专利名称：一种码分多址无线网络候选基站位置的优选方法
技术领域：
本发明涉及无线网络候选基站位置的优选技术，尤其是涉及一种码分多址制式无线网络候选基站位置的优选方法。
背景技术：
对于移动通信系统建设而言，无线网络的规划至关重要，这不仅是因为该部分投资约占整个系统投资的70％以上，更重要的是空口规划的好坏直接影响到用户的体验。因而无线网络的规划一直是理论和实践关注的焦点。在以GSM为代表的第二代移动通信系统中，无线网络规划可以分成互不相干的两个步骤覆盖规划和容量规划。在覆盖规划中，需要选择适当的基站位置和数目，使得服务区内每一点上都可以接收到足够的场强，也即是达到一定的服务质量，通常借助传播模型来辅助实现这一阶段的目标；在容量规划中，需要完成频率规划，还要为每一基站分配一定数目的信道，主要考虑到服务区域的业务量需求。整个网络的覆盖和容量可以作为相互独立的元素分别进行考虑。因而，我们可以借助链路预算及网络规划工具来掌控网络质量。
在基于CDMA技术的移动通信系统(IS-95/CDMA2000/WCDMA等)中，覆盖、容量和服务质量之间存在密不可分的关系，因为CDMA系统具有自干扰特性，系统中用户数的增长将导致小区覆盖范围的减小，同时也会增大其他用户所接收到的干扰。这种干扰特性使得第三代移动通信系统不能像GSM系统那样将规划分步进行，而必须将覆盖、容量、质量通盘考虑，综合规划。
无线规划的核心思想在于用最小的成本实现最大的收益。在这一点上，CDMA移动通信系统和GSM系统是一样的，都不仅要保证目标区域的最小场强覆盖达标，同时还要满足业务量覆盖要求，并且降低总体基站建设费用(包括设备采购成本和地面租赁费用)。除此之外，CDMA系统中还引入了软切换的概念，它在改善网络服务质量的同时也增加了对网络资源的耗费，因而需要对全系统的软切换比例进行优化，这进一步增加了网络规划的复杂性。
为了解决这种复杂度，需要使用静态仿真技术对CDMA无线网络进行模拟。静态仿真技术是本发明的技术基础之一，简要说明如下①在CDMA无线网络仿真中，通常采用蒙特卡罗技术实现，是将整个系统的运行行为视作多个时间片断内所表现出来的行为样本的统计平均，每个时间片断称为一个快照，它体现了系统在短期内相对稳定的行为。经过大量仿真样本的运行，用统计的方法分析所有样本内的数据记录，可以得到所需的关键性能参数的均值和方差。
②静态仿真包含两个循环，外部循环和内部循环。外部循环的作用是根据系统的数据参数生成用户分布和业务类型产生快照。通过多次快照的统计平均获得相应的统计均值；内部循环是通过迭代算法实现内环功率的控制用来保证每次快照的功率控制可以达到稳定状态即达到收敛，实际是模拟了内环功率控制的过程。
有鉴于此，基于静态仿真技术的规划软件已经成为CDMA网络规划与优化中的重要辅助工具。规划软件使用迭代算法对给定布局的网络性能进行仿真，工程师可以借助其仿真结果调整设计方案，从而达到最佳效果。
但是，规划软件进行仿真时隐含一个重要前提需要工程师输入网络布局相关数据(主要指基站位置等信息)，随后的仿真计算都要基于这个初始布局进行。在实际的无线规划中，工程师首先借助经验和成本等因素初选出足够多的基站候选位置，然后再依据商用谈判的结果、场强测试等手段挑选出合适的基站。
考虑到CDMA系统自干扰的特性以及待建设网络的规模，过分依赖工程师的有限经验进行基站选址必然会造成网络整体质量的损失。这实际上给规划软件的普及使用带来了一定的难度。
这一问题也已经引起一些专家的关注。文献1(Chae Y.Lee，Member，IEEE，and Hyon G.Kang，Cell Planning with Capacity Expansion in MobileCommunicationsA Tabu Search Approach，IEEE TRANSACTIONS ONVEHICULAR TECHNOLOGY，VOL.49，NO.5，SEPTEMBER 2000)中公开了一种将禁忌搜索算法用于无线网络候选基站位置优选的方法。
禁忌搜索算法是本发明的另一个技术基础，简要介绍如下TS(Tabu Search，禁忌搜索)算法是一种亚启发式搜索算法，它是对局部邻域搜索的一种扩展，是一种全局逐步寻优算法。TS算法通过引入一个灵活的存储结构和相应的禁忌准则来避免迂回搜索，并通过藐视准则来赦免一些被禁忌的优良状态，进而保证多样化的有效探索以最终实现全局优化。
下面描述了禁忌搜索算法的几个主要步骤(1)令迭代步数n＝0，禁忌表T为空，制定初始解x，并且令最优解xb＝x；(2)从x的领域内按照一定条件选择出一定数量的解构成候选解空间N(x)；(3)如果N(x)为空，则转到步骤(2)；否则从N(x)中找到最优解x′；(4)如果x′是禁忌表T中的元素，并且不满足激活条件，则令N(x)＝N(x)-|x′|，转到步骤(3)；否则令x＝x′；(5)如果x的性能优于xb，则令xb＝x；(6)如果禁忌表T的长度超过规定值，则剔除最早搜索的那项；(7)将x加入禁忌表T中；(8)如果满足终止条件，则算法结束，xb即最优解；否则令n＝n+1，返回步骤(2)。
以下结合图2介绍文献1中使用禁忌搜索算法进行候选基站位置优选的基本流程，该方法包括以下步骤步骤100、开始；步骤101、读入移动台和候选基站的位置，分别计算每个移动台和所有候选基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列；步骤102、读入各候选基站的成本(包括选点成本、设备成本和建设成本)、容量，设置禁忌搜索算法相关的参数；步骤103、激活所有的基站，并将“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”都初始化为所有基站的集合，同时，将“分散化次数”和“解的未改善次数”设置为0；步骤104、依据基站成本和剩余容量将处于激活状态的基站排序，顺序判断该激活基站是否处于被禁忌状态，即该基站当前的禁忌长度是否超出迭代次数，如是，则跳过该基站继续考察下一个，如否，则将该基站的状态标记为“去激活”，即删除操作；步骤105、进行基站的重新配置，具体为遍历所有移动台，