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小蜂窝网络中的感知时间与功率分配联合优化算法研究

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计算机应用研究 2015年第9期32卷 2766-2768页

作者：王舜道宋荣方南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003

针对含有多个信道的小蜂窝网络,在已有的多信道协作感知算法的基础上,研究了一种改进的感知时间与功率联合优化算法。在一定的约束条件下,通过将非凸规划问题转换为凸规划子问题,可以得到使系统总吞吐量最大的最佳感知时间和功率分配方... 详细信息

针对含有多个信道的小蜂窝网络,在已有的多信道协作感知算法的基础上,研究了一种改进的感知时间与功率联合优化算法。在一定的约束条件下,通过将非凸规划问题转换为凸规划子问题,可以得到使系统总吞吐量最大的最佳感知时间和功率分配方案。仿真结果显示,当平均发送功率一定时,系统的吞吐量是关于感知时间的凸函数,最佳感知时间可以被唯一地确定。

关键词：小蜂窝网络认知无线电频谱感知功率分配吞吐量最大化

密集小蜂窝网络中基于用户接入的能效优化研究

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计算机工程 2019年第12期45卷 45-51,70页

作者：王俊社蒋彤彤张琛段强河北科技大学信息科学与工程学院石家庄050000 宾夕法尼亚州立大学信息科学与技术学院美国帕克16802

为解决小蜂窝网络中基站密集部署导致能耗过高的问题,提出一种基于用户接入的能效优化算法。根据基站邻接关系对小蜂窝网络中的基站进行分簇,并引入合并因子均衡分簇规模。在此基础上,结合用户接入速率与基站负载情况,利用改进的混沌量... 详细信息

为解决小蜂窝网络中基站密集部署导致能耗过高的问题,提出一种基于用户接入的能效优化算法。根据基站邻接关系对小蜂窝网络中的基站进行分簇,并引入合并因子均衡分簇规模。在此基础上,结合用户接入速率与基站负载情况,利用改进的混沌量子粒子群算法求解最佳用户连接矩阵,同时依据网络流量变化实现基站开关的动态切换管理。仿真结果表明,该优化算法在保障用户QoS的前提下,能提升系统能效,适用于5G无线网络。

关键词：小蜂窝网络用户接入分簇基站休眠能效

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小蜂窝网络干扰控制与节能方案研究

小蜂窝网络干扰控制与节能方案研究

作者：江守超大连理工大学

学位级别：硕士

近十年,无线通信技术快速发展,随着无线网络中越来越高的数据负载量与越来越严格的环保标准,移动蜂窝网中高速增长的能量消耗也引起人们越来越多的注意,大量的能耗不仅增加了运营商的运营成本,更导致了环境的恶化。而传统的宏蜂窝基站... 详细信息

近十年,无线通信技术快速发展,随着无线网络中越来越高的数据负载量与越来越严格的环保标准,移动蜂窝网中高速增长的能量消耗也引起人们越来越多的注意,大量的能耗不仅增加了运营商的运营成本,更导致了环境的恶化。而传统的宏蜂窝基站结合低功率、小半径的小蜂窝基站组成的多层网络是提高网络能量有效性的一种十分有前景的途径,宏蜂窝基站对网络提供全面的覆盖,而小蜂窝基站与用户的距离更近,以更低的能耗提供更高速的接入。小蜂窝的半径小,基站间距离较近,因此,小蜂窝网络中的蜂窝间干扰更为严重,而由于宏蜂窝基站的存在,多层的混合网络中还存在跨层间的蜂窝间干扰。蜂窝间干扰控制与节能是新一代移动蜂窝网中两个重要的研究问题。在蜂窝间干扰控制技术中,干扰协调技术不依赖于底层的通信技术,通用性较高,因此本文采用基于频率资源分配的干扰协调技术来实现蜂窝间干扰控制。在蜂窝网中,基站的耗能占网络整体耗能的60-80%,而当网络的数据负载量很小时,基站的耗能甚至占网络整体耗能的90%,因此本文采用基站休眠技术来实现针对基站的节能,提高网络整体能量有效性。之前的大部分研究将蜂窝间干扰控制与节能这两个问题分开研究,而这两个要问题对用户的服务质量与网络的能量消耗都有很大的影响,因此,应该联合研究网络的蜂窝间干扰控制与节能,并在一个框架下进行优化。于是,针对新一代移动蜂窝网中单层的小蜂窝网络与多层的混合网络,本文以最大化网络整体能量有效性构建目标方程,将蜂窝间干扰控制与网络的节能在一个优化问题中进行优化,通过动态地分配频谱资源及采用基站休眠技术来同时达到控制蜂窝间干扰与节能的目的。同时,本文还考虑了用户间的公平性。另外,现有的关于蜂窝间干扰控制与节能的方案大部分是基于中心式方案的,即将网络的所有信息收集到中心控制器,再做决策,因此,中心式方案会受到延迟的动态信息、冗长的信令信息、较差的可扩展性等方面的影响。针对单层的小蜂窝网络,本文首先对提出的优化问题进行一系列地简化,并结合投影次梯度法与原始分解法将中心式方案转化为分布式方案,即每个蜂窝只需自身及邻近蜂窝的信息即可做出近似最优决策。未来的工作是将多层的混合网络中的优化问题也转化为分布式方案。

