无线市话网络的频率规划—技术及应用

论文摘要

本文提出并解决了无线市话网络(PHS，俗称“小灵通”)的频率规划问题。PHS系统的基站采用动态频率分配算法(DCA)算法进行频率分配，这种方式在网络负载较高时会造成网络性能的下降。本文提出限值基站的DCA候选频点集以消除DCA算法的弱点，提升网络性能，提高用户感受。PHS系统的DCA算法存在着一大弱点：手机与其通信的基站之间的无线环境并不总是一致，因而会造成频率分配的失败。当PHS系统的基站采用DCA算法进行频率分配时，基站不断扫描自身接受到的各个频点上的噪声强度，当接受到手机的TCH建链请求时，基站按照一定准则选取干扰最小的频点分配给手机。然而在实际PHS系统的无线环境中，基站与手机存在着严重视野的不对称性。本文分析了其中的几种主要的视野不对称性产生的原因：建筑物的遮挡、基站信号的衰减、定向站之间以及定向站与全向站之间的相互影响、高站与低站之间的相互影响。基站与手机的这种视野不对称性导致了基站分配给手机的频率在很大程度上被手机拒绝，引起一些重要的网络性能指标如建链成功率和建链再请求率的恶化。为解决这个问题，本文提出对PHS网络进行频率规划。规划的思路为限制网络中各基站的DCA候选频点集。本文提出首先将基站分成高站与低站两类，分配给不同的频段，以消除高站与低站相互作用造成的视野不对称性。然后分别对高站和低站进行频率分配，使分配相同频组的基站尽可能隔开，以消除其他的三种视野不对称性。为有效区分高站和低站，本文提出了基站的相对高度的概念，提出根据基站的相对高度，即它的视野和信号的传播范围，而不是其地理高度作为标准进行高低站的区分。为给划分好的高站和低站分配频组，本文提出了启发式算法、贪婪算法和模拟退火算法这三种频组分配算法，分别应用于不同的场合。针对实际PHS网络基站数目庞大、网络中不断有新的基站加入、每个基站占用的信道数不同等特点，上诉三种算法在传统的频率规划算法的基础上做了一系列重要的改动。最后根据本文提出的规划方法，我们对一个实际运行中的商用PHS网络进行了多次频率规划试验，并对规划效果进行了评估。试验结果表明本文提出的规划方法大幅度改善了网络的性能指标，具有良好的应用及经济价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 频率分配问题研究现状
• 1.3 PHS网络实施频率规划的意义
• 1.4 论文工作的安排
• 第2章 频率规划问题综述
• 2.1 常用的FAP模型
• 2.1.1 可行FAP问题（F-FAP）
• 2.1.2 最大服务FAP问题（Max-FAP）
• 2.1.3 最小呼损FAP问题（MB-FAP）
• 2.1.4 最小干扰FAP问题（MI-FAP）
• 2.2 模型求解算法
• 2.2.1 确定性算法
• 2.2.2 启发式算法
• 2.2.3 计算智能方法
• 2.3 总结
• 第3章 PHS系统以及DCA分配算法
• 3.1 PHS系统无线接入部分简介
• 3.2 网络的性能指标
• 3.3 PHS基站所采用的DCA算法
• 3.3.1 概论
• 3.3.2 信道的选取
• 3.3.3 频率的选取
• 3.4 DCA算法的缺点
• 3.5 实际网络的一些问题与频率规划的提出
• 第4章 PHS网络的频率规划
• 4.1 影响频率规划的因素
• 4.1.1 基站的信号干扰模型
• 4.1.2 基站的DCA算法
• 4.1.3 基站类型
• 4.1.4 可用频点数
• 4.1.5 基站话务量
• 4.1.6 结论
• 4.2 规划策略
• 4.3 基站的划分
• 4.3.1 计算基站的相对高度
• 4.3.2 选取高低站划分的分界线
• 4.4 频组划分
• 第5章 频组分配的模型及求解
• 5.1 频组分配模型建立
• 5.1.1 符号定义
• 5.1.2 数学模型
• 5.1.3 干扰惩罚因子的计算
• 5.2 频组分配算法
• 5.2.1 启发式算法
• 5.2.2 贪婪算法
• 5.2.3 模拟退火算法
• 5.2.4 总结
• 5.3 数据结构的设计
• 5.4 复用距离
• 5.5 增量规划
• 5.6 信道数不同的基站的处理
• 5.7 计算结果
• 第6章 规划实施及效果评估
• 6.1 实施前准备
• 6.2 频率规划方案
• 6.2.1 试验一
• 6.2.2 试验二
• 6.2.3 试验三
• 6.3 三次实验性能对比
• 6.4 长期效果分析
• 第7章 结论
• 缩略词
• 参考文献
• 致谢