تخصيص بهينة توان با الگوريتم ازدحام ذرات در سيستم‌هاي مخابرات ماهوارهاي با تداخل بين‌ بيمي

An Optimal Power Allocation in Multi-Beam Satellite Communication Systems Including Inter-Beam Interference by Particle Swarm Optimization (PSO)

به دلیل با ارزش بودن منابع توان در سیستم­های مخابرات ماهواره­ای، استفادة بهینه از آن­ها بسیار اهمیت می‌یابد. بنابراین برای این سیستم­ها، تخصیص توان حائز اهمیت است. در این سیستم­ها به دلیل غیر صفر بودن لوب جانبی، تداخل بین بیمی وجود دارد كه روی مسئله تخصیص توان اثر می‌گذارد. در این مقاله این اثر مهم و همچنین تأثیر شرایط كانال روی تخصیص توان بررسی شده و برای بهینه­سازی از الگوریتم ازدحام ذرات ((PSO استفاده شده است. همچنین برای نشان دادن كیفیت این الگوریتم برای مسئله مدنظر، این روش با تئوری دوگانگی  در قالب سه سناریو مقایسه شده است.  در سناریوی اول فرض می­شود كه هر بیم با سه بیم مجاور خود تداخل دارد و در سناریوی دوم فرض می­شود كه تنها بیم اول با سایر بیم­ها تداخل دارد و در نهایت در سناریوی سوم به بررسی وضعیت كانال هر بیم و تأثیری كه روی تخصیص توان می‌گذارد، پرداخته می‌شود. معیار مورد بررسی برای بهبود پاسخ در این مسائل، ظرفیت كل سیستم و جمع مربع تفاضل بین ترافیك درخواستی و توان اختصاصی به هر بیم، در نظر گرفته شده است. با بررسی پاسخ­ها مشاهده می‌شود، این الگوریتم در هر سه سناریو پاسخ را بهبود بخشیده و موجب تخصیص  بهینه توان شده است

This paper aims to propose the interference and also investigates the channel effect on power allocation issue. Here, the particle swarm optimization (PSO) method is employed in order to find the optimal solution. Because of the value of resources in the satellite telecommunication systems, optimizing the use of power allocation is very important. In these systems, because of non-zero side lobe, there exists an interference between beams that affects the allocation problem. To assess the efficiency of PSO algorithm, the obtained results are compared with the Duality Theory. The analogy is conducted through three different scenarios: In the first scenario, it is supposed to have interference between each beam and the three adjacent beams. The second scenario assumes that the first beam interferes with other beams. Finally, in the third scenario, the analysis of channel conditions of each beam and its effect on the power allocation problem is provided. The objective functions for the proposed method are the total system capacity and sum of the square of difference between the requested traffic and the allocated beam power. The results indicate that the proposed algorithm improves the solution in each scenario and implements justice to the power allocation issue.