專利名稱：室內分布系統網絡覆蓋設計方案的確定方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及室內分布系統的室內覆蓋智能優化領域，特別涉及一種室內分布系統網絡覆蓋設計方案的確定方法、一種室內分布系統網絡覆蓋設計方案的確定裝置。
背景技術：
目前在進行室內分布系統的覆蓋設計時，其中一種實現方式，是利用計算機自動完成室內系統最佳方案的設計，其以成本最小化為目標，通過采用強迫選擇分支定界法，依次執行主控函數、初始可行解搜索函數和快速0-1單純形求解器函數，若問題有解，則求解器返回所有器件和饋線應選用的類型，使得室內分布系統在滿足天線口功率需求的前提下達到成本最低，另一種實現方式，是為了實現支持大容量室內覆蓋的要求，提供包括BBU、為基帶信息提供路由的RHUB以及RRU的室內分布系統，以從器件的選擇上進行分析，從而討論室內分布系統的覆蓋問題，從組網的角度進行研究，以進一步降低運營成本，在另外一種實現方式中，是從器件的設計的角度來實現室內覆蓋。上述這些室內分布系統的覆蓋方式， 都是基于單目標的設計，或者是根據人工經驗來進行設計，都是從器件的選擇和分析上進行研究，由于經驗和人力的有限性，必然導致很難得出室內分布的最佳方案，且耗費大量的時間，其并不是真正意義上的優化，卻會導致成本過高、覆蓋不均勻、信號源功率過高的問題，不僅造成資源的浪費，而且也沒有達到應有的優化效果。

發明內容
針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法，其通過考慮多個設計目標，提供較優的室內分布系統的室內
覆蓋設計方案。為達到上述目的，本發明采用以下技術方案一種室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法，包括步驟獲取室內分布系統的預設類型參數信息；根據所述預設類型參數信息建立0-1整數規劃數學模型，根據所述0-1整數規劃數學模型、以及2個以上的預設目標函數，采用預設多目標進化算法進行求解獲得較優設計方案。一種室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定裝置，包括信息獲取單元，用于獲取室內分布系統的預設類型參數信息；多目標求解單元，用于根據所述預設類型參數信息建立0-1整數規劃數學模型， 根據所述0-1整數規劃數學模型、以及2個以上的預設目標函數，采用預設多目標進化算法進行求解獲得較優設計方案。根據上述本發明方案，其是在得到室內分布系統的預設類型參數信息后，根據這些參數信息建立0-1整數規劃數學模型，并基于該0-1整數規劃數學模型，以兩個以上的預設目標函數為設計目標，采用多目標進化算法進行求解來得到較優設計方案，本發明方案首次提出用多目標0-1整數規劃數學模型來描述室內分布系統的優化問題，并通過2個以上的預設目標函數通過多目標進化算法進行求解來得到較優設計方案，從而可以達到2個以上的多個設計目標的需求，提供較優的室內分布系統的室內覆蓋設計方案。


圖1是本發明的室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法實施例的流程示意圖；圖2是多目標雜亂遺傳算法進行求解的一個具體示例的流程示意圖；圖3是采用極速算法進行優化的實施例的流程示意圖；圖4是本發明的室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定裝置實施例的結構示意圖。
具體實施例方式本發明方案的根本思想，是通過0-1整數規劃數學模型來描述室內分布的優化問題，并以2個以上的設計目標作為設計要點，進行多目標整數規劃，并采用多目標進化算法來對0-1整數規劃數學模型進行求解，來獲得較優的設計方案。圖1中示出了本發明室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法實施例的流程示意圖，其包括步驟步驟SlOl 獲取室內分布系統的預設類型參數信息，這里的預設類型參數信息與所選擇的設計目標有關，在采用不同的設計目標的情況下，這些預設類型參數信息可以有不同的參數類型，進入步驟S102 ；步驟S102:根據上述預設類型參數信息建立0-1整數規劃數學模型，根據上述0-1 整數規劃數學模型以及2個以上的預設目標函數，采用預設多目標進化算法進行求解獲得較優設計方案。其中，在通過多目標進化算法求解得到較優設計方案后，如圖1所示，本發明圖1 所示實施例中的方法還包括步驟步驟S103 采用極速算法對步驟S102中得到的較優設計方案進行進一步的優化設計，得到優化設計方案。從而通過極速算法的進一步優化處理，能夠得到最終的室內分布系統的優化設計方案。其中，上述預設目標函數與所采用的設計目標有關，有多少個設計目標，則有多少個預設目標函數。