能效優(yōu)化的蜂窩網(wǎng)中繼站部署算法研究.pdf

1、密級桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目能效優(yōu)化的蜂窩網(wǎng)中繼站部署算法研究（英文）（英文）EnergyEfficientRelayStationDeploymentAlgithmsinCellularwks研究生學(xué)號:1302201077研究生姓名:陳王鳳指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):陳宏濱教授申請學(xué)科門類:工學(xué)碩士學(xué)科、?？?、專業(yè):信息與通信工程提交論文日期:2016年4月論文答辯日期:2016年6月摘要–I–摘要中繼技術(shù)的應(yīng)用使

2、得蜂窩網(wǎng)絡(luò)的性能得到了大幅度的提升，特別是隨著異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的崛起，如何設(shè)計節(jié)能的蜂窩中繼網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)受到了廣大學(xué)者們的普遍關(guān)注和研究。本文以解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼技術(shù)為研究對象，結(jié)合綠色蜂窩網(wǎng)的思想，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)里部署低功耗、低成本的中繼站，以最大化系統(tǒng)能量效率為目標，探討了能量效率和頻譜效率的權(quán)衡。本文分別研究了固定中繼站的部署問題和移動中繼站的部署問題，主要研究成果概括如下：對于固定中繼站的部署優(yōu)化問題，本文首先提出了固定中繼站的均勻?qū)ΨQ部署系統(tǒng)模型。

3、通過優(yōu)化基站覆蓋參數(shù)、中繼站位置參數(shù)以及中繼站個數(shù)，使得在頻譜效率的約束下，實現(xiàn)能量效率最大化。能量效率定義為單位面積平均吞吐量與單位面積平均功率消耗之比并推導(dǎo)出了理論表達式。由于最大化能量效率的優(yōu)化問題很難獲得閉合解，因此，通過對部署參數(shù)的分析，將函數(shù)優(yōu)化問題的求解轉(zhuǎn)換成在變量可行域中求解，通過反復(fù)的一維窮舉搜索可以得到數(shù)值最優(yōu)解，從而獲得最優(yōu)固定中繼站部署策略。仿真結(jié)果表明，中繼站個數(shù)和位置參數(shù)對系統(tǒng)性能有著較大的影響，在特定參數(shù)設(shè)

4、置下以及在滿足頻譜效率的約束下存在最優(yōu)的中繼個數(shù)使得能量效率達到最大。由于基站和固定中繼站的容量有限性，用戶流量具有時空性和突發(fā)性，在現(xiàn)實中固定中繼站也會出現(xiàn)負載過重的問題。因此，本文研究了移動中繼站卸載小基站流量的問題。首先分析了中繼站間的干擾并確定了最小干擾距離，接著提出了移動中繼站部署方案，通過優(yōu)化中繼站的位置，使得在保證頻譜效率和覆蓋的前提下，實現(xiàn)每一次觀察時刻的能量效率最大化。通過分析發(fā)現(xiàn)，目標函數(shù)優(yōu)化問題可以轉(zhuǎn)化為只與總移動

5、距離有關(guān)的優(yōu)化分配問題，進而通過擴展匈牙利算法獲得該問題的最優(yōu)解。此外，為了凸顯擴展匈牙利算法的優(yōu)越性，本文還采用了啟發(fā)式貪婪部署算法和靜態(tài)部署算法與之比較。最后，考慮用戶的移動性，本文進一步分析了用戶的移動速度對中繼切換率以及中繼服務(wù)時間的影響。仿真結(jié)果表明，擴展匈牙利算法所獲得的系統(tǒng)性能是最好的，用戶的移動速度越大，中繼切換越頻繁，中繼服務(wù)時間越短。本文的研究成果對設(shè)計節(jié)能蜂窩中繼網(wǎng)絡(luò)具有現(xiàn)實的參考意義，并且對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中其他站點的部