WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)基站規(guī)劃的建模與算法研究.pdf

1、WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，內(nèi)容包括業(yè)務(wù)量估計(jì)、基站布局規(guī)劃、頻率規(guī)劃、信道規(guī)劃、系統(tǒng)仿真及系統(tǒng)優(yōu)化等幾部分。在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，基站規(guī)劃起著承上啟下的作用?；静季忠?guī)劃的目標(biāo)是考慮所服務(wù)地區(qū)的地理特點(diǎn)，用戶特點(diǎn)，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的基站的站址及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行規(guī)劃，使得建設(shè)的無線網(wǎng)絡(luò)能夠在覆蓋、容量、質(zhì)量與成本等方面良好平衡以滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)需要，并能適應(yīng)未來的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及擴(kuò)容要求。國(guó)內(nèi)外對(duì)此方面的研究尚處于初期，無論是規(guī)劃模型還是規(guī)劃算法方面

2、均有很大的研究空間。 本論文從大系統(tǒng)的角度出發(fā)，對(duì)大規(guī)模WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)基站的規(guī)劃模型及算法進(jìn)行研究。自干擾是WCDMA系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，它使得全部區(qū)域的基站規(guī)劃結(jié)果呈現(xiàn)網(wǎng)狀關(guān)聯(lián)的關(guān)系。為了簡(jiǎn)化WCDMA基站規(guī)劃問題的數(shù)學(xué)描述，通過變量集結(jié)對(duì)已有的整數(shù)規(guī)劃進(jìn)行了合理簡(jiǎn)化。為了提高大規(guī)模W-BSP問題的規(guī)劃效率，通過各種分解協(xié)調(diào)方法：包括數(shù)學(xué)規(guī)劃方法(Benders分解)，區(qū)域空間分解方法(聚類分解、滾動(dòng)窗口分解)及混合分解算法(

3、分級(jí)差分)來簡(jiǎn)化大規(guī)模問題的求解。論文將首先對(duì)WCDMA基站規(guī)劃的集結(jié)模型進(jìn)行初步研究，然后主要集中在優(yōu)化算法的研究上。本論文主要工作可以概括為以下幾個(gè)方面：1.在對(duì)WCDMA基站規(guī)劃問題的特點(diǎn)進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)上，建立能夠反映問題本質(zhì)特征的規(guī)劃模型。設(shè)計(jì)了反映實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需求的事例發(fā)生器以方便算法研究的計(jì)算仿真。借鑒大系統(tǒng)中的集結(jié)思想，研究了WCDMA基站規(guī)劃問題的集結(jié)模型，并通過仿真計(jì)算說明該規(guī)劃模型可以用來提供一個(gè)較好的初始解。

4、 2.通過分析WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)基站布局規(guī)劃問題的上行鏈路非線性整數(shù)規(guī)劃模型W-BSP(WCDMABaseStationPositioningproblem)，根據(jù)問題特點(diǎn)證明其子問題等價(jià)于一個(gè)可以直接用單純形法求解的線性規(guī)劃問題，并提出了一些定理及推論。這些結(jié)論使整數(shù)非線性WCDMA基站布局規(guī)劃問題可以利用經(jīng)典Benders算法進(jìn)行求解。最后設(shè)計(jì)了該問題的Benders分解算法。 3.針對(duì)大規(guī)模WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)基站布局

5、規(guī)劃問題，提出了基于聚類分解的基站規(guī)劃算法。在聚類分解中，以測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)增益矩陣作為聚類分解的數(shù)據(jù)矩陣。首先用K均值聚類算法將原問題分解為可以利用整數(shù)規(guī)劃工具求解的K個(gè)子規(guī)劃問題，然后對(duì)各子問題求解整數(shù)規(guī)劃問題；最后對(duì)各子問題的基站布局結(jié)果進(jìn)行全局調(diào)整。借鑒動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)中的關(guān)聯(lián)預(yù)估原理，以分解得到的K個(gè)子規(guī)劃問題為優(yōu)化對(duì)象，提出了大規(guī)模WCDMA網(wǎng)絡(luò)基站布局規(guī)劃問題的預(yù)估迭代算法。 4.借鑒滾動(dòng)窗口優(yōu)化的基本原理，研究了全局信息己

6、知情況下大規(guī)模WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)基站規(guī)劃問題。提出了基于滾動(dòng)窗口的WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)基站滾動(dòng)規(guī)劃方法，把原優(yōu)化問題的整體求解分散在滾動(dòng)窗口內(nèi)進(jìn)行，并在二維空間內(nèi)滾動(dòng)優(yōu)化，同時(shí)對(duì)WCDMA網(wǎng)絡(luò)中的干擾滾動(dòng)預(yù)測(cè)。經(jīng)證明，這種基于滾動(dòng)窗口的規(guī)劃方法能夠保證全局優(yōu)化目標(biāo)單調(diào)下降。通過仿真計(jì)算檢驗(yàn)了不同滾動(dòng)策略對(duì)算法性能的影響。 5.最后研究了在考慮功率分配情況下基于下行鏈路的WCDMA網(wǎng)絡(luò)基站規(guī)劃問題。提出了一種基于分級(jí)差分的啟發(fā)式算法