蜂窝无线网络小区规划方法的研究及实现

摘要

移动通信网络规划和优化是一项复杂的系统工程，它涉及到频率资源、无线网络、用户分布等问题，没有固定的模式。小区规划是移动通信网络规划和优化的基础步骤，对节省网络建设成本、提高网络服务质量有决定性的影响。 在分析了移动通信蜂窝小区规划问题特点的基础上，本文总结了小区规划问题的基本形式，研究了蜂窝小区规划方法。遗传算法在求解多目标多约束问题上有诸多优点，为解决蜂窝小区规划问题，本文基于遗传算法从运营商和用户两个角度设计目标函数，采用JinK.H.提出的实数编码思想，对适值分配算法增加限制条件避免无谓搜索，并引入惩罚因子设计了小区规划算法。为进一步改善小区规划算法，本文研究了PSO算法在解决蜂窝小区规划问题上的应用，提出了分割域多目标PSO算法(DRMPSO)。 为了增强蜂窝小区规划结果的显示效果，需要引入三维数字地形图，同时将其作为蜂窝小区覆盖预测、干扰分析以及通信系统频率规划的基础数据。本文利用三维地形数据，采用滤波、光照和纹理技术改进了采用BruceForce地形生成算法所生成的数字地形效果。 在小区规划算法和三维数字地形图的基础上，本文设计开发了“移动通信蜂窝小区规划系统”软件，实现了蜂窝小区规划算法，并将规划结果在三维地形图上显示出来，实现了其基本功能，并在中国联通锦州分公司试用，通过了辽宁省科学技术厅的科技成果鉴定。

目录

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第一章绪论

1.1课题的提出

1.2课题内容和目标

1.3论文结构

第二章蜂窝网络小区规划理论

2.1移动网络系统的基本结构

2.1.1移动台

2.1.2基站子系统

2.1.3网络子系统

2.2蜂窝网络系统设计基础

2.2.1小区和频率复用

2.2.2中继理论

2.2.3蜂窝网系统的容量

2.3小区规划成本控制目标

2.4传统的小区规划流程

2.5小区规划中的无线传播模型

2.5.1自由空间传播模型

2.5.2地面反射模型

2.5.3 Okumura模型

2.5.4 Hata模型

2.6小区规划中的场强覆盖分析

2.7小区规划中的干扰分析和信道分配

2.8蜂窝小区规划是最优化问题

2.8.1问题的总体描述

2.8.2局部条件

2.8.3全局条件

2.9 小结

第三章小区规划算法分析与设计

3.1多目标优化的一些概念

3.1.1 Pareto胜出和Pareto最优概念

3.1.2拥挤度比较算子

3.1.3 Pareto最优解的特征

3.2遗传算法

3.2.1编码

3.2.2评估操作和适值函数

3.2.3选择操作

3.2.4交叉和变异操作

3.3应用遗传算法解决小区规划问题

3.3.1将基站位置和数目信息映射为基因

3.3.2小区规划问题的目标函数

3.3.3基站位置和数目的初始化

3.3.4选择

3.3.5交叉

3.3.6变异

3.3.7循环终止条件

3.4 PSO算法在小区规划中的应用研究

3.4.1 PSO算法原理

3.4.2微粒编码

3.4.3适应度评估

3.4.4算法流程

3.4.5仿真结果

3.5小结

第四章规划软件中的三维地形生成技术

4.1数字地形的DEM模型

4.2三维地形生成算法

4.2.1滤波技术

4.2.2 Brute Force算法原理

4.3光照

4.3.1光照引入

4.3.2 OpenGL光照模型

4.3.3物体材质以及计算物质表面的法向矢量

4.3.4创建、定位和激活光源

4.3.5光照的数学计算

4.4纹理技术

4.4.1纹理技术概述

4.4.2纹理生成

4.5小结

第五章移动通信蜂窝小区规划系统的设计与实现

5.1移动通信蜂窝小区规划系统概述

5.2系统设计

5.2.1系统的功能设计

5.2.2系统的核心模块划分

5.3系统中自动小区规划模块的实现

5.3.1系统的工程管理

5.3.2三维地形在系统中的嵌入

5.3.3自动小区规划实现

5.4移动通信蜂窝小区规划系统的应用

5.5小结

第六章总结和展望

参考文献

致谢

作者从事科研的经历及发表的论文