QoS保障的基站節(jié)能機制研究.pdf

1、隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，無線業(yè)務出現(xiàn)爆炸性增長。這種增長不僅體現(xiàn)在數(shù)據(jù)量的增加，也體現(xiàn)在業(yè)務種類和QoS需求的多樣性變化。為了滿足業(yè)務需求、提升網(wǎng)絡容量，需要從傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡架構(gòu)兩個方面進行下一代無線網(wǎng)絡設計。先進的物理層技術(shù)，如OFDM、MIMO，在增大頻譜效率的同時，帶來了更大的能量開銷。未來網(wǎng)絡站點密集化、異構(gòu)化不僅增加站點數(shù)目、增加耗能，還提升網(wǎng)絡干擾強度，降低了整網(wǎng)的能量效率。為了降低能量開銷，減少碳排放，需要在保證業(yè)務需求的前

2、提下對基站進行節(jié)能設計。
　　本文先從業(yè)務QoS的表征參數(shù)出發(fā)，將時延作為最重要的QoS影響因素，并按照業(yè)務的時延要求，將業(yè)務分為嚴格時延約束和時延容忍兩大類。針對這兩類業(yè)務，分別從鏈路級角度設計時延保障的節(jié)能調(diào)度器，并考慮實際多小區(qū)系統(tǒng)，設計分層調(diào)度器，在保證時延要求的前提下最小化基站耗能，并協(xié)調(diào)相鄰小區(qū)間休眠子幀，以降低網(wǎng)絡間干擾。所有的這些研究都是基于實際的功耗模型進行的。由于基站功耗模型非連續(xù)，調(diào)度問題在多數(shù)場景下沒有最優(yōu)

3、解。
　　本文研究了嚴格時延約束業(yè)務的高能效調(diào)度策略。首先針對AWGN信道，研究如何在給定時間內(nèi)傳輸不同時延要求的數(shù)據(jù)包使得系統(tǒng)所需的能量最小的問題，利用擬凸優(yōu)化提出了低復雜度最優(yōu)傳輸速率和休眠控制策略，在此基礎上，提出因果系統(tǒng)的高能效傳輸調(diào)度器設計;進一步需要考慮衰落信道下存在信道估計耗能時的數(shù)據(jù)包級能效最優(yōu)傳輸控制和調(diào)度策略，通過聯(lián)合考慮信道的統(tǒng)計特性、導頻耗能和數(shù)據(jù)包長度，提出包含剩余時間項、信道相關(guān)項和能量相關(guān)項的次優(yōu)調(diào)度

4、算法進行能效資源調(diào)度。
　　本文針對時延容忍業(yè)務進行能效傳輸設計，提出兩種休眠策略并利用排隊論中帶休假的M/G/1模型，計算出不同休眠控制策略下的能耗和業(yè)務平均時延的閉式表達，利用凸優(yōu)化理論和拉格朗日乘子法對問題進行迭代求解，并提出給定拉格朗日乘子下的迭代凸搜索的最優(yōu)功率分配和休眠控制算法;在多用戶場景下，分析ARQ對時延影響，依據(jù)業(yè)務的統(tǒng)計特性建立優(yōu)化問題，利用組合優(yōu)化理論進行能效資源分配，在保證業(yè)務平均時延要求下最大化系統(tǒng)能效

5、。
　　本文最后研究實際多小區(qū)中滿足用戶QoS需求的子幀級協(xié)調(diào)休眠調(diào)度策略，提出兩層調(diào)度器模型，利用線性控制理論設計上層調(diào)度器的等效濾波器，為每幀分配數(shù)據(jù)以保證QoS，底層進行高能效資源分配;先針對單用戶，將活躍子幀連續(xù)化，利用擬凸優(yōu)化證明問題存在最優(yōu)解，通過迭代搜索求得最優(yōu)功率和休眠子幀數(shù)目;然后考慮多用戶系統(tǒng)，利用時間共享條件和擬凸優(yōu)化可以獲得休眠子幀數(shù)目，利用邊緣自適應算法分配子信道、功率;最后對于多小區(qū)，依據(jù)單小區(qū)的資源分