即判断是否存在超出一定门限的处于激活状态的候选基站，如否，则将该移动台标记为“去激活”，如是，则继续判断这些基站中是否仍有至少一个基站存有剩余容量，如是，则将第一个满足条件的基站作为该移动台的服务基站，并将该移动台的状态标记为“激活”，如否，则将该移动台的状态标记为“去激活”；步骤106、当前可行解检查，具体为统计处于激活状态的移动台的个数，判断是否满足了预定义的覆盖比例要求，如是，则将当前处于激活状态的所有基站组合设置为新的“当前可行解”，同时记录基站在所有当前可行解中出现的频次，并转入步骤109，如否，则转入步骤107；步骤107、依据覆盖能力将处于去激活状态的基站排序，覆盖能力的定义为将某基站作为候选服务基站的移动台数目与该基站成本的比值；顺序判断这些基站是否处于被禁忌状态，即该基站当前的禁忌长度是否超出迭代次数，如是，则跳过该基站继续考察下一个，如否，则将该基站的状态标记为“激活”，即添加操作；步骤108、进行基站的重新配置，具体为遍历所有移动台，判断是否存在超出一定门限的处于激活状态的候选基站，如否，则将该移动台标记为“去激活”，如是，则继续判断这些基站中是否仍有至少一个基站存有剩余容量，如是，则将第一个满足条件的基站作为该移动台的服务基站，并将该移动台的状态标记为“激活”，如否，则将该移动台的状态标记为“去激活”。
步骤109、根据总体基站成本，将“当前可行解”同前次“当前可行解”进行比较，如果当前可行解优于前次“当前可行解”，则用将当前可行解设置为当前最优解，即更新解，同时将“解的未改善次数”清零，反之则将解的未改善次数加1；步骤110、判断解的未改善次数是否超出预定值，如否，则转入步骤104，如是，则转入步骤111；步骤111、判断分散化的最大允许次数是否溢出，如否，则转入步骤112，如是，则转入步骤113；
步骤112、将分散化操作次数加1，将“当前最优解”同前次“全局最优解”进行比较，如果当前最优解优于前次“全局最优解”，则将“全局最优解”设置为当前最优解，并依据一定条件重新构造初始化的“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”，将“解的未改善次数”设置为0，返回步骤104。
步骤113、结束。
文献1公开的使用禁忌算法实现了能够从候选基站中选择符合条件的基站，但是该方法并没有考虑到具体通信体制的细节，甚至对AMPS系统和CDMA系统采用了完全相同的假设和算法。因此对于CDMA技术而言，该方法就存在下述不足使用信号强度(绝对功率)衡量覆盖质量，致使覆盖与否简单取决于传播模型和距离；地域上通信业务量均匀分布；基站所能承载的容量分段固定；每个移动台只能和一个基站建立无线链路。总之，该方法忽视了CDMA系统的技术特征，如软切换、软容量等，因而无法准确进行CDMA无线网络站址优化。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于码分多址(CDMA)制式无线通信系统基站候选位置的优选方法，使对CDMA网络规划时能同时考虑到CDMA技术中容量和覆盖的相互影响关系，精准地设计CDMA网络，节省系统资源。
本发明提供了一种于码分多址无线网络基站位置的优选方法，该方法包括步骤，1)激活所有的基站，并将“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”都初始化为所有基站的集合，同时，将“分散化次数”和“解的未改善次数”设置为0；2)分别计算每个移动台和所有激活基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列，将超出一定门限的处于激活状态的候选基站作为该移动台的候选服务基站；3)将所有移动台的状态都初始化为“激活”，将所有移动台的发射功率初始化为最小发射功率；4)计算得到此时每个处于激活状态基站的总接收功率；
5)遍历所有激活状态的移动台，针对该移动台的所有候选服务基站，计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序；6)针对每个处于激活状态的移动台，顺序检查排序的候选服务基站列表，将满足一定条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站；7)依据基站成本、上行负荷和该基站对应软切换开销因子的加权和，对处于激活状态的所有基站进行排序，依据一定条件挑选出一个基站将其状态标记为去激活，同时将将该基站的禁忌长度加上一定的步长；8)依次将各个移动台的发射功率进行功率平衡的调整，在总的功率平衡调整次数达到预定次数一半时，将发射功率已经调整到最大、但仍然无法满足信号质量要求移动台的状态标记为“去激活”，在下一半次数的功率调整中，不再变动这些移动台的发射功率；9)统计当前所有能够接受网络服务的移动台，即激活状态移动台的个数，判断是否满足所要求的覆盖比例；如满足覆盖比例，则将当前处于激活状态的所有基站组合设置为新的“当前可行解”，同时记录基站在所有当前可行解中出现的频次，并转入步骤10)；如不满足覆盖比例要求，则首先依据一定标准对处于去激活状态的基站进行排序，顺序从已经标记为“去激活”状态的基站里挑选出一个满足一定条件基站来将其激活，并将其禁忌长度加上一定的步长，遍历所有激活状态的移动台，分别计算每个移动台和所有激活基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列，将超出一定门限的处于激活状态的候选基站作为该移动台的候选服务基站；针对各移动台的所有候选服务基站，分别计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序，顺序检查排序的基站列表，将满足步骤6)中同样条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站，转入步骤8)；10)根据基站成本和软切换开销因子的加权值，将“当前可行解”同前次“当前可行解”进行比较，如果当前可行解优于前次“当前可行解”，则用将当前可行解设置为当前最优解，同时将“解的未改善次数”清零，反之则将“解的未改善次数”加1；11)如果“解的未改善次数”未超出预定值，则转入步骤7)；如果解的未改善次数超出预定值，则判断“分散化操作次数”是否超出预定值如是，则结束；如否，则将分散化操作次数加1，将“当前最优解”同前次“全局最优解”进行比较，如果当前最优解优于前次“全局最优解”，则将“全局最优解”设置为当前最优解；12)依据一定条件重新构造初始化的“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”，将“解的未改善次数”设置为0；并返回步骤2)。
