基于能效-譜效的異構網(wǎng)接入技術研究.pdf

1、傳統(tǒng)的異構網(wǎng)絡包含各種類型的基站，對應不同的發(fā)射功率、覆蓋范圍、工作載頻等參數(shù)，通過重疊覆蓋的方式提供無縫的網(wǎng)絡接入和高速的數(shù)據(jù)傳輸。如今，異構網(wǎng)絡的概念已擴展至結合各種新型架構的異構網(wǎng)絡，包括云接入網(wǎng)絡、控制與數(shù)據(jù)分離架構、多制式接入網(wǎng)絡等。衡量下一代無線通信網(wǎng)絡的一個新技術指標是能量效率。關于異構網(wǎng)絡的能量效率問題的研究，尤其基于云接入網(wǎng)絡和控制數(shù)據(jù)分離架構的異構網(wǎng)絡，正得到學術界和工業(yè)界的廣泛關注。
　　提升無線網(wǎng)絡能量效率

2、的相關研究主要包括高能效的網(wǎng)絡資源管理方法和網(wǎng)絡能耗節(jié)省技術兩個方面。本文主要研究了：
　　1）在控制數(shù)據(jù)分離架構下的異構云接入網(wǎng)高能效資源分配方法；
　　2）在異構云接入網(wǎng)絡下的動態(tài)能耗節(jié)省策略設計；
　　3)在異構網(wǎng)絡下的混合多業(yè)務效用最大化方法。
　　第一章主要概述了當前主要存在的問題與研究重點，同時闡述了本文的內(nèi)容及研究成果，最后簡述了本文的框架。
　　第二章主要研究了基于控制與數(shù)據(jù)分離架構的異構云

3、接入網(wǎng)絡的高能效資源分配算法。首先，本章對已有云接入網(wǎng)絡架構的能耗模型進行了比較，在考慮網(wǎng)絡云端及前傳鏈路等能耗的情況下，提出了一個修正的網(wǎng)絡能耗模型；其次，考慮異構的前傳鏈路形式，比如有線或無線前傳，本章建模了該網(wǎng)絡架構下的網(wǎng)絡能效最優(yōu)化問題；再次，利用分數(shù)規(guī)劃方法和凸近似方法對最優(yōu)化問題進行轉化，再基于拉格朗日對偶分解方法迭代地進行求解；最后，在中等無線前傳容量下，系統(tǒng)級仿真表明本章提出的算法相比于傳統(tǒng)算法有著最大10％的能效增益，

4、且基于控制數(shù)據(jù)分離的異構云接入網(wǎng)相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構有著最大14%的能效增益。與已有文獻的工作僅集中于發(fā)射端能耗相比，本章的貢獻體現(xiàn)在綜合考慮了整個網(wǎng)絡側的能耗及基站的動態(tài)休眠策略，并最優(yōu)化網(wǎng)絡能效指標。
　　第三章主要研究了異構云接入網(wǎng)絡的網(wǎng)絡能耗節(jié)省問題。首先，本章創(chuàng)新地考慮云端系統(tǒng)能耗，前傳鏈路能耗和發(fā)射端鏈路能耗，提出了一個整個網(wǎng)絡側的能耗模型；其次，研究不同架構下的網(wǎng)絡能耗模型，著重考慮有限計算資源下的云端虛擬機系統(tǒng)，建模

5、了該網(wǎng)絡架構下的網(wǎng)絡總能耗節(jié)省問題；再次，基于該優(yōu)化問題自身特性及凸近似方法，本章將其轉化成二階錐規(guī)劃問題，并通過典型的凸優(yōu)化工具箱迭代地進行求解；最后，通過系統(tǒng)級的仿真結果，可以看到提出的算法相比于傳統(tǒng)算法有著更優(yōu)的能耗節(jié)省表現(xiàn)。不同于以往僅著重于基站側的休眠策略的相關研究，本章創(chuàng)新地考慮了整個網(wǎng)絡側的能耗，并最小化網(wǎng)絡能耗。
　　第四章主要研究了混合多業(yè)務異構網(wǎng)絡的下行資源分配問題，旨在最大化業(yè)務總效用，從業(yè)務滿足度的角度來優(yōu)

6、化網(wǎng)絡性能和用戶體驗。首先，本章討論了未來網(wǎng)絡多種業(yè)務的特性，并針對不同的業(yè)務類型提出了統(tǒng)一的效用函數(shù)；其次，考慮不同業(yè)務的最小速率要求、最大干擾容忍等約束條件，本章建模了異構網(wǎng)多業(yè)務效用最優(yōu)化問題；再次，本章利用提出的效用函數(shù)的凸函數(shù)性質，使用迭代的WMMSE算法對該問題進行求解；最后，系統(tǒng)級仿真結果表明，提出的算法在混合業(yè)務組成的情況下，較傳統(tǒng)速率最大化算法能獲得更高系統(tǒng)效用。與以往傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)下效用最大化的研究工作不同，本章的貢獻體