非對稱雙向中繼系統(tǒng)中的高能效傳輸策略研究.pdf

1、隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的逐漸興起，爆炸式增長的移動數(shù)據(jù)流量和海量的設備連接致使能耗成本不斷上升、生態(tài)環(huán)境日益惡化，綠色通信技術由此而備受關注。作為衡量通信系統(tǒng)能耗的綠色指標，能量效率成為了當今的研究熱點。
　　中繼技術在IMT-2020移動網(wǎng)絡架構(gòu)演進中起著至關重要的作用。與傳統(tǒng)中繼技術相比，采用放大轉(zhuǎn)發(fā)（AmplifyandForward，AF）技術的雙向中繼（TwoWayRelayChannel，TWRC）具有高譜效、易實現(xiàn)等

2、特點。隨著終端密度增大、間距減小，電路能耗不斷接近甚至超過發(fā)送能耗，而且會隨著傳輸速率的增加而增加。顯然在傳統(tǒng)短距離傳輸場景中僅考慮發(fā)送能耗的能耗建模是不合理的。因此在考慮傳輸速率相關的電路能耗模型下，如何在滿足一定非對稱服務質(zhì)量（QualityofService，QoS）的AF-TWRC系統(tǒng)中提高能效是一個亟待解決的問題。
　　針對這個問題，本文主要研究在非對稱TWRC系統(tǒng)中，基于不同信道狀態(tài)信息（ChannelStateInf

3、ormation，CSI）、不同能耗和能效模型下的高能效傳輸策略設計。主要貢獻如下：
　　（1）針對統(tǒng)計CSI的AF-TWRC系統(tǒng)，建立了與傳輸速率相關的電路能耗模型，并在滿足總發(fā)送功率和非對稱QoS需求下進行最佳能效設計。首先，當電路能耗建模為傳輸速率凸遞增函數(shù)時，基于統(tǒng)計CSI提出了能效GPE（Goodbit-Per-Energy）的最大化目標問題；然后采用分式規(guī)劃、凸優(yōu)化理論進行全面的數(shù)學分析，得到最佳能效下的發(fā)送功率分配算

4、法。為更好地指導實際通信系統(tǒng)設計，給出了當電路能耗計算函數(shù)為傳輸速率線性函數(shù)時最佳能效下的發(fā)送功率分配閉式解。
　?。?）針對瞬時CSI的AF-TWRC系統(tǒng)，建立了與傳輸速率相關的電路能耗模型，并在滿足總發(fā)送功率和非對稱QoS需求下進行最佳能效設計。首先，當電路能耗建模為傳輸速率凸遞增函數(shù)時，基于瞬時CSI提出了能效TBPUE（TransmittedBitsPerUnitEnergy）最大化目標問題；然后采用雙層優(yōu)化方法、分式規(guī)劃