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摘 要

随着移动通信技术的不断发展，多种无线技术接入技术共存，既有负责基础的覆盖的宏站，又有负责热点覆盖的低功率的小站。根据预测，在未来无线网络的宏站覆盖内，各种无线传输技术低功率节点的布局密度将达到现有的十倍以上，甚至将来激活用户和站点数达到一对一。网络的密集化带来了功率效率的提升，很大的提高了系统容量，但同时也增加了能量消耗。由于不同的业务和用户有着不同的需求，基于这些需求的系统能效最低的激活基站，节能配置的策略是保证系统性能和能效的关键。本文就此问题进行研究并设计算法，对小区内基站进行休眠控制以实现节能的目的，同时根据排队论进行时延研究并对此加以优化。本文通过两个算法，下行链路绿色调度算法和和异构蜂窝网络中的用户关联和功率控制算法，分别下行链路和上行链路进行调度研究。通过matlab仿真，研究在控制变量下系统的能效。通过对比传统算法，验证算法的优越性。并且从能效，服务质量，丢包率等方面进行评估算法。仿真结果表明这两种算法能够达到预期性能。

关键词：基站，能效，排队论，时延，休眠

A STUDY ON THE JOINT OPTIMIZATION OF ENERGY EFFICIENCY AND TIME DELAY IN ULTRA DENSE NETWORKS

04012234 Xu Dazhao

Supervised by Pan Zhiwen

Abstract

With the development of mobile communication technology, It exists multiple wireless access technology with both responsible for the station based coverage of the macro, and responsible for the hot spot coverage of low power station. According to the forecast, in the coverageof future wireless network's macro station , various wireless transmission technology of low power node layout density will achieve at least ten times comparing with the existing , even in the future, the number of activate users and the number of stations may achieve one to one.The density of the network has brought about the improvement of power efficiency, which greatly improves the system capacity, but also increases the energy consumption. Due to different business and users have different needs, based on these needs of the system energy efficiency lowest base station, energy saving configuration strategy is the key to ensure that the system performance and energy efficiency. In this paper, the problem is studied and the algorithm is designed to control the base station on or off in the cell to achieve energy saving. At the same time, according to the queuing theory, the time delay is studied and optimized.in this paper,we research two algorithms,down link scheduling algorithm and uplink scheduling algorithm.Through the simulation in Matlab,wo pay attention to the energy efficiency.Comparing to the traditional algotithm,we can verify the superiority of the algorithm.Moreover,we test the energy efficiency, service quality, evaluate algorithm, packet loss rate, etc. The simulation results show that these two algorithms can achieve the expected performance.

KEY WORDS: base station,energy efficiency,queuing theory,time delay,dormancy

目录

摘 要 1

Abstract 2

第一章 绪 论 4

1.1 引言 4

1.2 排队论基础 5

1.3 本文的研究目的和主要研究内容 10

第二章 下行链路绿色调度算法 12

2.1 引言 12

2.2系统模型 12

2.3算法阐述：基于不连续传输和流量整形的绿色调度算法 14

2.4 仿真结果 18

2.5本章小结 20

第三章 异构蜂窝网络中的用户关联和功率控制算法 22

3.1引言 22

3.2 系统模型 22

3.3 延迟感知UA和PC算法的设计 23

3.4 仿真结果及分析 28

3.5 本章小结 29

第四章 结论 30

致谢 31

参考文献（References） 32

第一章 绪 论

1.1 引言

5G是面向2020年新一代移动通信系统。根据移动通信的发展规律，在5G中将会有非常高的频谱利用率和能效，相比于4G在传输的速率和资源利用率等方面会有一个显著的提高，甚至是一个量级的提高。5G移动通信会和其他通信方式紧密结合起来，构成新一代不可或缺的移动信息网络，以满足未来十年内移动互联网流量激增的需求。

在5G的发展规划中，按照目前的初步估计，未来无线移动网络业务能力的提升在3个方面同时进行：1）引进新的无线传输技术以提高资源利用率十倍以上；2）使用新的体系结构将系统容量提高二十五倍左右；3）进一步探究新的频率资源来扩展频率资源4倍左右。通过这三个方面的综合结果来达到未来5G网络相比于4G网络提升1000倍的需求。

然而，各种信息技术在经历了几十年，好几代的发展后，都遇到了一些瓶颈。尤其突出的是容量和能耗的瓶颈。在目前所用的蜂窝式移动通信系统中，如何让进一步提高网络容量，不仅受频谱资源的制约，还要充分考虑能耗所产生的问题。众所周知，能源危机与环境污染已经严重的制约人类的可持续发展。我国作为世界上最大的发展中国家，对于节约能源和环境保护责无旁贷。而信息行业同样不能只追求移动通信的发展而不顾节能环保的大的发展方针，因此在移动通信发展的过程中，能效成为了非常重要的因素。如何既节约能源，提高能源利用效率，又保证行业的发展，适应社会发展需求，在5G移动通信中成为了一项重要课题。

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