本發(fā)明涉及無線電頻譜資源規(guī)劃，具體地指一種基于沖突消解迭代優(yōu)化算法的無線電頻譜資源規(guī)劃方法，屬于無線電管理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：目前，在無線電管理領(lǐng)域，存在無線電頻譜資源規(guī)劃沖突難以協(xié)調(diào)和規(guī)劃方案難以驗證其合理性的問題。在現(xiàn)有無線電頻譜規(guī)劃技術(shù)中，通常采用頻率資源共用優(yōu)化利用和頻率資源聯(lián)合規(guī)劃等方案，其中，在頻率資源共用優(yōu)化利用方案中，主要著眼遵循同一時間、覆蓋同一地點(diǎn)的頻率不相沖突的原則制定，結(jié)合不同通信條件系統(tǒng)效率、相互干擾、實現(xiàn)復(fù)雜度等方面問題的綜合仿真與評估，力求在提高頻率資源利用效率的同時，實現(xiàn)諸多頻率復(fù)用，該方案存在的不足表現(xiàn)為無法有效實現(xiàn)基于多目標(biāo)信息的頻率時分復(fù)用，而在頻率資源聯(lián)合規(guī)劃方案中，以頻率資源共用技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合無線電頻譜資源需求的分析，建立規(guī)劃模型，并通過對空間頻率資源信息進(jìn)行綜合判斷和輔助決策，以在提高規(guī)劃合理性的同時，明確今后一段時期空間用頻規(guī)劃，該方案存在的不足表現(xiàn)為建立的規(guī)劃模型通用性不強(qiáng)，綜合評估的結(jié)論亦缺乏一定的針對性和可操作性。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種基于沖突消解迭代優(yōu)化算法的無線電頻譜資源規(guī)劃方法，該方法將頻譜資源規(guī)劃與業(yè)務(wù)需求緊密結(jié)合，形成操作性強(qiáng)的無線電頻譜資源規(guī)劃方案。實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種基于沖突消解迭代優(yōu)化算法的無線電頻譜資源規(guī)劃方法，該方法包括：根據(jù)頻譜規(guī)劃矛盾沖突，利用頻譜沖突消解的迭代優(yōu)化算法構(gòu)建無線電頻譜資源規(guī)劃模型，實現(xiàn)對不同業(yè)務(wù)的無線電頻譜資源的規(guī)劃。進(jìn)一步地，利用灰色熵權(quán)模糊評估算法構(gòu)建了綜合評判模型，對所述規(guī)劃進(jìn)行量化評估，得到最優(yōu)的規(guī)劃方案。本發(fā)明方法綜合考慮各方面的因素，將頻譜資源規(guī)劃與業(yè)務(wù)需求緊密結(jié)合，能有效消解無線電頻譜資源規(guī)劃中的沖突問題，并對規(guī)劃方案進(jìn)行量化評估，通過不斷的調(diào)整與優(yōu)化，最終形成操作性強(qiáng)的無線電頻譜資源規(guī)劃方案。附圖說明圖1為實施例基于沖突消解迭代優(yōu)化算法對TD-LTE頻譜資源規(guī)劃方法的流程圖。圖2為頻譜規(guī)劃區(qū)間發(fā)生沖突的處理流程圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。TD-LTE頻譜資源規(guī)劃，不僅離不開TD-LTE頻譜資源的需求分析論證，也需要國家、地方相關(guān)劃分規(guī)定和規(guī)劃方案的支撐。在需求分析論證方面，主要是跟蹤掌握新技術(shù)發(fā)展和技術(shù)體制更新?lián)Q代等因素所引發(fā)的TD-LTE頻譜資源需求變化和應(yīng)用方式變革，綜合分析國內(nèi)外TD-LTE頻譜資源需求發(fā)展動向及與其他通信技術(shù)體制頻譜資源需求可能的相互影響，根據(jù)TD-LTE頻譜資源需求預(yù)測模型計算預(yù)估TD-LTE頻譜資源的需求量和可支持度，以形成TD-LTE頻譜資源需求分析論證結(jié)論；在相關(guān)劃分規(guī)定和規(guī)劃方案方面，應(yīng)嚴(yán)格遵守國際電聯(lián)、國家和地方出臺的一系列規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)、建議和無線電頻譜劃分規(guī)定，并落實移動通信業(yè)務(wù)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃方案。