基于环境感知的基站间动态协作节能技术研究

【摘要】：随着信息时代的全面到来,人们对移动通信服务的需求越来越高,大量的、不同制式、不同种类的基站被建立起来。在满足用户通信需求的同时也造成了大量的能源浪费。而如今,虽然研究学者们对绿色通信已经越来越重视,但是大部分研究还停留在硬件节能和设备节能的基础上,方式较为单一。 本文从网络层面着手,根据小区中移动用户分布的实时变化,动态调整基站发射功率并制定基站间的协同覆盖策略,以实现提高基站能量利用效率和节省系统整体能耗的目的。 在提高系统能源利用效率方面,本文提出了一种基于马尔科夫决策的基站功率控制算法。由于无线通信网络中用户的无规则移动性,小区中的用户数及位置分布经常发生变化,所以一直维持峰值的基站功率管理方法能源利用效率不高。本文使用了离散能级的功率控制模型,按照小区中与基站的距离远近划分不同的位置区域,以每个区域内的用户数为决策状态,根据小区的用户分布选择最优发射功率,以达到最优能源利用效率,在文中直观表现为单位功耗能够覆盖的用户数。 在节省系统能耗方面,本文提出了一种基于小区休眠的基站协同覆盖策略。众所周知,在无线网络中大部分的能耗用来维持基站日常运作,所以基站休眠是一种高效的节能方法。但是基站休眠后会出现覆盖漏洞,需要一种基站间的协作方式来加以解决。本文首先提出了一种基于负载的基站休眠机制,根据用户数和能耗代价制定了包含二级选择的基站休眠和激活机制。然后提出了一种基于用户分布的基站协同覆盖策略,根据对休眠小区下遗留用户分布情况的预测、统计、分析,控制邻居基站覆盖范围的放大缩小,使用负载转移和负载均衡算法,实现基站间动态协作,最终达到无缝覆盖,在节能的同时保证用户业务需求的目的。 【关键词】：无线网络节能 功率控制 基站休眠 协同覆盖
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文主要研究内容11-12
• 1.4 论文组织结构12-13
• 第二章 无线网络中的基站管理技术13-23
• 2.1 无线网络中的环境感知13-15
• 2.1.1 环境感知的引入13-14
• 2.1.2 面向移动终端的环境感知14-15
• 2.1.3 面向基站端的环境感知15
• 2.2 基站节能技术15-18
• 2.2.1 基站设备端节能15-16
• 2.2.2 基站间协作节能16-17
• 2.2.3 绿色能源节能17-18
• 2.3 小区缩放技术18-22
• 2.3.1 小区缩放基本概念18-21
• 2.3.2 小区缩放的优势及挑战21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 基于马尔科夫决策的基站功率控制算法23-39
• 3.1 马尔科夫决策过程23-24
• 3.2 系统场景及模型24-28
• 3.2.1 研究场景24-25
• 3.2.2 蜂窝网络系统模型25-26
• 3.2.3 离散功率能级的基站能耗系统26-28
• 3.3 动态基站功率控制算法28-33
• 3.3.1 算法模型建立28-32
• 3.3.2 系统限制因素32-33
• 3.4 仿真分析33-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 基于小区休眠的基站协同覆盖策略39-57
• 4.1 基于负载的基站休眠机制39-44
• 4.1.1 基站休眠的引入39-40
• 4.1.2 基站休眠机制40-42
• 4.1.3 基站激活机制42-44
• 4.2 基站协同覆盖策略系统模型44-47
• 4.2.1 网络模型44-45
• 4.2.2 用户-基站模型45-46
• 4.2.3 休眠基站用户统计模型46-47
• 4.3 基于用户分布的基站协同覆盖策略47-52
• 4.3.1 负载预测模型48-49
• 4.3.2 负载转移算法49-50
• 4.3.3 协同覆盖策略50-52
• 4.4 仿真分析52-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 5.1 论文工作总结57
• 5.2 后续工作展望57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 攻读学位期间发表的学术论文目录64

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