关键词：小蜂窝网络混合网络蜂窝间干扰节能分布式方案

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小蜂窝网络能量效率的分析

小蜂窝网络能量效率的分析

作者：孙玉梅南京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,移动运营商正面临着成倍增长的数据流量需求,因此必须在网络扩容与升级方面加大资本投入。所需的资本支出和运营支出降低了移动运营商的营业收入,相关的二氧化碳排放量也逐渐成为生态环境保护的焦点,因此小蜂窝网络作为满足以上... 详细信息

近年来,移动运营商正面临着成倍增长的数据流量需求,因此必须在网络扩容与升级方面加大资本投入。所需的资本支出和运营支出降低了移动运营商的营业收入,相关的二氧化碳排放量也逐渐成为生态环境保护的焦点,因此小蜂窝网络作为满足以上需求的一个重要手段被提出。当基站密度显著增加时,分析小蜂窝网络的能量效率成为节约能源、实现可持续发展绿色通信的有效途径。在此背景下,本文从基站密度、用户密度、基站电路功率消耗、基站天线数这几方面对小蜂窝网络能量效率进行分析,并与大规模MIMO的能量效率进行对比。首先,本文研究了在不同的休眠模式下基站密度与用户密度关系对小蜂窝能效的影响,分析了随机休眠模式与常规休眠模式下基站与用户密度比例对平均用户速率与能量效率的影响。接着,本文分析了不同基站天线数下的小蜂窝能量效率,并得出需要对网络能量效率与频谱效率进行权衡与折衷的结论。最后对大规模MIMO与小蜂窝网络在小区边缘信噪比、基站休眠策略以及电路功率消耗三种影响因素下的能量效率进行了对比,并通过仿真得知:当小蜂窝网络中的小区数目较小时,大规模MIMO能通过较小的电路功率消耗来获得更高的能量效率;当小蜂窝网络中小区数目较大时,不论功率消耗参数取何值大规模MIMO的能量效率总是低于小蜂窝网络。

关键词：小蜂窝网络绿色通信能量效率频谱效率大规模MIMO 信噪比

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基于凸优化的小蜂窝网络最小功耗方法

计算机工程 2017年第4期34卷 105-109页

作者：王鑫韩燕孙强徐晨南通大学电子信息学院江苏南通226019 潍坊科技学院汽车工程学院山东寿光262700 东南大学移动通信国家重点实验室南京210096

在考虑所有用户服务质量和每根天线功率约束的前提下,为使整个下行多用户小蜂窝网络的功耗最小,提出一种网络功耗优化方法。用半正定松弛方法将初始功耗最小问题转化成凸问题,再用凸优化工具箱求出功耗的最优解。发现小蜂窝网络每个接... 详细信息

在考虑所有用户服务质量和每根天线功率约束的前提下,为使整个下行多用户小蜂窝网络的功耗最小,提出一种网络功耗优化方法。用半正定松弛方法将初始功耗最小问题转化成凸问题,再用凸优化工具箱求出功耗的最优解。发现小蜂窝网络每个接入点工作的天线数和被服务的用户数之间存在1∶1的数量关系,可使功耗最小,因此利用该特点,在功耗优化之前先进行天线选择,从而进一步减少功耗。仿真结果表明,与只做功耗优化、不做任何功耗优化和天线选择的方法相比,该优化方法的网络功耗最小。