本发明进一步提供了一种基于CDMA体制无线通信系统，将大区域转化为多个小区域的基站候选位置的优选方法，该方法包括步骤1)将待规划区域划分成多个子区域，并在各子区域相邻界线处两侧各向外延伸出一定区域作为“交迭区域”，标记所有处于交迭区域内的候选基站；2)随机选择一个未曾计算过的子区域，作为本子区域；3)针对本子区域，考虑位于其交迭区域但事实上并不位于其内的候选基站，将那些未曾参与计算的基站的底噪抬高一定水平，依据一定准则处理交迭区域的候选基站；4)在本子区域及其交迭区域内，激活所有的基站，并将本子区域的“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”都初始化为这些基站的集合，同时，将本子区域“分散化次数”和“解的未改善次数”设置为0；5)在本子区域及其交迭区域内，分别计算每个移动台和所有激活基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列，将超出一定门限的处于激活状态的候选基站作为该移动台的候选服务基站；6)在本子区域及其交迭区域内，将所有移动台的状态都初始化为“激活”，将所有移动台的发射功率初始化为最小发射功率；7)在本子区域及其交迭区域内，计算得到此时每个处于激活状态基站的总接收功率；8)在本子区域及其交迭区域内，遍历所有激活状态的移动台，针对该移动台的所有候选服务基站，计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序；9)在本子区域及其交迭区域内，针对每个处于激活状态的移动台，顺序检查排序的候选服务基站列表，将满足一定条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站；10)在本子区域及其交迭区域内，依据基站成本、上行负荷和该基站对应软切换开销因子的加权和，对处于激活状态的所有基站进行排序，依据一定条件挑选出一个基站将其状态标记为去激活；11)在本子区域及其交迭区域内，依次将各个移动台的发射功率进行功率平衡的调整，在总的功率平衡调整次数达到预定次数一半时，将发射功率已经调整到最大、但仍然无法满足信号质量要求移动台的状态标记为“去激活”，在下一半次数的功率调整中，不再变动这些移动台的发射功率；12)在本子区域及其交迭区域内，统计所有能够接受网络服务的移动台，即激活状态移动台的个数，判断是否满足所要求的覆盖比例；如满足覆盖比例，则将当前处于激活状态的所有基站组合设置为本子区域新的“当前可行解”，同时记录基站在所有当前可行解中出现的频次，并转入步骤13)；如不满足覆盖比例要求，则首先依据一定标准对处于去激活状态的基站进行排序，顺序从已经标记为“去激活”状态的基站里挑选出一个满足一定条件基站来将其激活，遍历所有激活状态的移动台，分别计算每个移动台和所有激活基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列，将超出一定门限的处于激活状态的候选基站作为该移动台的候选服务基站；针对各移动台的所有候选服务基站，分别计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序，顺序检查排序的基站列表，将满足步骤9)中同样条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站，转入步骤11)；13)在本子区域及其交迭区域内，根据基站成本和软切换开销因子的加权值，将本子区域“当前可行解”同前次“当前可行解”进行比较，如果当前可行解优于前次“当前可行解”，则将当前可行解设置为本子区域当前最优解，同时将本子区域“解的未改善次数”清零，反之则将本子区域“解的未改善次数”加1；14)在本子区域及其交迭区域内，如果“解的未改善次数”未超出预定值，则转入步骤10)；如果解的未改善次数超出预定值，则判断“分散化操作次数”是否超出预定值如是，则转入步骤15)；如否，则将分散化操作次数加1，记录标记为“交叉区待激活”的基站的负荷，将“当前最优解”同前次“全局最优解”进行比较，如果当前最优解优于前次“全局最优解”，则将“全局最优解”设置为当前最优解；15)判断是否所有子区域都计算完毕，如是，则加总所有子区域的全局最优解，作为整个区域的全局最优解输出，结束；如否，则当满足一定准则时将位于本子区域内交迭区域中的“交迭区待激活”基站从全局最优解中删除，同时将“分散化操作次数”减1，转入步骤17)，如果此一定准则不满足则转入16)。
16)选择与上一个子区域相邻的新的子区域，将交迭区域进入全局最优解的基站的负荷信息传给新的子区域。
17)在本子区域及其交迭区域内，依据一定条件重新构造初始化的“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”，将“解的未改善次数”设置为0；返回步骤3)。
由上述方案可以看出本发明将禁忌搜索算法同静态仿真技术相结合，提出了一种新的禁忌搜索方法；本发明还提出了一种区域“交迭”技术，该方法有效处理了计算量问题，适合网络规划的实际情况；本发明所提出的方法可以作为单独的模块集成进CDMA网络规划软件，利于规划软件的进一步推广。
图1所示为文献1中使用禁忌搜索算法进行候选基站位置优选的基本流程；图2所示为本发明提出的结合区域分割技术的候选站址优化基本流程；图3所示为本发明所使用的引入静态仿真技术的禁忌搜索候选基站选址优化流程；图4所示为本发明实施例的候选基站分布示意图；图5所示为对图4实施区域分割方法示意图；图6所示为二次功率平衡的示意图。
