无线中继系统中的能效优化研究

发布时间：2021-08-26 00:11

　　能量效率已经成为第5代（5G,5th generation）移动通信网络的关键指标之一。随着未来无线网络中用户数量的剧增以及用户形态和业务需求的变化,能耗的压力会越来越大。而随着物联网和机器类通讯的发展,用户之间的中继协作会成为用户的常态行为。因此无线中继技术在未来无线网络中将会获得更加广泛的应用,与中继系统相关的能效优化技术也会具有持久的研究需求。本文关注了中继系统节能问题当中的三项基本问题:谱效与能效的关系问题、业务质量与能效的关系问题,干扰与能效的关系问题。本文将这三项基础问题分别与无线中继的三种工作模式相结合:两跳中继、增量中继和双向中继,设定了一些未来通信网络最关注的应用场景,在其中研究解决了若干能效优化问题。本文选择了如下三项内容作为研究点。本文首先研究了一种利用再生能源供电的中继系统以及相关的能效优化方法;提出了一种将可再生能源产生的电能与来自于传统石化能源的电能相区分的能效度量准则;基于该准则以及香农公式所描述的能效-谱效的关系,在综合考虑各节点设备能耗的基础上,根据两跳链路之间的速率上的关联性和中继节点的能量约束,采用凸优化方法求解了源节点能效最优的瞬时速率,进而得出... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?５Ｇ网络中的中继应用示意图??

系统［１５］。??２．双向中继模型??该模型同样包含三个节点，如图１．２（ｂ）所示，但由两个源节点Ｓｐ?Ｓ２和一个??中继节点Ｒ构成，并且两个源节点均试图将数据发给对方。因此在双向中继的??第一跳传递中，中继节点同时收到两个源节点的信号叠加，如，??ＵＫ?—?＼／?－Ｐｓｉ＾Ｓｉ，Ｒ＾Ｓｉ?＋?＼Ｊ?Ｐｓ２＾Ｓ２，ＲｘＳ２?＋?ｎＲ?（１－３）??４??

在很多情况下，由于数据是双向交互的，因此中继节点需要承担双向的??数据中继传输任务。双向中继可以分为四段式、三段式和两段式共三种模式，??如图１．３所示［１８］。基本模式仍然只包括三个节点，但是其中有两个源节点８六和??ＳＢ通过中继节点Ｒ相互传送数据。这里我们假定两个源节点之间没有可达的直??接链路。如果采用传统的方式实现双向中继，最直接的方案就是令中继节点采用??时分或频分的双工方式。以时分双工为例，双向数据传输需要经过如图１．３（ａ）所??示的四个阶段，ｇ卩，ＳＡ４Ｒ４ＳＢ和ＳＢ４Ｒ?—?ＳＡ共４个时隙的信号传递。而??三阶段模式则利用了网络编码，如图１．３（ｂ）所示，即两个源节点各自独立地将信??号传递到中继节点，而中继节点在对信号解码后，采用网络编码的方式将两者合??并，如通过异或的方法合并，并将之在第三阶段广播出去，节点Ａ、Ｂ在接收到??广播信号后进行解码并根据自身所发信息来对所需信号进行解码。??而目前狭义上的双向中继则更多地指两阶段的中继技术，即如图１．３（ｃ）所??示


本文编号：3363143