无线蜂窝网络中基于能量有效的基站管理技术

摘要

无线蜂窝网络中，随着移动通信设备的普及以及移动端新兴业务的广泛使用，移动业务量的需求快速增长，运营商需要相应地提高系统的通信容量来支持。与此同时，这会导致蜂窝网络能耗的大大增加。可以预计，移动数据量在近些年内仍会有较大的涨幅，而如果蜂窝网络的能耗随之线性增长的话，那么该蜂窝网络将不能保证系统的可持续性。
　　本文首先研究了多小区的基站休眠问题。希望利用宏基站之间的少量信息交互，挖掘更多基站休眠的机会，以达到降低系统能耗的目的。我们将其建模成一个组合优化问题，在满足用户最低速率的需求下最小化系统总的能量，最终求得基站休眠与否。基于博弈论中的匹配算法和一种基站“投票”的思想，我们提出了一种分布式的基站休眠策略，使得在降低系统总能耗的同时，还能将用户的阻塞比率控制在较低的水平。仿真结果中我们与其它休眠策略进行了对比，也验证了我们的结论。
　　本文还分析了引入用户差异性后基站的休眠问题。此处考虑两类不同需求的用户：一类需要满足一定的中断概率的最低速率保证用户，一类需要尽量多的吞吐量的尽力服务用户。我们建模了考虑基站密度和两类用户带宽分配比的联合优化问题，在满足最低速率保证用户的中断概率前提下，最小化系统总的能耗，同时最大化尽力服务用户的吞吐量。在随机基站模型下，分析该优化问题的性质并提出了一种迭代算法。仿真结果表明，该迭代算法能得到比较好的近似最优解。同时，我们还分析了系统参数对系统总能耗以及对新引入的尽力服务用户的吞吐量的影响。结果表明，考虑了两类用户后，系统会根据权重在总能耗和用户吞吐量之间做权衡。与考虑只有一类有中断概率需求的最低速率保证用户相比，引入用户差异性后，通过对系统权重参数的设置，我们可以根据当前的系统状态在总能耗和用户吞吐量之间做动态选择。

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第一章 绪论

1.1 蜂窝网络中的能耗

1.2 蜂窝网络能量有效性的研究现状

1.3 待解决的问题

1.4 论文的主要内容和结构

第二章 基站休眠概述和相关技术背景

2.1 基站休眠概述

2.2 基站休眠研究现状

2.3 相关技术背景介绍

2.4 本章小结

第三章 基站休眠机制的分布式设计

3.1 引言

3.2 系统模型

3.3 问题分析与求解

3.4 仿真结果

3.5 本章小结

第四章 异构业务下基站休眠的建模与分析

4.1 引言

4.2 系统模型

4.3 问题分析与求解

4.4 数值结果

4.5 本章小结

第五章 全文总结和展望

5.1 全文工作总结

5.2 研究展望

附录A 异构业务下基站休眠的建模与分析

A.1 第四章中尽力服务用户的平均吞吐量T2的求解过程

A.2 第四章中最低速率保证用户的中断概率G1的求解过程

A.3 引理4.1证明

参考文献

致谢

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