优化问题,降低了问题的复杂度。在对整个DAG工作流的QoS约束进行分解时,算法对工作流的每条路径的QoS约束进行分解,并以任务可选能力服务间的单位QoS增益之和作为权值,将单条路径的QoS约束分解到组成路径的每个任务。仿真结果表明,与其他基于QoS分解的DTL、DBL等算法相比,该算法具有更高的调度效率,能够找到更好的调度方案。     

802.11ax系统中基于OFDMA调度接入的公平性资源分配算法

针对802.11ax系统中基于正交频分多址接入(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)调度接入的上行多用户传输链路, 提出了基于能量效率的公平性子信道匹配和功率分配算法。根据基于能量效率的上行链路模型, 提出资源块(resource unit, RU)数量确定算法和独立子信道匹配与功率分配算法; 进而针对独立分配中频谱利用不足和功率分配不合理的问题, 提出改进的联合子信道和功率迭代分配算法, 通过应用广义分式规划, 改写约束条件并在目标函数中加入惩罚项来松弛整型变量, 进一步用序列凸规划(sequential convex programming, SCP)来求解。仿真结果表明, 通过独立和联合迭代分配功率和子信道, 系统中用户的能量效率相对原有算法得到提升的同时兼顾了用户间的公平性。     

Low complexity hybrid power distribution combined with subcarrier allocation algorithm for OFDMA

To improve the total throughput of the uplink orthogonal frequency division multiple access system,a low complexity hybrid power distribution(HPD) combined with subcarrier allocation scheme is proposed.For the fairness mechanism for the subcarrier,the inter-cell interference is first analyzed to calculate the capacity of the multi-cell.The user selects the subcarrier with the largest channel gain.Based on the above subcarrier allocation scheme,a new kind of HPD scheme is proposed,which adopts the waterfilling-power-distributed scheme and the equal-power-distributed scheme in the cell-boundary and the cellcenter,respectively.Simulation results show that compared with the waterfilling-power-distributed scheme in the whole cell,the proposed HPD scheme decreases the system complexity significantly,meanwhile its capacity is 2% higher than that of the equal-powerdistributed scheme over the same subcarrier allocation.     

基于序贯博弈谈判机制的分布式多项目调度

设计有效的全局资源分配协调机制是解决分布式多项目调度问题的关键.基于多Agcnt系统建立以单项目完工时间为优化目标的局部调度模型,并设计基于正向逆向调度改进的遗传算法求解初始局部调度计划;综合考虑每个项目单位延期成本的差异,建立以多项目总延期成本为优化目标的全局决策模型,设计多回合序贯博弈谈判机制协调全局资源分配,并调整单项目局部进度计划;开展示例分析和不同参数下问题集的实验研究.结果表明:基于正向逆向调度改进的遗传算法求解初始局部调度具有较好的问题规模适应性和较高的求解精度;全局资源冲突越强,造成多项目延期越大且项目延期完工的风险也越大;采用序贯博弈谈判机制相比无博弈随机分配协调机制可以有效地降低多项目的总延期损失成本.     

多功能相控阵雷达实时驻留的自适应调度算法

灵活有效的调度算法是实现多功能相控阵雷达工作性能优化和资源合理利用的基础。从调度代价的角度建立了实时驻留调度的数学模型,提出一种求解次优调度序列的自适应算法。该算法利用任务自身工作方式属性及任务中所含目标的先验信息分配任务的综合优先级,采用一步回溯的策略来确定每个驻留任务的调度属性,利用二次规划获取其最佳执行时间,并与传统的基于优先级调度算法进行了比较。仿真结果表明,提出的自适应调度算法提高了任务调度成功率,降低了截止期错失率。     