本實施例綜合以上兩個方面的因素分析，采用本發(fā)明方法，結(jié)合有關(guān)分配模型的運(yùn)用，達(dá)成TD-LTE頻譜資源的預(yù)分配，再通過不斷的調(diào)整與修正，最終形成TD-LTE頻譜資源規(guī)劃方案，如圖2所示，具體步驟如下：S100、生成規(guī)劃方案建立頻譜規(guī)劃矛盾沖突分析規(guī)則，設(shè)計頻譜沖突消解的迭代優(yōu)化算法，構(gòu)建無線電頻譜資源規(guī)劃模型，可達(dá)成基于不同業(yè)務(wù)的無線電頻譜資源的預(yù)規(guī)劃。S101、規(guī)劃設(shè)計S1011、沖突消解迭代優(yōu)化算法的設(shè)計(1)初始頻譜規(guī)劃區(qū)間的確定初始頻譜規(guī)劃區(qū)間的確定是在頻譜需求基礎(chǔ)上完成的。(a)模型假設(shè)假設(shè)頻譜規(guī)劃參考區(qū)間為[a1,b1],[a2,b2],…,[an,bn]，現(xiàn)在需要得到一個與上述參考區(qū)間吻合度最高的區(qū)間，作為最終的頻譜規(guī)劃區(qū)間。由于上述參考區(qū)間的數(shù)據(jù)來源不同，故其可參考性不同。根據(jù)不同參考區(qū)間的可參考性，賦予每個參考區(qū)間一個權(quán)值αi(i＝1,2,…,n)，αi描述了參考區(qū)間[ai,bi]可參考性的大小。其中(b)模型的建立取則參考區(qū)間區(qū)間的長度越長，有效性就越強(qiáng)，準(zhǔn)確性就越差；區(qū)間長度越短，有效性越差，準(zhǔn)確性就越強(qiáng)。綜合考慮頻譜規(guī)劃區(qū)間的有效性和準(zhǔn)確性，取規(guī)劃區(qū)間的長度為[a,b]的一半，設(shè)分配區(qū)間為[x,y]，則定義頻譜規(guī)劃區(qū)間[x,y]與參考區(qū)間[ai,bi](i＝1,2,…,n)的吻合度如下：其中，||·||表示區(qū)間的長度。(c)模型求解a)令初始值x0＝a，計算頻譜規(guī)劃區(qū)間[x0,y0]與參考區(qū)間的吻合度；b)取步長ε＝0.1(或0.01，可根據(jù)需要自行確定)，依次計算[xi+1,yi+1]與參考區(qū)間的吻合度；其中xi+1＝xi+ε，yi+1＝y(tǒng)i+ε(i＝1,2,…)c)如果yi+1≤b則不斷重復(fù)步驟b)，如果yi+1＞b則停止循環(huán)。令則η*所對應(yīng)的頻譜規(guī)劃區(qū)間[x*,y*]為所求。S1012、頻譜規(guī)劃區(qū)間發(fā)生沖突的處理初始頻譜規(guī)劃區(qū)間必然會發(fā)生各種各樣的沖突，根據(jù)重要性進(jìn)行公平按比例重新規(guī)劃。(a)沖突頻段的重新規(guī)劃方法假設(shè)某業(yè)務(wù)系統(tǒng)的分業(yè)務(wù)x1…xn的頻譜規(guī)劃區(qū)間分別為[a1,b1],[a2,b2],…,[an,bn]，不失一般性，不妨假設(shè)a1≤a2≤…≤an。如果分業(yè)務(wù)x1…xn相互干擾，則其頻譜規(guī)劃區(qū)間不能發(fā)生沖突，即對任意的滿足若(不妨假設(shè)i＜j)，使得則說明分業(yè)務(wù)xi和xj的頻譜規(guī)劃區(qū)間發(fā)生了沖突，需要對沖突的頻段按比例公平規(guī)劃原則重新規(guī)劃。由于ai≤aj，則其中c＝aj,d＝min{bi,bj}。將分業(yè)務(wù)xi和xj在該業(yè)務(wù)系統(tǒng)中發(fā)揮作用的重要程度用權(quán)重βi和βj描述，則將沖突頻段[c，d]按如下比例進(jìn)行規(guī)劃，即將規(guī)劃給xi，規(guī)劃給xj。此時，分業(yè)務(wù)xi的頻譜規(guī)劃區(qū)間被重新賦值為：[ai′,bi′]=([ai,bi]-[c,d])∪[c,c+βiβi+βj(d-c)]]]>分業(yè)務(wù)xj的頻譜規(guī)劃區(qū)間被重新賦值為：[aj′,bj′]=([aj,bj]-[c,d])∪[c+βiβi+βj(d-c),d]]]>(b)實施步驟，算法流程如圖2所示，包括：設(shè)分業(yè)務(wù)x1…xn的初始頻譜規(guī)劃區(qū)間序列為[a1,b1],[a2,b2],…,[an,bn]，且a1≤a2≤…≤an。a)令i＝1，j＝i+1；b)進(jìn)行判斷，若[ai,bi]∩[aj,bj]≠φ，則將沖突頻段重新規(guī)劃，并將頻譜規(guī)劃區(qū)間序列重新賦值，即[ai,bi]＝[ai′,bi′]，[aj,bj]＝[aj′,bj′]。再執(zhí)行第2步；若則執(zhí)行c)；c)令j＝j(luò)+1，執(zhí)行b)；直到j(luò)＝n，終止，執(zhí)行d)；d)令i＝i+1，執(zhí)行a)；直到i＝n終止。