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随着通信技术的不断发展、用户需求的不断增加,无线通信系统能耗不断上升,绿色无线通信成为重要的研究课题。基于此,本文研究中继网络架构下的能效优先的中继部署问题。在确保用户数据速率需求的前提下,结合网络负载分布,研究能效优先的中继部署策略,从而实现节能。
首先,研究了热点区域单中继位置优化问题。在确保用户数据速率要求的前提下,结合热点区域网络负载分布,通过优化功率控制和中继位置来最大化热点区域的总能效。从链路级出发,建立了能效最优的功率控制模型,运用凸优化数学工具,给出了功率控制结果的闭式解,然后结合热点区域网络负载分布,通过优化中继位置来最大化热点区域总能效。在用户服从均匀分布和正态分布的条件下,给出了放大转发和解码转发模式下能效最优的中继位置的表达式,并在部分特定信道条件下,得到了其闭式解。
然后,研究了单小区多中继位置优化策略。以最大化小区总能效为目标,提出了一种能效最优的单小区多中继位置优化迭代算法(EnergyEfficientRelayPlacement,EERP)。该算法迭代主要包括以下两步,一是进行能效最优的小区分割,本文给出了小区分割边界的闭式表达;二是运用二维傅里叶变化计算每个区域的能效重心,将其作为新的中继位置。
最后,进一步考虑基站和中继的功耗模型(包括发送功耗、功放功耗、信号处理功耗、设备制冷功耗等),建立了最小化小区总功耗的优化目标,通过优化功率控制、中继选择、中继位置和中继个数来最小化小区总功耗。