中继站的最优协调方案.doc

手机中继站的最优协调方案
摘要
这是一个中继站的最优配置问题。中继站网络的地理分布,国际上通常采用蜂窝网络的拓补结构。蜂窝网络,就是把移动电话的服务区别分为一个个正六边形的子区,每个小区设一个基站。形成了形状酷似“蜂窝”的结构,因而把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信方式。我们借助这种结构,将通信区域用若干个正六边形覆盖(如图1)。
图1
在确定了以正六边形对圆形区域进行覆盖时,我们对正六边形的覆盖方式,即扩散方式进行了讨论。最终确定了以正六边形的中心做为整个圆域的中心的向外扩散方式。
根据CTCSS理论、每个基站所能服务的用户数量、总用户数以及PL的数量,我们对通信网络进行了分层处理,并计算出了每层网络的最小亚音频率个数(以下简称PL)可用数。在进行完亚音频率分层后,我们得到了每个基站所能服务的新的用户数量,,在允许的手机通信频段范围内,中继站能同时为39位客户提供服务。为保证提供服务时的中继站数量达到最少,我们把采用了26、6、2、1等不同亚音频率层。在由于地形变化引起信号传播阻碍的地区,我们把这种效果等效为中继站的覆盖范围减小,即蜂窝结构的面积减小,我们给出了在山区条件下计算最少中继站数量的方案。最终得到在人数为1000与10000的情况下,最少中继站数量均为19个。
在进行模型检验时,我们引入了奥村—哈塔模型用以验证所估计的中继站覆盖范围是否正确。

关键词:中继站蜂窝拓补结构覆盖范围亚音频率
目录
一问题重述 1
二问题分析 1
中继站覆盖小区形状的近似 1
单个中继站服务用户数的确定 2
三模型假设 2
四符号说明 3
五模型的建立与求解 3
3
: 4
扩散方式 5
6
7
9
模型三 9
七模型的优缺点分析 11
八模型的推广与改进 11
参考文献 12
附录: 12
附录一 12
附录二 13
一问题重述
甚高频(Very High Frequency)无线电频谱包含信号的发送和接受。这种限制可以被中继站所克服。中继站可以捕捉到微弱的信号,然后把它放大,再用不同的频率重新发送。这样,低功耗的用户,例如移动电话用户,在不能直接与其他用户联系的地方可以通过中继站来保持联系。然而,中继站之间会互相影响,除非彼此之间有足够远的距离或通过充分分离的频率来传送。除了地理的分离、“连续编码音调控制系统”(CTCSS),有时被称为“私人专线”(PL)、通过这项技术可以减轻干扰问题。该系统连接每个中继站,靠的是所有通过同一个中继站连接的用户发送的独立的亚音频音调来连接。中继站只回应接收到的具有特殊PL的语调的信号。通过这个系统,两个附近的中继站可以共享相同的频率对(包括接收和发送);对于更多的中继站(并且更多的用户)可以提供在一个特定的区域。假设频谱范围是145到148兆赫,在中继站中的发射机的频率要么是600千赫以上,要么低于接收机频率600千赫、并且这里有54个不同的PL可用。

在一个半径40英里的圆形区域,请你设计一个方案,用最少量的中继站来容纳1000同时在线用户。

如果这里有10,000个用户,如何改变你的解决方案。

在由于山区引起信号传播的阻碍的地区,讨论这样的情形。
二问题分析
中继站覆盖小区形状的近似
为保证题目中要求的用最少的中继站满足用户通信的要求,我们考虑了“蜂窝移动电话”这一概念(如图2)。蜂窝移动电话是指将移动电话服务区划分为若干个彼此相邻的小区,每个小区设立一个基站的网络结构。由于每个小区呈正六边形,又彼此邻接,从整体上看,形状酷似蜂窝,所以人们称它为“蜂窝”网。用若干蜂窝状小区覆盖整个服务区的大、中容量移动电话系统就叫做蜂窝移动电话系统,简称蜂窝移动电话。
图2 蜂窝移动电话
单个中继站服务用户数的确定
图3
我们知道手机使用的频谱范围是145MHZ---148MHZ,所占频宽为30KHZ,一个中继站的接收频率与发射频率至少应相差600KHZ。据此,我们可以算出一个中继站对应一个PL情况下的最大用户服务数。当用户A给用户B打电话时,通信公司给A两个频道,同时给B两个频道。为了能有更多的频道同时使用,同时又满足条件,我们可以这样设置频道:可用频率的长度为3000KHZ,。现在可用频率的正中间描出一条长600KHZ的红色区域(如图2)。这样,可用频率就被分成了三段。再将左段和右段分成若干个30KHZ的小段,左右两边共有8