探索蜂窝移动通信信道指配策略的研究

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1、西南交通大学博士学位论文蜂窝移动通信信道指配策略的研究姓名：方旭明申请学位级别：博士专业：交通信息工程及控制指导教师：诸昌钤19990901西南交通大学博士学位论文第i页摘要随着个人移动通信的普及，人们对移动通信业务的需求日益增长，但有限的频谱资源却限制了移动通信的发展。在给定频谱条件下，信道资源的有效分配和管理是解决这～问题的重要方法。因此，本文对蜂窝移动通信系统中信道资源的指配策略进行了系统的理论研究和计算机仿真，取得了一些研究成果。．主要工作包括以下几个方面：1．总结了信道指配策略近二十多年来的发展历程，指出了具有代表性研究

2、成果的特点和所存在的问题，并以此为起点设立了本文的研究范围和突破点。2．指出了固定信道指配策略FCA的改进策略BCO和BDCL在信道表处理』j的一个漏洞，即BCO和BDCL忽视了信道表中共道信道中的被锁定信道对在用信道排列连续性的影响。为解决这一问题，本人在算法中增加了被锁定信道的动态处理。同时，在优先出借决策中，将原算法中被借用蜂窝中可借用信道的完全出借改为有限出借；在优先释放决策中，将从出借信道最多的相邻蜂窝中释放信道改为从空闲信道最少的相邻蜂窝中释放信道。通过这几项优化措施，使信道指配策略的算法复杂性得到了降低。3．分析了动

3、态信道指配策略DCA在降低系统呼叫阻塞率和提高业务容量方面所具有的优势，提出了一种基于紧凑模式CP的DCA策略CPCB。在信道分配算法上，该策略采用紧凑模式的信道分布与复用，在信道借用和释放策略上，各自引入了一种最优判决策略。通过对几种均匀和非均匀模式的业务分布情况下的仿真和比较，表明CPCB的系统平均阻塞率低于目前所公开发表的几种主要策略，且随着负载的增加，系统平均阻塞率的增长率很低，对业务量变化不敏感。4．提出了三种针对不同实际应用条件的CPCB策略的变体，即针对600定向天线蜂窝基站的带方向锁定的CPCB策略——cPcBDL

4、、针对信道资源严重紧缺地区的半速率CPCB策略——sRcPcB和应用于不规则蜂窝形状的基于Greedy方法的DCA策略——GDcA。CPCBDL的主要改进在于复用距离之内共道信道中不受共道干扰的方向不再锁定；而SRCPCB与CPCB的不同之处在于相邻蜂窝无可供借用的信道时，将一个在用信道分裂成两个子速率信道，多出的一个信道指配给新的呼叫请求；GDCA则是通过穷举搜索算法产生不规则蜂窝环境下的紧凑模式，使CPCB策略适用于实际环境。仿真结果表明：上述CPCB策略变体的性能指标均优于目前具有代表性的FCA、DCA、BCO、BDCL和C

5、PDCA等策略。这对于缓解系统频谱资源紧缺、改善系统性能和提高系统的业务容量等均具有重第ii页西南交通大学博士学位论文要的意义。5建立了一种单向溢出的多级蜂窝覆盖业务模型，分别用流平衡法和状态分析法分析了在FCA策略下的系统性能，求解了系统的性能指标。首次提出了复杂随机过程(非Markov过程)下多维交叉状态分析方法，给出了呼叫阻塞性能等参数的简单近似解。该算法的复杂性远远低于流平衡法。通过实例分析表明，尽管多级系统的每一级只采用了FCA策略，但在允许低级蜂窝的业务向高级蜂窝溢出情况下，系统同样可表现出DCA策略的性能，而且多级系

6、统对业务的分布变化具有很强的鲁棒性，能够适应未来蜂窝移动通信系统发展的需要。6．分析了单级蜂窝系统与多级蜂窝覆盖系统在结构上的特点和差异，以及在信道指配策略上的不同，提出了宏蜂窝级采用FCA、微蜂窝级采用GDCA的多级DCA策略HDCA，并对不同参数下的系统模型进行了仿真，仿真结果表明：单级系统中非常有效的信道借用策略所产生的效益在多级系统中基本上被两级之间的信道借用所取代，而且控制方法更简单；基站之间和基站与移动交换中心MSC之间交换信息量更小。．7．依据目前蜂窝移动通信系统信道指配策略的研究现状和趋势，提出了今后研究方向和建议

7、。作者的主要观点是：算法的时间和空间复杂性问题不再是今后的主要问题；不规则蜂窝环境下DCA策略的研究是单级系统今后研究的主要方向；包含宏蜂窝和微蜂窝的多级蜂窝覆盖网络是未来发展趋势，单级系统的信道指配策略不能简单地推广到多级系统中，后者需要专门研究；为了更好地研究多级系统，需要建立一种更接近实际系统参数，又能进行单级系统和多级系统信道管理的仿真平台。关键词：移动通信，蜂窝，信道指配，多级覆盖，呼叫阻塞率西南交通大学博士学位沦文第iii页AbstractWiththepopularizationofpersonalmobilecom

8、munication，thedemandformobilecommunicationserviceisbecomingmoreimperative．Butthelimitedspectrumallocatedtothisservicerestric