無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中高能效資源分配技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，信息通信產(chǎn)業(yè)的能源消耗呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，同時(shí)也引起了諸如環(huán)境污染、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)困難等一系列問(wèn)題。因此，綠色通信一經(jīng)提出便贏得業(yè)界的青睞，并正在演變?yōu)槲磥?lái)無(wú)線通信發(fā)展的必然趨勢(shì)。綠色通信以資源節(jié)約型、環(huán)境友好型為目標(biāo)，旨在滿足用戶服務(wù)質(zhì)量或者體驗(yàn)質(zhì)量下，最小化系統(tǒng)能耗或者最大化系統(tǒng)能效（EE，EnergyEfficiency)。那么，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中突破高能效傳輸?shù)睦碚撆c技術(shù)就是亟需解決的重大科學(xué)問(wèn)題。
　　為此

2、，本文主要致力于在頻譜共享無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、正交頻分多址（OFDMA， OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess)系統(tǒng)和稀疏碼多址（SCMA，Sparse CodeMultipleAccess)系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中研宄高能效資源分配問(wèn)題。具體研宄內(nèi)容和成果如下：
　　1.研宄頻譜共享無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中具有能量感知的功率分配問(wèn)題。我們定義了收益-虧損指數(shù)（RC，revenue-cost)來(lái)描述能量消耗的有效性，

3、并建模一個(gè)優(yōu)化模型，其在峰值傳輸功率約束下最大化RC。我們首先論述了該問(wèn)題與廣泛研宄的能效和譜效最大化問(wèn)題的緊密相關(guān)性。由于所建立問(wèn)題的非凸和NP-hard特性，我們致力于低復(fù)雜度、易實(shí)現(xiàn)的次優(yōu)算法設(shè)計(jì)。通過(guò)高信干噪比的近似處理技術(shù)，我們提出了極其簡(jiǎn)單、能夠快速收斂并且無(wú)需調(diào)整任何參數(shù)的分布式算法。仿真結(jié)果展示了該算法的有效性。
　　2.研宄下行OFDMA系統(tǒng)中聯(lián)合子載波分配和功率分配的能效最大化問(wèn)題。我們將該問(wèn)題建模為一個(gè)混合整

4、數(shù)非線性規(guī)劃問(wèn)題，其在用戶基本速率需求、傳輸功率、子載波分配的約束下最大化系統(tǒng)能效。由于該問(wèn)題的混合組合特性，獲得全局最優(yōu)解通常需要高額的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)。因此，我們采用非線性分式規(guī)劃和拉格朗日對(duì)偶分解技術(shù)，提出了一種高性能、低復(fù)雜度的迭代算法。仿真結(jié)果展示了算法的快速收斂性與有效性"
　　3.研宄SCMA網(wǎng)絡(luò)中能效最大化的碼本分配與功率分配問(wèn)題。具體地，我們將該問(wèn)題建模為一個(gè)優(yōu)化模型，其在用戶服務(wù)質(zhì)量需求、碼本分配、傳輸功率和子載波復(fù)用