全双工分布式天线系统资源优化分配问题研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tdj_zhj
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
未来的无线通信需要提供无处不在的网络覆盖、越来越多元化的网络服务,这都需要高传输速率的支持,因此在频谱资源日益匮乏的情况下,怎么提高频谱效率是无线通信系统面临的首要难题。同时随着网络用户和设备的持续增加,能源消耗也日益增加,怎么提高能量效率,实现可持续发展也是通信系统设计需要考虑的另外一个重要问题。全双工分布式天线系统(Distributed Antenna System,DAS)是全双工技术和DAS的结合,通过在小区内分布式配置全双工能力的远端天线单元(Remote Antenna Unit,RAU),可以有针对性的扩大网络覆盖范围,消除覆盖盲区;拉近用户与基站天线之间的距离,可以降低发射功率,减小同频干扰(Co-channel interference,CCI);可以同时同频进行上下行传输,这些优势使得它能够提供高的频谱效率和能量效率。但是与此同时,与半双工DAS相比,更多的干扰也使得全双工DAS的资源分配问题变得更加的复杂和难以处理。本文研究了同时同频全双工DAS的资源优化分配问题,主要研究成果和创新点可以归纳如下:1.在以用户为中心的场景下,分别研究了全双工DAS的RAU选择问题和功率分配问题。首先研究了RAU选择问题,通过把基站端接收RAU和发送RAU分开优化,可以让RAU根据不同情况自适应选择全双工或者半双工的工作模式,能有效的降低残余自干扰对系统性能的影响。我们分析了在每个虚拟小区功率约束情况下,系统频谱效率随RAU数量的变化情况。把原问题分解成上行RAU选择和下行RAU选择两个子问题,利用连续凸逼近(Successive Convex Approximation),提出了一种循环迭代的RAU选择算法。仿真结果表明,提出的RAU选择算法可以取得接近全局最优值的性能,但是复杂度更低。相比于其它对比算法,可以取得更高的频谱效率。接下来研究了在上/下行用户最小速率保证下的功率分配问题。通过将目标函数和约束转化为凸函数的差分(Difference of Convex Function,D.C.)结构,将非凸的优化问题转换成凸优化问题求解。我们分析了算法的收敛性和复杂度。仿真结果显示,所提的算法能够在保证用户最小速率需求的情况下有效提高频谱效率,特别是在用户数较多的情况下。2.在以用户为中心的场景下,研究了基于正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)的全双工DAS联合子载波和功率分配优化问题。在用户最小速率保证和允许子载波复用的情况下,联合优化了子载波分配、RAU下行发射功率和用户上行发射功率以最大化系统频谱效率。我们把虚拟小区的概念扩展到我们的方案中以降低系统复杂度和信令开销。通过把优化问题里的子载波分配和发射功率进行解耦处理,变量松弛,引入惩罚函数,把目标函数和约束转化为D.C.结构,利用连续凸逼近,我们提出了一种整体优化的资源分配算法来求解规划出来的优化问题。仿真结果表明,我们提出的算法可以在保证用户公平性的情况下,有效的提高系统频谱效率。3.研究了以基站为中心的多小区全双工DAS资源优化分配问题。在保证用户最小速率需求、每个RAU发射功率约束和每个用户发射功率约束的前提下,我们提出了一种最大化能量效率的策略,联合优化了上下行波束赋形因子、用户发射功率和RAU选择。首先我们利用分式规划将目标函数从分式形式转化为减法形式。然后,利用Dinkelbach方法,提出了一种迭代资源分配算法,在每一次迭代中需要求解内部问题。经过半正定松弛,引入惩罚函数处理整数RAU选择变量,利用层次分解和连续凸逼近,我们把内部的非凸问题转换成一系列的凸优化问题迭代求解。仿真结果表明,提出的算法可以极大的提升能量效率。4.研究了混合设备间通信(Device to Device,D2D)的全双工DAS的子载波和功率分配联合优化问题。我们提出了一种新的频谱资源共享模式,频谱资源块不再是蜂窝用户的专属资源,它可以自适应的分配给多个蜂窝用户和/或者多个D2D对,为频谱资源分配提供了更大的灵活性。在保证蜂窝用户上行/下行最小速率和D2D用户最小速率的情况下,联合优化子载波分配和功率分配最大化系统的能量效率。通过把分式形式的目标函数和约束转化为等效的减法形式,利用一阶泰勒展开、连续凸逼近和惩罚函数,我们得到了一种两层迭代的联合子载波分配和功率分配算法。仿真结果表明,混合D2D通信的全双工DAS可以提高系统的能量效率,而且我们提出的资源共享模式比纯D2D模式可以取得更高的能量效率。
其他文献
