基于Femtocell异构网络的能效性能分析与优化

摘要

近年来，随着移动通信用户数量和业务流量的爆炸式增长，在给运营商带来巨大经济效益的同时，也导致信息通信技术(ICT)产业领域的能耗急剧增加，碳排放量及能耗所占的比重迅速增加。因此，增加无线网络容量的同时减少网络的能源消耗，成为当今无线通信发展的关键。
　　本文在发展绿色通信前提下，首先分析了基于Macro-Femto双层异构网络的干扰与能效问题。在宏小区(Macrocell)中部署毫微微小区(Femtocell)可以增加无线网络系统容量，并能够降低系统的能耗，但由于异构网络存在复杂的干扰，导致系统的能效性能有所降低，如果在异构网络中进行功率控制或基站休眠则能够减少干扰、降低系统功耗。然后，本文讨论了采用随机几何理论建模Femtocell的分布时，在路径损耗、阴影损耗和干扰受限的场景下，分析了异构网络使用相同频率和正交频率两种情况下，系统的覆盖性能与能效性能;给出了系统覆盖性能的精确表达式，然后在基于一定的覆盖性能前提下推导了异构网络能效的表达式，同时讨论了Femto BS数量、覆盖半径等参数与异构网络覆盖范围和能效之间的关系。
　　最后，根据用户不同的接入形式，提出了两种基站休眠方案:在封闭用户接入模式的Femtocell中，采用基于用户噪声检测的Femtocell睡眠方案;在密集部署的开放式用户接入模式的Femtocell中，通过关闭用户数较少的基站，并由相邻的基站服务其原来的用户的协作休眠方案。仿真结果表明，上述两种休眠方式，在保证服务质量的同时能够降低基站的功耗，增加异构网络的能效。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 能效研究现状

1．3 本文研究的主要内容及安排

第二章 Femtocell与节能技术

2．1 分层异构网络概述

2．2 Femtocell技术简介

2．2．1 Femtocell与其他技术比较

2．2．2 Femtocell特点概述

2．3 Macro-Femto异构网络中的干扰

2．4 Femtocell异构网络中干扰避免与能效方案

2．4．1 功率控制方案

2．4．2 动态无功／睡眠方案

第三章 基于Femto分层异构网络的能效性能分析

3．1 概述

3．2 网络结构及信道模型

3．3 共信道配置时异构网络的覆盖性能与能效分析

3．3．1 Macrocell的覆盖性能

3．3．2 Femtocell的覆盖性能

3．3．3 能效性能分析

3．4 正交信道配置时覆盖性能与能效分析

3．4．1 Macrocell覆盖性能

3．4．2 Femtocell覆盖性能

3．4．3 能效性能分析

3．5 覆盖性能以及能效仿真分析

3．5．1 仿真参数设置

3．5．2 同频率配置时覆盖性能

3．5．3 正交信道配置时覆盖概率

3．5．4 能效性能仿真分析

3．6 本章总结

第四章 异构网络中Femto BS的休眠模式

4．1 概述

4．2 单小区休眠模式

4．2．1 算法设计

4．2．2 Femto BS的硬件设计和相关的能源消耗

4．2．3 降低功耗

4．2．4 算法性能

4．3 多基站协作休眠模式

4．3．1 分析场景

4．3．2 休眠算法

4．3．3 算法仿真与分析

4．4 本章总结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 今后工作展望

参考文献

致谢

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