基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法技术

本发明专利技术提供的是一种基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法。一，建立中继系统模型。二，初始化三个量子猫群。三，对第1个量子猫群和第2个量子猫进行更新。四：对第3个量子猫群中的每一量子猫进行更新。五：将第3个量子猫群更新出的H个量子猫放入非支配解集中。对非支配解集中的量子猫进行非支配解排序和拥挤度计算，保留前H个量子猫作为非支配解。将第3个量子猫的解群替换为非支配解集中的解。六：对非支配解集和演化单目标的量子猫群进行操作。七：如果进化没有终止，返回步骤三，否则，终止迭代，输出非支配解集中的非支配解。本发明专利技术可以同时考虑输出端信噪比和网络能量效率来解决多目标中继选择问题，适用性强，应用范围广泛。

Multi target relay selection method based on quantum cat swarm search mechanism

The invention provides a multi target relay selection method based on quantum cat swarm search mechanism. First, establish the relay system model. Two, initialize three quantum cat groups. Three, update first quantum cat groups and second quantum cats. Four: update each quantum cat in third quantum cat groups. Five: H quantum cats updated by third quantum cat groups are put into non dominated solution sets. The non dominated solution sorting and congestion calculation of quantum cats with non dominated solution are preserved, and the first H quantum cats are used as nondominated solutions. The solution group of third quantum cats is replaced by the solution of non dominated solution set. Six: manipulation of quantum cat groups with non dominated solution sets and evolutionary single targets. Seven: if the evolution does not terminate, return step three, otherwise, terminate the iteration and output the nondominated solution of the non dominated solution set. The method can consider the output signal to noise ratio and the energy efficiency of the network to solve the problem of multi-target relay selection, and has strong applicability and wide application range.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种多目标中继选择方法，具体是无线通信领域的多目标中继选择方法。
技术介绍
在移动通信系统中，中继是两个交换中心之间的一条传输通路。在协作多中继网络中，合理的中继节点的选择对于提高协作通信网络的系统容量、网络能量效率及用户间公平性，节约通信系统能量，降低数据传输的能耗和接收的误比特率等都有重要的意义。因此，如何选择合适的中继节点对于协作通信是十分重要的。在信号传递过程中，中继协作通信技术由于具备灵活性和可实施性，其应用范围是十分广泛的。中继节点在Adhoc网络中，可以对传输中的信号进行放大转发，将放大后的信号再传输给用户。在单用户场景下，往往存在多个候选的中继节点，其中的中继选择是NP-hard问题，运算复杂度为指数级别，很难在短时间内求出最优解。因此，改进经典的人工智能演进方法，设计新的中继选择方案，在保证性能接近穷尽搜索得到的解的同时降低运算复杂度，具有较重要的意义。YindiJing等在《IEEETransactionsonWirelessCommunications》上发表的“Singleandmultiplerelayselectionschemesan本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法，其特征是：步骤一，建立中继系统模型，发送端SN发送信息，接收端DN接收信息，同时有R个候选的中继节点用于协作通信；步骤二，在R维空间中，初始化三个量子猫群，第1个量子猫群、第2个量子猫群和第3个量子猫群分别表示为S1，S2和S3；步骤三，对量子猫群S1和S2中的每一只量子猫进行更新；步骤四，对于量子猫群S3中的每一量子猫进行更新；步骤五：将S3更新产生的H只量子猫放入非支配解集SE中；对非支配解集SE中的量子猫进行非支配解排序和拥挤度计算，保留前H只量子猫作为非支配解，然后令S3＝SE，S3中的量子猫将参加下一次演进；步骤六：在迭代过程中，每隔F/...

【技术特征摘要】
1.一种基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法，其特征是：步骤一，建立中继系统模型，发送端SN发送信息，接收端DN接收信息，同时有R个候选的中继节点用于协作通信；步骤二，在R维空间中，初始化三个量子猫群，第1个量子猫群、第2个量子猫群和第3个量子猫群分别表示为S1，S2和S3；步骤三，对量子猫群S1和S2中的每一只量子猫进行更新；步骤四，对于量子猫群S3中的每一量子猫进行更新；步骤五：将S3更新产生的H只量子猫放入非支配解集SE中；对非支配解集SE中的量子猫进行非支配解排序和拥挤度计算，保留前H只量子猫作为非支配解，然后令S3＝SE，S3中的量子猫将参加下一次演进；步骤六：在迭代过程中，每隔F/10代进行以下操作，F为最大迭代次数：根据第一个目标函数计算SE的某一量子猫和S1中全局最优量子猫的适应度值，第一个目标函数为接收端信噪比，如果在SE中该量子猫的适应度值大于S1中全局最优量子猫的适应度值，则将S1中全局最优量子猫替换为SE中该量子猫，如果SE中该量子猫的适应度值小于等于S1中全局最优量子猫的适应度值，则将SE中该量子猫替换为S1中全局最优量子猫，根据第二个目标函数计算SE的某一量子猫和S2中全局最优量子猫的适应度值，第二个目标函数为网络能量效率，如果在SE中该量子猫的适应度值大于在S2中全局最优量子猫的适应度值，则将S2中全局最优量子猫替换为SE中该量子猫，如果SE中该量子猫的适应度值小于等于在S2中全局最优量子猫的适应度值，则将SE中该量子猫替换为S2中全局最优量子猫；步骤七：如果进化没有终止，返回步骤三，否则，终止迭代，输出SE中的非支配解，得到中继选择方案。2.根据权利要求1所述的基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法，其特征是步骤一具体包括：定义从发送端SN到第i个中继节点的信道状态信息为φi,i＝1,2,…,R，第i个中继节点到接收端DN的信道状态信息为gi，所有的信道状态信息服从参数为1的瑞利分布，发送端SN的发送功率为P，第i个中继的发送功率为Pi，所有的中继转发方式为放大转发方式，则第i个中继的接收信号为其中s是归一化的发送信号，且E|s|2＝1，E为数学期望，σi是对于第i个中继的均值为0，方差为1的高斯白噪声，由于中继的转发方式为放大转发方式，则接收到的信号为其中ai表示第i个中继节点RNi是否参与协作通信，ai＝1表示RNi参与协作通信，ai＝0表示RNi没有参与协作通信，arg(.)为对复数取辐角的函数，w为接收端DN的均值为0；接收端的信噪比为定义网络的能量效率为整个网络的吞吐量与系统消耗的功率比值，网络的能量效率为其中C代表整个网络系统的吞吐量，Ptotal代表整个协作...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洪元，张世铂，苏雨萌，杜亚男，刁鸣，李佳，苏雪，张晓桐，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23