模拟退火算法的地面电视频率指配方法研究

1引言

随着广播电视数字化技术的发展与应用，新型数字地面业务，如高清晰度电视、移动电视、数据广播、手机电视正逐步走进千家万户。新型业务的引入，使得频率资源越来越紧张。

为了提高频谱使用效率，各国在频率指配方法上展开了深入研究。在模拟广播电视时代，欧洲在1961年Stockholm会议上通过了基于格网法的地面电视规划方案。我国也在80年代初基于格网法完成了全国地面电视覆盖网的规划。

在模拟向数字过渡期间，随着计算机技术的快速发展，各种更高效的频率指配方法被广泛应用于频率优化。美国联邦通信委员会(FCC)于1996年着手研究全境的地面数字电视覆盖网频率规划问题，通过使用"模拟退火"算法和开发相应的规划软件，完成了美国的模数过渡方案。该算法的应用降低了美国模拟向数字过渡期间的转换成本，提高了频率资源的使用效率，并带来了巨大的商业效益。

我国地面电视业务可用的频道数量共有48个，指配给了数量众多的模拟发射机，承担着公共服务和各地节目的播出任务。模数同播及诸多新业务的开展对地面电视频谱资源及广播电视覆盖网规划带来极大的挑战。

频道指配可以归结为在一定约束条件下的线性优化问题。在满足覆盖网中各台站频道数量要求的基础上，覆盖网的综合干扰水平应最小，占用频道数量应尽可能少，有效覆盖的面积和人口应尽可能大。目前已有许多方法用于解决此类问题，如顺序图着色算法、禁忌搜索算法、遗传算法、模拟退火算法等。本文将就频率指配的数学模型、模拟退火算法及其在地面电视频率指配中的应用进行阐述。

2频率指配数学模型

2.1频率指配概念

频率指配的任务就是给每部发射机指配不产生干扰或干扰最小的频率。

指配是一个函数(或映射)。即

A：X→Y， x∈X， A(x)∈Y。

(X，Y为集合， 表示任取， 表示存在。)

设V是发射台集合，F是可指配的工作频率集合，则频率指配可以表示为：

A：V→F，V，F为集合， v∈V， A(v)∈F。