向 軍，李豫山，譚明佳

(湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院，湖北恩施 445000)

移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)普及到了全球，因此移動(dòng)通信基站信號(hào)頻率［1］的分配也成了通信領(lǐng)域最熱門(mén)的話題，由于移動(dòng)通信過(guò)程中每個(gè)區(qū)域中的基站信號(hào)頻率個(gè)數(shù)分配有限，所覆蓋的面積也有限，同分配在每個(gè)基站中的信號(hào)頻率也是有限定的，因此移動(dòng)通信過(guò)程中信號(hào)的分配有待進(jìn)一步的研究和討論.

1 移動(dòng)通信基站信號(hào)頻率分配模型

1.1 信號(hào)頻率模型

通信基站信號(hào)頻率分配是基于數(shù)字分配模型［2］，通信基站信號(hào)頻率的分配必須考慮相同信號(hào)頻率在同一基站或相鄰基站產(chǎn)生同頻干擾和相鄰信號(hào)頻率在同一基站產(chǎn)生臨頻干擾，于是在此基礎(chǔ)上基站信號(hào)頻率分配要避免通信過(guò)程中產(chǎn)生同頻干擾和臨頻干擾.

1.2 信號(hào)干擾情況

基站信號(hào)頻率可以看成相應(yīng)的頻率信號(hào)分配的數(shù)學(xué)模型在50*50的存儲(chǔ)單元矩陣設(shè)定為某電信運(yùn)營(yíng)商服務(wù)某區(qū)域的50*50個(gè)通信基站.1～30的整數(shù)為某電信運(yùn)營(yíng)商的可用頻率資源.每個(gè)存儲(chǔ)單元內(nèi)的整數(shù)為基站內(nèi)服務(wù)頻率個(gè)數(shù)，但信號(hào)個(gè)數(shù)限定最多5個(gè)，最少2個(gè).因此可以將通信干擾的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)介如下:

1)每個(gè)存儲(chǔ)單元內(nèi)的整數(shù)不能相同且不能相鄰(同頻干擾和臨頻干擾信號(hào)很強(qiáng));

2)每個(gè)存儲(chǔ)單元與相鄰的存儲(chǔ)單元內(nèi)的整數(shù)不能相同且不能相鄰(同頻干擾和臨頻干擾強(qiáng));

3)每個(gè)存儲(chǔ)單元與相鄰存儲(chǔ)單元的相鄰存儲(chǔ)單元內(nèi)的整數(shù)不能相同(臨頻干擾).

1.3 信號(hào)干擾與基站的關(guān)系

同一基站中的信號(hào)頻率不允許發(fā)生同頻干擾和臨頻干擾，相鄰的基站中的信號(hào)頻率同樣不允許發(fā)生信號(hào)干擾，但是相對(duì)于同基站中的信號(hào)干擾有所降低，信號(hào)頻率分配過(guò)程中應(yīng)該盡量避免，基站頻率發(fā)生干擾的情況如表1所示.

通過(guò)表1可以看出，在本基站與相鄰、相鄰的相鄰之間可能發(fā)生同頻干擾和臨頻干擾，但是在相鄰的相鄰基站中就不存在臨頻干擾的情況，只可能出現(xiàn)同頻干擾的情況.

2 分配策略

分配策略是信號(hào)頻率分配軟件的主心骨，是建立在信號(hào)分配模型基礎(chǔ)之上，根據(jù)一定的基站信號(hào)干擾分析狀況原理，對(duì)信號(hào)頻率干擾進(jìn)行的假設(shè)性分析而建立的理論數(shù)學(xué)模型，一種優(yōu)化的分配策略應(yīng)該在兼顧基站信號(hào)頻率暢通和通信無(wú)干擾、低干擾的基礎(chǔ)上，同時(shí)也應(yīng)該以統(tǒng)籌兼顧通信效率和基站信號(hào)頻率易維護(hù)為目的，達(dá)到即滿(mǎn)足通信流暢和降低基站對(duì)周?chē)姶泡椛洌?］.

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

在通信基站信號(hào)中接受和發(fā)送信號(hào)都可能產(chǎn)生信號(hào)干擾，目前有研究表明在接受信號(hào)頻率是可以采用過(guò)濾器對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行過(guò)濾，基站發(fā)送信號(hào)在載頻里面處理成基帶信號(hào)發(fā)送，它采用自頂向下，以迭代的方法做出相繼的貪心選擇，每做一次貪心選擇就將所求問(wèn)題簡(jiǎn)化為一個(gè)規(guī)模更小的子問(wèn)題，通過(guò)每一步貪心選擇，因此，可以最優(yōu)化獲取能夠分配在此基站中的一組信號(hào)頻率.

2.2 基站分配法

采用一種圖論的廣度和深度搜索［4－5］共同進(jìn)行搜索，以某一個(gè)基站為搜索起點(diǎn)，依次訪問(wèn)該頂點(diǎn)的鄰接點(diǎn)和依次訪問(wèn)某頂點(diǎn)各個(gè)未訪問(wèn)的頂點(diǎn).在每個(gè)基站中都分配了不同個(gè)數(shù)的信號(hào)頻率，但是為了不影響通信，在分配基站相鄰的時(shí)候同時(shí)也要兼顧基站和基站之間的信號(hào)頻率問(wèn)題，這樣就要合理的分配基站的位置，假設(shè)當(dāng)前基站正好為5*5(如圖1)的中心，不僅要檢索周?chē)?個(gè)基站，同時(shí)要深度檢索周?chē)?個(gè)基站的周?chē)?，依次檢索深度直到節(jié)點(diǎn)為空，設(shè)置好基站位置.

