基于中繼選擇的協(xié)作多播網(wǎng)絡(luò)能效優(yōu)化的研究.pdf

1、多播是一種帶寬有效機(jī)制,能同時(shí)為一組用戶(hù)提供服務(wù),實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的共享并提高了無(wú)線帶寬資源的利用率。然而,傳統(tǒng)多播網(wǎng)絡(luò)中,由于基站的傳輸速率受到最差信道狀態(tài)用戶(hù)的限制,因此網(wǎng)絡(luò)的吞吐量得不到提高,無(wú)線資源得不到有效利用。協(xié)作通信通過(guò)利用無(wú)線信道的廣播特性和多用戶(hù)之間的協(xié)作能大幅度提高系統(tǒng)性能。因此,在多播傳輸中應(yīng)用協(xié)作通信技術(shù),能有效開(kāi)發(fā)多用戶(hù)之間的空間分集,提高系統(tǒng)吞吐量。然而由于引進(jìn)了中繼,隨著中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增多,系統(tǒng)能量消耗會(huì)增大

2、。能量消耗是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo),因此,研究無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化問(wèn)題,要同時(shí)考慮系統(tǒng)吞吐量和系統(tǒng)能量消耗。
　　本論文研究了多階段協(xié)作多播無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化問(wèn)題。首先,定義能量效率為:消耗單位能量時(shí),多播組中所有用戶(hù)能達(dá)到的吞吐量之和。基于香農(nóng)理論,把能量效率最大化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為能量消耗最小化問(wèn)題。針對(duì)上述優(yōu)化問(wèn)題,本文的優(yōu)化方案綜合考慮了以下四個(gè)問(wèn)題:1)基站的覆蓋率;2)中繼的組合;3)每個(gè)中繼傳輸?shù)挠脩?hù)的組合;4)基站與中繼的傳輸時(shí)

3、間。此優(yōu)化方案能夠通過(guò)比較所有可能組合的目標(biāo)函數(shù)值找到最優(yōu)解。但是其復(fù)雜度隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大成指數(shù)增加。為了降低上述問(wèn)題的復(fù)雜度,本文針對(duì)只選擇兩個(gè)中繼來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò),利用中繼-用戶(hù)的選擇算法有效的減少了需要進(jìn)行比較的中繼傳輸用戶(hù)的組合的數(shù)目。最后,研究了不同的中繼組合對(duì)于能量效率的影響,通過(guò)仿真找出最優(yōu)的中繼組合。并研究了不同的基站覆蓋率以及多播組中用戶(hù)個(gè)數(shù)對(duì)能量效率的影響。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出的協(xié)作多播方案比傳統(tǒng)多播方案能