QoS約束條件下的MIMO-OFDM無線通信系統(tǒng)能效建模及性能分析.pdf

1、無線通信技術(shù)的快速發(fā)展過程中，面臨著兩個(gè)亟待解決的難點(diǎn)：一方面，ICT(Information and Communication Technology)領(lǐng)域的能耗問題已經(jīng)引起了世界的廣泛關(guān)注。無線通信的能耗是無線通信運(yùn)營(yíng)商的主要運(yùn)營(yíng)成本之一，其產(chǎn)生的碳排放量同時(shí)對(duì)全球環(huán)境造也成了巨大的負(fù)面影響。另一方面，在無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的諸多性能指標(biāo)中，QoS(Quality of Service)保障由于直接涉及到用戶體驗(yàn)而顯得最為重要。但隨著新型服

2、務(wù)應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)和傳統(tǒng)服務(wù)要求的不斷提高，QoS保障問題的復(fù)雜度越來越大，在無線通信網(wǎng)絡(luò)中，如何在滿足實(shí)時(shí)多媒體服務(wù)QoS的同時(shí)，避免非實(shí)時(shí)服務(wù)的饑餓是其面臨的另一大主要挑戰(zhàn)。
　　在4G無線網(wǎng)絡(luò)通信中，MIMO-OFDM技術(shù)將多輸入多輸出(Multi-Input and Multi-Output,MIMO)智能天線技術(shù)和正交頻分復(fù)用技術(shù)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OF

3、DM)相結(jié)合，有效地提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率，降低了多徑衰落的影響。本文針對(duì)MIMO-OFDM場(chǎng)景，在QoS保障的前提下，從系統(tǒng)能效優(yōu)化的角度出發(fā)展開展研究，研究的主要內(nèi)容如下：
　　首先根據(jù)MIMO-OFDM無線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸及能耗特性，建立了系統(tǒng)能效模型及QoS誤比特率約束模型，在此模型的基礎(chǔ)上，提出了一種雙門限的功率控制算法，在無線通信系統(tǒng)誤比特率約束的條件下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能效優(yōu)化。
　　其次考慮實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸特性

4、，使用統(tǒng)計(jì)特性的QoS約束條件，以系統(tǒng)在QoS約束條件下的有效容量作為輸出，進(jìn)一步對(duì)MIMO-OFDM的能效模型進(jìn)行了優(yōu)化。在此能效模型的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)出一種MIMO-OFDM系統(tǒng)能效優(yōu)化算法，對(duì)系統(tǒng)信道矩陣奇異值分解后所得的并行子信道進(jìn)行分組，并對(duì)分組后的各組子信道分別進(jìn)行功率優(yōu)化分配，從而實(shí)現(xiàn)MIMO-OFDM系統(tǒng)能效的優(yōu)化。
　　最后，本文對(duì)能效優(yōu)化算法進(jìn)行了仿真，證明了優(yōu)化算法在不同場(chǎng)景下的性能優(yōu)化情況，以及系統(tǒng)能效和Q