无线通信系统中节能关键技术研究

【摘要】：无线通信技术作为现代社会信息传递的重要手段,正随着社会信息化进程的不断深入,向着大容量、高速率等方向快速发展。一方面,为满足这些要求,无线通信系统不得不增加无线基站、机房等设备的数量,这导致系统能耗大幅度增加,频谱资源稀缺问题加剧。另一方面,由于业务负载在空间和时间上的波动性,基站大多数时间处于负载不饱和状态,频谱利用率低、系统具有较大节能空间。研究如何进行无线通信系统节能和高效利用频谱资源具有非常重要的现实意义。认知无线电技术可以较好的解决频谱利用率低的问题,因此,研究认知无线电系统中的节能关键技术可以较好的解决无线通信系统中高能耗、低频谱利用率这两大问题。 本论文总结了无线通信系统中现有的节能关键技术,并在此基础上,讨论了认知OFDM系统节能的重要性。提出了在认知OFDM系统中,在满足认知系统中最大发射功率限制及主用户的干扰门限限制的前提下,以最大化系统的能量效率为目标的两种比特分配算法。其中,连续-取整节能算法通过子梯度迭代获得系统最优功率分配,并将各子载波上获得的连续容量下取整后转化为离散比特数目。单比特增量最小算法以最大化能效为目标,逐比特进行分配,直至总功率耗尽或干扰约束限制满足。仿真结果表明两种比特算法的性能均非常接近最优算法。 本论文进一步研究了频谱不完美感知的认知中继OFDM系统节能功率分配策略,其目标是在一个两跳的认知系统中最大化系统能效。本论文利用分式规划理论将复杂的原始问题转化为一个等价的凸问题并设计了基于子梯度算法的最优和次优功率分配算法。仿真结果表明,当系统考虑感知错误时,所提最优算法仍然能达到不错的系统能效性能。与此同时,所提最优算法较目标是最大化系统容量的算法相比,可以有效地提升系统能效性能。所提次优算法的性能接近最优算法性能,同时极大地降低了算法复杂度。 【关键词】：无线通信 认知无线电 正交频分复用 能量有效 资源分配
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 本文研究内容及组织结构12-15
• 第二章 无线通信系统节能概述15-28
• 2.1 无线通信系统节能关键技术16-25
• 2.1.1 算法调度16-21
• 2.1.2 硬件关断21-23
• 2.1.3 设备休眠23-25
• 2.2 无线通信系统中的节能及研究现状25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 认知OFDM系统节能概述28-38
• 3.1 认知OFDM系统简介28-29
• 3.2 认知OFDM系统干扰建模与分析29-32
• 3.2.1 系统模型简介29-30
• 3.2.2 干扰计算30
• 3.2.3 干扰分析30-32
• 3.3 认知OFDM系统节能资源分配32-35
• 3.3.1 节能效用函数32-34
• 3.3.2 节能建模34-35
• 3.4 认知OFDM系统节能资源分配研究现状35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 认知OFDM系统节能算法38-47
• 4.1 系统模型38-40
• 4.2 算法描述40-44
• 4.2.1 子载波分配算法40-41
• 4.2.2 连续-取整算法41-43
• 4.2.3 单比特增量最小算法43-44
• 4.3 仿真结果和分析44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 不完美感知认知中继系统节能算法47-59
• 5.1 系统模型47-51
• 5.1.1 系统描述47-49
• 5.1.2 不完美感知模型49-50
• 5.1.3 问题描述50-51
• 5.2 算法描述51-54
• 5.2.1 最优功率分配算法51-53
• 5.2.2 次优功率分配算法53-54
• 5.3 仿真结果和分析54-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 总结59-60
• 6.2 对未来的展望60-61
• 参考文献61-66
• 缩略语66-68
• 致谢68-69
• 攻读学位期间发表的学术论文69

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