Μελέτη εκχώρησης συγχνοτήτων στη ζώνη UHF με χρήση γενετικών αλγορίθμων

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη του προβλήματος εκχώρησης συχνοτήτων, Frequency Assignment Problem (FAP). Για τη μελέτη του προβλήματος αυτού αναπτύχθηκε ένα εργαλείο προσομοίωσης που πραγματοποιεί κατανομή φασματικών πόρων σε ασύρματα κυψελωτά ευρυζωνικά δίκτυα που προορίζονται να λειτουργήσουν στη ζώνη συχνοτήτων UHF (300 MHz – 3GHz). Το πρόβλημα εκχώρησης συχνοτήτων αντιμετωπίζεται ως πρόβλημα βελτιστοποίησης όπου για την επίλυσή του χρησιμοποιήθηκαν γενετικοί αλγόριθμοι. Συγκεκριμένα, μελετήσαμε το πρόβλημα ελάχιστου εύρους εκχώρησης συχνοτήτων Minimum Span Frequency Assignment Problem (MSFAP) στο πρόβλημα της Φιλαδέλφεια. Με τη χρήση των γενετικών αλγορίθμων επιδιώξαμε τη βέλτιστη κατανομή συχνοτήτων στο κυψελωτό ασύρματο δίκτυο κινητής τηλεφωνίας με την ταυτόχρονη ελαχιστοποίηση του χρησιμοποιούμενου εύρους συχνοτήτων. Στο παρόν σύγγραμμα ασχοληθήκαμε με διάφορες περιπτώσεις του προβλήματος της Φιλαδέλφεια ανάλογα με την απαιτούμενη ζήτηση φασματικών πόρων. Εργαστήκαμε, επίσης, και με περιπτώσεις όπου το διαθέσιμο φάσμα συχνοτήτων βρίσκεται εντός του Ψηφιακού Μερίσματος. Στη συγκεκριμένη ζώνη συχνοτήτων (790 – 862Mhz) συνυπάρχουν συστήματα κινητής τηλεφωνίας καθώς και η επίγεια ψηφιακή τηλεόραση (DVB-T). Η παρεμβολή της ψηφιακής τηλεόρασης στο σύστημα κινητής τηλεφωνίας δυσχέρηνε ακόμα περισσότερο την εύρεση βέλτιστης κατανομής ελάχιστου εύρους συχνοτήτων.

The purpose of this thesis is to study the Frequency Assignment Problem FAP. To study this problem, developed a simulation tool that performs spectral resource allocation in wireless cellular broadband networks destined to operate in the frequency band UHF (300 MHz - 3GHz). The frequency assignment problem is treated as optimization problem to solve which were used genetic algorithms. Specifically, we study the Minimum Span Frequency Assignment Problem (MSFAP) in Philadelphia. Using genetic algorithms to the most optimal frequency allocation in cellular mobile wireless network by simultaneously minimizing the bandwidth used. In this study we dealt with several instances of the Philadelphia's problem according to the required demand of spectral resources. We worked also with instances in which the available spectrum is within the Digital Dividend. In this frequency band (790 - 862Mhz) coexist mobile systems and terrestrial digital TV (DVB-T). The interference of digital television in the mobile system makes more difficult finding optimal minimum bandwidth allocation.