S200、評估規(guī)劃方案由于規(guī)劃方案的評估指標(biāo)既存在模糊性，又存在灰色性，本方法設(shè)計灰色熵權(quán)模糊評估算法對其進(jìn)行綜合評估，具體步驟如下：S201、分析影響因素體系對影響規(guī)劃方案優(yōu)劣的各因素按屬性進(jìn)行分類，建立影響因素的遞階層次關(guān)系。設(shè)因素集為U，{U1,U2,…Un}構(gòu)成規(guī)劃方案評估因素的第1層，{U11,U12,U13,U21,…,Unm-1,Unm}構(gòu)成規(guī)劃方案評估因素層的第2層，即子因素層?？紤]評估的可操作性和準(zhǔn)確性，選定5級評語集，將評估結(jié)果分為：優(yōu)秀(V1)、良好(V2)、中等(V3)、合格(V4)、不合格(V5)5個等級，備擇集(或評語集)可表示為:V＝{V1,V2,…,V5}。S202、單因素評判(a)建立單因素評判矩陣單因素評判矩陣可視為子因素集{Uij}與備擇集之間的灰色模糊關(guān)系。根據(jù)Uij給出評判對象對評語集中各元素的隸屬度，并根據(jù)信息的充分程度給出相應(yīng)的灰度，可采用專家評判法確定。R~⊗i=(μ11,v11)(μ12,v12)...(μ1n,v1n)(μ21,v21)(μ22,v22)...(μ2n,v2n)············(μm1,vm1)(μm2,vm2)...(μmn,vmn)]]>由于信息量很難用數(shù)值來衡量，所以本項目使用一些描述性的語言來對應(yīng)一定的灰度范圍，如將信息的充分程度分成以下幾類：{很充分，比較充分，一般，比較貧乏，很貧乏}，分別對應(yīng)灰度值{[0，0.2)，[0.2，0.4)，[0.4，0.6)，[0.6，0.8)，[0.8,1.0]}。(b)確定子因素集{Uij}的權(quán)重鑒于各項評估指標(biāo)在衡量規(guī)劃方案優(yōu)劣程度的差異性，為更準(zhǔn)確合理地進(jìn)行評估，需要科學(xué)確定各級指標(biāo)的權(quán)重。確定評估指標(biāo)權(quán)重的方法很多，本系統(tǒng)主要使用基于信息熵理論的指標(biāo)權(quán)重確定方法。設(shè)原始評價數(shù)據(jù)矩陣X＝(xij)n×m，其中xij≥0(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m)。在信息熵中的變量取值范圍在0～1之間，因此需要對原始評價數(shù)據(jù)矩陣X進(jìn)行預(yù)處理，本項目采用歸一化的方法進(jìn)行處理，得到歸一化處理后的矩陣E＝[eij]，其中對于規(guī)劃評估中的某個指標(biāo)i，其信息熵為：第i個指標(biāo)的熵權(quán)為：式中：0≤wi≤1，且權(quán)重集可視為評判對象與因素集之間的灰色模糊關(guān)系。根據(jù)影響因素遞階層次關(guān)系，運(yùn)用信息熵理論給出同一層次中各子因素{Uij}關(guān)于上一層準(zhǔn)則Ui的權(quán)重及相應(yīng)的點(diǎn)灰度，構(gòu)成權(quán)重集。式中各權(quán)重值要求歸一化，即(c)求出單因素評判向量為保留盡可能多的評判信息，在模部運(yùn)算中采用M(·，+)算子，而灰部運(yùn)算中采用M(⊙，+)算子，因此，按下述公式計算出單因素Ui的評判向量：S203、綜合評判將子因素集Ui作為其上一級因素集U的元素，由前面求出的單因素評判向量，可構(gòu)成綜合評判矩陣：同樣運(yùn)用信息熵理論給出因素Ui關(guān)于目標(biāo)層的權(quán)重及相應(yīng)的點(diǎn)灰度，構(gòu)成權(quán)重集。其中，各權(quán)重值要求歸一化，即求出規(guī)劃構(gòu)想的綜合評判向量：S204、評判結(jié)果的處理在灰色模糊綜合評判中，灰度是對信息不充分程度的描述，也可理解為對信息的不可信程度，相應(yīng)的白度即為信息的可信度。因此，可對上述評判結(jié)果作如下處理：若bi≥bj，則bi≥bj的可信度為：pij＝P(bi≥bj)＝(1-vi)(1-vj)(i,j＝1,2,3,4,5且i≠j)；反之，bi≥bj的不可信度，即bj＞bi的可信度為：pji＝1-pij＝1-(1-vi)(1-vj)(i,j＝1,2,3,4,5且i≠j)；上述評判結(jié)果中，隸屬度bi為最大的可信度為：按照最大隸屬度原則，選取可信度值最大的pi對應(yīng)的評語Vi為規(guī)劃方案的最終評判結(jié)果，這樣就確定了規(guī)劃方案的優(yōu)劣。當(dāng)前第1頁1 2 3