一种正交频分和空分混合的MIMO-OFDM系统中DTX模式下的功率优化方法

摘要

随着移动通信业务的快速发展以及移动终端数量的增加，用户对于高速数据传输的要求越来越大。以MIMO和OFDM为关键技术的LTE技术很好地解决了高速传输的问题，但同时也带来了能源消耗不断增加的问题。根据相关资料显示，每年信息通信产业能源消耗所产生的CO2排放量已经占具全球CO2总排放量的2％，同时能量消耗的增加也给运营商带来了巨大的经济压力。
　　基于这个原因，近些年出现了许多研究MIMO-OFDM系统中基站功率优化的算法。然而这些算法大都将精力集中在单个时隙上的子载波，功率以及传输速率的分配，并且这些算法中的基站功率消耗仅由基站的发射功率表示，而没有考虑基站中其它组件所带来的功率损耗。另外不连续传输（DTX）技术作为功率优化中的一项有效手段，并没有被很好地运用到基站功率优化中去。
　　因此，本文提出了一种MIMO-OFDM系统中满足用户QoS限制下的基站功率优化算法，在基站功率消耗模型中增加了基站中其它组件所带来的功率损耗，并且将DTX技术和MIMO中的空分多址接入技术（SDMA）相结合，将资源分配的维度从频率一个维度，扩展到时间、频率和空间三个维度，增加了系统资源分配的灵活性，进一步降低了基站功率消耗。根据功率分配方式的不同，本文的基站功率优化算法又可以分为两种，分别是（a）在用户所属子载波上使用注水算法分配功率前提下的功率优化算法和（b）在用户所属子载波上取得相同信噪比前提下的功率优化算法。为了降低算法复杂度，两种功率优化算法都被分成两步。第一步：估算DTX模式下一个OFDM帧内的激活时隙数目，从而确定用户在激活时间内的用户速率要求；第二步：在激活时隙内进行子载波，比特和功率的分配。仿真结果显示，本文的资源优化方案可以在一定程度上降低基站功率，提高资源利用率。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1无线通信系统概述

1.2无线资源管理概述

1.3本文研究的背景与内容

1.4论文组织结构

第二章 MIMO-OFDM系统概述

2.1 MIMO系统概述

2.2 OFDM系统概述

2.3本章小结

第三章 MIMO-OFDM系统容量研究

3.1 MIMO系统容量

3.2 MIMO-OFDM系统容量

3.3本章小结

第四章 使用注水算法分配功率前提下的功率优化算法

4.1基站功率消耗模型

4.2使用注水算法分配功率前提下的功率优化算法

4.3算法仿真与分析

4.4本章小结

第五章 在子载波上取得相同信噪比前提下的功率优化方法

5.1功率分配方案

5.2子载波分配方案

5.3算法仿真与分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文工作总结

6.2未来研究展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