[發明專利]一種TD-SCDMA頻率分配方法

在審

• 申請號: 201410357084.4
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104093155A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 楊超;彭書名;蔣斌;李仁發
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H04W16/04
• 分類號: H04W16/04;H04W72/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種TD-SCDMA頻率分配方法，其特征是使用超啟發式遺傳算法來分配TD-SCDMA網絡的頻率，最小化網絡干擾，提升網絡的質量。?

背景技術

隨著移動通信網絡的不斷建設和擴容，頻率資源的規劃成為移動通信網絡規劃的重要環節，它對網絡的性能將產生嚴重的影響。頻率分配方案不同，網絡的干擾也不同，尋找一個好的頻率分配方法是運營商急需解決的問題。圖1為TD-SCDMA網絡的結構，其中與頻率分配相關的有NodeB（基站）、Cell（小區）。基站向小區發射載波，位于小區的用戶使用這些載波進行無線通信。每個小區有多個載波，每個載波需要分配一個頻率，其中一個頻率稱為主頻，其它頻率稱為輔頻。一個基站會向多個小區發射載波，這些小區叫做共站小區。頻率分配時必須避免同小區和臨接小區的同頻，必須滿足以下兩個約束條件：1）同小區的載波頻率不能相同；2）共站的小區主頻不能相同。?

本發明中使用干擾矩陣來計算TD-SCDMA網絡的干擾，干擾的計算如公式1所示。公式1由3個子公式組成。1）I_ik表示i小區k載波的干擾，M是干擾矩陣，n表示網絡中有n個小區，d_p表示p小區有d_p個載波(頻率)。?表示p小區的q載波與i小區的k載波頻率是否相同，如果相同其值等于1，這兩個載波之間有干擾；如果等于0，這兩個載波之間沒有干擾。如果這兩個載波之間有干擾，干擾值等于M[i][p]+M[p][i]?，我們把此干擾作為p載波對k載波的干擾。I_ik是i小區k載波的干擾，等于其它所有小區中的載波對k載波的干擾的和。2）I_i表示i小區的干擾，等于i小區內所有載波干擾的和。d_i表示i小區有d_i個載波。3）I表示整個網絡的干擾，等于所有小區干擾的和。頻率分配的目標就是在遵守約束條件的情況下最小化I的值。?

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??對于頻率分配問題（Frequency?Assignment?Problem?FAP），目前已有很多的方法。早期的圖染色法，分支定界法等將FAP當作一個NP難問題。這些方法適合解決小規模網絡的FAP問題，對于大規模網絡來說這些方法的復雜度太高，無法在有效的時間內求得所需的方案。元啟發式方法，如遺傳算法、蟻群算法、貪婪算法等。這些方法通過尋找近似最優解，在有效的時間內能夠取得較好的解。這些算法主要問題是：（1）過早收斂，搜索到的分配方案進一步優化的空間較大。過早收斂是因為在搜索頻率分配的方案過程中，不同的階段，單一的搜索方法并不通用，在不同的階段應該使用不同的搜索方法。（2）對于大規模的網絡，由于搜索的維度太高，搜索的時間較長。

發明內容

發明要解決的問題?

為了克服過早收斂以及運算時間長的問題，我們提出一種超啟發式遺傳算法來解決TD-SCDMA網絡的頻率分配問題。

解決問題的方案?

本發明使用超啟發式遺傳算法解決TD-SCDMA網絡的頻率分配問題，它能夠選擇合適策略來不斷優化頻率分配方案，降低網絡的干擾。超啟發式算法分為2層：低層和高層，其結構如圖2所示。低層為一些啟發式策略，可以用來優化現有方案。高層為超啟發式算法，是低層算法的選擇器。高層算法將產生一個低層算法的啟發式策略序列來決定低層算法的調用次序。高層算法的評價值是高層的序列作用于當前方案后產生的新方案的干擾值。本方法中，高層啟發式算法使用遺傳算法。在遺傳算法中，每一個染色體實際上是低層啟發式算法的一個調用次序，遺傳算法通過選擇合適的調用次序來優化網絡的干擾。圖2為染色體的結構，每一個整數代表設計的一個低層的啟發式策略，按照序列的順序，調用這些低層啟發式方法，將得到一個新的分配方案，新的分配方案的干擾值即為此染色體的適應度值。