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膜量子蜂群优化的多目标频谱分配
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O224[理学—运筹学与控制论;理学—数学]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61102106,61102105)、中国博士后科学基金(批准号:2013M530148)、中央高校基本科研业务费(批准号:HEUCF140809)和黑龙江省博士后科学基金(批准号:LBH-Z13054)资助的课题.
中文摘要:

为了解决认知无线电系统中最大和网络效益和用户间公平性联合最优化的多目标频谱分配难题,基于量子蜂群理论和膜计算,提出了一种新的离散多目标组合优化算法——膜量子蜂群优化。所提算法在基础膜可以搜索到单个目标的全局最优解,在表层膜获得兼顾网络效益和公平的Pareto前端解。通过膜间的通信规则、量子觅食行为的协同演进和非支配解排序可获得能同时求解单目标和多目标优化问题的多目标优化算法,并与经典的敏感图论着色算法、遗传算法、量子遗传算法和粒子群算法等频谱分配算法在不同的目标函数下进行仿真性能比较。仿真结果表明:在不同网络效益函数下所提的膜量子蜂群频谱分配算法都能够较好地找到单目标最优解,优于经典的频谱分配算法和已有的智能频谱分配算法,还可获得多目标频谱分配的Pareto前端最优解集。

英文摘要:

In order to solve the problem of the multi-objective spectrum allocation on the joint optimization of maximal network utility and fairness of users in cognitive radio network, based on quantum bee colony theory and membrane computing, a novel multi-objective discrete combinatorial optimization algorithm, named membrane-inspired quantum bee opti-mization, is proposed. The global optimal solution of single objective can be searched in the elementary membranes, and Pareto front solutions which take account of network utility and fairness, can be obtained from skin membrane with the proposed method. The multi-objective optimization algorithm, which can solve both single objective and multi-objective optimization problems at the same time, is designed by the communication rules between membranes, the cooperative evolution of foraging behavior based on quantum state, and non-dominated sorting. Compared with classical color-sensitive graph coloring algorithm, genetic algorithm, quantum genetic algorithm, and particle swarm optimization under different objective functions, the proposed spectrum allocation method can search the global opti-mal solution of single objective as shown by the simulation results, and it is superior to classical spectrum allocation algorithms and existing intelligence spectrum allocation methods. The optimal Pareto front solutions of multi-objective spectrum allocation are also obtained.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876