基于能量和頻譜效率的移動通信網(wǎng)絡重配置.pdf

1、傳統(tǒng)無線移動通信系統(tǒng)最大化系統(tǒng)的頻譜效率，即最大化系統(tǒng)每赫茲帶寬每秒所傳輸?shù)谋忍財?shù)，在本文中被稱為頻譜效率（Spectral Efficient，SE)系統(tǒng)。SE系統(tǒng)犧牲能量換取系統(tǒng)的頻譜效率，同時還存在能量浪費的情況。在通信領域，通信系統(tǒng)設計師也開始將注意力轉移到最大化系統(tǒng)的能量效率，即最大化系統(tǒng)每焦耳能量每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)。本文將以能量效率最大化進行設計的系統(tǒng)稱為能量效率(Energy Efficient，EE)系統(tǒng)。SE和EE系統(tǒng)都

2、沒有考慮到系統(tǒng)業(yè)務量發(fā)生變化的情況。當系統(tǒng)設計單純以最大化頻譜效率或者能量效率為目標時，若系統(tǒng)業(yè)務量變化，將導致較差的系統(tǒng)性能，如中斷概率較高，吞吐量較小，頻譜效率較低或者能量效率較低等。另外，當前的移動通信系統(tǒng)仍然缺乏對能量和頻譜資源進行公平分配的有效機制。因此，本篇論文針對動態(tài)業(yè)務量變化，圍繞頻譜效率和能量效率，提出了兩種網(wǎng)絡重配置的方案，即基于基于排隊論的動態(tài)業(yè)務感知網(wǎng)絡重配置方案(Dynamic Traffic-Aware Re

3、configuration,DTR)和基于博弈論的網(wǎng)絡重配置方案(GameTheoretical Reconfiguration，GTR)?；谂抨犝摰膭討B(tài)業(yè)務感知網(wǎng)絡重配置方案目標為保證用戶服務質量，并最大化系統(tǒng)的平均能量效率。而基于博弈論的網(wǎng)絡重配置方案目標為公平分配系統(tǒng)中的頻譜資源和能量資源。兩種方案具備以下特點：
　　基于排隊論的動態(tài)業(yè)務感知網(wǎng)絡重配置方案，動態(tài)地根據(jù)當前小區(qū)內(nèi)的業(yè)務量，通過排隊論系統(tǒng)預測系統(tǒng)的中斷概率，并

4、根據(jù)預測出的系統(tǒng)中斷概率將系統(tǒng)重配置為SE系統(tǒng)，EE系統(tǒng)或者是混合SE-EE系統(tǒng)。具體的，當業(yè)務量較大，DTR將系統(tǒng)配置為SE系統(tǒng)；當業(yè)務量較小，DTR將系統(tǒng)配置為EE系統(tǒng)；而當業(yè)務量適中時，DTR將系統(tǒng)配置為混合SE-EE系統(tǒng)。通過LTE系統(tǒng)級仿真發(fā)現(xiàn)DTR相對于SE和EE系統(tǒng)，可以最大化系統(tǒng)的平均能量效率，同時保障系統(tǒng)性能。
　　基于博弈論的頻譜效率和能量效率重配置方案，根據(jù)經(jīng)典的納什博弈論理論，對系統(tǒng)中的頻譜效率和能量效率進