移動通信系統(tǒng)分層優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃方法-wenkub
2022-09-03 19:03:00 本頁面
【正文】 關(guān)于市區(qū)內(nèi)基本傳輸損耗的 Hata 公式由下式給出： Lu (db) = + 為了獲得這個(gè) HOP 方法和最優(yōu)成本模型，需要考慮幾個(gè)復(fù)雜的關(guān)系：覆蓋率的要求，小區(qū)的覆蓋范圍和小區(qū)邊界信號強(qiáng)度之間的關(guān)系 [2]；傳播損失和具體的人造建筑物及地形外表之間的關(guān)系 [17]；設(shè)備和成本之間的關(guān)系。 詳細(xì)規(guī)劃在第三層進(jìn)行，每個(gè)小區(qū)的具體參數(shù)，如天線模型及其增益，發(fā)射功率，天線高度和信道利用率等都在這一層設(shè)置。我們考慮到了不同用戶的話務(wù)密度和不同類型服務(wù)區(qū)域的地形特征。并選擇典型情況下的傳播參數(shù)。 Ⅲ 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)方法 我們提出了蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的 三層 HOP 方法。涉及的主要因素如下：系統(tǒng)性能的詳述，小區(qū)的覆蓋，話務(wù)分布，地形，傳播數(shù)據(jù)和系統(tǒng)成本因素。為滿足業(yè)務(wù)要求在系統(tǒng)中采用了頻率復(fù)用方案。我們需要考慮非一致的話務(wù)分布：話務(wù)高峰通常在市中心，局部話務(wù)高峰在郊區(qū)中心。在這一節(jié)還提出了組合優(yōu)化模型和模 擬退火算法。在本論文中，一個(gè)建立在模擬退火 (SA)基礎(chǔ)上的算法被推導(dǎo)出來用于解決此問題，并在合理的計(jì)算量內(nèi)求得了逼近的最優(yōu)結(jié)果。一個(gè)組合優(yōu)化模型被推導(dǎo)出來以確定小區(qū)的最佳數(shù)量和基站的最佳位置使得在總的系統(tǒng)成本最小化的同時(shí)又能保證良好的覆蓋 質(zhì)量和話務(wù)性能。它發(fā)展了最優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上既使總的系統(tǒng)成本最小化同時(shí)又保證了好的系統(tǒng)性能。另一方面，如 Analysis STEM 建模系統(tǒng)等的一些軟件是決策支持工具以獲得金融模型并提供蜂窩移動系統(tǒng)的成本分析。 在決定任何通信系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)上的可行性時(shí)成本都是一個(gè)關(guān)鍵因素。關(guān)于小 區(qū)數(shù)量，小區(qū)位置，基站和移動單元的設(shè)計(jì)參數(shù)及信道分配的決定必須根據(jù)相互之間的關(guān)系作出。模擬結(jié)果證明了 HOP 方法在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的可行性和有效性。在此我們提出了設(shè)計(jì)蜂窩移動系統(tǒng)的 三層優(yōu)化 方法。 1 低成本的蜂窩移動通信系統(tǒng)：分層優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃方法 摘要：本論文涉及蜂窩移動通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化和無線網(wǎng)絡(luò)資源的規(guī)劃。它能確定小區(qū)的數(shù)量，小區(qū)的安置和具體的基站參數(shù)以使整個(gè)系統(tǒng)的成本最小化并符合所要求的系統(tǒng)性能。 關(guān)鍵詞：蜂窩移動通信系統(tǒng)，最優(yōu)化，無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，模擬退火 Ⅰ 介紹 隨著對移動通信業(yè)務(wù)需求的巨大增長，系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化和無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的問題變得越來越重要。小區(qū)的位置可以根據(jù)給定的小區(qū)數(shù)量，覆蓋性能，話務(wù)分布和傳播環(huán)境來確定。