2.3 算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于2.1的考慮，合理分配信號(hào)頻率就是本文算法實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)，算法分為條件搜索算法和數(shù)字獲取分配算法.

數(shù)字分配算法是用于獲取一組最優(yōu)化的數(shù)字集合.此算法主要使用與獲取局部數(shù)字中的最優(yōu)解，數(shù)字獲取分配算法流程圖如圖1所示.

條件搜索算法就是利用圖論的廣度和深度搜索，設(shè)立某一個(gè)基站的位置，將這個(gè)基站位置作為搜索的起始點(diǎn)，同時(shí)運(yùn)用廣搜和深搜對(duì)基站節(jié)點(diǎn)搜索.此算法適用于不同基站之間的信號(hào)頻率交互，判斷基站與基站之間是否有一種信號(hào)為干擾情況并安置基站位置，其算法流程圖如圖2所示.

表1 基站之間干擾情況分析圖Tab.1 Inter－erente analysis among stations graph

3 計(jì)算實(shí)例

根據(jù)需要設(shè)計(jì)了移動(dòng)通信基站信號(hào)頻率分配優(yōu)化算法分配軟件，并結(jié)合了自然數(shù)1～30進(jìn)行了數(shù)字分配算法的計(jì)算.自然數(shù)1～30均為整數(shù)，可以分為奇數(shù)和偶數(shù)，奇數(shù)和奇數(shù)之間不存在相同和相鄰，偶數(shù)也一樣.

3.1 實(shí)例信號(hào)分配計(jì)算

圖1 數(shù)字獲取分配算法流程圖Fig.1 Allocation algorithm about getting figure flow diagram

仿真數(shù)字信號(hào)分配計(jì)算時(shí)，假設(shè)每個(gè)基站存放的頻率個(gè)數(shù)由通信公司事先安排設(shè)定，設(shè)置在每個(gè)基站中的信號(hào)頻率都可以從所取的最優(yōu)解中分配.例如在5*5基站中分配信號(hào)頻率個(gè)數(shù)如表2所示.

表2 基站信號(hào)頻率個(gè)數(shù)分配表Tab.2 Allocation table of base station signal frequally numbers

以上為基站中要分配信號(hào)頻率的個(gè)數(shù)，將這些數(shù)字依次存放到預(yù)先設(shè)置好的存儲(chǔ)位置中，同時(shí)算法將會(huì)在已經(jīng)存在的數(shù)字模擬信號(hào)資源中取出最優(yōu)的信號(hào)頻率將他們分配給不同的基站.基站信號(hào)頻率分配如表3所示.

表3 基站信號(hào)頻率分配表Tab.3 Allocation table of base station signal frequenty

圖2 條件搜索算法流程圖Fig.2 Corditional search algorithm flow diagram

計(jì)算時(shí)通過(guò)結(jié)果可以看出基站中的信號(hào)頻率很大程度上都不會(huì)發(fā)生干擾，比如，第一個(gè)基站中的5個(gè)數(shù)字是依次增大的奇數(shù)，而第二個(gè)基站同樣在第一個(gè)基站的基礎(chǔ)上依次增大，但是到了第三個(gè)基站的信號(hào)頻率就發(fā)生了改變，全部為偶數(shù)，這樣可以發(fā)現(xiàn)從眾多的信號(hào)頻率中取了幾個(gè)相近的，但是卻沒(méi)有產(chǎn)生同頻干擾和臨頻干擾的現(xiàn)象.

3.2 實(shí)例結(jié)果分析

從以上測(cè)試實(shí)例可以看出，頻率信號(hào)資源有限的時(shí)候，要盡可能的最大化的使用手上的資源，在基站相隔很遠(yuǎn)的基站中使用相同的頻率信號(hào).解決同頻干擾和臨頻干擾關(guān)鍵在于解決同基站和相鄰基站之間的通信干擾，從以上的信號(hào)頻率分配算法中，可以看出，基站和基站中出現(xiàn)同頻干擾與臨頻干擾的現(xiàn)象很少，幾乎沒(méi)有.這樣，分配到基站中的信號(hào)就是安全的信號(hào)頻率，通信中不會(huì)發(fā)生信號(hào)之間的干擾，保持一種暢通的通信.同時(shí)從測(cè)試中不難看出通信基站的信號(hào)頻率個(gè)數(shù)和基站的個(gè)數(shù)以及通信公司所擁有的信號(hào)資源都影響了通信過(guò)程中的信號(hào)干擾.

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)移動(dòng)通信基站信號(hào)頻率分配優(yōu)化算法的研究過(guò)程中，結(jié)合對(duì)通信干擾提出的信號(hào)頻率分配模型中的數(shù)字信號(hào)獲取分配和條件搜索基站分配，使得基站信號(hào)頻率干擾有所緩解，特別是降低了通信過(guò)程中的同頻和臨頻干擾，同時(shí)也降低了基站抗干擾儀器的大量使用.結(jié)果表明，這種優(yōu)化算法可以有效的降低移動(dòng)通信信號(hào)頻率分配中的頻率信號(hào)干擾和大大增強(qiáng)了信號(hào)利用率.

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