基于免疫計算的無線通信網(wǎng)絡資源優(yōu)化.pdf

1、隨著3G通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展和無線接入技術的不斷進步，越來越多的人們能夠享受到無線通信帶來的便捷。以移動通信為代表的無線通信系統(tǒng)是一種資源受限的系統(tǒng)，隨著無線業(yè)務需求的高速增長，無線資源(基站站址資源、頻譜資源、碼資源、功率資源、帶寬資源等)日漸緊缺。如何有效地利用有限的無線資源來滿足日益增長的業(yè)務需求，已經(jīng)成為國內(nèi)外研究者和移動網(wǎng)絡運營商共同關注的問題。無線資源管理(Radio Resource Management,RRM)是無線通信

2、網(wǎng)絡的一個重要研究內(nèi)容。通過對無線通信網(wǎng)絡的資源進行分配優(yōu)化，可以提供更大的覆蓋范圍、系統(tǒng)容量和系統(tǒng)性能，從而實現(xiàn)在無線資源有限的情況下接入盡可能多的用戶。本文對無線通信網(wǎng)絡的資源分配優(yōu)化模型及優(yōu)化算法進行了系統(tǒng)的研究，主要研究工作如下：
　　1.基站選址對無線通信網(wǎng)絡的服務質(zhì)量有著重要的影響，在選址時應全面考慮基站覆蓋面積、基站建設代價、維護方便程度等要素?；具x址優(yōu)化是無線通信網(wǎng)絡優(yōu)化的一個重要內(nèi)容，即在考慮信號質(zhì)量、建設代價

3、、覆蓋約束以及其它網(wǎng)絡參數(shù)的情況下優(yōu)化基站的數(shù)目和位置，其目標是用較低的基站建設代價來獲得一個高覆蓋率的網(wǎng)絡。本文對無線通信網(wǎng)絡的基站選址優(yōu)化問題進行了研究。首先，針對TD-SCDMA網(wǎng)絡基站選址問題的特點，構建了選址優(yōu)化模型，設計了基于實數(shù)編碼的克隆增殖算子、克隆變異算子及克隆選擇算子，提出了一種基于免疫計算的TD-SCDMA網(wǎng)絡基站選址優(yōu)化方案。接著，對WCDMA網(wǎng)絡基站選址問題進行了研究。由于WCDMA網(wǎng)絡存在較明顯的呼吸效應，即

4、容量與覆蓋相互影響，其基站規(guī)劃問題較為復雜。本文利用鏈路預算確定WCDMA網(wǎng)絡的最大可接受路徑損耗，從而計算出小區(qū)的最大半徑、基站的最大覆蓋面積以及容量約束下需要的基站總數(shù)目；利用負載因子估計每個基站支持的用戶總數(shù)目；提出了一種基于免疫計算的WCDMA網(wǎng)絡基站選址優(yōu)化方案。最后，對IEEE802.16j網(wǎng)絡的基站及中繼站聯(lián)合選址優(yōu)化問題進行了研究。當IEEE802.16j中繼系統(tǒng)工作在透明中繼模式時，移動終端必須處在基站的覆蓋范圍內(nèi)以保

5、證能中繼傳播。本文構建了IEEE802.16j網(wǎng)絡基站及中繼站聯(lián)合選址優(yōu)化模型，并提出了求解模型的免疫優(yōu)化算法。仿真實驗結果表明，本文所提的基站選址優(yōu)化方案能以較小的網(wǎng)絡建設代價滿足覆蓋要求，其性能優(yōu)于文獻方案，具有較好的理論價值。
　　2.導頻信道與其他下行信道共同分享下行功率。由于基站的最大發(fā)射功率是額定的，導頻功率占的比例大了，分給下行信道的功率所占比例就會減少。過大的導頻功率會增加下行鏈路干擾和小區(qū)重疊面積，還會導致導頻污

6、染；另一方面，若導頻功率過小，會導致小區(qū)主導面積下降，從而導致相鄰小區(qū)超載或出現(xiàn)網(wǎng)絡覆蓋漏洞。因此，需要根據(jù)基站覆蓋區(qū)域及業(yè)務支持能力的需求，對基站導頻功率進行優(yōu)化。本文對WCDMA網(wǎng)絡基站導頻功率優(yōu)化問題進行了研究，構建了WCDMA網(wǎng)絡基站導頻功率優(yōu)化問題的數(shù)學模型，提出了一種基于免疫計算的基站導頻功率優(yōu)化方案。考慮到家庭基站在解決局部區(qū)域網(wǎng)絡容量、盲區(qū)覆蓋等問題的重要作用，本文還對家庭基站的導頻功率優(yōu)化問題進行了研究，基于網(wǎng)絡拓撲結

7、構和傳播流量分布，提出了家庭基站導頻功率及毫微微小區(qū)半徑的優(yōu)化配置方案。仿真實驗結果驗證了本文所提方案的有效性，具有較好的理論價值。
　　3.各種異構接入網(wǎng)絡的無縫融合是下一代通信網(wǎng)絡的顯著特征之一。聯(lián)合會話接納控制是針對異構無線通信系統(tǒng)的一種宏觀資源管理，其目的是使用戶會話在各個無線接入網(wǎng)絡中均衡分布。本文對單運營商異構網(wǎng)絡環(huán)境下的聯(lián)合會話接納控制問題進行了研究，構建了聯(lián)合會話接納控制問題的數(shù)學模型，提出了基于免疫計算的聯(lián)合會話

8、接納控制方案，并通過仿真實驗驗證了本文方案。實驗結果表明，與文獻方案相比，本文方案在阻塞率和頻譜效用之間獲得了更好的性能折中，同時更好地兼顧了同一運營商內(nèi)各個接入網(wǎng)絡之間的公平。
　　4.在異構網(wǎng)絡融合場景下，垂直切換是保證無線業(yè)務連續(xù)性的有效手段，同時也是調(diào)整各個無線接入網(wǎng)絡負載的有效方法，垂直切換判決方案決定了垂直切換的性能。本文對異構網(wǎng)絡融合場景下的垂直切換判決問題進行了研究，構建了垂直切換判決問題的數(shù)學模型，提出了一種基于

9、簡諧振子免疫優(yōu)化算法的垂直切換判決方案，并進行了實驗驗證。實驗結果表明，本文方案能夠有效地平衡網(wǎng)絡負載、增加終端電池的生存時間。
　　5.在融合多種無線接入技術的異構網(wǎng)絡環(huán)境中，用戶業(yè)務在時域和空域上分布的不均衡性是影響整個異構網(wǎng)絡性能的主要因素。本文對異構網(wǎng)絡融合場景下的負載均衡問題進行了研究，提出了一種基于接入選擇和業(yè)務轉移的動態(tài)負載均衡機制。本文把接入選擇建模為約束優(yōu)化問題，利用求得的結果把接入任務均衡地分配到各個基站小區(qū)中