中继辅助通信系统中的能效问题研究

论文总字数：19205字

摘 要

通信过程中所消耗能量的增大是随着多媒体业务和高速率数据业务要求的提高而带来的一种“负面效益”。这不仅带来较大的经济开销，同时也会增大 CO的排放对环境造成一定的影响。因此，如何高效利用有限的能量，提高能量使用效率成为资源分配设计中的核心问题。本文主要论述和讨论关于在异构网络构架基础上的协作通信的中继辅助方式下的能量有效性，同时进行在传统的转发方式系统模型之下的能耗定义，通过约束不同条件得到最佳的能耗临界点。以往的研究大多数的重点均放在能耗最小化或者速率最大 化的方面，本文采取综合考虑速率和能好的比率，通过控制可实现的速率和消耗的总的比例之间的变量，该优化是相对于该进行了源和中继预编码矩阵，服从质量的服务（QoS）和功率约束进行的。

关键词：异构网络；协作通信；中继通信；能量有效性

Abstract

With the improvement of multimedia services and high-speed data business requirements, the communication process will increase energy consumption, which not only bring great economic cost, but also increase the CO emissions cause some impact on the environment. Therefore, how to efficiently use the limited energy, improve energy efficiency of resource allocation designed to become the core issue. This article focuses on energy efficiency and discussions about the next relay-assisted collaborative approach to communication in a heterogeneous network architecture on the basis of, and be conducted under conventional energy forwarding system model is defined by a different constraint conditions are optimal energy critical point. Most studies have focused on conventional energy minimize or maximize speed, the paper can be taken into account and good rate ratio, the proportion of total variable rate can be achieved by controlling and consumption between the optimization is carried out with respect to the source and the relay pre-coding matrix, subject to quality of service (QoS) and power constraints

Keywords：Heterogeneous Network；Cooperative communication；Relay communication；Energy efficiency

目 录

第1章 引言……………………………………………………………………………………………………………4

• 1. 研究综述……………………………………………………………………………………………………….4
  2. 研究目的以及意义………………………………………………………………………………………..4
  3. 本文的结构安排……………………………………………………………………………………………5

第2章 无线异构的网络体系架构………………………………………………………………………….6

2.1当前频谱和高效节能最先进的异构无线网络技术……………………………………….7

2.2拥有SE,EE,和QoS的移动关联………………………………………………………………………..8

2.3合作相关动态资源分配………………………………………………………………………………….9

2.4 合作性绿色无线异构网络的构架和技术挑战……………………………………………10

第3章 协作分集和中继选择……………………………………………………………………………….11

3.1 无线信道的传输特点………………………………………………………………………………….11

3.2 协作分集和协作中继的协议和方式…………………………………………………………..12

3.3 协作通信方式的优缺点………………………………………………………………………………14

第4章 在中继辅助的系统能源CSI效率优化………………………………………………………15

4.1 系统模型与问题描述………………………………………………………………………………….16

第5章 结果分析与讨论……………………………………………………………………………………….19

第6章 结论…………………………………………………………………………………………………………..23

致谢………………………………………………………………………………………………………………………..24

参考文献………………………………………………………………………………………………………………..25

附录

第1章 引言

1.1 研究综述

随着无线通信的普及，无线通信技术的进步，无线通信充斥在人们生活的每个角落。人们对移动通信系统的技术，功能需求越来越大，范围也越来越广。传统的无线通信技术在技术和设备上都有很多限制在内，例如传输带宽的限制，有不可避免的信道衰落，多径传播等障碍和问题，为了应对这种情况，第二代通信技术以及相应的时分多址，码分多址技术诞生，比传统的第一代技术的质量提高，同时不泄露性增强。但是，此时通信数据的业务速率低下成为了主要的问题。在第三代移动通信技术的诞生过程中，业务量不断增大，速率一直在上升。逐渐形成成熟的通信系统网络格局。在这期间，MIMO技术随之诞生。

MIMO技术能够有效地提升系统容量，同时优化多径信道。但是MIMO实际需要的设备和资源是十分庞大的，所以人们为了应对这种情况又提出了虚拟MIMO技术。一直沿用至今。虚拟MIMO技术即协作通信技术，通过各项的研究，协作通信技术承载着不同新的网络架构已经基本能够有效产生分级增益，实现原本MIMO技术的核心目标。这种技术在3G和4G通信技术中起到了十分重要的作用，在日后要发展的5G技术中也能够占有自己的重要地位。

在2009到2014年之间 全球流量以年增长率为131%的速度一共增长了66倍之多，相反，从第三代移动技术（3G）到第四代移动技术（4G）的峰值数据只有每年55%的增长率^[1]。所以随着4G移动无线通信技术在全球广泛应用的过程中，5G移动无线通信系统的技术正在逐渐出现在人们的研究领域当中。

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