發(fā)布時(shí)間：2017-07-30 19:19

  本文關(guān)鍵詞：正交和非正交傳輸系統(tǒng)的能量效率

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【摘要】：隨著移動(dòng)應(yīng)用和移動(dòng)設(shè)備的不斷增長,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)消耗的能源變得越來越多,所以學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對綠色通信的關(guān)注程度不斷上升。提高網(wǎng)絡(luò)和終端的能量效率(EE)可以有效減少無線通信的能量消耗,從而減少碳排放給環(huán)境造成的污染。本文主要研究了正交共享(OS)網(wǎng)絡(luò)和非正交共享(NS)網(wǎng)絡(luò)中的能量效率資源分配問題。目前的大部分研究工作還是在關(guān)注提高網(wǎng)絡(luò)速度和提高網(wǎng)絡(luò)容量,但是隨著無線通信的發(fā)展,綠色通信技術(shù)也會(huì)成為未來無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過研究無線通信在傳輸中的能量效率問題,可以來指導(dǎo)設(shè)計(jì)綠色通信技術(shù),而且通信行業(yè)消耗的能量有很大一部分是無線傳輸造成的。正交頻分多址接入(OFDMA)技術(shù)是近幾年來非常熱門的技術(shù),由于正交頻分多址接入系統(tǒng)具有高效性和對抗寬帶信號(hào)衰落的魯棒性,所以這一技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在了各種無線通信場景中。正是因?yàn)檠芯空活l分多址接入技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使得研究研究正交頻分多址接入網(wǎng)絡(luò)下的能量效率問題變得非常有必要。有一些工作已經(jīng)研究了系統(tǒng)或是基站的能量效率,本文與已有的這些研究工作不同,本文是研究終端的能量效率�？紤]到每一個(gè)用戶的公平性,在研究中本文最大化每一個(gè)用戶的能量效率,而且本文還研究了用戶之間能量效率的均衡,這樣就給運(yùn)營商提供了更靈活的資源分配方法。比如說有一個(gè)移動(dòng)設(shè)備的電池電量比較少了,可以通過分配給它更多的資源來延長這個(gè)設(shè)備的使用時(shí)間。為了優(yōu)化每一個(gè)用戶的能量效率,本文提出了一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問題(MOOP),并且使用加權(quán)和(weighted-sum)法和最大化最小化(max-min)法把多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成單目標(biāo)問題(SOOP)來解。由于問題中帶有整數(shù)變量使得問題不容易求解,本文提出了啟發(fā)式算法來有效的設(shè)計(jì)能量效率資源分配算法,分?jǐn)?shù)和優(yōu)化(sum-of-ratios optimization)和廣義分?jǐn)?shù)優(yōu)化(GFP)分別被用來解決加權(quán)和問題和最大化最小化問題。通過改變加權(quán)和方法中的權(quán)重可以調(diào)節(jié)每一個(gè)用戶的資源分配,通過最大化最小化方法可以有效的保證每一個(gè)用戶的公平性。在未來的網(wǎng)絡(luò)中,由于移動(dòng)設(shè)備的增加會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中干擾的增加,因此也有必要研究非正交干擾網(wǎng)絡(luò)中的能量效率問題。在某些場景下非正交網(wǎng)絡(luò)可以允許一些用戶共用一些資源,這可以提高資源的利用率,但是也會(huì)造成用戶之間相互的干擾。本文提出了一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問題來最大化每一個(gè)用戶的能量效率,并且保證每一個(gè)用戶的最小傳輸速率。由于干擾的存在使得資源分配問題變得困難,如果還要考慮用戶或系統(tǒng)的能量效率那么會(huì)使問題變得更加困難。本文使用加權(quán)切比雪夫(weighted Tchebycheff)方法把多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題,使用丁克爾巴赫(Dinkelbach)方法來處理能量效率帶來的分式優(yōu)化問題和使用凹凸過程(CCCP)方法來處理非凸問題。根據(jù)這些方法,這里設(shè)計(jì)了一個(gè)有效的啟發(fā)式能量效率資源分配算法,并且對比了正交和非正交場景下用戶的能量效率。通過數(shù)值仿真,可以得到的結(jié)論是在干擾比較大的情況下使用正交網(wǎng)絡(luò)會(huì)比較好一些。
【關(guān)鍵詞】：綠色通信 能量效率 正交共享 非正交共享 加權(quán)和法 最大化最小化法 多目標(biāo)優(yōu)化 分?jǐn)?shù)和優(yōu)化 廣義分?jǐn)?shù)優(yōu)化 加權(quán)切比雪夫法 丁克爾巴赫方法 凹凸過程
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 縮寫、符號(hào)清單、術(shù)語表9-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 第五代移動(dòng)通信技術(shù)簡介12-14
• 1.2 綠色通信技術(shù)的起源14-15
• 1.3 綠色通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀15
• 1.4 本文的研究動(dòng)機(jī)和意義15-16
• 1.5 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排16-18
• 2 正交頻分多址接入系統(tǒng)的能量效率18-36
• 2.1 研究背景18-19
• 2.2 系統(tǒng)模型和問題建模19-22
• 2.3 加權(quán)和法22-25
• 2.4 最大化最小化法25-30
• 2.5 仿真30-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 3 非正交系統(tǒng)的能量效率36-56
• 3.1 研究背景36-37
• 3.2 系統(tǒng)模型和問題建模37-41
• 3.3 非正交共享算法41-48
• 3.4 正交共享對比算法48-50
• 3.5 仿真50-54
• 3.6 本章小結(jié)54-56
• 4 總結(jié)與展望56-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 附錄A66-74
• A.1 命題2.1的證明66
• A.2 定理2.1的證明66-68
• A.3 命題2.2的證明68-69
• A.4 命題2.3的證明69
• A.5 定理2.2的證明69-70
• A.6 定理3.2的證明70-71
• A.7 推論3.1的證明71
• A.8 引理3.1的證明71-74
• 攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)論文及研究成果74-75

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本文編號(hào)：595786