轧制计划的优化模型及其算法的应用研究

为保证热轧生产调度计划的可行性，提高排程的效率，根据热轧生产模式和轧制计划的结构特点，提出了一种车辆路径问题（VRP）模型来建模轧制调度问题，发展了一种混合调度方法（SAMPSO算法）来解决这个问题．试方法利用修正粒子群优化算法的局部和全局搜索能力来寻找全局最优解，利用模拟退火方法来避免陷于局部最优。对某钢厂实际生产数据的仿真结果表明，所提出的模型和算法具有良好的适应性和可行性。     

基于滚动优化策略的成像侦察卫星应急调度方法

针对成像侦察卫星应急调度问题进行研究, 在分析主要约束条件的基础上, 构建了多星调度问题的约束满足模型. 根据应急任务具有独立到达时刻与执行截止期需求的特点, 提出了基于滚动优化策略的调度算法. 该策略采用周期驱动与事件驱动相结合的混合驱动模式, 可将调度过程划分为一系列静态的调度区间. 通过优化各区间内任务的规划方案, 实现应急任务的动态调度. 在问题求解过程中, 将滚动优化策略与启发式算法结合, 形成了三种应急调度算法. 最后通过仿真实验, 对不同算法的调度效果进行对比, 验证了滚动优化策略的有效性.     

系统级能耗优化的实时电压调度方法研究

如何在满足实时性要求的前提下尽可能降低系统能耗,已成为目前实时系统设计面临的新挑战。针对动态优先级节能调度研究存储器操作的系统级能耗优化问题。通过设计线性整数规划模型提出了实现离线节能调度的SYS-SEDF算法,并分析临界频率及其计算方法,进而提出了应用于在线节能调度的SYS-CCEDF算法和SYS-LAEDF算法。实验表明,SYS-DVS系列算法可较好地降低系统级能耗。     

基于Petri网模型的柔性制造系统优化调度

柔性制造系统（flexible manufacturing system, FMS）调度问题属于NP难题, 针对该问题利用赋时库所Petri网（timed place Petri net, TPPN）对FMS进行建模, 在此基础上, 提出了利用改进的嵌套分区（nested partitions, NP）算法对建立的TPPN模型进行优化调度. 采用来自半导体制造的末端测试系统 数据做数值试验, 结果表明, 基于TPPN模型的改进嵌套分区优化调度算法较其它常用算法具有更 好的平衡指数, 可有效降低最大完工时间.     

带有限容量缓冲库的多目标柔性作业车间调度优化

研究一类从无缝钢管生产实际中提炼出的作业车间调度问题.该问题具有生产工序间存在有限容量缓冲库,生产工艺路径柔性选择,生产设备需要转换时间,生产调度多目标等特点.针对具有这些特点的调度问题,构建了混合整数规划模型.鉴于其NP-hard性,设计改进的遗传算法进行求解,进而提出辅以局部搜索优化算法的方法,并通过企业生产实际数据比较和验证算法的性能及有效性.该模型和算法已被用于无缝钢管生产作业计划软件系统的开发,并在实际运用中取得了良好的效果,对各大钢管企业的生产调度均具有一定的实际指导意义.     

一种多路聚合型CICOQ交换结构

提出了一种多路聚合型联合输入/交叉节点/输出排队(CICOQ)交换结构,并从理论上证明了当聚合路数等于2时,多路聚合型CICOQ交换结构无需加速即可通过分布式调度算法实现模拟采用任意调度算法的输出排队交换结构。最后从实现的角度给出了多路聚合型CICOQ交换结构的工程设计方案,并通过仿真对该方案的性能进行了验证。     

基于改进蚁群算法的舰载机弹药调度

针对舰载机弹药调度供求点多、批次量大等特点,通过分析限制因素,建立了调度方案求解模型。利用蚁群算法对方案模型求解,提出了具体实现算法,每次循环对信息素进行变异调整,并通过引入遗传算法的精英保留和交叉运算操作思想,克服了基本蚁群算法搜索时间长、易陷入局部最优解等缺陷。数值仿真结果验证了调度模型的正确性,以及改进蚁群算法的有效性。