能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動通信技術(shù)的不斷演進(jìn)，綠色通信概念得到了廣泛的關(guān)注。下一代移動通信系統(tǒng)中，除了關(guān)注進(jìn)一步提升頻譜效率，能量效率也將是重要的性能指標(biāo)。本文針對下一代移動通信系統(tǒng)，主要研究了無線MIMO傳輸技術(shù)，著重解決其所涉及的能量效率優(yōu)化功率分配和波束成形設(shè)計、魯棒性和分布式實現(xiàn)、以及無線攜能傳輸優(yōu)化等，主要的工作和創(chuàng)新點如下:
　　1、研究了多天線廣播信道下的能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術(shù)。首先針對多天線廣播信道場景，定義了功率約束以及信干

2、噪比約束下的能效最大化問題。通過引入上下行對偶性，簡化了原本難以直接求解的非凸問題。求解對偶的虛擬上行傳輸問題，并對結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到下行傳輸問題的解。仿真結(jié)果表明，相對于現(xiàn)有的能效優(yōu)化算法，所提方法性能優(yōu)越且復(fù)雜度低。其次針對實際系統(tǒng)中無法獲得精確信道信息的特點，定義了存在信道估計誤差的魯棒能效優(yōu)化問題。利用用戶速率與最小均方誤差之間的關(guān)系以及分?jǐn)?shù)規(guī)劃理論，把所描述的分?jǐn)?shù)規(guī)劃優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成參數(shù)化多項式優(yōu)化問題。利用拉格朗日對偶及單調(diào)優(yōu)

3、化理論，提出了魯棒能效優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明，相對于傳統(tǒng)的非魯棒能效優(yōu)化算法，所提魯棒能效優(yōu)化算法可獲得明顯的能效性能增益，有效地減少了信道估計誤差的影響。
　　2、研究了多小區(qū)單用戶的能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術(shù)。首先針對同構(gòu)多小區(qū)下行傳輸場景，定義了能效優(yōu)化問題。通過分析得出，問題的可行解在能效Pareto邊界上。然后引入認(rèn)知無線電中的干擾溫度的概念，定義了能效Pareto邊界。根據(jù)迭代優(yōu)化理論，提出了兩種能效Pareto最優(yōu)

4、化的分布式算法，并研究了存在信道估計誤差的魯棒算法。仿真結(jié)果表明算法收斂較快，基站間的信息交互量較小，性能接近集中式能效優(yōu)化算法。其次針對異構(gòu)多小區(qū)下行傳輸場景，定義了能效優(yōu)化問題。結(jié)合小小區(qū)的傳輸特點，通過引入認(rèn)知無線電中的干擾溫度的概念，提出了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的分布式能效優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明，所提算法收斂較快，相對于和速率最大化算法性能優(yōu)越。
　　3、研究了多小區(qū)多用戶的能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術(shù)。首先針對多小區(qū)多用戶下行傳輸場

5、景，定義了功率約束下的能效最大化問題。通過分?jǐn)?shù)規(guī)劃理論，將難以直接求解的分式問題轉(zhuǎn)化為減法形式。引入干擾溫度的概念，將優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為多個可分布式求解的子問題。最后通過迭代進(jìn)行波束優(yōu)化以及功率分配優(yōu)化，提出了多小區(qū)多用戶場景下的能效優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明，相對于給定波束下的能效優(yōu)化功率分配算法，所提算法性能優(yōu)越且接近集中式能效優(yōu)化算法。
　　4、研究了采用無線攜能傳輸?shù)哪苄?yōu)化無線MIMO傳輸技術(shù)。首先建立了包含能量傳輸?shù)男畔鬏斈?/p>