多小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中的高能效用戶接入與傳輸設(shè)計(jì).pdf

1、為了降低蜂窩網(wǎng)能耗、提高小區(qū)能量效率(EE，Energy Efficiency)，綠色網(wǎng)絡(luò)的概念逐漸引起廣泛關(guān)注。然而由于能效優(yōu)化相比于頻譜效率(SE，Spectral Efficiency)優(yōu)化更加復(fù)雜，大多場(chǎng)景下很難得到最佳能效傳輸方案。特別是在實(shí)際應(yīng)用中，信道信息（CSI，Channel State Information）通常在接收端被估計(jì)，然后接收端將估計(jì)到的信道信息反饋給發(fā)送端，該過(guò)程中不可避免將產(chǎn)生信息誤差及延時(shí)。所以通常

2、基站(BS，Base Station)得到的信道信息都存在一定的估計(jì)誤差，獲得準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息非常困難。本文主要針對(duì)信道信息誤差下的魯棒性高能效傳輸設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列的研究和優(yōu)化。
　　首先考慮在發(fā)送端信道信息不完全的情況下，論文針對(duì)單小區(qū)場(chǎng)景的魯棒性能量效率進(jìn)行優(yōu)化。該部分從多輸入單輸出(MISO，Multiple-Input Single-Output)，多輸入多輸出(MIMO，Multiple-Input Multiple-

3、Output)和中繼傳輸三個(gè)場(chǎng)景分別進(jìn)行分析。針對(duì)MISO場(chǎng)景，研究了滿足最大化能效的最佳魯棒性預(yù)編碼策略，并給出最優(yōu)預(yù)編碼的閉式解析解。針對(duì)MIMO場(chǎng)景，得到了滿足最佳魯棒性能效的預(yù)編碼滿足信道對(duì)角化結(jié)構(gòu)，由此可以將原來(lái)復(fù)雜的矩陣優(yōu)化問(wèn)題等價(jià)地轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的標(biāo)量?jī)?yōu)化問(wèn)題，其最佳功率分配滿足動(dòng)態(tài)注水形式。針對(duì)中繼場(chǎng)景，論文將原來(lái)復(fù)雜的分式中繼預(yù)編碼優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一維搜索問(wèn)題。特別地，在分析幾種漸近場(chǎng)景時(shí)，論文中給出了簡(jiǎn)潔的閉式最佳解及其揭

4、示的物理意義。
　　然后論文研究了多小區(qū)場(chǎng)景中的魯棒性高能效傳輸優(yōu)化問(wèn)題。對(duì)于多小區(qū)場(chǎng)景，魯棒性波束賦形設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的非凸分式問(wèn)題，其求解方法無(wú)法直接從單小區(qū)場(chǎng)景推廣獲得。為了有效求解該問(wèn)題，論文通過(guò)推導(dǎo)優(yōu)化其下界，將其轉(zhuǎn)化為半正定規(guī)劃(SDP，Semidefinite Programming)的迭代優(yōu)化問(wèn)題。由于迭代過(guò)程可以在多基站之間并行運(yùn)算，該算法可以實(shí)現(xiàn)分布式操作，從而極大地降低計(jì)算時(shí)延。
　　為了滿足用戶對(duì)于通信

5、網(wǎng)絡(luò)性能不斷增長(zhǎng)的要求，由宏基站組成的傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟仓饾u向在宏基站基礎(chǔ)上配備一系列低發(fā)射功率節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，這種不規(guī)則的多層網(wǎng)絡(luò)通常被稱為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNets，Heterogeneous Networks)。跟異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)一樣，能量效率也被認(rèn)為是衡量未來(lái)網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。論文最后研究了結(jié)合宏基站工作模式選擇的高能效小區(qū)接入方案。不考慮用戶服務(wù)質(zhì)量（QoS，Quality of Service）約束時(shí)，論文得到了閉式最佳解。