本文關鍵詞：能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著移動通信技術的不斷演進,綠色通信概念得到了廣泛的關注。下一代移動通信系統(tǒng)中,除了關注進一步提升頻譜效率,能量效率也將是重要的性能指標。本文針對下一代移動通信系統(tǒng),主要研究了無線MIMO傳輸技術,著重解決其所涉及的能量效率優(yōu)化功率分配和波束成形設計、魯棒性和分布式實現(xiàn)、以及無線攜能傳輸優(yōu)化等,主要的工作和創(chuàng)新點如下：1、研究了多天線廣播信道下的能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術。首先針對多天線廣播信道場景,定義了功率約束以及信干噪比約束下的能效最大化問題。通過引入上下行對偶性,簡化了原本難以直接求解的非凸問題。求解對偶的虛擬上行傳輸問題,并對結(jié)果進行轉(zhuǎn)化,得到下行傳輸問題的解。仿真結(jié)果表明,相對于現(xiàn)有的能效優(yōu)化算法,所提方法性能優(yōu)越且復雜度低。其次針對實際系統(tǒng)中無法獲得精確信道信息的特點,定義了存在信道估計誤差的魯棒能效優(yōu)化問題。利用用戶速率與最小均方誤差之間的關系以及分數(shù)規(guī)劃理論,把所描述的分數(shù)規(guī)劃優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成參數(shù)化多項式優(yōu)化問題。利用拉格朗日對偶及單調(diào)優(yōu)化理論,提出了魯棒能效優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明,相對于傳統(tǒng)的非魯棒能效優(yōu)化算法,所提魯棒能效優(yōu)化算法可獲得明顯的能效性能增益,有效地減少了信道估計誤差的影響。2、研究了多小區(qū)單用戶的能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術。首先針對同構(gòu)多小區(qū)下行傳輸場景,定義了能效優(yōu)化問題。通過分析得出,問題的可行解在能效Pareto邊界上。然后引入認知無線電中的干擾溫度的概念,定義了能效Pareto邊界。根據(jù)迭代優(yōu)化理論,提出了兩種能效Pareto最優(yōu)化的分布式算法,并研究了存在信道估計誤差的魯棒算法。仿真結(jié)果表明算法收斂較快,基站間的信息交互量較小,性能接近集中式能效優(yōu)化算法。其次針對異構(gòu)多小區(qū)下行傳輸場景,定義了能效優(yōu)化問題。結(jié)合小小區(qū)的傳輸特點,通過引入認知無線電中的干擾溫度的概念,提出了異構(gòu)網(wǎng)絡中的分布式能效優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明,所提算法收斂較快,相對于和速率最大化算法性能優(yōu)越。3、研究了多小區(qū)多用戶的能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術。首先針對多小區(qū)多用戶下行傳輸場景,定義了功率約束下的能效最大化問題。通過分數(shù)規(guī)劃理論,將難以直接求解的分式問題轉(zhuǎn)化為減法形式。引入干擾溫度的概念,將優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為多個可分布式求解的子問題。最后通過迭代進行波束優(yōu)化以及功率分配優(yōu)化.提出了多小區(qū)多用戶場景下的能效優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明,相對于給定波束下的能效優(yōu)化功率分配算法,所提算法性能優(yōu)越且接近集中式能效優(yōu)化算法。4、研究了采用無線攜能傳輸?shù)哪苄?yōu)化無線MIMO傳輸技術。首先建立了包含能量傳輸?shù)男畔鬏斈Ｐ?定義了該傳輸結(jié)構(gòu)下的多小區(qū)能效最大化問題。其次利用分數(shù)規(guī)劃,將非凸的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為可解的形式。然后通過拉格朗日優(yōu)化以及近似優(yōu)化理論,對優(yōu)化問題進行了求解。最后提出了采用無線攜能傳輸?shù)哪苄?yōu)化算法。仿真結(jié)果表明,相對于原有的能效優(yōu)化算法,所提算法由于采用無線攜能傳輸技術,性能更為優(yōu)越。
【關鍵詞】：移動通信 無線傳輸 波束成形 功率分配 能量效率
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-30
• 1.1 研究背景與意義14-15
• 1.2 能效優(yōu)化無線MIMO傳輸研究現(xiàn)狀15-24
