中继与天线选择的能效优化技术研究

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无线通信技术无疑给我们的日常生活带来了诸多便利,但通信行业日益加剧的能耗和发展缓慢的电池技术也使得其能效受到越来越多的关注。多天线技术和中继技术可以显著提升通信系统的容量和可靠性,但也使系统能耗进一步增加。在这一背景下,中继选择和天线选择作为均衡系统性能和系统能耗的策略在学术界和工业界均受到广泛的关注。广义选择合并作为一种典型的分集合并策略广泛应用于天线选择和中继选择中,但目前与其能效相关的研究内容尚不完善。在本文中我们选择多天线放大转发中继系统作为研究场景,探讨了将广义选择合并策略应用于中继选择和天线选择时带来的能效问题。在能耗模型中我们不仅考虑常见的发射功耗,还兼顾了器件的电路功耗和功率放大器的非线性特性。首先我们利用顺序统计量等数学工具分析了广义选择合并策略在激活不同中继数和天线数时的能效。然后我们又利用中继数和天线数离散取值的特点,给出了在特定谱效需求和发射功率约束条件下求解能效最优激活数的流程,并给出了此时最优激活数的期望。最后我们结合数值仿真研究了其他系统因素对最优激活数选择结果的影响。通过与经典的中继选择和天线选择策略对比,可以证明我们的策略在能效上更为优异。此外我们发现谱效需求,传输距离,总中继数和天线数以及发射功率约束条件等因素均都会影响最优激活数的选择。而且由于系统模型和能耗模型的差异,上述因素对于中继选择和天线选择性能的影响也存在明显的区别。
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