QoS約束條件下的MIMO-OFDM無線通信系統(tǒng)能效建模及性能分析.pdf

1、無線通信技術的快速發(fā)展過程中，面臨著兩個亟待解決的難點：一方面，ICT(Information and Communication Technology)領域的能耗問題已經(jīng)引起了世界的廣泛關注。無線通信的能耗是無線通信運營商的主要運營成本之一，其產(chǎn)生的碳排放量同時對全球環(huán)境造也成了巨大的負面影響。另一方面，在無線網(wǎng)絡服務的諸多性能指標中，QoS(Quality of Service)保障由于直接涉及到用戶體驗而顯得最為重要。但隨著新型服

2、務應用的不斷涌現(xiàn)和傳統(tǒng)服務要求的不斷提高，QoS保障問題的復雜度越來越大，在無線通信網(wǎng)絡中，如何在滿足實時多媒體服務QoS的同時，避免非實時服務的饑餓是其面臨的另一大主要挑戰(zhàn)。
　　在4G無線網(wǎng)絡通信中，MIMO-OFDM技術將多輸入多輸出(Multi-Input and Multi-Output,MIMO)智能天線技術和正交頻分復用技術(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OF

3、DM)相結合，有效地提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率，降低了多徑衰落的影響。本文針對MIMO-OFDM場景，在QoS保障的前提下，從系統(tǒng)能效優(yōu)化的角度出發(fā)展開展研究，研究的主要內容如下：
　　首先根據(jù)MIMO-OFDM無線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸及能耗特性，建立了系統(tǒng)能效模型及QoS誤比特率約束模型，在此模型的基礎上，提出了一種雙門限的功率控制算法，在無線通信系統(tǒng)誤比特率約束的條件下，實現(xiàn)系統(tǒng)的能效優(yōu)化。
　　其次考慮實際通信網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸特性

4、，使用統(tǒng)計特性的QoS約束條件，以系統(tǒng)在QoS約束條件下的有效容量作為輸出，進一步對MIMO-OFDM的能效模型進行了優(yōu)化。在此能效模型的基礎上，本文設計出一種MIMO-OFDM系統(tǒng)能效優(yōu)化算法，對系統(tǒng)信道矩陣奇異值分解后所得的并行子信道進行分組，并對分組后的各組子信道分別進行功率優(yōu)化分配，從而實現(xiàn)MIMO-OFDM系統(tǒng)能效的優(yōu)化。
　　最后，本文對能效優(yōu)化算法進行了仿真，證明了優(yōu)化算法在不同場景下的性能優(yōu)化情況，以及系統(tǒng)能效和Q