在進行設計目標的選擇時，根據實際設計情況的需要，可以任意選擇兩個以上的不同的設計目標，在選用不同的設計目標的情況下，由于不同的設計目標所關注的側重點有所不同，相應地，上述獲取的預設類型參數信息也有所差異，本領域技術人員可以知曉依據相應的設計目標需要獲取哪些對應的參數信息，在此不予贅述。以下就其中的一個具體實施例對本發明方案進行詳細說明，在下述具體實施例的詳細說明中，是綜合考慮成本、信號源功率、天線口功率的覆蓋均勻度，以成本最低化、信號源功率最低、天線覆蓋功率最均勻作為設計目標，并據此設定相應的預設目標函數來進行多目標的優化設計。需要說明的是，這種具體實施例的說明并不用以對本發明方案應用時的具體設計目標或者預設目標函數造成限定。在以低成本、低信號源功率、天線覆蓋功率更均勻作為設計目標來進行多目標的優化設計時，所獲取的預設類型參數信息包括但不限于下述參數信息建筑物信息、信號源功率、信號源價格、天線功率需求、天線所在位置、饋線損耗、饋線價格、耦合器損耗、耦合器價格、功分器損耗、功分器價格等等。在采用預設多目標進化算法對上述0-1整數規劃數學模型進行求解時，所采用的預設多目標進化算法可以是任意一種多目標進化算法，例如向量評估遺傳算法、小生境 Pareto遺傳算法、非劣分類遺傳算法、多目標雜亂遺傳算法等等。盡管多目標雜亂遺傳算法比較復雜，但由于相比其它的多目標進化算法可以獲得更滿意的求解性能，因此，在下述具體實施例的詳細說明中，是以多目標雜亂遺傳算法進行求解為例進行說明。本發明方案是通過0-1整數規劃數學模型來描述室內分布的優化問題，因此，以下先對本發明的0-1整數規劃數學模型進行說明。記本發明所建立的0-1整數規劃數學模型中，各符號分別表示如下。V:頂點集合。在本發明方案中，將信號覆蓋圖簡化為有向網絡拓撲圖，信號源、耦合器、功分器、天線均為網絡圖中的節點，器件之間有饋線相連則表示網絡圖相應的節點間是有向邊相連，接下來對節點進行標號，將信號源標為1，其它節點按自然順序標號。為方便起見，用TX表示天線頂點集合，COUPLE表示耦合器頂點集合，PD表示功分器頂點集合。R 道路矩陣。R的第i行表示從信號源開始，到達第i個節點依次需要經過的節點，其余位置以0填補。DEV 器件損耗矩陣。矩陣的第i行第j列元素表示第j種器件在第i個分支上個損耗。每個器件的任意一個方向的輸出記為一個分支。設1，…，m列為m種不同類型的可供選擇的耦合器各分支上的損耗，m+1,…，m+n列為η種可供選擇的功分器各分支上的損
^^ οD 饋線連接分支矩陣。若頂點i和頂點j之間有饋線相連，則矩陣的第i行第j 列元素表示第i個節點上的器件連接節點i，j的分支，否則為0。A 饋線損耗向量。表示各種類型的饋線的損耗功率。X 器件選擇矩陣。當且僅當第i個節點選擇第j種器件時X(i，j)的取值為1，否則取值為0。Y 饋線選擇矩陣。當且僅當節點(i，j)間的饋線選擇第k種類型的饋線時取值為 1，否則取值為0。PQ 表示各種類型器件的價格，包括耦合器和功分器等。PT 表示各個天線的價格。PK 表示各段饋線的價格。PU 表示各個信號源的價格。PX 當系統選擇第i個信號源時取值為1，其余為0。DEM 天線約束向量。第i個元素表示第i個天線的最低信號強度要求。P:信號源的強度。從信號源到天線的損耗由經過的器件的損耗和經過的饋線的損耗組成，因此只需計算出經過的各器件的損耗以及各饋線的損耗即可得出最終到達各天線的信號強度。
器件損耗由于饋線連接分支矩陣D的定義，以及第s個節點上的器件在第t個方向上的損
耗可表示為；
權利要求
1.一種室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法，其特征在于，包括步驟 獲取室內分布系統的預設類型參數信息；根據所述預設類型參數信息建立0-1整數規劃數學模型，根據所述0-1整數規劃數學模型、以及2個以上的預設目標函數，采用預設多目標進化算法進行求解獲得較優設計方案。
2.根據權利要求1所述的室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法，其特征在于，所述預設多目標進化算法為多目標雜亂遺傳算法，采用多目標雜亂遺傳算法求解獲得較優設計方案的步驟包括在每一代進化過程中，根據所述預設類型參數信息、所述0-1整數規劃數學模型隨機產生第一設定數目個設定方案作為初始種群；對所述初始種群進行積木塊過濾及錦標賽選擇，選擇出第二設定數目個個體； 對所述第二設定數目個個體進行設定迭代次數的分割拼接操作，得到分割拼接后的當前一代進化過程的Pareto最優解，并根據所述當前一代進化過程的Pareto最優解、所述預設目標函數更新當前K個競爭性模板，進入下一代進化過程； 所述設計方案為最后一代進化過程后得到的Pareto最優解。