人口老龄化导致髋关节置换患者增加,但临床标准假体柄与人体股骨内腔不规则曲面形状的匹配度较低,会抑制假体周围骨组织生长,导致松动。虽然临床采用骨水泥固结,但使用寿命短。因此,采用CT扫描患者髋关节,剥离其组织,提取股骨内腔几何数据,重构髋关节假体不规则自由曲面数字化模型。在重构的假体自由曲面点云集上,插值出假体曲面的刀触点,设计铣削刀轨迹,提出刀具姿态自适应可控的四轴铣削方法,旨在避免五轴联动导致的
学位
云计算技术的飞速发展为用户和企业带来了众多益处,其最突出的优点是消费者可以通过使用服务提供商的计算资源来降低基础设施的投入成本,这也使得数据中心在信息通信技术中的核心地位不断提升。数据中心的规模与数量在近年来高速扩增,由此引发的高能耗问题已成为各国政府和云计算厂商所面临的难题。为了避免数据中心巨额能耗开销成为制约云计算发展的瓶颈,各大云服务提供商正在推动提升数据中心能源效率的研究。对于服务提供商而
学位
从改革开放初期的不相关多元化热潮开始,中国企业经历了聚焦主业的相关多元化发展,再迎来今天VUCA时代由技术创新、产业融合与数字经济所带来的以“跨界经营”为特点的行业多元化热潮,行业多元化被时代赋予了新内涵的同时,也面临着新的挑战。由此产生了一个具有重要理论和实践价值的问题:在VUCA时代,什么因素会影响中国企业跨行业多元化发展?纵观多元化研究的理论脉络,学者们从不同的视角对多元化的动因、与企业绩效
学位
本研究针对大型与特大型体育馆概念设计阶段中大跨屋盖结构与比赛厅大空间整合设计的相关问题,基于计算性技术提出设计方法。该方法用于辅助设计人员在概念设计阶段将体育馆大跨屋盖结构与比赛厅大空间进行整合以形成建筑的内部空间与整体形态,并在此基础上让设计人员充分考虑各类设计要求,通过对多方案进行设计探索及综合比选来确定合理的概念设计方案。体育馆作为一种重要的公共建筑,需要承办各类体育比赛和文娱演出等大型活动
学位
功能梯度材料已广泛应用于工程结构中,在土木工程高性能构件方面也得到了应用。裂纹缺陷的出现对功能梯度材料的静力和动力行为的影响不可忽视,因此功能梯度材料裂纹问题研究显得至关重要。相对于静力荷载,动力荷载由于受到更多复杂因素的影响而具有本质不确定性,因此采用随机振动分析方法对含裂纹功能梯度材料进行动力分析是一种更为合理的做法。此外,由于制备工艺的复杂性,相对于一般材料,功能梯度材料的属性往往具有更明显
学位
近年来,新型高分子材料共价有机聚合物,由于其分子结构灵活性、形貌多样性、高共轭和稳定性、大比表面积和孔隙率等特点,受到了科学家们的广泛关注,并在气体吸附与分离、能源存储、催化、分析检测和智能材料等领域有着重要的应用前景。其中含有C和N元素的共价有机聚合物因其多样的键合方式被大量构建合成出来。按碳氮原子的连接方式可以分为C-N单键,C=N双键,和C≡N三键;这些不同的碳氮构建方式组成了官能团多样的共
学位
金融衍生品市场经过近50年的快速发展,已经成为一个重要的金融市场。根据世界清算银行公布的数据,2018年金融衍生品的场外交易额高达595万亿美金。金融衍生品市场的快速发展,让投资者意识到金融衍生品的重要性,越来越多的投资者和投机者开始利用金融衍生品作为重要的投资、避险工具。2008年,由信用互换合约等金融衍生工具导致的次贷危机在美国爆发,次贷危机给全球经济带来重大冲击,也让越来越多的投资者和政策制
学位
激光诱导前向转移技术(Laser induced forward transfer,LIFT)是一种高精度的数字化定向转移技术,能适用于多种不同相态的材料。根据材料种类的不同,会发生不同的转移模式。本文以非牛顿体浆料作为靶材,研究了激光诱导非牛顿体浆料点转印、线转印技术中的转移机理以及参数对转印结果的影响规律。根据研究结论,优化了工艺参数、改良了工艺步骤。实现了点阵锡膏、银浆栅线的高精度印刷。本论
学位
视频分析技术中视频行为识别是指识别视频所表达的行为,而视频行为空时检测是指检测行为在视频中的空间和时间位置。视频行为识别和行为检测技术在视频监控、医疗监控、运动训练、人机交互、视频搜索等诸多领域有广泛的应用前景和经济价值。由于视频行为空间信息与运动信息的提取机制不一致性、目标多尺度性、背景复杂、目标遮挡、成像分辨率不一致、模糊、目标不规则移动等不利因素影响,视频行为识别与空时检测是一个非常具有挑战
学位
近年来,猪流行性腹泻病毒(PEDV)感染是导致我国仔猪腹泻和死亡的主要原因之一,给养殖场带来严重经济损失。疫苗接种曾是预防PEDV感染的有效方法,但由于病毒变异较快,易导致疫苗针对性不强,目前也仍缺乏有效的预防和治疗手段。因此,寻求可能的营养调控措施提高仔猪免疫力,抑制病毒复制,缓解仔猪感染变得尤为迫切。维生素D(VD)是近年来备受关注、具有免疫调节和抵抗病原微生物感染作用的一种脂溶性维生素。VD
学位