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基于能效的无线通信网络资源分配算法研究

发布时间:2021-05-13 10:44
  伴随无线通信技术的飞速发展以及智能终端设备的普及,通信网络规模进一步扩大,这也导致能量消耗和环境污染问题日益严重。另外,由于移动用户高速率无线服务需求的急剧增长,有限的无线频谱资源与用户快速增长的服务需求之间的矛盾变得日益突出。因此,如何通过合理的网络资源分配,在满足用户服务质量的同时,达到降低网络能量消耗,提高系统能量效率的目的,成为新一代移动通信中的重要研究方向。能量收集技术(Energy Harvesting,EH)作为绿色通信中的关键技术之一,由于其可以从周围环境中收集可再生能源,进而转化为电能供系统使用,受到了研究人员的广泛关注。本论文围绕无线通信网络中高能效资源分配并结合能量收集技术展开相关研究,主要工作内容包括:首先,在下行通信场景中,由于基站的下行功率约束是所有小区用户(Cellular User,CU)的功率耦合约束,因此下行链路资源复用方案相比于上行链路更加复杂。本文考虑在有设备到设备(Device-to-Device,D2D)通信的异构网络下行通信中,每对D2D用户可以选择复用多个小区用户的资源块,但是,每个小区用户的资源块仅可以被一对D2D用户复用的场景。在保证... 

【文章来源】:东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:118 页

【学位级别】:博士

【文章目录】:
摘要
Abstract
数学符号说明
英文缩略词说明
第一章 绪论
    1.1 异构蜂窝网络系统与能量消耗概述
    1.2 能量收集技术概述与应用前景
        1.2.1 能量收集技术简介
        1.2.2 能量收集技术应用前景
    1.3 提高通信系统能效的意义与方法
        1.3.1 能量效率衡量指标
        1.3.2 提高通信系统能效的意义
        1.3.3 提高通信系统能效的方法
    1.4 公平性资源分配的方法及意义
        1.4.1 公平性资源分配定义及方法
    1.5 国内外研究现状
        1.5.1 高能效资源分配方向研究现状
        1.5.2 高能效网络规划方向研究现状
        1.5.3 高能效混合能源供应方向研究现状
        1.5.4 高能效硬件解决方案研究现状
        1.5.5 公平性资源分配方案研究现状
    1.6 本文主要内容
第二章 D2D通信下行链路高能效信道资源分配与功率控制方案研究
    2.1 引言
    2.2 系统模型与问题描述
    2.3 联合信道资源分配与功率控制方案
        2.3.1 优化问题性质研究及等价转换
        2.3.2 联合信道资源分配与功率控制算法
    2.4 仿真结果与性能分析
    2.5 本章小结
第三章 D2D通信中基于重叠联盟形成博弈的信道资源复用方案研究
    3.1 引言
    3.2 系统模型与问题描述
        3.2.1 系统模型
        3.2.2 问题描述
    3.3 基于OCFG的信道资源复用方案
        3.3.1 重叠联盟初始化
        3.3.2 基于重叠联盟的协作博弈
    3.4 基于OCFG的信道资源复用方案特性分析
        3.4.1 收敛性分析
        3.4.2 稳定性分析
        3.4.3 计算复杂度分析
    3.5 仿真结果及分析
    3.6 本章小结
第四章 能量可收集无线自组织网络中能效公平的功率控制方案研究
    4.1 引言
        4.1.1 无线自组织网络概述
        4.1.2 无线自组织网络能效传输研究现状
    4.2 系统模型及问题描述
        4.2.1 系统模型
        4.2.2 问题描述
    4.3 基于最大化最小个体能效的能效公平功率控制方案
        4.3.1 优化问题等价转换
        4.3.2 外层循环
        4.3.3 内层循环
    4.4 仿真结果及性能分析
    4.5 本章小结
第五章 混合能源供应时分多用户系统高能效资源分配方案研究
    5.1 引言
    5.2 系统模型与问题描述
        5.2.1 系统模型
        5.2.2 问题描述
    5.3 高能效资源分配策略设计
        5.3.1 优化问题等价转换
        5.3.2 基于拉格朗日对偶分解的求解方法
    5.4 高能效资源分配方案特性分析
    5.5 高能效资源分配方案计算复杂度分析
    5.6 仿真结果及性能分析
    5.7 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文研究工作总结
    6.2 未来研究方向
参考文献
附录 A优化问题(4.35)的解满足优化问题(4.7)KKT条件的证明
攻读博士学位期间研究成果
致谢


【参考文献】:
期刊论文
[1]Energy Efficiency Optimization for D2D Communications Based on SCA and GP Method[J]. Xiaozheng Gao,Hangcheng Han,Kai Yang,Jianping An.  中国通信. 2017(03)
[2]能效与资源优化的超蜂窝移动通信系统新架构及其技术挑战[J]. 牛志升,周盛,周世东,钟晓峰,王京.  中国科学:信息科学. 2012(10)



本文编号:3183874

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