具体实施例方式
下面将参照附图2和附图3，描述本发明的技术方案的具体流程。
首先参照图2，简要描述根据本发明将大区域分割成多个小区域进行优化选址的方法。该方法包括步骤步骤200，开始；步骤201，将待规划区域划分成多个子区域，并在各子区域相邻界线处两侧各向外延伸出一定区域作为“交迭区域”；步骤202，依据一定原则标记所有处于交迭区域内的候选基站；该一定原则为(1)如某一子区域的邻区全部都未曾判断，对属邻区的交叉区域内候选基站做如下处理低噪抬升αdB。然后进行一般性搜索。如交叉区域有基站在最优解中，则已方交叉区域中最优解基站直接标记为“交叉区已激活”，；邻区交叉区域最优解中基站以其负荷为准则进行第二次判断，如其负荷超过一定标准，则标记为“交叉区已激活”，反之记为“交叉区待激活”；(2)如计算某一子区域时已有邻区计算过，对于标记为“交叉区已激活”的基站，则让其直接进入最优解，即不再进行增删操作；“交叉区待激活”基站也进入最优解参与运算，如所有离散化轮次中其平均负荷小于，则取消其候选基站资格，将其标记为“作废基站”，重新进行计算。
步骤203，顺序选择一个未曾计算过的子区域，作为本子区域，针对本子区域，考虑位于其交迭区域但事实上并不位于其内的候选基站，将那些未曾参与计算的基站的底噪抬高一定水平，依据一定准则处理交迭区域的候选基站，在单个子区域内实施改进后的禁忌搜索算法；步骤204，将已经计算过的子区域结果中有关交迭区域候选基站的底噪抬升信息汇总并传递给下一个未计算区域；步骤205，判断是否所有的子区域都已处理完毕，如否，则转入步骤202，如是，则转入步骤205；步骤206，将所有子区域的全局最优解合并，作为整个待规划区域的全局最优解输出；步骤207，结束。
上述区域分割方法中步骤203为在单个子区域(小区域)内进行优化选址，下面参照图3说明本发明的引入静态仿真技术的禁忌搜索候选站址优化流程。该流程包括步骤
步骤300，开始；步骤301、读入移动台和候选基站的位置，分别计算每个移动台和所有候选基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列，将超出一定门限的处于激活状态的候选基站作为该移动台的候选服务基站；其中的一定门限可以为移动台的接收灵敏度；步骤302，读入各候选基站的成本(包括选点成本、设备成本和建设成本)、容量，设置静态仿真和禁忌搜索算法相关的参数；步骤303，激活所有的基站，并将“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”都初始化为所有基站的集合，同时，将“分散化次数”和“解的未改善次数”设置为0；步骤304，将所有移动台的状态都初始化为“激活”、发射功率都初始化为最小发射功率，计算得到此时每个处于激活状态基站的总接收功率，遍历所有激活状态的移动台，针对该移动台的所有候选服务基站，计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序，将满足一定条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站；步骤305，依据基站成本、上行负荷和该基站对应软切换开销因子的加权和，对处于激活状态的所有基站进行排序，依据一定条件挑选出一个基站将其状态标记为去激活，同时将将该基站的禁忌长度加上一定的步长；步骤306，依次将各个移动台的发射功率进行功率平衡的调整，在总的功率平衡调整次数达到预定次数一半时，将发射功率已经调整到最大、但仍然无法满足信号质量要求移动台的状态标记为“去激活”，在下一半次数的功率调整中，不再变动这些移动台的发射功率；步骤307，统计当前所有能够接受网络服务的移动台数目，即激活状态移动台的个数，判断是否满足所要求的覆盖比例，如否，则转入步骤308，如是，则转入步骤309；步骤308，依据一定标准对处于去激活状态的基站进行排序，顺序从已经标记为“去激活”状态的基站里挑选出一个满足一定条件基站来将其激活，遍历所有激活状态的移动台，分别计算每个移动台和所有激活基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列，将超出一定门限的处于激活状态的候选基站作为该移动台的候选服务基站，针对各移动台的所有候选服务基站，分别计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序，顺序检查排序的基站列表，将满足步骤304中同样条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站，转入步骤304；步骤309，根据基站成本和软切换开销因子的加权值，将“当前可行解”同前次“当前可行解”进行比较，如果当前可行解优于前次“当前可行解”，则用将当前可行解设置为当前最优解，同时将“解的未改善次数”清零，反之则将“解的未改善次数”加1；步骤310，判断解的未改善次数是否超出预定值，如否，则转入步骤305，如是，则转入步骤311；步骤311，判断分散化的最大允许次数是否超出预定值，如否，则转入步骤312，如是，则转入步骤313；步骤312，依据一定条件重新构造初始化的“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”，将“解的未改善次数”设置为0，并返回步骤305。
步骤313，结束。
步骤302中静态仿真和禁忌搜索算法相关的参数进一步包括功率平衡次数、底噪、激活集门限(灵敏度)、SNR目标值、移动台最大发射功率、移动台最小发射功率、基站底噪抬升和已激活基站的禁忌步长、“删除”操作禁忌步长、最大允许分散化次数、最大允许非改善次数；步骤303中“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”进一步说明说明如下①、“当前可行解”和“当前最优解”是为了判断计数器“最大允许非改善次数”是否溢出而设置的。通过不停地添加基站，我们总能获得一个满足预定义覆盖条件的可行解，每得到一个可行解，我们就把叫做“当前可行解”。