一個(gè)好的設(shè)計(jì)方法應(yīng)該能在諸如網(wǎng)絡(luò)性能標(biāo)準(zhǔn)，話務(wù)量和技術(shù)升級等因素中進(jìn)行權(quán)衡，使成本最優(yōu)化 [9]。但在它們的成本模型中又沒有考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī) 2 劃。 可操作的研究策略－分層優(yōu)化的規(guī)劃早已被成 功應(yīng)用于大規(guī)模制造系統(tǒng)的生產(chǎn)規(guī)劃和健康關(guān)心及服務(wù)系統(tǒng)的決策制定中 [10][12]。 規(guī)劃模型是一個(gè)有難度的組合優(yōu)化問題 [13]。 本論文的安排如下。最后，在第四節(jié)給出了用 HOP 方法實(shí)現(xiàn)新加坡的蜂窩移動通信服務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的模擬結(jié)果。給定與覆蓋性能相關(guān)的地區(qū)覆蓋概率 aP 。 問題是怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即確定小區(qū)的數(shù)量，小區(qū)的大小，每個(gè)基站的位置和基站及移動單元的參數(shù)，以保證達(dá)到要求的性能目標(biāo)，并使總的系統(tǒng)成本最小化。所有的這些因素相互影響，它們之間的復(fù)雜關(guān)系需要確定。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的三層結(jié)構(gòu)如圖2 所示。任務(wù)為用最小的小區(qū)數(shù)量覆蓋整個(gè)區(qū)域并滿足平均話務(wù)需求。如圖 1 所示，整個(gè)區(qū)域被劃分為市區(qū)，郊區(qū)和農(nóng)村。最后，把成本估計(jì)出來。 傳播損失可以用 Hata 傳播模型預(yù)測 [18]。 log(f) log(f)] mh )]2 ，且頻率 f≥ 400MHz。 log(f) – (3) Hata 公式適用的范圍為頻率 f 在 150 MHz 到 1000 MHz 之間，基站天線高度 bh 介于 30m和 100m之間，移動臺天線高度 mh 介于 1m 和 10m之間，距離 d 的變化范圍為從 1km 到 20km。在此我們?nèi)⌒^(qū)復(fù)用因子 k=7，并給定地區(qū)覆蓋概率 aP 和用戶阻塞率 blockP 。 我們定義以下符號： ptC 根據(jù)每個(gè)小區(qū)的信道數(shù)和給定的阻塞率 blockP 得到的每個(gè)小區(qū)可以提供的話務(wù)量 (用戶數(shù) /小時(shí) )。 tP 發(fā)射天線的輸入功率 (dbW)。 d 小區(qū)的平均輻射半徑 (km)。 整個(gè)地區(qū)小區(qū)數(shù)量的上界由關(guān)于市區(qū)的 Hata 傳播模型決定。 log(d) (6) 為保證滿足覆蓋要求，我們有 rP = – – 在給定小區(qū)數(shù)量后，平均小區(qū)輻射半徑由 d = ?nS 決定。進(jìn)而就確定了小區(qū)的數(shù)量，不同的小區(qū)位置和小區(qū)大 7 小。模型的目標(biāo)是使整個(gè)系統(tǒng)成本最小化。 m 總的網(wǎng)格數(shù)。 tC 考慮其發(fā)射功率的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的成本系數(shù)。 8 kd 小區(qū) k 的輻射半徑。 bkg + tC ,n (13) ? ??i ptiik CGx 2 k=1,2, 39。 ,n。 ,n (18) kd ? kY 1 k=1,2, 約束 (13)用來確保覆蓋性能。 信號傳播損耗 )( kk dL 通過 Hata 預(yù)測模型進(jìn)行計(jì)算。沒有一種優(yōu)化算法能在合理的時(shí)間里求得最優(yōu)解。算法采用一種迭代方案，它模 擬物理退火過程：加熱固體直到其融化，然后花最少的能量冷卻它使其結(jié)晶至基態(tài)。對于給定的小區(qū)數(shù)量，由于非一致話務(wù)分布的存在，如果要滿足覆蓋和話務(wù)兩者的要求，沒有幾個(gè)可行解可被求得。 d) 冷卻進(jìn)度表： 決定 初始溫度 t0 以確?？山邮苻D(zhuǎn)換與提議轉(zhuǎn)換之比的特定接受率 χ 接近 1[15]。 ? 的典型值 。?? 的典型值為 ，從而可得 μ ＝ erf( ?? )＝ 。 我們說取得了 最后溫度 ，如果在那個(gè)溫度的馬 而可夫鏈的整個(gè)軌跡里，
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