異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于中繼協(xié)作的綠色通信機(jī)制研究.pdf

1、為了滿足下一代無(wú)線通信系統(tǒng)的高速率和高頻譜效率要求,3GPP在LTE項(xiàng)目的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的演進(jìn),提出了LTE-Advanced(簡(jiǎn)稱LTE-A)項(xiàng)目。LTE-A在LTE的基礎(chǔ)上引入了異構(gòu)網(wǎng)、載波聚合、增強(qiáng)型多天線和多點(diǎn)協(xié)作等技術(shù)。其中,異構(gòu)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)在小區(qū)邊緣部署低功率節(jié)點(diǎn),可以增強(qiáng)小區(qū)邊緣的覆蓋,為移動(dòng)用戶提供靈活的無(wú)線接入,因此受到了廣泛的關(guān)注。無(wú)線通信業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng),帶來(lái)了大量的能量消耗和二氧化碳排放,綠色通信由此而生。綠色通信

2、機(jī)制希望以更小的能量消耗實(shí)現(xiàn)可靠的通信質(zhì)量,提高網(wǎng)絡(luò)的能量效率。
　　本文研究了LTE-A中的異構(gòu)網(wǎng)技術(shù),主要對(duì)基于中繼選擇的綠色通信機(jī)制進(jìn)行了研究。本文在當(dāng)前的研究基礎(chǔ)上提出基于蟻群優(yōu)化(Ant Colony Optimization, ACO)的中繼選擇算法,以及基于該中繼選擇算法的綠色通信機(jī)制,根據(jù)通信負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)。ACO算法是一種性能優(yōu)越的仿生學(xué)算法,它在求解組合優(yōu)化問題中獲得了廣泛的應(yīng)用

3、?；?ACO的中繼選擇算法可以為多個(gè)移動(dòng)終端找到接近全局最優(yōu)的中繼分配方案,但是 ACO在節(jié)點(diǎn)數(shù)量多的情況下收斂速度較慢,會(huì)在通信業(yè)務(wù)繁忙時(shí)造成性能損失。因此,本文進(jìn)一步提出了改進(jìn)的中繼選擇算法,即基于蟻群優(yōu)化-微分進(jìn)化(Ant Colony Optimization-Differential Evolution,ACO-DE)混合算法的中繼選擇算法。微分進(jìn)化算法也是一種仿生學(xué)算法,它的收斂速度和穩(wěn)定性明顯優(yōu)于其他仿生學(xué)算法,與其它仿

4、生學(xué)算法融合可以顯著提高算法的性能?；贏CO-DE的中繼選擇算法有更快且更穩(wěn)定的搜索性能,在多小區(qū)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用基于ACO-DE中繼選擇的綠色通信機(jī)制,可以顯著提高網(wǎng)絡(luò)的能量效率。
　　除了對(duì)中繼選擇算法和綠色通信機(jī)制進(jìn)行理論上的分析與描述,本文還搭建了單小區(qū)和多小區(qū)的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái),對(duì)本文提出的中繼選擇算法和綠色通信機(jī)制進(jìn)行仿真驗(yàn)證,并與傳統(tǒng)的通信機(jī)制進(jìn)行了對(duì)比。仿真結(jié)果表明,本文提出的中繼選擇算法在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中可