②、“当前最优解”记录着迄今为止最好的“当前可行解”，每产生一个“当前可行解”，我们就把它跟“当前最优解”比较一下，如果优于后者，就用前者代替后者，并且“最大允许非改善次数”清零，反之“最大允许非改善次数”加一。可以看出“当前最优解”实质上记录着本轮操作的最优解，而“当前最优解”则是每一个可以满足覆盖条件的解。
③、“全局最优解”和计数器“最大允许分散化次数”有关。为了避免搜索陷入局部最优，我们使用分散化的操作重新构造初始解，旨在从解空间内新的位置起搜索。分散化操作的次数越大，当然越有助于我们找到全局最优解。限于时间因素，我们设置了参数“最大允许分散化次数”。“最大允许非改善次数”每溢出一次，我们就重新进行一次分散化，本轮分散化操作所得到“当前最优解”将同“全局最优解”比较，如果“当前最优解”优于“全局最优解”，将用后者更新前者。可以看出，“当前最优解”实质上记录着一轮分散化操作的最优解，而“全局最优解”则是所有轮次“当前最优解”中最好的。
步骤304中的一定条件进一步指以下两个条件的交集文献2(3GPP TS25.942，RF System Scenarios)中规定的SNR目标值加上一定的偏移量；基站此时的底噪抬升低于一门限值。
步骤305中所述的一定条件进一步指该基站不处于被禁忌状态，即当前步骤删除基站操作已经距离上一次删除操作或添加操作相隔一定的步长，此处步长使用迭代次数衡量，一次迭代指通过添加操作获得一个当前可行解的过程；如所有激活基站均处于禁忌状态，则选择距脱离禁忌状态最近的基站去激活。
步骤308中的一定标准进一步指基站的覆盖能力，即将该基站作为候选服务基站的移动台数目与该基站的建设成本之比。
步骤308中的一定条件进一步指该基站不处于被禁忌状态，即该基站当前的禁忌长度是否超出迭代次数。
步骤312中的一定条件进一步指依次优先选择在以往当前可行解中出现频次较低的基站激活，然后进行功率平衡，判断是否满足覆盖条件，如满足，则将“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”赋值为当前所有激活基站的组合；如否，则继续顺次激活其余基站。
下面结合图4通过本发明的一个优选实施例对本发明的技术方案作进一步详细、直观的介绍。
图4是现实中无线网络选址优化的一个简化实例，假设这是一个3千米×3千米的区域，分布有若干候选基站和若干移动台(菱形图标“◇”表示区域内移动台的位置，圆圈图标“○”表示候选基站的位置)。其中，候选基站和移动台的分布都是非均匀的，每个基站的建设成本(包括选点谈判成本、设备成本和施工成本等)都简化为1，此时可行解的总成本简化为可行解中基站个数。
目标在于从全体候选基站中筛选全部或一部分，形成一个优化后的方案，该方案应当满足1)网络覆盖比例上的最低要求，即至少有一定比例的移动台所接受到的最强信干比达到一定要求；2)整个问题区域内软切换开销因子尽量接近一个预定值，即软切换开销因子；3)每个基站的负荷尽量接近一个预定值，即上行负荷因子。
以下参照图4直观地描述本发明一实施例的具体步骤首先，将图4中的大区域分割成3Km×3Km的四个子区域，如图5所示，其中虚线所包含的区域即为交迭区域，从子区域1开始实施计算，其中共有{M1/M2/M3/M4/M5/M6/M7/M8}8个移动台和{B1/B2/B3/B4/B5/B6/B7}7个候选基站，{B4/B5/B6/B7}为其周边交迭区域内候选基站，将{B6}的底噪抬升αdB；然后，针对子区域1，按照上述流程实施本发明的基站优选算法，步骤301，计算得到表1所示子区域1的路径损耗矩阵，其中斜体部分为移动台对应的候选服务基站；表1子区域1的路径损耗矩阵
步骤302，初始化相关参数，如表2所示，本方法实施时需要使用者事先提供，其中“网络数据”行总结了跟网络规模相关的数据，“目标函数相关”是使用者所定义的优化方案应当满足的最低要求，“禁忌搜索算法相关”和“静态仿真相关”分别是禁忌搜索算法和静态仿真算法用到的“关键”参数或常量。其中“关键”的含义进一步说明如下禁忌搜索算法和静态仿真算法涉及到一些人为给定的参数，其中最影响计算速度和准确性的列了出来。本方法建议把区域分成适度大小的子区域(3Km×3Km)，我们使用了多个样本区域、多次计算，从统计的意义上，给出了这些参数的推荐取值。“静态仿真相关”的后5个参数是业界公认仿真假设，列出的原因是它们影响仿真的准确性，也便于将结果跟他人比较；表2相关参数取值
步骤303，激活子区域1内所有的候选基站{B1/B2/B3/B4/B5/B6/B7}，并将“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”都初始化为所有基站的集合{B1/B2/B3/B4/B5/B6/B7}，同时，将“分散化次数”和“解的未改善次数”设置为0；步骤304，将所有移动台的状态都初始化为“激活”，即该移动台的接收信号足够好能够接收网络服务；将所有移动台的发射功率初始化为最小发射功率；然后，计算得到此时每个处于激活状态基站的总接收功率；遍历所有激活状态的移动台，针对该移动台的所有候选服务基站，计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序；针对每个处于激活状态的移动台，顺序检查排序的候选服务基站列表，将满足一定条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站；步骤305，依据基站成本、上行负荷和该基站对应软切换开销因子的加权和，对处于激活状态的所有基站进行排序，其中上行负荷使用底噪抬升折算得到，二者对应关系参见表2。
基站对应的软切换开销因子定义如下统计由该基站作为主服务小区(信干比最大)的TDA，其所耗用的无线链路数目之和与TDA总数之比，该值减去1后即为软切换开销因子，取值范围在
。
表3底噪抬升与上行负荷的对应关系
依据一定条件挑选出一个基站将其状态标记为去激活，即删除操作，该步骤默认所有基站都激活时，肯定可以满足覆盖比例。
