LTE-R鐵路站場(chǎng)地區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究.pdf

1、隨著高速鐵路的持續(xù)快速發(fā)展，目前鐵路通信普遍采用的第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足鐵路上日益增長的業(yè)務(wù)需求，因此GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)需要向LTE-R移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)。同時(shí)，我國鐵路站場(chǎng)地區(qū)存在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不合理現(xiàn)象，網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有盲點(diǎn)和弱點(diǎn)，需要后期新建基站補(bǔ)盲，耗費(fèi)了大量的建設(shè)成本;并且，由于頻率規(guī)劃不合理導(dǎo)致基站間同頻干擾現(xiàn)象嚴(yán)重，威脅了鐵路業(yè)務(wù)的安全有效傳輸。
　　在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，基站部署及頻率規(guī)劃是至關(guān)重

2、要的兩個(gè)問題，它們將直接影響到整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋及規(guī)劃效果。因此，上述兩個(gè)問題一直是國內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)。針對(duì)基站部署問題，多數(shù)研究工作均圍繞公網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)展開，由于公網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)級(jí)別的差異，部分區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)需求低、需求量小，無需通過宏基站保證全功率覆蓋，所以，在公網(wǎng)基站部署問題的研究中，多數(shù)的規(guī)劃覆蓋目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)百分比覆蓋達(dá)標(biāo)即可，無法保證對(duì)待規(guī)劃區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無縫全覆蓋。即使實(shí)現(xiàn)全覆蓋也大多是直接采取過功率大范圍的覆蓋方式，犧牲了功率

3、資源。同時(shí)，由于待規(guī)劃區(qū)域的地形復(fù)雜、形狀多樣，使得對(duì)待規(guī)劃區(qū)域的模型刻畫十分困難。因此，目前鮮有研究可以對(duì)待覆蓋區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)建模并在全覆蓋需求與能量有效性之間尋求平衡解。同時(shí)，針對(duì)基站間同頻干擾嚴(yán)重的問題，多數(shù)研究工作均圍繞公網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)展開，在鐵路站場(chǎng)地區(qū)適用性較差。并且針對(duì)公網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)頻率規(guī)劃問題提出的遺傳算法收斂效果不甚理想。
　　本文研究工作主要圍繞LTE-R鐵路站場(chǎng)地區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作展開，重點(diǎn)研究基于LT

4、E-R網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的鐵路站場(chǎng)地區(qū)分布式基站部署方案及基于異頻組網(wǎng)的具有鐵路站場(chǎng)地區(qū)適用性的遺傳算法頻率規(guī)劃方案。針對(duì)基站部署問題，本文建立分布式基站部署問題數(shù)學(xué)模型，提出以最大化能量有效性為目標(biāo)的優(yōu)化問題，并利用線性近似法、S-Procedure、SDR等優(yōu)化方法進(jìn)行求解，最后利用仿真工具仿真了算法的求解過程，得出了最優(yōu)解。針對(duì)頻率規(guī)劃問題，本文建立了基于鐵路應(yīng)用場(chǎng)景的遺傳算法頻率分配模型，并對(duì)遺傳算法中的初始化方法及選擇與交叉過程進(jìn)行了改