3.根據權利要求2所述的室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法，其特征在于在第一代進化過程中，所述當前K個競爭性模板為隨機產生； 和/或對初始種群進行積木塊過濾及錦標賽閾值選擇的過程包括若所述初始種群中的個體的長度大于預設積木塊長度，采用設定分割方式對所述初始種群中的個體進行分割刪減， 使分割刪減后的積木塊長度等于或者小于預設積木塊長度，并根據錦標賽閾值選擇從分割刪減后的積木塊中選擇出所述第二設定數目個個體； 和/或所述分割拼接操作的過程包括對所述積木塊過濾及錦標賽選擇后的第二設定數目個個體進行分割拼接操作，對分割拼接后的每個個體計算基于所述當前K個競爭性模板的適應度值，并進行錦標賽選擇選擇出第三設定數目個個體，從第三設定數目個個體中選擇出當前Pareto最優解，將當前Pareto最優解與上一次迭代過程的Pareto最優解進行組合得到當前一次迭代過程的Pareto最優解，錦標賽選擇出來的第三設定數目個個體進入分割拼接操作的下一次迭代過程，直至達到分割拼接操作的設定迭代次數，得出當前一代進化過程的Pareto最優解。
4.根據權利要求3所述的室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法，其特征在于，采用平分的方式對所述初始種群中的個體進行分割刪減。
5.根據權利要求1至4任意一項所述的室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法，其特征在于，在采用多目標雜亂遺傳算法進行求解獲得對應的設計方案之后，還包括步驟，采用極速算法對所述較優設計方案進行優化，得到優化設計方案。
6.根據權利要求5所述的室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法，其特征在于，采用極速算法對所述較優設計方案進行優化的過程具體包括對任意一個節點，檢測當前節點所管轄的全部天線的功率是否滿足設定功率條件，若滿足，返回上一級對該節點所在父節點的下一兄弟節點進行檢測，若不滿足，修改該當前節點的子節點以使該節點所管轄的全部天線均滿足設定功率條件；若不能修改至滿足設定功率條件，對該節點所在的父節點進行調整后，檢測該父節點的各子節點是否滿足設定功率條件，直至對所有節點所管轄的全部天線都滿足設定功率條件；在所有節點所管轄的全部天線均滿足設定功率條件后，計算優化后方案的目標函數值，并依據計算得到的目標函數值從中選擇優化設計方案，并判斷該優化設計方案的信號源功率及天線口方差是否可以進行修改若是，重新進行上述對方案中的各標號的器件節點的上述優化過程； 若否，輸出該優化設計方案，依據該優化設計方案進行設計。
7.根據權利要求1至6任意一項所述的室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法，其特征在于所述預設目標函數包括信號源功率的目標函數、建設總成本的目標函數以及天線口功率均勻度的目標函數； 和/或所述室內分布系統為單制式室內分布系統或者多制式室內分布系統。
8.—種室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定裝置，其特征在于，包括 信息獲取單元，用于獲取室內分布系統的預設類型參數信息；多目標求解單元，用于根據所述預設類型參數信息建立0-1整數規劃數學模型，根據所述0-1整數規劃數學模型、以及2個以上的預設目標函數，采用預設多目標進化算法進行求解獲得較優設計方案。
9.根據權利要求8所述的室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定裝置，其特征在于，還包括極速優化單元，用于采用極速算法對多目標求解單元得到的較優設計方案進行優化，得到優化設計方案。
10.根據權利要求8或9所述的室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定裝置，其特征在于所述預設多目標進化算法為多目標雜亂遺傳算法； 和/或所述預設目標函數包括信號源功率的目標函數、建設總成本的目標函數以及天線口功率均勻度的目標函數； 和/或所述室內分布系統為單制式室內分布系統或者多制式室內分布系統。
全文摘要
一種室內分布系統的室內覆蓋設計方案的確定方法及裝置，該方法包括獲取室內分布系統的預設類型參數信息；根據預設類型參數信息建立0-1整數規劃數學模型，根據0-1整數規劃數學模型、以及2個以上的預設目標函數采用預設多目標進化算法進行求解獲得較優設計方案，并通過極速算法對該較優設計方案進行優化，得到優化設計方案。本發明首次提出用多目標0-1整數規劃數學模型來描述室內分布系統的優化問題，并通過2個以上的預設目標函數通過多目標進化算法進行求解來得到設計方案，而且采用極速算法對得到的設計方案進行了優化，從而可以達到2個以上的多個設計目標的需求，提供優化的室內分布系統的室內覆蓋設計方案。
文檔編號H04W16/20GK102413481SQ20121000232
公開日2012年4月11日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者李桂愉, 李炯城, 肖恒輝, 陳運動 申請人:廣東省電信規劃設計院有限公司