基于极化信号处理的蜂窝网络能效优化技术研究
发布时间：2021-12-19 06:42
随着移动互联网业务的高速发展,未来移动数据流量将呈现高速增长态势,蜂窝网络中的能耗也会持续增加,经由绿色通信实现移动通信行业的可持续发展已经成为必然的发展趋势。另外,国际电信联盟在其5G愿景中也提出了 5G网络能效提升100倍的发展目标。传统的能效优化技术利用时域、频域、空域等多个维度的无线资源提升蜂窝网络的能量效率。事实上,除了上述维度的无线资源之外,作为信号固有属性的极化域资源也是一种可以利用的重要资源。面对着绿色可持续的发展目标与高能耗之间的突出矛盾,极化信号处理技术可以成为提升蜂窝网络能量效率的有效手段。论文选题来源于国家自然科学基金项目“基于认知与极化信号处理的功放节能研究”（项目编号:61271177）。论文针对蜂窝网络中非线性功放的高能耗、射频链路大量部署导致的高能耗、以及如何高效利用干扰信号功率等多个限制能效提升的关键问题,挖掘极化信号处理方法在对抗功放非线性、减少所需射频链路数目、以及控制矢量信号接收强度等方面的性能优势,并探索极化域资源与其他维度无线资源协同处理的可行性,提出了一系列基于极化信号处理的能效优化新理论和新方法。论文的具体研究工作如下:（1）对蜂窝网络中...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?ＩＭＴ－２０２０与ＩＭＴ－ａｄｖａｎｃｅｄ关键性能对比??目前，学术界已经对高能效通信方案开展了充分的研究
ｍａｓｓｉｖｅ?ＭＩＭＯ系统模型。其次，将所提算法分为上行导频估计、下行完整ＣＳＩ??恢复与极化空间联合预编码方案设计三部分，并研究该算法的理论性能。然后，??对该算法下系统的可达速率与能量效率进行了表征。最后，由仿真结果证明所提??算法的性能优势，即该算法能够利用有限的基站端天线接收导频信号，并据此估??计完整的信道状态信息，从而在不损失天线阵列增益的前提下减少ｍａｓｓｉｖｅ??ＭＩＭＯ系统中所需的射频链路数目，有效提升ｍａｓｓｉｖｅ?ＭＩＭＯ系统的能量效率。??第五章针对如何高效利用干扰信号功率的问题，提出了基于变极化接收的信??息能量同传系统能效优化算法。本章首先对ＳＷＩＰＴ系统进行了建模，并针对ＩＤ??用户与ＥＨ用户分别建立了能量效率优化模型与能量转换效率优化模型。其次针??对ＩＤ用户与ＥＨ用户分别设计了不同的变极化接收策略。然后利用Ｄｉｎｋｅｌｂａｃｈ??算法对所提的非凸优化问题进行了简化和求解，并探讨两类优化模型之间的折中??关系。最后，通过理论分析和仿真验证，表明所提算法可以通过优化ＳＷＩＰＴ系??统中的资源利用率，显著提升ＳＷＩＰＴ系统能效。??第六章对本文的研究内容和科研成果进行了归纳与整理，在总结本文的研究??工作中的不足之处的基础上，对基于极化信号处理的能效优化技术的未来研究方??向进行了展望。??
球可以对矢量信号的极化状态进行有效表征，每一个极化状Ｐｏｉｎｃａｒｅ球上唯一的一个点。在由Ｓｔｏｋｅｓ矢量中的免、尽２与尔坐标系中，矢量信号Ｅ的极化状态Ｐ可以看做是半径为＆上卡尔坐标。因为极化状态Ｐ可以用极化相位描述子＆？表示，示的Ｐｏｉｎｃａｒｅ球中，２／表示向量０尸与＆轴正半轴之间的夹角面与平面之间的二面角的平面角。??意极化状态的产生与接收??化基本概念及其表征方式可以发现，极化状态可以由正交极化相位差唯一确定，通过调整这两个参数的取值就可以在理论上态。而在实际中无线通信系统中，生成极化状态的方式包括调的硬件变极化［１１８］以及基于虚拟极化自适应（Ｖｉｒｔｕａｌ?ＰｏｌａｒＶＰＡ）技术的数字域变极化［１１９］等等。??整天线的天馈系统产生极化状态的基本设计思想是通过改变在给定方向上的极化状态，从而实现任意极化状态的产生。常
【参考文献】：
期刊论文
[1]Polarization Oblique Projection Based Self-Interference Cancellation against PA Nonlinear Distortion in MIMO Full Duplex System[J]. Wen Zhao,Chunyan Feng,Fangfang Liu,Caili Guo. 中国通信. 2016(11)
[2]基于快速变极化的认知无线电频谱感知算法[J]. 刘芳芳,冯春燕,郭彩丽,魏冬. 电子与信息学报. 2012(03)
博士论文
[1]基于资源分配的密集小区网络能效优化研究[D]. 吴世娥.北京邮电大学 2017
[2]基于极化信号处理的射频功放能效优化研究[D]. 魏冬.北京邮电大学 2013
[3]光纤偏振态的高速控制与偏振编码通信[D]. 李政勇.北京交通大学 2009
