CHANNEL ASSIGNMENT IN MOBILE RADIO NETWORKS

Abstract

THIS THESIS EXAMINES THE RADIO RESOURCE ALLOCATION PROBLEM KNOWN, AS THE CHANNEL ASSIGNMENT PROBLEM (CAP) IN MOBILE RADIO NETWORKS, USING A MATHEMATICAL PROGRAMMING APPROACH. THE FIXED CHANNEL ASSIGNMENT (FCA) PROBLEM IS FORMULATED AS AN INTEGER LINEAR PROGRAMMING (ILP) PROBLEM, WITH COMPATIBILITY AND REQUIREMENT CONSTRAINTS. THE PROPOSED FORMULATION IS GENERAL AND FLEXIBLE AND HAS BEEN EXTENDED FOR THE CASE OF MAXIMUM PACKING FCA PROBLEMS. FOR THE SOLUTION OF THEMODEL DESCRIBING THIS FORMULATION A SPECIAL BRANCH AND BOUND ALGORITHM HAS BEEN INTRODUCED AND USED. THE MODEL DEVELOPED HAS BEEN APPLIED TO A NUMBER OF DIFFERENT BENCHMARK PROBLEMS THAT HAVE APPEARED IN THE LITERATURE. IN ORDER TO INCREASE FURTHER THE SIZE OF PROBLEMS WHICH CAN BE SOLVED USING THIS MATHEMATICAL PROGRAMMING APPROACH, A NEW DECOMPOSITION TECHNIQUE FOR FCA PROBLEMS IS PROPOSED. THE PRINCIPLE OF THE DECOMPOSITION IS FIRST TO CONVERT AND THEN TO DIVIDE THE ORIGINAL LARGE FCA PROBLEM INTO A NUMBER OF SMALLER CONNECTED ILP SUBPROBLEMS. IN ORDER TO FIND AN OPTIMUM, OR NEAR OPTIMUM, DIVISION OF THE CONVERTED PROBLEM, THE CONCEPT OF THE "COUPLING FACTOR" IS INTRODUCED. A NEW APPROACHIS ALSO PROPOSED IN ORDER TO COMBINE AND SOLVE THE OPTIMUM BASE STATION LOCATION PROBLEM WITH THE CAP, IN THE DESIGN OF MOBILE RADIO NETWORKS. A DISCRETE SPACE APPROACH IS FOLLOWED IN ORDER TO DESCRIBE THE GRID OF POSSIBLE BASE STATION LOCATIONS AND REQUIREMENT POINTS. (ABSTRACT TRUNCATED)

Η ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΑΥΤΗ ΕΞΕΤΑΖΕΙ ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΑΝΑΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΔΙΑΘΕΣΙΜΩΝ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΣΕ ΔΙΚΤΥΑ ΚΙΝΗΤΗΣ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑΣ, ΓΝΩΣΤΟΥ ΣΑΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΑΝΑΘΕΣΗΣ ΚΑΝΑΛΙΩΝ (CHANNEL ASSIGNMENT PROBLEM - CAP), ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ. ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΧΡΟΝΙΚΑ ΑΝΑΘΕΣΗΣ ΚΑΝΑΛΙΩΝ, (FIXED CHANNEL ASSIGNMENT PROBLEM - FCA), ΔΙΑΤΥΠΩΝΕΤΑΙ ΣΑΝ ΕΝΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΑΚΕΡΑΙΟΥ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ, (INTEGER LINEAR PROGRAMMING - ILP), ΜΕ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΥΣ ΣΤΗ ΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑ ΧΡΗΣΗΣ ΚΑΙ ΤΗ ΖΗΤΗΣΗ ΤΩΝ ΔΙΑΘΕΣΙΜΩΝ ΚΑΝΑΛΙΩΝ. Η ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΕΙΝΑΙ ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΕΥΕΛΙΚΤΗ. ΕΧΕΙ ΕΠΕΚΤΑΘΕΙ ΕΠΙΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΩΝΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΧΡΟΝΙΚΑ ΑΝΑΘΕΣΗΣ ΚΑΝΑΛΙΩΝ (FCA), ΜΕ ΜΕΓΙΣΤΗ ΧΡΗΣΗ (MAXIMUM PACKING - MP). ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΛΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΠΟΥ ΠΕΡΙΓΡΑΦΕΙ ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ, ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΑΙ ΚΑΙ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΕΝΑΣ ΕΙΔΙΚΟΣ "BRANCH AND BOUND" ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ. ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΑΙ ΕΦΑΡΜΟΣΤΗΚΕ ΣΕ ΕΝΑ ΑΡΙΘΜΟ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ (BENCHMARK PROBLEMS), ΤΑ ΟΠΟΙΑ ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΣΤΗΝ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ. ΜΕ ΣΚΟΠΟ ΝΑ ΑΥΞΗΘΕΙ ΠΑΡΑΠΕΡΑ ΤΟ ΜΕΓΕΘΟΣ ΤΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΠΟΥ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΕΠΙΛΥΘΟΥΝ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΤΗΝ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ, ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΑΙ ΜΙΑ ΝΕΑ ΤΕΧΝΙΚΗ ΔΙΑΣΠΑΣΗΣ ΓΙΑ FCA ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ. Η ΑΡΧΗ ΑΥΤΗΣ ΤΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΔΙΑΣΠΑΣΗΣ ΕΙΝΑΙ ΠΡΩΤΑ ΝΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΕΙ, ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΝΑ ΔΙΑΙΡΕΙ, ΤΟ ΑΡΧΙΚΟ ΜΕΓΑΛΟ FCA ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΣΕ ΕΝΑ ΑΡΙΘΜΟ ΑΠΟ ΜΙΚΡΟΤΕΡΑ ΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΑ ILP ΥΠΟΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ. ΜΕ ΣΚΟΠΟ ΝΑ ΒΡΕΘΕΙ ΜΙΑ ΒΕΛΤΙΣΤΗ, Η ΠΕΡΙΠΟΥ ΒΕΛΤΙΣΤΗ, ΔΙΑΙΡΕΣΗ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΕΝΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΑΙ Η ΙΔΕΑ ΤΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΣΥΖΕΥΞΗΣ (COUPLING FACTOR). (ΠΕΡΙΚΟΠΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗΣ)