摘 要：在空管系統(tǒng)中，為提供可靠的地空通信服務，對于同一空域扇區(qū)，一般需要多重甚高頻信號覆蓋。但甚高頻臺站的信道資源是有限的，如何制定合理的甚高頻臺站信道分配策略，使得扇區(qū)信號覆蓋最優(yōu)化，是提升地空通信質量的重點。

本文提出了一種基于二分圖匹配的甚高頻臺站信道分配策略。該方法應用于上海區(qū)管36扇區(qū)調整工程，能實現(xiàn)臺站信道與扇區(qū)的自動配對，檢索時間達到實時。并且該方法不依賴于扇區(qū)和空域的變化，是一種通用的方法。

關鍵詞：地空通信，甚高頻遙控臺信道，二分圖匹配

1 引言

地空通信是最主要的航空移動通信方式[1]。目前上海區(qū)域管制中心所轄空域基本實現(xiàn)對單個扇區(qū)頻率的多重甚高頻信號覆蓋[2]。但隨著區(qū)管新增至36扇區(qū)工程啟動，需要通過調整現(xiàn)有臺站的信道資源以實現(xiàn)對所有扇區(qū)的優(yōu)化覆蓋。

以往的方法一般通過經驗法結合仿真軟件實現(xiàn)甚高頻臺站信道資源的重新分配，但該類方法仍屬經驗性質，且要逐一調整。本文提出了一種基于二分圖匹配的甚高頻臺站信道分配策略，能實現(xiàn)信道與扇區(qū)的自動配對，檢索時間達到實時。

2 甚高頻臺站信道分配策略

2.1 問題簡述

甚高頻臺站信道分配問題可以描述為：將臺站信道資源分配給覆蓋范圍內的扇區(qū)使用，使覆蓋的扇區(qū)數(shù)量最大化，同時必須滿足兩條限制條件：1）臺站信道只能給覆蓋范圍內的扇區(qū)使用；2）一旦某個信道資源已被扇區(qū)占用，其他扇區(qū)不能使用。下文將對這一問題進行建模，并提出本文方法。

2.2 建圖

給定若干扇區(qū)和臺站信道資源，可以構建圖G = （V， E），其中點集合V = VS∪VC。 每個扇區(qū)si∈VS，對應可選的信道資源cj∈VC，i，j為編號。線集合E中，每個（si，cj）∈E代表扇區(qū)si和臺站信道cj之間一個可能的分配，即扇區(qū)si有可能使用cj這一信道資源。

圖1（a）給出一個例子，s1， s2代表兩個管制扇區(qū)，c1， c2 ， c3代表可分配的臺站信道資源，（s1，c1）代表 s1和c1的一個可能的分配。分配是“線段”的集合，如s1和c1連線，即代表扇區(qū)s1可以使用c1信道資源。

接下來的問題就是要在圖1（a）中找到最大數(shù)量的分配結果，這個分配結果應滿足：1）多個cj可同時分配給一個si，即臺站信道可以給覆蓋范圍內的任一扇區(qū)使用；2）對于單個cj，只能分配給一個si，即一個信道資源不能同時分配給兩個扇區(qū)使用。

圖1（b）和（c）都是滿足以上兩個條件的分配結果，由紅色線段表示。圖1（b）中臺站信道c1， c2 ， c3都分配給扇區(qū)s2使用；圖1（c）中信道c1分配給扇區(qū)s1，而c2 ， c3分配給s2使用?？梢钥闯?，雖然圖1（b）和（c）的結果使所有信道資源都分配完畢，但圖1（c）方案明顯優(yōu)于圖1（b）方案，因為前者覆蓋了更多的扇區(qū)。

2.3 基于二分圖匹配的甚高頻臺站信道分配策略

為確保得到最優(yōu)分配結果，我們引入二分圖匹配，實施以下策略：

1.對于圖G，可利用匈牙利算法[3]計算二分圖最大匹配；

2.對未匹配的cj信道進行信道分配的補全。

還是以圖1（a）為例，圖2（a）通過匈牙利算法[3]自動計算出二分圖匹配結果，該匹配優(yōu)先確保為每個扇區(qū)si分配一個可能的信道cj，圖2（b）對未匹配的c3進行手動分配補全，最后得到最優(yōu)分配結果。

我們通過表格給出信道分配結果，如表1。

3 上海區(qū)域分區(qū)信道分配結果

目前上海區(qū)域管制中心進行區(qū)域36扇調整方案的評估，該方案需要在現(xiàn)有信道資源基礎上進行優(yōu)化分配。通過本文方案，我們自動計算出36扇區(qū)臺站信道分配的可能結果，這里我們給出新增的31-36扇的分配結果。

由表2的數(shù)據(jù)可以看出，基于二分圖匹配的甚高頻臺站信道分配策略能自動、有效地輸出信道分配結果。

5 結束語

本文提出的基于二分圖匹配的甚高頻臺站信道分配策略，不依賴于扇區(qū)和信道的變化，可以自動輸出信道分配結果，是一種通用、高效的方法。下階段工作可進一步優(yōu)化分配結果，如通過精確計算覆蓋的接收場強與信噪比等技術要素進行驗證，并在此基礎上進行調整。

參考文獻：

[1] 航空無線電導航臺和空中交通管制雷達站設置場地規(guī)范（MH/T4003-1996）

[2] 張鏹 基于語音比選技術的空管地空通信覆蓋優(yōu)化研究與實現(xiàn) 《上海交通大學》，2011.

[3] D. B. West， Introduction to Graph Theory， 2nd ed. Englewood Cliffs， NJ： Prentice-Hall， 2001.

作者簡介：

沈劍偉（1984—），男，上海人，碩士，上海技保中心技術支持室，研究方向為地空通信、雷達自動化。endprint