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面向HetNets的能量有效资源分配技术

发布时间:2019-02-11 20:54
【摘要】:随着移动终端设备的广泛应用,无线业务量呈现出了前所未有的增长态势。与此同时,无线通信的发展也伴随着对能量需求的增长,能量消耗的升高,不仅会增加CO2的排放量,污染环境,还同时会增加运营商的运营成本,直接影响其经济效益。本文研究的目的是如何利用资源分配技术来提高异构网络中的能量效率,以及如何充分利用异构网络的中继节点来降低运营商的部署成本,本文的主要研究内容如下:为了充分利用异构网络资源,对基站和中继节点的能量消耗进行建模,能量消耗模型中考虑了除发射天线外其他部件的能量消耗,并建立了网络的能量效率模型;针对单中继和多中继选择的场景分别进行了分析,建立了对应的优化问题,并进一步给出了相应的求解算法。分别对比了单中继和多中继选择场景下的能量效率、能量消耗和频谱效率。从仿真结果得知,采用多中继选择策略可以获得较高的频谱效率,采用单中继选择策略可以减少能量消耗,获得较高的能量效率。为了减少运营商的部署成本以及降低运营商对基站的管理难度,提出了一种基于合作众包的异构中继网络传输策略,这种传输策略通过充分利用第三方利益团体部署的小型中继节点,在降低能量消耗的同时,减少了运营商的设备和管理成本。为了激励第三方利益团体部署的中继节点参与合作传输,利用了博弈论等数学工具设计了一种基于合作众包的激励机制,即基站发布传输任务和报酬,招募参与合作传输的中继节点完成传输任务并分给其相应的报酬。从仿真结果可知,采用这种基于合作众包的传输激励机制,与直传相比,在放大转发和解码转发模式下,一方面可以提高运营商从传输中获得收益以及提高了能量效率,提高用户的频谱效率;另一方面,被招募的第三方利益团体部署的空闲中继节点还可以通过参与合作传输分得相应的报酬。由于异构网络中继的发射功率较低且传输距离有限,为了保证中继的传输质量,本章设计了一种基于合作众包的多跳中继异构网络的传输激励机制。在这个激励机制中,基站和中继都可以作为任务的发布者,即招募下一跳的中继节点参与合作传输并给予其相应的报酬。利用博弈论对基站招募中继节点,中继招募中继节点的激励机制进行建模,并给出了基站与中继策略的相应计算方法。通过仿真结果可知,运营商通过采用多跳中继传输激励机制的所得收益高于两跳中继以及直传所得的收益,网络的频谱效率和能量效率也得到相应的提高。
[Abstract]:With the wide application of mobile terminal devices, wireless traffic has shown an unprecedented growth trend. At the same time, the development of wireless communication is accompanied by the increase of energy demand and energy consumption, which will not only increase the emissions of CO2, pollute the environment, but also increase the operating cost of operators and directly affect their economic benefits. The purpose of this paper is to use resource allocation technology to improve energy efficiency in heterogeneous networks and how to make full use of relay nodes in heterogeneous networks to reduce the deployment cost of operators. The main contents of this paper are as follows: in order to make full use of heterogeneous network resources, the energy consumption of base station and relay node is modeled, and the energy consumption of other components except transmitting antenna is considered in the energy consumption model. The energy efficiency model of the network is established. The scenarios of single relay and multiple relay selection are analyzed, the corresponding optimization problems are established, and the corresponding algorithms are given. The energy efficiency, energy consumption and spectrum efficiency of single relay and multiple relay selection scenarios are compared respectively. The simulation results show that the multi-relay selection strategy can achieve high spectral efficiency, and the single-relay selection strategy can reduce the energy consumption and achieve higher energy efficiency. In order to reduce the deployment cost of operators and reduce the difficulty of management of base stations, a heterogeneous relay network transmission strategy based on cooperative crowdsourcing is proposed. By making full use of the small relay nodes deployed by third-party interest groups, this transmission strategy can reduce the energy consumption and reduce the equipment and management costs of the operators. In order to encourage relay nodes deployed by third-party interest groups to participate in cooperative transmission, an incentive mechanism based on cooperative crowdsourcing is designed by using mathematical tools such as game theory, that is, the base station issues transmission tasks and rewards. The relay nodes involved in cooperative transmission are recruited to complete the transmission task and are given the corresponding reward. From the simulation results, we can see that compared with direct transmission, the transmission incentive mechanism based on cooperative crowdsourcing can, on the one hand, improve the carrier's income from transmission and improve energy efficiency, compared with direct transmission, in the mode of amplification, forwarding and decoding. Improving the spectrum efficiency of users; On the other hand, the idle relay nodes deployed by the recruited third party interest groups can also be paid by participating in cooperative transmission. Due to the low transmission power and limited transmission distance of heterogeneous network relay, in order to ensure the transmission quality of relay, this chapter designs a transmission incentive mechanism for multi-hop relay heterogeneous network based on cooperative crowdsourcing. In this incentive mechanism, both the base station and the relay can be the publishers of the task, that is, recruit the next hop relay node to participate in the cooperative transmission and give the corresponding reward. The game theory is used to model the incentive mechanism of base station recruiting relay node and relay recruiting node, and the corresponding calculation method of base station and relay strategy is given. The simulation results show that the revenue of multi-hop relay transmission incentive mechanism is higher than that of two-hop relay and direct transmission, and the spectral efficiency and energy efficiency of the network are also improved accordingly.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN92

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本文编号:2420094

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