基于能效-譜效的異構(gòu)網(wǎng)接入技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)包含各種類型的基站，對(duì)應(yīng)不同的發(fā)射功率、覆蓋范圍、工作載頻等參數(shù)，通過重疊覆蓋的方式提供無縫的網(wǎng)絡(luò)接入和高速的數(shù)據(jù)傳輸。如今，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的概念已擴(kuò)展至結(jié)合各種新型架構(gòu)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，包括云接入網(wǎng)絡(luò)、控制與數(shù)據(jù)分離架構(gòu)、多制式接入網(wǎng)絡(luò)等。衡量下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)新技術(shù)指標(biāo)是能量效率。關(guān)于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的能量效率問題的研究，尤其基于云接入網(wǎng)絡(luò)和控制數(shù)據(jù)分離架構(gòu)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，正得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。
　　提升無線網(wǎng)絡(luò)能量效率

2、的相關(guān)研究主要包括高能效的網(wǎng)絡(luò)資源管理方法和網(wǎng)絡(luò)能耗節(jié)省技術(shù)兩個(gè)方面。本文主要研究了：
　　1）在控制數(shù)據(jù)分離架構(gòu)下的異構(gòu)云接入網(wǎng)高能效資源分配方法；
　　2）在異構(gòu)云接入網(wǎng)絡(luò)下的動(dòng)態(tài)能耗節(jié)省策略設(shè)計(jì)；
　　3)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的混合多業(yè)務(wù)效用最大化方法。
　　第一章主要概述了當(dāng)前主要存在的問題與研究重點(diǎn)，同時(shí)闡述了本文的內(nèi)容及研究成果，最后簡(jiǎn)述了本文的框架。
　　第二章主要研究了基于控制與數(shù)據(jù)分離架構(gòu)的異構(gòu)云

3、接入網(wǎng)絡(luò)的高能效資源分配算法。首先，本章對(duì)已有云接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的能耗模型進(jìn)行了比較，在考慮網(wǎng)絡(luò)云端及前傳鏈路等能耗的情況下，提出了一個(gè)修正的網(wǎng)絡(luò)能耗模型；其次，考慮異構(gòu)的前傳鏈路形式，比如有線或無線前傳，本章建模了該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)能效最優(yōu)化問題；再次，利用分?jǐn)?shù)規(guī)劃方法和凸近似方法對(duì)最優(yōu)化問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化，再基于拉格朗日對(duì)偶分解方法迭代地進(jìn)行求解；最后，在中等無線前傳容量下，系統(tǒng)級(jí)仿真表明本章提出的算法相比于傳統(tǒng)算法有著最大10％的能效增益，

4、且基于控制數(shù)據(jù)分離的異構(gòu)云接入網(wǎng)相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有著最大14%的能效增益。與已有文獻(xiàn)的工作僅集中于發(fā)射端能耗相比，本章的貢獻(xiàn)體現(xiàn)在綜合考慮了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的能耗及基站的動(dòng)態(tài)休眠策略，并最優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)能效指標(biāo)。
　　第三章主要研究了異構(gòu)云接入網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)能耗節(jié)省問題。首先，本章創(chuàng)新地考慮云端系統(tǒng)能耗，前傳鏈路能耗和發(fā)射端鏈路能耗，提出了一個(gè)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的能耗模型；其次，研究不同架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)能耗模型，著重考慮有限計(jì)算資源下的云端虛擬機(jī)系統(tǒng)，建模

5、了該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)總能耗節(jié)省問題；再次，基于該優(yōu)化問題自身特性及凸近似方法，本章將其轉(zhuǎn)化成二階錐規(guī)劃問題，并通過典型的凸優(yōu)化工具箱迭代地進(jìn)行求解；最后，通過系統(tǒng)級(jí)的仿真結(jié)果，可以看到提出的算法相比于傳統(tǒng)算法有著更優(yōu)的能耗節(jié)省表現(xiàn)。不同于以往僅著重于基站側(cè)的休眠策略的相關(guān)研究，本章創(chuàng)新地考慮了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的能耗，并最小化網(wǎng)絡(luò)能耗。
　　第四章主要研究了混合多業(yè)務(wù)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的下行資源分配問題，旨在最大化業(yè)務(wù)總效用，從業(yè)務(wù)滿足度的角度來優(yōu)

6、化網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗(yàn)。首先，本章討論了未來網(wǎng)絡(luò)多種業(yè)務(wù)的特性，并針對(duì)不同的業(yè)務(wù)類型提出了統(tǒng)一的效用函數(shù)；其次，考慮不同業(yè)務(wù)的最小速率要求、最大干擾容忍等約束條件，本章建模了異構(gòu)網(wǎng)多業(yè)務(wù)效用最優(yōu)化問題；再次，本章利用提出的效用函數(shù)的凸函數(shù)性質(zhì)，使用迭代的WMMSE算法對(duì)該問題進(jìn)行求解；最后，系統(tǒng)級(jí)仿真結(jié)果表明，提出的算法在混合業(yè)務(wù)組成的情況下，較傳統(tǒng)速率最大化算法能獲得更高系統(tǒng)效用。與以往傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)下效用最大化的研究工作不同，本章的貢獻(xiàn)體