本文關(guān)鍵詞：點(diǎn)對點(diǎn)全雙工系統(tǒng)中基于統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS保障的功率分配研究　出處：《吉林大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 功率分配 統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS保障 能量效率 全雙工通信 有效容量

【摘要】：能源危機(jī)和溫室效應(yīng)已成為亟待解決的全球性問題。隨著通信業(yè)務(wù)需求的飛速增長,信息和通信技術(shù)(ICT)的能量消耗急劇增加。據(jù)報(bào)道,每年ICT產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)2%-3%的全球溫室氣體排放量,且這一比例正日益增加。同時(shí),隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,人們對通信業(yè)務(wù)的需求由單一的語音業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的混合業(yè)務(wù),這導(dǎo)致無線用戶對服務(wù)質(zhì)量(QoS)的要求不斷提高。對于時(shí)延敏感業(yè)務(wù),時(shí)延QoS是更為重要的性能指標(biāo)。如何利用有限的頻譜資源承載具有不同QoS要求的業(yè)務(wù),為異構(gòu)業(yè)務(wù)提供QoS保障并提高能量效率是下一代無線通信技術(shù)關(guān)注的核心問題之一。但是,由于無線衰落信道的時(shí)變特性,很難保障業(yè)務(wù)的確定性時(shí)延。因此,基于有效容量理論的統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS保障受到廣泛關(guān)注。全雙工通信技術(shù)是第5代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提高頻譜效率的有效途徑。為了給用戶提供迅捷、優(yōu)質(zhì)的服務(wù),在全雙工通信中提高能量效率、保障業(yè)務(wù)時(shí)延QoS要求顯得尤為重要。因此,本文基于統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS保障,研究點(diǎn)對點(diǎn)全雙工系統(tǒng)中能量效率最優(yōu)的功率分配問題,并進(jìn)一步研究能量效率和有效容量的權(quán)衡問題。具體研究內(nèi)容如下:(1)研究半雙工系統(tǒng)中能效最優(yōu)的功率分配問題。系統(tǒng)能量效率定義為系統(tǒng)有效容量與系統(tǒng)總能耗功率的比值。首先不考慮平均發(fā)送功率約束條件,研究時(shí)延QoS約束下能效最優(yōu)模型的求解方法,探究電路損耗功率對最優(yōu)功率分配的影響。其次考慮平均發(fā)送功率約束條件,將能效最大化問題轉(zhuǎn)化為有效容量最大化問題,進(jìn)而探究平均發(fā)送功率對功率分配的影響。(2)研究點(diǎn)對點(diǎn)全雙工系統(tǒng)中能效最優(yōu)的功率分配問題。通過引入自干擾消除系數(shù),建立時(shí)延QoS約束下的點(diǎn)對點(diǎn)全雙工系統(tǒng)能效最大化問題模型,并證明目標(biāo)函數(shù)是擬凸函數(shù)。在不考慮平均發(fā)送功率約束條件下,利用仿射變換和分式規(guī)劃求解該擬凸問題,從而得到最優(yōu)功率分配,并構(gòu)建最優(yōu)平均功率門限。在考慮平均發(fā)送功率約束條件下,基于已構(gòu)建的最優(yōu)平均功率門限,將能效最大化問題轉(zhuǎn)化為有效容量最大化問題,進(jìn)而求解最優(yōu)功率分配。(3)研究點(diǎn)對點(diǎn)全雙工系統(tǒng)中能量效率和有效容量的權(quán)衡問題。首先提出一種聯(lián)合優(yōu)化系統(tǒng)能量效率和有效容量的多目標(biāo)優(yōu)化問題模型。通過引入重要度權(quán)重因子,可靈活改變該多目標(biāo)優(yōu)化問題中能量效率和有效容量的優(yōu)先級,從而將該多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問題。其次利用分式規(guī)劃求解該單目標(biāo)優(yōu)化問題,對于給定的重要度權(quán)重因子和時(shí)延QoS指數(shù),獲得最優(yōu)平均功率門限,進(jìn)而基于該門限值探究權(quán)衡下的最優(yōu)功率分配。綜上,本文基于有效容量理論、統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS保障理論、凸優(yōu)化理論、信息論等,首次針對點(diǎn)對點(diǎn)全雙工系統(tǒng),研究統(tǒng)計(jì)時(shí)延QoS約束下能效最優(yōu)的功率分配問題,以及能量效率和有效容量的權(quán)衡問題。該研究結(jié)果可以為下一代無線通信技術(shù)構(gòu)建高服務(wù)質(zhì)量、高能量效率的全雙工通信系統(tǒng)提供理論指導(dǎo)。
[Abstract]:The energy crisis and the greenhouse effect has become a global problem. With the rapid increase of communication services, information and communication technology (ICT) energy consumption increased dramatically. According to reports, the global greenhouse gas emissions per year ICT industry 2%-3%, and the proportion is increasing. At the same time, with the mobile Internet, the rapid the development of the Internet of things, people demand for communication services from voice service to change the single mixed business complex, which leads to the wireless user quality of service (QoS) requirements continue to increase. For delay sensitive traffic delay, QoS is a more important performance. How to use the limited spectrum resources with different bearing QoS services, for heterogeneous business to provide QoS guarantee and improve energy efficiency is one of the core issues of wireless communication technology on the next generation. However, due to the time-varying wireless fading channel. It is difficult to guarantee, to determine the time delay business. Therefore, the statistical delay QoS effective capacity theory has