假设删除{B4}，即将标记为去激活，其禁忌长度增长为0+4＝4；步骤306，同步骤304；步骤307，所谓“功率平衡”即依次调整各个移动台的发射功率，尽量把所有移动台的发射功率调整到一个合适的水平，使得既能满足信号质量要求，又不浪费功率资源。此处所谓“二次”指的是功率平衡的前一半次数的迭代是要找出那些所处环境极端恶劣，发射功率已经调整到最大，但仍然无法满足信号质量要求的移动台，将它们的状态标记为“去激活”，在以后的功率调整中，不再调整这些移动台的发射功率。该判断和标记动作是在总体功率平衡次数的一半时进行的。功率平衡的次数是一个关键参数(极端影响速度)，我们从统计意义上给出了建议值(参见表1)。图6示意的是功率调整一共进行20次，在一半时将负荷上述要求移动台的状态标记为“去激活”，然后在后一半的功率平衡迭代中就不再予以考虑，即认为其不发射功率，也无法接受网络的服务。
步骤308，统计当前所有能够接受网络服务的移动台，判断是否满足所要求的覆盖比例，此例中，删除{B4}后得到{B1/B2/B3/B5/B6/B7}，经检验可行，转入步骤310；
步骤310，更新当前最优解，即{B1/B2/B3/B5/B6/B7}，随即转入步骤311；步骤311判断当前最优解({B1/B2/B3/B5/B6/B7})与上次最优解({B1/B2/B3/B4/B5/B6/B7})的关系，发现解有改善(总成本6＜7)，因而解的未改善次数为0，转入步骤305；步骤305，按照上述原则对当前处于激活状态的基站({B1/B2/B3/B5/B6/B7})进行排序，假设此步挑选出基站{B2}，则将其状态标记为去激活，同时将其禁忌长度设置为5，(当前迭代次数+已激活基站的禁忌步长)＝1+4＝5；重复步骤306；重复步骤307；重复步骤308，此时处于激活状态的基站集合为{B1/B3/B5/B6/B7}，假设通过逐一检查移动台状态，发现处于激活状态的移动台不足总数的90％，即覆盖率不足预定义的90％(表2)，则转入步骤309；重复步骤309，{B2/B4}为去激活基站列表，使用覆盖能力衡量后，假设B2应当被激活，但此时{B2/B4}均处于被禁忌状态，可以依据赦免准则激活某个基站。此时应当是B4，因为(4-1＜5-1)，那么处于激活状态的基站集合将是为{B1/B3/B4/B5/B6/B7}；重复步骤306、步骤307和步骤308，假设步骤308的结果为不可行，进入步骤309；步骤309、此时的去激活基站列表为{B2}，使用覆盖能力衡量后，B2应当被激活，但此时{B2}处于被禁忌状态，可以依据赦免准则激活B2，此时处于激活状态的基站集合为{B1/B2/B3/B4/B5/B6/B7}；重复步骤306、步骤307和步骤308，假设结果为可行，此时可行解为{B1/B2/B3/B4/B5/B6/B7}，进入步骤310；重复步骤305、步骤306、步骤307、步骤308、步骤309、步骤310和步骤311循环操作，直至“解的未改善次数”超出预定值(15)，见表4第11行，则转入步骤312；步骤312、此时分散化次数为1，小于预定值(5)，转入步骤313，实施分散化操作；
步骤313、构造新的初始解{B2/B3/B4/B5/B7}，挑选原则为依次优先选择在以往当前可行解中出现频次较低的基站激活，然后进行功率平衡，判断是否满足覆盖条件，如满足，则将“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”赋值为当前所有激活基站的组合；如否，则继续顺次激活其余基站。
重复步骤305、步骤306、步骤307、步骤308、步骤309、步骤310、步骤311和步骤312的循环，直至分散化次数达到5且解的未改善次数达到15(见表4最后一行)，得到子区域1的全局最优解为{B2/B3/B5/B6}。
表4子区域1的禁忌搜索算法示意
迄今，子区域1已经计算完毕，其全局最优解为{B2/B3/B5/B6}，其中，B586处于交迭区域，对其进行处理B5的底噪抬升超过一定标准L1，其底噪抬升信息传到后续子区域的计算中，B6位于临近自身的交迭区域，算作一般性基站，直接进入整个区域的全局最优解；
接着，顺次计算子区域2、子区域3和子区域4，具体操作同对子区域1的处理；然后，假设得到其他三个子区域的全局最优解分别为子区域2{B8/B9/B10}、子区域3{B11/B12/B13}、子区域4{B14}，合并4个子区域的全局最优解，作为整个区域的全局最优解输出，即{B2/B3/B5/B6/B8/B9/B10/B11/B12/B13/B14}。
综上所述，本发明的区域分割方法和各区域基站的优选方法相结合，能够更加准确地得到优选基站的所有集合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。例如，1、本发明所提出区域分割的基本单位为3Km×3Km，这是基于大量实际情况给出的最优建议，具体子区域规模还可以依据计算条件进行调整，同样适用于表2中所列出的其他标记为“统计得出的建议值”的其他参数；2、含接纳控制的功率平衡目的在于及早剔除传播环境特别恶劣的移动台，避免对结果造成太大影响，其具体实施方式
可以视问题规模具体改变；3、本发明提出将大规模区域进行分割，通过标记交迭区域内基站的属性来近似全网对某一子区域的影响，这一技术同样适用于AMPS/GSM等系统的候选基站站址优选问题。
权利要求