[4]多载波通信系统中的峰值平均功率比抑制技术研究[D]. 张琛.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]极化调制信号的交叉极化鉴别度（XPD）补偿算法研究[D]. 苑津津.北京邮电大学 2017
[2]去极化信道中的自适应极化调制研究[D]. 杨光伟.北京邮电大学 2015
[3]基站智能节电技术在移动通信网络中的研究与应用[D]. 刘硕豪.上海交通大学 2012
[4]降雨环境中Ka频段数字卫星通信系统性能研究[D]. 张栓晓.西安电子科技大学 2010
本文编号：3543947
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?ＩＭＴ－２０２０与ＩＭＴ－ａｄｖａｎｃｅｄ关键性能对比??目前，学术界已经对高能效通信方案开展了充分的研究
ｍａｓｓｉｖｅ?ＭＩＭＯ系统模型。其次，将所提算法分为上行导频估计、下行完整ＣＳＩ??恢复与极化空间联合预编码方案设计三部分，并研究该算法的理论性能。然后，??对该算法下系统的可达速率与能量效率进行了表征。最后，由仿真结果证明所提??算法的性能优势，即该算法能够利用有限的基站端天线接收导频信号，并据此估??计完整的信道状态信息，从而在不损失天线阵列增益的前提下减少ｍａｓｓｉｖｅ??ＭＩＭＯ系统中所需的射频链路数目，有效提升ｍａｓｓｉｖｅ?ＭＩＭＯ系统的能量效率。??第五章针对如何高效利用干扰信号功率的问题，提出了基于变极化接收的信??息能量同传系统能效优化算法。本章首先对ＳＷＩＰＴ系统进行了建模，并针对ＩＤ??用户与ＥＨ用户分别建立了能量效率优化模型与能量转换效率优化模型。其次针??对ＩＤ用户与ＥＨ用户分别设计了不同的变极化接收策略。然后利用Ｄｉｎｋｅｌｂａｃｈ??算法对所提的非凸优化问题进行了简化和求解，并探讨两类优化模型之间的折中??关系。最后，通过理论分析和仿真验证，表明所提算法可以通过优化ＳＷＩＰＴ系??统中的资源利用率，显著提升ＳＷＩＰＴ系统能效。??第六章对本文的研究内容和科研成果进行了归纳与整理，在总结本文的研究??工作中的不足之处的基础上，对基于极化信号处理的能效优化技术的未来研究方??向进行了展望。??
球可以对矢量信号的极化状态进行有效表征，每一个极化状Ｐｏｉｎｃａｒｅ球上唯一的一个点。在由Ｓｔｏｋｅｓ矢量中的免、尽２与尔坐标系中，矢量信号Ｅ的极化状态Ｐ可以看做是半径为＆上卡尔坐标。因为极化状态Ｐ可以用极化相位描述子＆？表示，示的Ｐｏｉｎｃａｒｅ球中，２／表示向量０尸与＆轴正半轴之间的夹角面与平面之间的二面角的平面角。??意极化状态的产生与接收??化基本概念及其表征方式可以发现，极化状态可以由正交极化相位差唯一确定，通过调整这两个参数的取值就可以在理论上态。而在实际中无线通信系统中，生成极化状态的方式包括调的硬件变极化［１１８］以及基于虚拟极化自适应（Ｖｉｒｔｕａｌ?ＰｏｌａｒＶＰＡ）技术的数字域变极化［１１９］等等。??整天线的天馈系统产生极化状态的基本设计思想是通过改变在给定方向上的极化状态，从而实现任意极化状态的产生。常
【参考文献】：
期刊论文
[1]Polarization Oblique Projection Based Self-Interference Cancellation against PA Nonlinear Distortion in MIMO Full Duplex System[J]. Wen Zhao,Chunyan Feng,Fangfang Liu,Caili Guo. 中国通信. 2016(11)
[2]基于快速变极化的认知无线电频谱感知算法[J]. 刘芳芳,冯春燕,郭彩丽,魏冬. 电子与信息学报. 2012(03)
博士论文
[1]基于资源分配的密集小区网络能效优化研究[D]. 吴世娥.北京邮电大学 2017
[2]基于极化信号处理的射频功放能效优化研究[D]. 魏冬.北京邮电大学 2013
[3]光纤偏振态的高速控制与偏振编码通信[D]. 李政勇.北京交通大学 2009
[4]多载波通信系统中的峰值平均功率比抑制技术研究[D]. 张琛.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]极化调制信号的交叉极化鉴别度（XPD）补偿算法研究[D]. 苑津津.北京邮电大学 2017
[2]去极化信道中的自适应极化调制研究[D]. 杨光伟.北京邮电大学 2015
[3]基站智能节电技术在移动通信网络中的研究与应用[D]. 刘硕豪.上海交通大学 2012
[4]降雨环境中Ka频段数字卫星通信系统性能研究[D]. 张栓晓.西安电子科技大学 2010
本文编号：3543947
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3543947.html
