基于多天线PVT随机蜂窝网络的能效建模和性能分析

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随着无线移动通信的迅速发展,每年有超过120,000个新的基站投入使用,这使得蜂窝网络能耗和碳排放量急剧增加。为了缓解严重的能源短缺和降低碳排放量,无线蜂窝网络中基站能耗问题在学术界和企业中均引起了高度的重视。  一些研究表明,蜂窝网络中大部分的能耗消耗在基站。由于基站功耗主要取决于用户流量负载、共信道干扰以及无线通信信道的影响,空间流量负载模型以及在无线信道效应影响下的干扰模型成为降低基站发射功耗以及改善能效问题的关键。在实际的蜂窝网络环境中,流量随时间和空间通常呈现不均匀分布。为了研究基站能耗,流量负载的自相似性和突发性是应该考虑的两个关键特性。  不同于常规的具有简单信道条件的正六边形拓扑结构,考虑了PVT(Poisson-Voronoi Tessellation)随机蜂窝网络结构。根据用户和基站位置的随机性,采用统计模型,如泊松点过程(PPP)来对系统进行模拟和评估。  本文的研究目的在于根据蜂窝网络空间流量密度和共信道干扰以及无线信道效应来刻画蜂窝网络功耗的空间分布。首先简单介绍了多小区PVT随机蜂窝网络结构,然后考虑到无线环境中路径损耗,阴影和衰落效应的影响,我们试图建立了MISO(Multiple-Input Single-Output)蜂窝网络干扰模型,进而根据用户处流量的空间分布,提出了MISO PVT随机蜂窝网络的功耗模型,并仿真评估了一些关键参数对基站功耗的影响。最后,将MISO PVT随机蜂窝网络中的研究结果拓展到MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统,分别建立并评估了MIMO PVT随机蜂窝网络功耗和能效模型。本文中的结果为天线随机蜂窝网络能效设计及深入研究能效优化提供了一些指导。
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