1.一种于码分多址无线网络基站位置的优选方法，该方法包括步骤，1)激活所有的基站，并将“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”都初始化为所有基站的集合，同时，将“分散化次数”和“解的未改善次数”设置为0；2)分别计算每个移动台和所有激活基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列，将超出一定门限的处于激活状态的候选基站作为该移动台的候选服务基站；3)将所有移动台的状态都初始化为“激活”，将所有移动台的发射功率初始化为最小发射功率；4)计算得到此时每个处于激活状态基站的总接收功率；5)遍历所有激活状态的移动台，针对该移动台的所有候选服务基站，计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序；6)针对每个处于激活状态的移动台，顺序检查排序的候选服务基站列表，将满足一定条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站；7)依据基站成本、上行负荷和该基站对应软切换开销因子的加权和，对处于激活状态的所有基站进行排序，依据一定条件挑选出一个基站将其状态标记为去激活，同时将将该基站的禁忌长度加上一定的步长；8)依次将各个移动台的发射功率进行功率平衡的调整，在总的功率平衡调整次数达到预定次数一半时，将发射功率已经调整到最大、但仍然无法满足信号质量要求移动台的状态标记为“去激活”，在下一半次数的功率调整中，不再变动这些移动台的发射功率；9)统计当前所有能够接受网络服务的移动台，即激活状态移动台的个数，判断是否满足所要求的覆盖比例；如满足覆盖比例，则将当前处于激活状态的所有基站组合设置为新的“当前可行解”，同时记录基站在所有当前可行解中出现的频次，并转入步骤10)；如不满足覆盖比例要求，则首先依据一定标准对处于去激活状态的基站进行排序，顺序从已经标记为“去激活”状态的基站里挑选出一个满足一定条件基站来将其激活，并将其禁忌长度加上一定的步长，遍历所有激活状态的移动台，分别计算每个移动台和所有激活基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列，将超出一定门限的处于激活状态的候选基站作为该移动台的候选服务基站；针对各移动台的所有候选服务基站，分别计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序，顺序检查排序的基站列表，将满足步骤6)中同样条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站，转入步骤8)；10)根据基站成本和软切换开销因子的加权值，将“当前可行解”同前次“当前可行解”进行比较，如果当前可行解优于前次“当前可行解”，则用将当前可行解设置为当前最优解，同时将“解的未改善次数”清零，反之则将“解的未改善次数”加1；11)如果“解的未改善次数”未超出预定值，则转入步骤7)；如果解的未改善次数超出预定值，则判断“分散化操作次数”是否超出预定值如是，则结束；如否，则将分散化操作次数加1，将“当前最优解”同前次“全局最优解”进行比较，如果当前最优解优于前次“全局最优解”，则将“全局最优解”设置为当前最优解；12)依据一定条件重新构造初始化的“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”，将“解的未改善次数”设置为0；并返回步骤2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤6)中所述的一定条件为基站此时的底噪抬升低于一门限值，并且移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比达到一门限值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤7)中所述的一定条件为该基站不处于被禁忌状态，即当前步骤删除基站操作已经距离上一次删除操作或添加操作相隔一定的步长，此处步长使用迭代次数衡量，一次迭代指通过添加操作获得一个当前可行解的过程；如所有激活基站均处于禁忌状态，则选择距脱离禁忌状态最近的基站去激活。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤9)中所述的一定标准为覆盖能力。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤9)中所述的一定条件为该基站不处于被禁忌状态。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤9)中若所有去激活基站均处于禁忌状态，则选择距脱离禁忌状态最近的基站激活。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤12)中所述的一定条件为依次优先选择在以往当前可行解中出现频次较低的基站激活，然后进行功率平衡，判断是否满足覆盖条件，如满足，则将“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”赋值为当前所有激活基站的组合；如否，则继续顺次激活其余基站。
8.一种用于基于CDMA体制无线通信系统基站候选位置的优选方法，该方法包括步骤1)将待规划区域划分成多个子区域，并在各子区域相邻界线处两侧各向外延伸出一定区域作为“交迭区域”，标记所有处于交迭区域内的候选基站；2)随机选择一个未曾计算过的子区域，作为本子区域；3)针对本子区域，考虑位于其交迭区域但事实上并不位于其内的候选基站，将那些未曾参与计算的基站的底噪抬高一定水平，依据一定准则处理交迭区域的候选基站；4)在本子区域及其交迭区域内，激活所有的基站，并将本子区域的“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”都初始化为这些基站的集合，同时，将本子区域“分散化次数”和“解的未改善次数”设置为0；5)在本子区域及其交迭区域内，分别计算每个移动台和所有激活基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列，将超出一定门限的处于激活状态的候选基站作为该移动台的候选服务基站；6)在本子区域及其交迭区域内，将所有移动台的状态都初始化为“激活”，将所有移动台的发射功率初始化为最小发射功率；7)在本子区域及其交迭区域内，计算得到此时每个处于激活状态基站的总接收功率；8)在本子区域及其交迭区域内，遍历所有激活状态的移动台，针对该移动台的所有候选服务基站，计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