• 1.2.1 MIMO技術研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.2 小小區(qū)傳輸技術研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.3 無線攜能傳輸技術研究現(xiàn)狀21-24
• 1.3 能效優(yōu)化無線MIMO傳輸模型24-26
• 1.3.1 功率損耗模型24-25
• 1.3.2 能效目標定義25-26
• 1.3.3 分數(shù)規(guī)劃理論26
• 1.4 論文的研究工作和章節(jié)安排26-30
• 第二章 多天線廣播信道下的能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術30-48
• 2.1 引言30-31
• 2.2 基于對偶性的多天線下行能效優(yōu)化功率分配與波束成形算法31-37
• 2.2.1 系統(tǒng)模型31-32
• 2.2.2 基于對偶性的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化32-33
• 2.2.3 虛擬上行功率分配設計33-34
• 2.2.4 多用戶能效預編碼設計34-35
• 2.2.5 算法描述35
• 2.2.6 性能分析35-36
• 2.2.7 仿真結(jié)果36-37
• 2.3 多天線廣播信道能效優(yōu)化魯棒功率分配與波束成形算法37-46
• 2.3.1 系統(tǒng)模型37-40
• 2.3.2 魯棒能效優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化40-41
• 2.3.3 魯棒能效波束設計41-43
• 2.3.4 算法描述43
• 2.3.5 仿真結(jié)果43-46
• 2.4 本章小結(jié)46-48
• 第三章 多小區(qū)單用戶的能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術48-74
• 3.1 引言48-49
• 3.2 分布式多小區(qū)下行鏈路能效優(yōu)化波束成形算法49-65
• 3.2.1 系統(tǒng)模型49-50
• 3.2.2 同構(gòu)能效優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化50-51
• 3.2.3 能效Pareto邊界定義51-57
• 3.2.4 算法描述57-61
• 3.2.5 仿真結(jié)果61-65
• 3.3 分布式異構(gòu)網(wǎng)絡下行鏈路能效優(yōu)化波束成形算法65-72
• 3.3.1 系統(tǒng)模型65-67
• 3.3.2 異構(gòu)能效優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化67
• 3.3.3 異構(gòu)分布式能效波束設計67-68
• 3.3.4 異構(gòu)多小區(qū)干擾溫度更新設計68-69
• 3.3.5 算法描述69-70
• 3.3.6 仿真結(jié)果70-72
• 3.4 本章小結(jié)72-74
• 第四章 多小區(qū)多用戶的能效優(yōu)化無線MIMO傳輸技術74-84
• 4.1 引言74-75
• 4.2 系統(tǒng)模型75-76
• 4.3 多小區(qū)多用戶下行鏈路能效優(yōu)化功率分配與波束成形算法76-82
• 4.3.1 多用戶能效優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化76-78
• 4.3.2 多用戶能效功率分配設計78-79
• 4.3.3 多用戶能效波束成形設計79
• 4.3.4 全局干擾溫度更新方案設計79-80
• 4.3.5 算法描述80
• 4.3.6 仿真結(jié)果80-82
• 4.4 本章小結(jié)82-84
• 第五章 采用無線攜能傳輸?shù)哪苄?yōu)化無線MIMO傳輸技術84-96
• 5.1 引言84-85
• 5.2 系統(tǒng)模型85-86
• 5.3 采用無線攜能傳輸?shù)哪苄f(xié)同功率分配與波束成形算法86-93
• 5.3.1 無線攜能優(yōu)化目標轉(zhuǎn)化86-88
• 5.3.2 無線攜能能效優(yōu)化設計88-89
• 5.3.3 無線攜能波束初始化設計89-90
• 5.3.4 算法描述90-91
• 5.3.5 性能分析91
• 5.3.6 仿真結(jié)果91-93
• 5.4 本章小結(jié)93-96
• 第六章 全文總結(jié)與展望96-98
• 6.1 論文工作總結(jié)96-97
• 6.2 進一步的研究方向97-98
• 參考文獻98-104
• 作者簡介104-106
• 致謝106

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本文編號：417426