基于服务质量保证的无线资源联合分配快速优化方法研究

The research plan concentrates on the fast and effective methods for joint wireless resource allocation problem. There is no fast and effective solution for joint wireless resource allocation problem at present because of large-scale, real-time and rapid changes in the resource status. The problem has become the bottleneck of advanced wireless technology can be effectively implemented. To solve the problem mentioned above, we will propose fast allocation method based on the practice of wireless resource management and allocation. The new proposed method of the constant component can greatly reduce the scale of the resource allocation problem and transform the original problem into the problem which can be solved quickly. The two branches method can effectively overcome the shortcomings of traditional branch and bound method, such as branches diverge exponentially and difficult pruning. The proposed method will accelerate the speed of branch and bound and solve the original problem quickly. The iterative methods of special structural problems process appropriately bounds and variables of original problem and get the problem with low computational complexity and further iterations to solve the problem. These studies will hopefully lead to the optimal methods that solve the wireless resource allocation problems efficiently and quickly.. This research plan not only has important theoretical significance in the rapid optimal methods for large-scale wireless resource allocation problems but also provide strong support to optimizing the allocation of wireless resources and enhancing the scientific level of resource allocation and management..

本项目研究无线资源联合分配的快速优化方法。由于规模大、实时性强、资源状态变化快等特点，无线资源联合分配问题尚无有效的快速分配方法，已经成为先进的无线技术能否有效施行的瓶颈问题。针对这个问题，本项目基于无线资源管理和分配的实践，研究提出资源分配的快速优化方法。不变分量新概念及其方法的提出能够大幅度减小资源分配问题的规模，有利于将原问题转化为能够快速求解的问题。两分支方法能够有效地克服传统分支定界法中分支呈指数发散、剪枝困难的缺点，加快分支定界过程的计算速度，从而能够快速求解原问题。特殊结构问题的迭代方法是对原问题的约束、变量进行适当处理，得到具有低计算复杂度的问题，进行迭代求解。上述研究能够形成求解无线资源联合分配的快速优化方法。. 本项目不仅对大规模资源分配问题快速优化方法的研究具有重要理论意义，而且对优化无线资源配置、提升无线资源分配和管理的科学水平提供有力的支撑。

无线通信的飞速发展深深地影响着人们生活，极大地促进了国民经济发展。进行无线通信需要利用一定的无线资源，其具有规模大、实时性强、资源状态变化快等特点。用户数量的快速增加和人们对服务质量要求的不断提高要求对有限的资源进行科学管理和分配，提高资源的利用效率。本项目基于无线资源管理和分配的实践，研究提出了无线资源联合分配的快速优化方法。主要研究成果包括：（a）针对OFDMA系统，考虑用户的服务质量要求，研究构建了无线资源联合分配问题的整数规划模型进行中继节点和子载波等无线资源的分配。（b）给出了模型中不变分量的定义，提出了不变分量的取值方法，大量减少决策变量的数量，提高计算效率。根据定界的当前最好结果，构造不等式约束进行两分支，加快求解速度，并通过数值实验证明了该方法的有效性。（c）利用无线资源分配问题约束矩阵稀疏性的特点，提出了具有全幺模矩阵特殊结构问题的构造方法和迭代方法，降低模型的计算复杂度，并通过理论分析和数值实验证明了算法的有效性。（d）提出了无线传感器网络k阶栅栏覆盖的模型构建方法，以移动传感器个数最少为目标函数，通过引入网络的加权栅栏图，建立整数规划模型，并将免疫算法和粒子群算法相结合提出了求解该模型的免疫粒子群算法。该项目的研究成果能够为无线资源的分配提供规划指导和理论依据，有助于提升无线资源分配和管理的科学水平。依托国家自然科学基金对本项目的支持，项目负责人和成员共发表学术论文11篇，其中发表SCI检索论文5篇，发表EI检索论文6篇，另有1篇论文已经被SCI源刊接受。