关键词：小蜂窝网络服务质量凸优化功耗天线选择

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面向5G的小蜂窝网络研究综述

电讯技术 2015年第11期55卷 1296-1303页

作者：贾亚男岳殿武大连海事大学信息科学技术学院辽宁大连116026 浙江省数据存储传输及应用技术研究重点实验室(杭州电子科技大学) 浙江杭州310018

超密集组网的小蜂窝网络将是解决人们对更高无线通信服务需求的重要技术。总结了5G的发展愿景及对应的关键技术,分析了小蜂窝网络在未来无线通信系统中所承担的重要作用和面临的挑战,并给出了对应的解决思路,提出了解决认知小蜂窝网络... 详细信息

超密集组网的小蜂窝网络将是解决人们对更高无线通信服务需求的重要技术。总结了5G的发展愿景及对应的关键技术,分析了小蜂窝网络在未来无线通信系统中所承担的重要作用和面临的挑战,并给出了对应的解决思路,提出了解决认知小蜂窝网络与宏网络共存时上/下行通信所面临问题的解决方案。相关内容和建议可为小蜂窝网络的进一步发展提供明确的参考。

关键词：第五代移动通信小蜂窝网络认知无线电上行/下行干扰传输

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面向未来无线通信系统的小蜂窝网络综述

电讯技术 2021年第4期61卷 517-528页

作者：叶先万游凡崔海霞华南师范大学物理与电信工程学院广州510006

为了满足人们日益增长的数据流量需求,未来无线通信系统将向更小的小区部署迁移。小蜂窝网络是下一代无线通信系统的关键技术,也是适应未来更加复杂通信环境的有效途径。首先介绍了小蜂窝网络的基本概念,论述了其主要的技术特点和独特... 详细信息

为了满足人们日益增长的数据流量需求,未来无线通信系统将向更小的小区部署迁移。小蜂窝网络是下一代无线通信系统的关键技术,也是适应未来更加复杂通信环境的有效途径。首先介绍了小蜂窝网络的基本概念,论述了其主要的技术特点和独特的应用优势,分析了其在未来无线通信系统中与其他各种技术可能的融合场景并讨论了对应的特点和存在的难题;然后概述了小蜂窝网络技术发展过程中所面临的主要挑战,分析了目前主要的研究成果和解决方案;最后,结合下一代无线通信的关键技术,如大规模多输入多输出通信、毫米波通信、D2D(Device-to-Device)通信和认知无线电技术等,总结了小蜂窝网络的应用现状并分析了其市场和发展前景。

关键词：未来无线通信小蜂窝网络大规模MIMO 毫米波通信 D2D通信认知无线电融合场景

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启用缓存的小蜂窝网络中资源分配方案研究

启用缓存的小蜂窝网络中资源分配方案研究

作者：徐世凡南京邮电大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,人们对移动通信网络的要求越来越高,传统的宏蜂窝网络已经不能满足人们对高速率、低延时、大容量的要求,网络的密集化部署已经成为一个趋势,因此具有诸多优点的小蜂窝网络得到了越来越多的关注。随着网络速率的提升,互... 详细信息

