LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)的不斷演進(jìn)和發(fā)展，信息與通信產(chǎn)業(yè)在全球CO2的排放份額中占據(jù)了較大的比重，同時(shí)，維持通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作的開(kāi)銷也是一筆不小的支出。為了減小對(duì)環(huán)境的污染和降低電費(fèi)等開(kāi)銷，運(yùn)營(yíng)商在兼顧吞吐量、時(shí)延等網(wǎng)絡(luò)性能要素的同時(shí)，逐漸將目光轉(zhuǎn)向節(jié)能。與當(dāng)前主要研究小區(qū)部署、小區(qū)有效覆蓋以及小區(qū)休眠方式的文章不同的是，本論文從異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNet，Heterogeneous Network)中的節(jié)能技術(shù)入手，主要研究小區(qū)和用戶之間的連接

2、問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整小區(qū)發(fā)射功率和小區(qū)偏置(Bias)值來(lái)改變小區(qū)和UE之間的連接關(guān)系，從而找到具有最高能效的小區(qū)用戶連接關(guān)系。文章首先分析了Macro不配置幾乎空白子幀(ABS，Almost Blank Subframe)的場(chǎng)景，后面加入對(duì)ABS的考慮，思考從節(jié)能的角度出發(fā)應(yīng)該使用多大的ABS比例值。配置ABS可以降低宏站(Macro)的發(fā)射功率，使得更多的用戶設(shè)備(UE，User Equipment)接入微微站(Pico)，同時(shí)也可以提高

3、Pico UE的信干噪比(SINR，Signal to Interference plus Noise Ratio)值并改善Pico的吞吐量。
　　文章研究的場(chǎng)景是由Macro和部署在Macro覆蓋范圍內(nèi)的Pico簇組成的兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，旨在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中Pico簇的能效。在該目標(biāo)問(wèn)題下，Macro不配置ABS而保持恒定功率發(fā)射以保證基本覆蓋。通過(guò)優(yōu)化Pico的發(fā)射功率可以提高Pico簇的能效，同時(shí)引入小區(qū)選擇偏置可以使UE以最具能效的

4、方式選擇最合適它的服務(wù)小區(qū)。文中提出一種能源有效的基于改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法的功率分配和用戶連接算法(EE-MPSO-PAUAA，Energy Efficient Modified Particle Swarm Optimization-based Power Adjustment and UE Association Algorithm)來(lái)為宏站中的每個(gè)Pico計(jì)算發(fā)射功率和小區(qū)選擇偏置值以期望獲得最優(yōu)的Pico簇能效。仿真結(jié)果顯示該算

5、法在能效(EE，Energy Efficiency)和譜效(SE，Spectral Efficiency)方面較以Pico簇吞吐量為優(yōu)化目標(biāo)的基于MPSO算法的功率分配算法(SE-MPSO-PAUAA,Spectral Efficient Modified Particle Swarm Optimization-based Power Adjustment and UE Association Algorithm)和使用最大發(fā)射功率的算

6、法有更好的性能增益。與傳統(tǒng)的使用最大參考信號(hào)接收功率(RSRP，Reference Signal Received Power)選擇服務(wù)小區(qū)的算法相比，本論文展現(xiàn)了考慮小區(qū)選擇偏置的服務(wù)小區(qū)選擇方法的優(yōu)勢(shì)。
　　接著，文章在原問(wèn)題的基礎(chǔ)上加入對(duì)ABS的考慮。ABS的引入使得更多的UE被接入到Pico中服務(wù)，因而Macro UE在相同的情況下能獲得更多的帶寬，并且一些Pico UE由于被分配到被保護(hù)子幀中服務(wù)而得到SINR值改善，若

7、Pico仍使用相同的發(fā)射功率，則同個(gè)UE被安排在被保護(hù)子幀中服務(wù)后可以獲得更高的數(shù)據(jù)速率。文中使用一種保證UE時(shí)域公平性的方法為PicoUE選擇服務(wù)子幀類型，即確定該UE應(yīng)該被分配到普通子幀上還是被保護(hù)子幀上服務(wù)，另外，為了兼顧Macro UE的公平性，文中還提出了一種基于比例公平的能效效用函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)。文章仍然使用EE-MPSO-PAUAA算法，通過(guò)遍歷ABS值優(yōu)化該能效效用函數(shù)來(lái)尋找最佳ABS比例值，同時(shí)可以獲得宏站中每個(gè)Pic