多用户MIMO系统能效问题的研究

发布时间：2017-04-21 16:20

  本文关键词：多用户MIMO系统能效问题的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着互联网的快速发展,各种多媒体数据业务急剧增加。为了提高传输速率,保证传输质量,通信系统需要消耗更多的能源,但是大量的能源消耗带来的环境问题不容小觑。为了节约能源,保护环境,绿色无线通信的概念应运而生。所谓的绿色无线通信就是在保证一定传输质量的前提下最小化通信系统的能耗。能量效率是绿色无线通信的重要性能衡量指标,它联合考虑了系统的能耗和系统的传输速率,具有更为实际的研究价值。多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,简称MIMO)技术可以有效的利用空间资源获取分集复用增益,因而已经成为未来移动通信的关键技术。本论文针对多用户MIMO系统上行链路的能效优化问题进行了深入研究,主要贡献如下:研究多用户MIMO系统上行链路在瑞利衰落信道下的能效优化问题。文中首先建立了一个能量效率模型,以最大化系统能效为优化目标。在不考虑功率约束的场景下提出了两种不同的自适应功率分配算法,仿真结果显示两种算法可以获得相似的能效性能。然后分析了系统其他参数,如:用户数,发射天线数,接收天线数,对通信系统性能的影响。在考虑功率约束的场景下,研究用户功率约束对系统性能的影响。研究基于遍历容量的多用户MIMO系统上行链路的能效优化问题,具有更加实际的意义。文中建立一个包括大尺度和小尺度衰落的信道模型,在对采用迫零检测技术多用户MIMO信道容量进行详细分析的基础上,经过理论推导给出系统的遍历容量表达式。然后在高信噪比的通信条件下,给出系统遍历容量的近似表达式。最后提出基于遍历容量的能效优化问题,并在满足一定传输功率约束的前提下,对能效进行优化。仿真结果表明通过优化可以使能效最大。
【关键词】：能量效率 多用户MIMO上行链路 遍历容量 功率约束 自适应功率分配
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 研究背景及研究意义10-11
• 1.2 研究现状11-14
• 1.3 MIMO能效优化技术14-17
• 1.3.1 点对点MIMO能效优化技术14-15
• 1.3.2 多用户MIMO能效优化技术15-17
• 1.4 本文研究内容和结构安排17-19
• 2 能效优化的基本理论和相关研究19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 能效的定义19-20
• 2.3 提高能效的策略20-24
• 2.3.1 功率分配策略20-22
• 2.3.2 联合优化天线选择和功率分配策略22-23
• 2.3.3 联合优化用户选择和功率分配策略23-24
• 2.4 功率分配算法24-29
• 2.4.1 速率辅助法25-26
• 2.4.2 基于参数的分数优化26-28
• 2.4.3 基于帕累托最优的功率辅助搜索法28-29
• 2.5 小结29-30
• 3 基于瑞利信道的MU-MIMO系统能效优化分析30-44
• 3.1 引言30-31
• 3.2 系统模型31-33
• 3.3 能效优化问题的形成33-34
• 3.4 能效优化的分析34-38
• 3.4.1 两种优化算法34-37
• 3.4.2 功率约束对能效的影响37-38
• 3.6 仿真结果与性能分析38-43
• 3.6.1 仿真参数的设置38
• 3.6.2 仿真结果与分析38-43
• 3.7 小结43-44
• 4 基于遍历容量的MU-MIMO系统能效优化分析44-56
• 4.1 引言44-45
• 4.2 系统模型45
• 4.3 定义优化问题45-47
• 4.4 基于高信噪比能效优化问题的形成47-49
• 4.4.1 基本理论知识47-48
• 4.4.2 两种情况分析48-49
• 4.5 自适应功率分配算法49-51
• 4.5.1 收发天线数相等50
• 4.5.2 接收天线数大于发送天线数50-51
• 4.6 仿真结果与性能分析51-55
• 4.6.1 仿真参数的设置51-52
• 4.6.2 仿真结果与分析52-55
• 4.7 小结55-56
• 5 总结与展望56-58
• 5.1 论文的主要工作56
• 5.2 下一步的研究计划56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士期间发表的论文62-63
• 致谢63

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本文编号：320735