【摘 要】
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信息与通信行业的能耗问题日益严重,降低通信能耗,提高系统的能量效率(Energy Efficiency,EE)将是未来5G发展的一个重要方向。分布式天线系统(Distributed Antenna System,DAS)可以有效提高系统速率、扩大覆盖范围,是实现“绿色通信”的关键技术之一。而且,无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power T
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信息与通信行业的能耗问题日益严重,降低通信能耗,提高系统的能量效率(Energy Efficiency,EE)将是未来5G发展的一个重要方向。分布式天线系统(Distributed Antenna System,DAS)可以有效提高系统速率、扩大覆盖范围,是实现“绿色通信”的关键技术之一。而且,无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术可以为无线设备提供能量,延长设备的续航时间,对节能环保有重要意义。为此,本文将这两种技术相结合,研究分布式天线系统基于无线携能通信技术的能效优化问题,给出多种高能效的资源分配方案,为实现绿色分布式天线系统提供理论依据。全文的主要工作如下:1.研究DAS中基于SWIPT的能效优化方案。首先构建DAS-SWIPT系统模型并给出能效最大化的目标优化函数。利用KKT条件和遍历法,提出一种最优资源分配方案。考虑到遍历法的高复杂度,利用天线选择技术,给出一种低复杂度的次优资源分配算法。通过仿真验证,所提次优方案在降低计算复杂度的同时,可以获得与最优方案相近的EE性能。2.研究多用户DAS中基于SWIPT的能效优化方案。首先构建多用户DAS-SWIPT系统模型和相应的能效优化问题。借助于分式规划理论和拉格朗日乘子法将原目标优化函数转换成无约束的优化问题。利用块坐标下降算法和Dinkelbach方法对系统的功率分配和功率分割比进行联合优化,并提出了相应的资源分配方案。仿真结果表明所提方案可以获得与高复杂度的遍历法相近的EE性能。3.研究多用户DAS中基于SWIPT和不完全信道状态信息(Imperfect Channel State Information,CSI)的能效优化方案。首先构建不完全CSI下多用户DAS-SWIPT系统能量有效的目标优化函数。考虑到直接优化计算的困难性,利用Jensen不等式给出目标函数的优化上界。基于此上界,借助于分式规划理论等求解方法,提出一种基于大尺度衰落信息的次优能效优化资源分配方案,仿真验证了所提算法的有效性。
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