本文選題：協(xié)作組播 + 能量效率��； 參考：《電子科技大學》2015年碩士論文

【摘要】：頻譜、能耗和成本是移動通信網(wǎng)絡可持續(xù)發(fā)展的三個關(guān)鍵因素。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,5th Generation(5G)系統(tǒng)相比4th Generation(4G)系統(tǒng)在頻譜效率、能源效率和成本效率方面需要得到顯著提升。組播通信能夠利用單一頻段服務多個用戶,故其具有較高的頻譜效率和能量效率。高能效的組播技術(shù)是未來5G系統(tǒng)中的研究重點。為了提高組播系統(tǒng)的能量效率,協(xié)作中繼技術(shù)被引入組播通信系統(tǒng),稱為協(xié)作組播通信。協(xié)作組播傳輸由兩個階段組成。在第一階段,基站廣播相同的數(shù)據(jù)給所有用戶,這導致小區(qū)中心的用戶中斷概率低而小區(qū)邊緣用戶中斷概率高。也就是說,絕大部分小區(qū)中心用戶成功接收到了數(shù)據(jù);而大部分小區(qū)邊緣用戶不能成功接收數(shù)據(jù)。在第二階段,一些成功用戶作為中繼將接收到的數(shù)據(jù)中繼給失敗用戶。通過設計高效的協(xié)作組播中繼算法,組播系統(tǒng)的能量效率能夠得到有效的提高,從而滿足5G系統(tǒng)在頻譜利用率和能量效率上的跨越。因此,本文主要研究協(xié)作組播中的中繼選擇和功率控制算法。首先,本文提出了一種基于概率的雙時隙協(xié)作組播中繼算法。此算法先將組播系統(tǒng)的能量效率和中斷概率約束建模成一個優(yōu)化問題,接著分析了第二時隙成功用戶的中繼概率和中繼功率對優(yōu)化表達式的影響,得出了最優(yōu)情況下的中繼概率和中繼功率。仿真結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)的方法,我們的算法能達到較高的能量效率。然后,本文研究了雙時隙協(xié)作組播中用戶的中斷概率分布與中繼能量消耗的關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)小區(qū)中心用戶和小區(qū)邊緣用戶不平衡的中斷概率分布是導致中繼功率浪費的主要原因�？紤]到不同小區(qū)位置的用戶在中斷概率和能量效率方面的特點,本文給出了一種高能效的雙時隙協(xié)作組播中繼算法。特別地,本文給出了基于平衡的中斷降低效率的最優(yōu)算法,同時也找到了基于平衡的中斷概率分布的次優(yōu)算法。最優(yōu)算法和次優(yōu)算法的計算復雜度隨基站與用戶之間距離的采樣數(shù)的增加而線性增加。仿真結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)算法,我們的算法分別能夠減少大約54%和40%的用戶中繼功率消耗。最后,我們總結(jié)了全文的貢獻,并分析了未來研究的方向。
[Abstract]:Spectrum, energy consumption and cost are the three key factors for the sustainable development of mobile communication networks. In order to achieve sustainable development, the 5th Generation 5G system needs to be significantly improved in terms of spectrum efficiency, energy efficiency and cost efficiency compared with the 4th Generation 4G system. Multicast communication can serve multiple users in a single frequency band, so it has high spectral efficiency and energy efficiency. Energy efficient multicast technology is the focus of research in 5 G system in the future. In order to improve the energy efficiency of multicast system, cooperative relay technology is introduced into multicast communication system, called cooperative group broadcast communication. Cooperative group broadcast transmission consists of two stages. In the first stage, the base station broadcasts the same data to all users, which results in a low probability of interruption for users in the center of the cell and a high probability for users at the edge of the cell. In other words, most of the cell center users receive the data successfully, but most of the cell edge users can not receive the data successfully. In the second phase, some successful users relay received data to failed users as relays. By designing an efficient cooperative multicast relay algorithm, the energy efficiency of the multicast system can be effectively improved, thus satisfying the spectral efficiency and energy efficiency leapfrogging of the 5G system. Therefore, this paper mainly studies relay selection and power control algorithms in cooperative group broadcasting. Firstly, a probabilistic double-slot cooperative broadcast relay algorithm is proposed. In this algorithm, the energy efficiency and interrupt probability constraints of multicast system are first modeled as an optimization problem, and then the influence of relay probability and relay power of successful users in the second slot on the optimization expression is analyzed. The relay probability and relay power are obtained under the optimal condition. The simulation results show that compared with the traditional method, our algorithm can achieve higher energy efficiency. Then, the relationship between the outage probability distribution and the relaying energy consumption is studied. We find that the unbalanced outage probability distribution between the cell central user and the cell edge user is the main reason for the waste of relaying power. Considering the characteristics of outage probability and energy efficiency of users in different cell locations, this paper presents a high energy efficiency dual-slot cooperative broadcast relay algorithm. In particular, an optimal interrupt reduction algorithm based on equilibrium is given, and a sub-optimal algorithm based on equilibrium interrupt probability distribution is also found. The computational complexity of the optimal and suboptimal algorithms increases linearly with the increase of the number of samples between the base station and the user. Simulation results show that compared with the traditional algorithm, our algorithm can reduce the user relay power consumption by about 54% and 40% respectively. Finally, we summarize the contributions of the paper and analyze the future research direction.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5

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本文編號：1912641