异构蜂窝网络下基站节能技术研究

发布时间：2017-04-01 16:01

  本文关键词：异构蜂窝网络下基站节能技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着社会的进步,人们对通信业务的需求越来越高。为此,现有的移动通信系统一改过去传统单一的网络结构,取而代之的是层叠式的、立体的异构蜂窝网络结构。这种在传统宏蜂窝网络的基础上部署大量低功耗节点,在一定程度上可以有效解决网络深层覆盖的问题,为用户提供更优质的通信质量,但是问题也随之显现。各式各样的低功耗节点的大量部署,也加剧了网络的能耗。而且所有的节点都是以最大功率进行工作,但是现有的通信网络中,用户的分布是随机的,而且小区的流量存在典型的“潮汐效应”,所以在低负载时间段,就会造成网络资源的浪费。目前节能减排,低碳环保,打造绿色通信网络已成为业内的研究热点问题。本文正是以此为技术背景,依据网络流量特性,针对异构蜂窝网络研究基站休眠技术。(1)首先对异构蜂窝网络的概念进行了梳理和总结;接下来主要是对绿色通信技术中的一些度量指标进行了归纳和总结,主要介绍了三种典型的衡量指标,同时对绿色通信的理念进行了介绍;最后总结和分析了现有一些关于蜂窝网络的节能技术。(2)研究了一种基于用户连接的基站休眠技术:以宏基站和微基站共存的两层异构蜂窝网络为研究对象。在网络低负载时期,通过引入环境感知技术,实现对网络环境中用户和基站之间的连接关系进行感知,建立一个连接矩阵,以此来建立一个加权二部图。将用户的Qo S和基站负载考虑进去,将二者的加权值作为二部图的权值,建立相应的权值矩阵。通过不断优化连接矩阵使得目标效益值实现最大化,从而得到最优的基站和用户之间的连接关系。通过建模,将问题转化成一个0-1整数规划问题,通过粒子群优化算法对问题进行求解,从而输出最优的连接矩阵。依据此连接矩阵执行相应的休眠策略,将负载为零的基站进行关闭,从而实现节能的目标。仿真实验表明,在网络低负载期,通过执行所提的基站休眠算法可以有效降低网络的整体能耗,提升网络整体的能量效率,达到节能减排的目标,实现绿色通信。(3)在执行基站休眠策略之后,也会存在以下问题:网络的中断概率有所增加,即产生了部分覆盖漏洞;另外若基站休眠期间有新用户到达和离去,休眠基站会处于频繁激活和休眠的状态。因此针对该算法存在的不足,通过引入小区聚焦技术,提出一种基于小区补偿机制的基站节能算法。将二对称元和三对称元补偿有效结合起来,依据休眠小区的负载情况及实施覆盖补偿小区的资源剩余情况进行有效的补偿,以能量效率作为补偿小区的选择依据。仿真实验表明,通过引入补偿机制,执行休眠算法后,更多较低负载的基站进入休眠状态,网络的中断概率也得到一定程度的降低。论文的研究和实验结果表明,所提的基站休眠算法可以减少网络的能量消耗,实现绿色通信。
【关键词】：异构蜂窝网络 能量效率 基站休眠 小区补偿
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国内外关于绿色通信技术的研究现状11-12
• 1.2.2 国内外关于课题的研究现状12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 1.4 本文主要结构15-16
• 第2章 绿色通信与蜂窝无线网络节能技术16-30
• 2.1 异构蜂窝网络基本概念16-24
• 2.1.1 Femtocell关键技术17-20
• 2.1.2 Relay关键技术20-22
• 2.1.3 Microcell关键技术22-23
• 2.1.4 Picocell关键技术23-24
• 2.2 能量效率度量指标24-26
• 2.2.1 器件级能量效率24-25
• 2.2.2 节点级能量效率25-26
• 2.2.3 网络级能量效率26
• 2.3 蜂窝无线网络节能技术26-28
• 2.3.1 基站设备级节能26-27
• 2.3.2 基站间协作节能27-28
• 2.3.3 基站供电系统的优化28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 基于用户连接的基站休眠机制30-46
• 3.1 无线网络中的环境感知30-32
• 3.1.1 面向移动终端的环境感知30-31
• 3.1.2 面向基站端的环境感知31-32
• 3.2 基于用户连接的基站休眠技术32-39
• 3.2.1 系统模型32-36
• 3.2.2 粒子群算法36-38
• 3.2.3 基站休眠机制38-39
• 3.3 实验仿真与分析39-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 基于小区补偿的基站节能算法46-64
• 4.1 小区补偿机制46-57
• 4.1.1 小区补偿的关键技术48-49
• 4.1.2 覆盖补偿方法49-57
• 4.2 基于小区补偿的基站休眠算法57-59
• 4.3 实验仿真与分析59-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第5章 总结与展望64-66
• 5.1 总结64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-72
• 作者简介及科研成果72-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 牛志升;龚杰;周盛;;能效与资源优化的超蜂窝移动通信系统基础研究[J];电信科学;2014年12期

2 喻鹏;李文t，

本文编号：280874