要害詞：蜂窩移動通信系統，最優化，無線網絡規劃，模擬退火

Ⅰ 介紹

隨著對移動通信業務需求的巨大增長，系統設計優化和無線網絡規劃的問題變得越來越重要。雖然在移動蜂窩網絡規劃領域作了很多關于覆蓋分析，信道分配，路由選擇和傳播等方面的研究，但在關于成本有效系統設計的網絡規劃方面的研究卻不多 [1]-[5] 。實際上，在復雜的移動通信設計中必須考慮很多因數，如系統性能，系統容量，小區覆蓋，話務量，地形和傳播特征等。關于小區數量，小區位置，基站和移動單元的設計參數及信道分配的決定必須根據相互之間的關系作出。小區的位置可以根據給定的小區數量，覆蓋性能，話務分布和傳播環境來確定。基站和移動單元的設計參數必須要等到小區的部署全部完成后才能具體化。最后，在話務和避免干擾等方面能改善系統性能的信道分配 [6]-[8] 只有在移動蜂窩網絡的結構被具體說明后才能決定。

在決定任何通信系統經濟上的可行性時成本都是一個要害因素。一個好的設計方法應該能在諸如網絡性能標準，話務量和技術升級等因素中進行權衡，使成本最優化 [9] 。至今已有幾個商用軟件包被成功應用于移動蜂窩系統的網絡規劃中，如 plaNET 軟件。但不管怎樣，它們在規劃中都沒有直接包括金融上的規劃或者考慮成本。另一方面，如 Analysis STEM 建模系統等的一些軟件是決策支持工具以獲得金融模型并提供蜂窩移動系統的成本分析。但在它們的成本模型中又沒有考慮網絡規劃。這篇論文試圖同時考慮成本和網絡規劃因數以填補這個缺口。這種唯一的組合對移動網絡業務的供給商有極大的意義。它發展了最優化的網絡規劃方法，在系統設計上既使總的系統成本最小化同時又保證了好的系統性能。

可操作的研究策略－分層優化的規劃早已被成功應用于大規模制造系統的生產規劃和健康關心及服務系統的決策制定中 [10]-[12] 。在這些事例中，集合規劃通常是不可行的，因為對于大型的復雜系統的集合規劃模型通常不能被公式化或無法求解。在本論文中，我們描述了關于移動蜂窩通信系統設計的網絡規劃的分層特性，提出了一個分層優化規劃方法 (HOP) 以確定無線網絡的結構，即小區的數量，小區的大小，小區的安置，天線增益及天線高度的參數和基站及移動單元的發射功率。一個組合優化模型被推導出來以確定小區的最佳數量和基站的最佳位置使得在總的系統成本最小化的同時又能保證良好的覆蓋質量和話務性能。

規劃模型是一個有難度的組合優化問題 [13] 。諸如分支界限法和動態規劃法之類的優化算法不能在合理的時間內求得優化解 [13] 。因為牽涉到很多變量和復雜的約束，被用來解決大型組合優化問題的分解法和拉格朗日松馳法 [14] 可能也無法應用到規劃模型中。在本論文中，一個建立在模擬退火 (SA) 基礎上的算法被推導出來用于解決此問題，并在合理的計算量內求得了逼近的最優結果。