attracted wide attention. Based on the guarantee of full duplex communication technology is the effective way to improve the spectral efficiency of the fifth generation mobile communication network. In order to provide users with fast, high quality service, improve the energy efficiency in full duplex communication, security business delay QoS requirements is particularly important. Therefore, in this paper, the statistical delay QoS guarantee based on research on the optimal power allocation of energy efficiency point full duplex system, balance and further study of energy efficiency and effective capacity. The specific contents are as follows: (1) the optimal power allocation problem for energy efficiency of half duplex system. The ratio of the system energy efficiency is defined as the system capacity and the system total energy consumption power. First, without considering the average transmit power constraint, QoS constraint efficiency most of the time delay Method for solving the optimal model, explore the impact of circuit power loss of the optimal power allocation. Secondly considering the average transmit power constraint, the maximum energy efficiency into effective capacity maximization, and then explore the impact of the average transmit power for power distribution. (2) research on the optimal power allocation efficiency point point full duplex system the problem. By introducing the self interference cancellation coefficient, time delay of establishing QoS constrained point-to-point full duplex system model energy efficiency maximization problem, and prove that the objective function is quasi convex function. Without considering the average transmit power constraint conditions, using affine transform and fractional programming to solve the quasi convex problem, thus the optimal power the average power distribution, and constructs the optimal threshold. Considering the average transmit power constraint, the optimal average power threshold has been constructed based on the maximum energy efficiency into a Effective capacity maximization, thus solving the optimal power allocation. (3) research on the energy efficiency tradeoff point and effective capacity point full duplex system. We propose a joint optimization of system energy efficiency and the effective capacity of the multi goal optimization model. By introducing the importance of weight factor, the flexibility to change the target optimization of energy efficiency and effective capacity in priority, and thus the multi-objective optimization problem into a single objective optimization problem. Then using the single objective optimization problem solver for a given fraction, the weights of factors and the delay of the QoS index, the optimal average power threshold, and then based on the threshold value of the optimal power allocation of balance the summary, this paper based on the theory of effective capacity, statistical delay QoS security theory, convex optimization theory, information theory, for the first time in point-to-point full duplex system, research The optimal power allocation problem with statistical delay QoS constraint and the trade-off between energy efficiency and effective capacity are discussed. The research results can provide theoretical guidance for the next generation wireless communication technology to build high quality of service and high energy efficiency full duplex communication system.

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92

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