序；9)在本子区域及其交迭区域内，针对每个处于激活状态的移动台，顺序检查排序的候选服务基站列表，将满足一定条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站；10)在本子区域及其交迭区域内，依据基站成本、上行负荷和该基站对应软切换开销因子的加权和，对处于激活状态的所有基站进行排序，依据一定条件挑选出一个基站将其状态标记为去激活；11)在本子区域及其交迭区域内，依次将各个移动台的发射功率进行功率平衡的调整，在总的功率平衡调整次数达到预定次数一半时，将发射功率已经调整到最大、但仍然无法满足信号质量要求移动台的状态标记为“去激活”，在下一半次数的功率调整中，不再变动这些移动台的发射功率；12)在本子区域及其交迭区域内，统计所有能够接受网络服务的移动台，即激活状态移动台的个数，判断是否满足所要求的覆盖比例；如满足覆盖比例，则将当前处于激活状态的所有基站组合设置为本子区域新的“当前可行解”，同时记录基站在所有当前可行解中出现的频次，并转入步骤13)；如不满足覆盖比例要求，则首先依据一定标准对处于去激活状态的基站进行排序，顺序从已经标记为“去激活”状态的基站里挑选出一个满足一定条件基站来将其激活，遍历所有激活状态的移动台，分别计算每个移动台和所有激活基站之间的路径损耗，并按照从小到大的顺序排列，将超出一定门限的处于激活状态的候选基站作为该移动台的候选服务基站；针对各移动台的所有候选服务基站，分别计算出移动台以当前发射功率到达该基站的信噪比，并进行排序，顺序检查排序的基站列表，将满足步骤9)中同样条件的前三个基站定为该移动台的激活集基站，转入步骤11)；13)在本子区域及其交迭区域内，根据基站成本和软切换开销因子的加权值，将本子区域“当前可行解”同前次“当前可行解”进行比较，如果当前可行解优于前次“当前可行解”，则将当前可行解设置为本子区域当前最优解，同时将本子区域“解的未改善次数”清零，反之则将本子区域“解的未改善次数”加1；14)在本子区域及其交迭区域内，如果“解的未改善次数”未超出预定值，则转入步骤10)；如果解的未改善次数超出预定值，则判断“分散化操作次数”是否超出预定值如是，则转入步骤15)；如否，则将分散化操作次数加1，记录标记为“交叉区待激活”的基站的负荷，将“当前最优解”同前次“全局最优解”进行比较，如果当前最优解优于前次“全局最优解”，则将“全局最优解”设置为当前最优解；15)判断是否所有子区域都计算完毕，如是，则加总所有子区域的全局最优解，作为整个区域的全局最优解输出，结束；如否，则当满足一定准则时将位于本子区域内交迭区域中的“交迭区待激活”基站从全局最优解中删除，同时将“分散化操作次数”减1，转入步骤17)，如果此一定准则不满足则转入16)。16)选择与上一个子区域相邻的新的子区域，将交迭区域进入全局最优解的基站的负荷信息传给新的子区域。17)在本子区域及其交迭区域内，依据一定条件重新构造初始化的“当前可行解”、“当前最优解”和“全局最优解”，将“解的未改善次数”设置为0；返回步骤3)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于步骤3)中所述的一定准则为对于事实上位于本子区域内且已经标记为“交迭区已激活”或“交迭区待激活”的交迭区域基站，将其直接计入本子区域全局最优解。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于步骤15)中所述的一定准则为考察事实上位于本子区域内交迭区域中标记为“交迭区待激活”的基站，是否在所有分散化轮次中其平均负荷小于一定门限。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述子区域为3000米×3000米大小的区域。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述交迭区域为500米×500米大小的区域。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于步骤7)一定的步长为4。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于步骤9)一定的步长为6。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于步骤9)和步骤12)中所述的覆盖比例为0.9。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于步骤15中最大“分散化操作次数”为5。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于步骤13)中最大“解的未改善次数”为15。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于已激活基站的禁忌长度为4。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于“删除”操作禁忌长度为6。
20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于功率平衡次数为60。
全文摘要
本发明提供一种用于码分多址无线网络基站位置优选方案。本发明针对CDMA网络的自干扰特点，将禁忌搜索算法同静态仿真技术相结合，提出了一种新的禁忌搜索方案；针对现实中网络优化问题计算量较大的特点，本发明还提出了一种区域“交迭”技术，该方法在保证一定精度的前提下有效处理了计算量问题，适合网络规划的实际情况；本发明所提出的方法可以作为单独的模块集成进CDMA网络规划软件，可以增加规划软件的自动化程度。
文档编号H04W24/02GK1992967SQ20051013294
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年12月29日
发明者赵培, 高鹏 申请人:京移通信设计院有限公司