1.一种改进的天牛须搜索算法求解非正交随机接入最优吞吐量的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:初始化算法参数,天牛的种群规模m,最大迭代次数tmax,每只天牛两须之间距离d,天牛步进步长δ,天牛改变步长系数eta,设使用同一上行资源传输数据信息的设备数为I,基站使用迭代干扰消除算法成功检测的平均设备数为TPA(I,q),其中q为功率退避因子,定义TPA(I,q)为天牛须算法的适应度函数,初始化I=1;
(0)
步骤2:随机初始化种群的功率退避因子q i(i=1,...,m),得到初始天牛种群的适应函数 记录群体最优参数 及其对应的 并作为历史最优参数TPA,best(I)和qbest(I);
步骤3:随机初始化每一只天牛头部的方向,对于多维的求解问题,使用如下的归一化方向向量表示:其中,dim表示空间维度,rnd()表示随机函数;
步骤4:初始化qr,i和ql,i:
其中,qr,i表示天牛触角右侧搜索的功率退避因子,ql,i表示天牛触角左侧搜索的功率退避因子;
步骤5:天牛根据左右触角的气味强度,即适应函数TPA,i(qi,I)按照如下准则进行位置的更新:t‑1 t‑1
其中,δ 是第t‑1次迭代的步长,而c是可变常数,实际步长step=c*δ ,为初始化的单位方向向量,sign()表示符号函数,其输出1当输入为正数、输出‑1当输入为负数和输出
0当输入为0;
步骤6:对以上天牛种群局部极值进行检测,得到当前迭代下群体的最优参数 及其对应的 用本次得到的全局极值更新群体历史最优参数TPA,best(I)和qbest(I);
步骤7:按照如下准则更新天牛的自身参数
其中,d为每只天牛两须之间距离,eta天牛步长改变系数;
步骤8:判断是否达到最大迭代次数的结束条件,如果是,转至步骤9;否则,迭代次数t=t+1,转至步骤3;
步骤9:判断其是否满足算法结束条件,满足则转至步骤10;否则,用户数I=I+1,转至步骤3;
步骤10,存储上述所得结果,系统成功接入的吞吐量MS表示为其中, 表示有n个设备选取第r个前导码的概率, 表示n个设备选择相同前导码序列条件下获得u个资源块的概率。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤1中,所述适应度函数TPA(I,q)的计算如下其中,I表示选择同一资源块的设备总数,Qi(I,q)为在前i‑1个设备成功接入的情况下,第i个mMTC设备的数据信息能够成功被检测到的概率。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步骤9中,算法结束条件为经过最大尝试接入次数,设备的平均接入率仍低于预定的成功接入概率门限ps,用如下式子表示J(1‑(1‑TPA/I))<ps
其中J为设备传输前导码的最大次数,ps是设备平均接入成功接入概率门限,TPA(I,q)表示选择同一上行资源块的成功接入的设备吞吐量。