異構網(wǎng)中能效-譜效性能分析及高能效設計.pdf

1、隨著信息通信技術的不斷發(fā)展，用戶終端與應用的多樣性帶來了移動通信網(wǎng)中業(yè)務量的指數(shù)增長?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡部署方案已不能良好的支撐移動通信網(wǎng)中的數(shù)據(jù)洪流，因此，能為具有空時動態(tài)特性的高業(yè)務量提供高效服務的演進網(wǎng)絡架構成為一個新的問題。近期，異構網(wǎng)絡正被各大運營商考慮作為新型網(wǎng)絡部署架構。異構網(wǎng)絡架構包含多種類型的基站，不同類型的基站對應不同的發(fā)射功率、工作載頻、部署密度等配置參數(shù)，通過區(qū)域重疊覆蓋可為具有不同移動速度、不同業(yè)務量需求及多業(yè)務種類的

2、用戶提供個性化且低成本的服務。
　　然而，網(wǎng)絡能量消耗，作為一個日益嚴重的問題，逐漸成為運營商關注的焦點。包括沃達豐、中國移動等世界著名運營商的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，隨著移動通信中業(yè)務量的指數(shù)增長，且網(wǎng)絡中部署的基站密度不斷增大，由基站主導的網(wǎng)絡能量消耗也不斷提高，各大運營商每年需要支付高額的能源費用。另外一方面，巨大能量消耗伴隨的碳排放也是一個不可忽視的環(huán)境問題。因此，需在包括異構網(wǎng)等新型網(wǎng)絡環(huán)境下，研究如何根據(jù)業(yè)務分布、用戶移動模型、

3、業(yè)務需求與行為特征關系等相關特征，實現(xiàn)高能效的網(wǎng)絡部署、基站工作模式管理及相應的資源分配，是最近幾年學術界與工業(yè)界都關注的新問題。
　　近五年，學術界對上述問題的研究主要圍繞基站休眠和高能效資源分配兩方面進展。本文針對此問題進一步開展了如下研究工作：1)提出了根據(jù)業(yè)務空時動態(tài)特性的相關預測指數(shù)，提出基于該指數(shù)完成網(wǎng)絡中基站工作狀態(tài)決策的管理策略；2)提出根據(jù)異構網(wǎng)中不同類型基站的功耗，完成動態(tài)選擇用戶與基站進行關聯(lián)的方法；3)提出

4、了針對多業(yè)務共存網(wǎng)絡的高能效的資源分配框架，利用仿真評估結果驗證了所提方法的有效性。
　　第一章主要概述了當前主要存在的問題與研究重點，同時闡述了本文的內(nèi)容及研究成果，最后簡述了本文的框架。
　　第二章主要從網(wǎng)絡的角度，研究了業(yè)務的空間、時間動態(tài)特性，并進一步研究業(yè)務的空時分布相關特性，本文創(chuàng)新性地定義了一個業(yè)務空時分布相關預測指數(shù)，并提出了基于該相關預測指數(shù)的一種異構網(wǎng)基站節(jié)能管理方案。這一工作的創(chuàng)新性主要是研究了該方案中

5、預測窗口長度對節(jié)能效果與系統(tǒng)性能的影響，仿真結果進一步驗證了所提方案的有效性。
　　第三章主要從用戶的角度，研究了異構網(wǎng)中的用戶設備和基站之間的最優(yōu)關聯(lián)（User Association）問題。用戶關聯(lián)問題的核心是如何為每個用戶從待選基站集合中選擇能耗最低且滿足服務質(zhì)量需求的基站。本文首先提出根據(jù)不同類型基站的功耗模型構建系統(tǒng)總能耗函數(shù)的方法。然后，依據(jù)優(yōu)化最小化(Majorization-Minimization)方法，將原有的

6、組合問題轉化為一個線性優(yōu)化問題，提出了一種次優(yōu)的用戶設備與基站關聯(lián)算法，并在異構網(wǎng)環(huán)境下進行了仿真驗證。
　　第四章針對正交頻分多址異構網(wǎng)，研究了當不同業(yè)務共存時的高能效資源分配算法。通過將網(wǎng)絡中的業(yè)務劃分為時延敏感與時延非敏感類業(yè)務，本文首先構建了基于多業(yè)務共存網(wǎng)絡的能效最大化模型，然后，將該復雜優(yōu)化問題進一步分解，提出了利用拉格朗日對偶方法的子信道與下行傳輸功率的最優(yōu)分配方案，并在異構網(wǎng)環(huán)境中進行算法的仿真,仿真結果表明，多業(yè)