多小區(qū)網絡中的高能效用戶接入與傳輸設計.pdf

1、為了降低蜂窩網能耗、提高小區(qū)能量效率(EE，Energy Efficiency)，綠色網絡的概念逐漸引起廣泛關注。然而由于能效優(yōu)化相比于頻譜效率(SE，Spectral Efficiency)優(yōu)化更加復雜，大多場景下很難得到最佳能效傳輸方案。特別是在實際應用中，信道信息（CSI，Channel State Information）通常在接收端被估計，然后接收端將估計到的信道信息反饋給發(fā)送端，該過程中不可避免將產生信息誤差及延時。所以通常

2、基站(BS，Base Station)得到的信道信息都存在一定的估計誤差，獲得準確的信道狀態(tài)信息非常困難。本文主要針對信道信息誤差下的魯棒性高能效傳輸設計進行了一系列的研究和優(yōu)化。
　　首先考慮在發(fā)送端信道信息不完全的情況下，論文針對單小區(qū)場景的魯棒性能量效率進行優(yōu)化。該部分從多輸入單輸出(MISO，Multiple-Input Single-Output)，多輸入多輸出(MIMO，Multiple-Input Multiple-

3、Output)和中繼傳輸三個場景分別進行分析。針對MISO場景，研究了滿足最大化能效的最佳魯棒性預編碼策略，并給出最優(yōu)預編碼的閉式解析解。針對MIMO場景，得到了滿足最佳魯棒性能效的預編碼滿足信道對角化結構，由此可以將原來復雜的矩陣優(yōu)化問題等價地轉化為簡單的標量優(yōu)化問題，其最佳功率分配滿足動態(tài)注水形式。針對中繼場景，論文將原來復雜的分式中繼預編碼優(yōu)化問題轉化為一維搜索問題。特別地，在分析幾種漸近場景時，論文中給出了簡潔的閉式最佳解及其揭

4、示的物理意義。
　　然后論文研究了多小區(qū)場景中的魯棒性高能效傳輸優(yōu)化問題。對于多小區(qū)場景，魯棒性波束賦形設計是一個復雜的非凸分式問題，其求解方法無法直接從單小區(qū)場景推廣獲得。為了有效求解該問題，論文通過推導優(yōu)化其下界，將其轉化為半正定規(guī)劃(SDP，Semidefinite Programming)的迭代優(yōu)化問題。由于迭代過程可以在多基站之間并行運算，該算法可以實現(xiàn)分布式操作，從而極大地降低計算時延。
　　為了滿足用戶對于通信

5、網絡性能不斷增長的要求，由宏基站組成的傳統(tǒng)蜂窩網絡拓撲也逐漸向在宏基站基礎上配備一系列低發(fā)射功率節(jié)點的網絡結構轉變，這種不規(guī)則的多層網絡通常被稱為異構網絡(HetNets，Heterogeneous Networks)。跟異構網絡一樣，能量效率也被認為是衡量未來網絡性能的一個重要指標。論文最后研究了結合宏基站工作模式選擇的高能效小區(qū)接入方案。不考慮用戶服務質量（QoS，Quality of Service）約束時，論文得到了閉式最佳解。