随着社会的发展,人们对移动通信网络的要求越来越高,传统的宏蜂窝网络已经不能满足人们对高速率、低延时、大容量的要求,网络的密集化部署已经成为一个趋势,因此具有诸多优点的小蜂窝网络得到了越来越多的关注。随着网络速率的提升,互联网应用也得到了蓬勃发展,如在线音乐、视频、购物等,越来越多的人通过手机、平板等移动设备来使用这些丰富的互联网应用,这产生了巨大的网络流量,加重了网络的负担。为了缓解流量压力,缓存被引入到了小蜂窝网络中,用户需要的内容可以直接从小基站的缓存中获取,而不必从互联网上的内容提供商处请求。小蜂窝网络的密集部署和缓存的引入也带来了新的问题,为了减少网络中的干扰和能量消耗,提高系统吞吐量,需要有效的资源分配方式;为了使用户能尽量从缓存中获取内容,充分利用缓存资源,需要有效的缓存方式。本文研究了启用缓存的小蜂窝网络中的资源分配方案,具体研究内容如下:（1）建立启用缓存的小蜂窝系统模型,推导了有缓存和无缓存两种情况下用户的传输速率以及系统总的传输速率,将资源分配的过程分为缓存放置和内容传输两个阶段。（2）缓存放置阶段:许多研究从内容流行度的角度进行缓存的放置,没有考虑到内容大小对放置方案的影响。本文综合考虑本地内容流行度和内容大小两个因素,以本地流量负载最大为目标建立优化问题,该优化问题可进一步分解为多个独立的背包问题。对于每个背包问题,采用动态规划算法求解本地流量最大负载,并采用回溯算法求解对应的缓存放置方案。仿真结果表明,所提的缓存放置方案在缓存命中率和流量卸载率上优于对比的方案。（3）内容传输阶段:本文采用改进的遗传算法对无线资源进行分配。为了降低问题的复杂度,根据缓存和距离两个因素计算用户到各个小基站的权重,根据权重将用户关联至小基站并分配子信道,之后采用改进的遗传算法对子信道的功率进行分配。为了使遗传算法有更好的搜索能力和收敛性,本文改进了适应度函数、交叉算子和变异算子,此外还采用了自适应的交叉概率和变异概率。仿真结果表明本文所提出的方案在系统吞吐量上优于对比方案。

关键词：小蜂窝网络用户关联资源分配缓存进化算法

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面向5G小蜂窝网络的最小功耗优化方法研究

面向5G小蜂窝网络的最小功耗优化方法研究

作者：王鑫南通大学

学位级别：硕士

随着现代信息社会的发展以及数据时代的到来,有线宽带服务已逐步拓展到无线终端服务领域。而以语音传输和文本传输为主的传统移动通信系统,正逐渐地演变成为以提供移动用户高清画面、实时视频以及各种多媒体服务的新一代无线移动通信网... 详细信息

随着现代信息社会的发展以及数据时代的到来,有线宽带服务已逐步拓展到无线终端服务领域。而以语音传输和文本传输为主的传统移动通信系统,正逐渐地演变成为以提供移动用户高清画面、实时视频以及各种多媒体服务的新一代无线移动通信网络。小蜂窝网络(Small Cell Network,SCN)不仅是一种提高数据流量以及提供数据分流的有效手段,而且更能安装在传统宏基站无法覆盖的盲区甚至信号强度不高的室内,所以小蜂窝网络可以作为第五代移动通信技术(5G)一种提高无线网络整体性能、系统吞吐量以及系统覆盖范围的重要形式。但是,随着传输的数据量呈指数式增长,导致同时呈爆炸式增长的功耗便成为了一个需要密切关注的热点问题,而本文针对的就是下行多用户小蜂窝网络功耗的优化方法研究。在同时考虑用户服务质量(Quality of Service,QoS)和功率约束的条件下,本文首先提出了一种包含动态发射功耗以及静态链路功耗的实际功耗模型,基于此实际功耗模型,利用半正定松弛方法将初始最小功耗优化问题转化成一个凸优化问题,再运用凸优化工具箱CVX仿真得到功耗的最优解,以及功耗与天线数目和用户数目之间的变化趋势和数量关系。然而,通过仿真逐渐发现这个最优功耗优化算法的回程链路开销和计算复杂度都比较高,并不适合应用到实际当中。于是,本文又提出了一种替代性的基于最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)预编码的次优功耗优化算法,这个次优算法不仅可以显著降低小蜂窝网络的计算复杂度,同时回程链路开销也得到了极大的改善。最后,本文引入天线选择(Antenna Selection,AS)算法并结合所提出的功耗优化算法,使小蜂窝网络的功耗得以进一步减少。仿真结果显示最优算法和次优算法对于小蜂窝网络的功耗都具有明显的优化效果,然而次优算法的回程链路开销和计算复杂度要明显优于最优算法。仿真结果同时表明,将功耗优化算法与天线选择算法相结合可以进一步有效地降低小蜂窝网络的功耗。

关键词：小蜂窝网络功耗服务质量凸优化天线选择