在蜂窝移动通信网络规划中应用遗传算法进行自动基站布置的研究与实现

摘要

该文在介绍了移动通信系统设计的基本概念,和所涉及的理论之后,定义了自动基站布置问题的数学模型,并认定其为多目标优化问题.在此基础上研究了多目标优化问题特点并指出了它与单目标优化问题的不同之处.鉴于遗传算法在求解优化问题的诸多优点,该文将其应用到移动网络规划中的自动基站布置问题中.采用高效的NSGA-Ⅱ多目标优化算法代替了将多目标优化问题通过加权和形式简化为单目标优化的算法,并针对自动基站布置问题对原算法进行了改进,采用了多维实数向量的基因编码方式,更加精确的描述了基站信息;此外,文中使用状态转移矩阵对遗传算子进行描述,清晰的反应了交叉和变异操作;并在进化操作中增加了排序算子、随机数变换算子、删除算子,这些算子的使用加快了算法的收敛速度并避免了早熟.仿真结果表明该算法能够逼近目标空间的Pareto域,并在该域中均匀分布,同时经一次运行便可提供多个合理的基站分布候选方案.

目录

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声明

第一章引言

1.1研究背景

1.2移动通信发展史

1.2.1早期的移动无线电话

1.2.2第一代移动通信系统

1.2.3第二代移动通信系统

1.2.4第三代移动通信系统

1.3移动蜂窝网络规划在理论与实践中的发展

1.4论文结构

第二章移动网络规划

2.1移动网络系统设计基础

2.1.1小区的概念

2.1.2频率复用

2.1.3中继理论

2.1.4干扰和系统容量

2.2移动网络规划的目标

2.3传统的网络规划流程

2.4移动网络规划中的无线传播模型

2.4.1自由空间传播模型

2.4.2地面反射模型

2.4.3 Okumura模型

2.4.3 Hata模型

2.4.4室内传播模型

2.5网络规划中的场强覆盖分析

2.6网络规划中的干扰分析和频率分配

第三章移动蜂窝网络规划中的自动基站布置问题

3.1自动基站布置问题的数学模型

3.2多目标优化

3.2.1定义

3.2.2 Pareto胜出和Pareto最优概念

3.3解决多目标优化的传统方法及不足

3.4解决优化问题的经典算法

第四章应用遗传算法求解基站布置问题

4.1遗传算法简介

4.1.1编码

4.1.2评估操作和适值函数

4.1.3选择操作

4.1.2交叉和变异操作

4.2 NSGA-Ⅱ

4.2.1快速非胜出排序方法

4.2.2拥挤度比较算子

4.2.3保优策略及主循环

4.3应用NSGA-Ⅱ解决自动基站布置问题

4.3.1将基站位置和数目信息映射为基因

4.3.2自动基站布置问题的目标函数

4.3.3基站位置和数目的初始化

4.3.4 选择

4.3.5交叉

4.3.6变异

4.3.7循环终止条件

4.3.8对原NSGA-Ⅱ所采取的改进及所取得的成效

4.3.9仿真结果

第五章移动网络规划软件的设计与实现

5.1内核设计及实现

5.1.1三维数字地图

5.1.2软件内核的参数及其功能

5.1.3内核程序流程

5.1.4场强计算模块

5.2规划软件的主体程序

5.2.1框架设计

5.2.2项目管理模块

5.2.3显示模块

结束语

致谢

参考文献

作者从事科研的经历及发表的论文