移动WiMAX和LTE/LTE-A无线网络节能研究

【摘要】：摘要：目前,无线通信技术快速发展,移动通信系统已经在向4G演进,此间有两类主要的技术：WiMAX和3GPPLTE。同时,为了满足不断增长的数据流量需求,运营商不得不架设更多的基站,随之而来的是通信网络能耗的不断增加。针对通信网络日益增长的能耗问题,论文主要研究了功率放大器的动态开启/关闭、基站发射功率、传输带宽、小区半径以及微微基站的动态开启/关闭等因素及措施在WiMAX和LTE/LTE-A网络节能中的应用。 本文首先研究了发射端基站功率放大器的动态关闭/开启在WiMAX MBS zone的网络节能中的作用。MBS业务是WiMAX为用户提供的实时多媒体服务,为了增强MBS业务的服务质量,移动WiMAX中提出了MBS zone的服务模式。针对MBS zone的服务方式,本文提出根据MBS zone中是否有MBS用户来决定基站是否提供相应的MBS业务,动态的关闭和开启功率放大器,以实现节能。同时,基于排队论理论对MBS zone进行建模分析,得出了MBS zone中某一个基站的节能量同MBS用户到达速率的关系以及MBS zone大小的关系。仿真结果显示,所提出的措施在MBS用户较少的情况下具有良好的表现。 本文还分析了传输带宽大小、发射功率大小、小区半径大小等参数对移动WiMAX网络频谱效率和能量效率的影响,以7小区蜂窝模型为基础进行建模仿真,频率复用因子取1。结果显示整个小区的频谱效率在小区半径较大时,噪声相关项的影响增大,半径较小时,同频干扰的影响增加；小区的能量效率随着发射功率的增加会出现一个最大值；小区能量效率随带宽的增加而增加。这些都为移动WiMAX网络的能量优化提供了依据。 本文最后研究了异构网中微微基站的动态关闭/开启在3GPP LTE/LTE-A网络节能中的作用。3GPP R10引入了异构网络的概念,Pico基站和Femto基站的引入,增加了网络的容量。本文从排队论理论的角度出发,提出了一种QoS指标,将其作为微微基站动态关闭/开启的判决依据,通过仿真计算发现,根据网络负载的变化,适当的关闭和开启网络中的微微基站,可以有效的节约能耗,同时不会对网络的性能产生较大的影响。 【关键词】：WiMAX LTE/LTE-A 网络节能 MBS zone 异构网
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 课题技术背景11-15
• 1.1.1 WiMAX的发展过程12-14
• 1.1.2 LTE的发展过程14-15
• 1.2 课题研究意义和研究现状15-16
• 1.3 论文的主要工作和结构安排16-19
• 2 WiMAX和LTE/LTE-A系统物理层关键技术19-31
• 2.1 移动WiMAX和LTE/LTE-A物理层关键技术19-22
• 2.1.1 OFDM技术19-21
• 2.1.2 自适应调制编码21
• 2.1.3 混合自动重传请求21-22
• 2.2 移动WiMAX和LTE/LTE-A物理层参数22-27
• 2.2.1 移动WiMAX物理层22-24
• 2.2.2 LTE物理层参数24-27
• 2.2.3 LTE-A的技术升级27
• 2.3 移动WiMAX和LTE/LTE-A的应用27-29
• 2.4 本章小结29-31
• 3 WiMAX MBS zone节能研究31-47
• 3.1 移动WiMAX中的MBS业务31-37
• 3.1.1 MBS业务介绍31-34
• 3.1.2 MBS业务建立的流程34-35
• 3.1.3 WiMAX MBS物理层帧结构35-37
• 3.2 WiMAX MBS中的能量问题和解决方案37-38
• 3.3 节能方案的排队论分析38-42
• 3.3.1 排队论理论简介38-40
• 3.3.2 MBS zone的排队论分析40-42
• 3.4 实验仿真结果42-46
• 3.4.1 仿真环境设置42-43
• 3.4.2 仿真结果及分析43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 4 移动WiMAX网络频谱效率和能量效率研究47-59
• 4.1 研究现状47-48
• 4.2 系统模型48-51
• 4.2.1 网络拓扑及用户分布48-49
• 4.2.2 传播模型49-51
• 4.3 频谱效率和能量效率的计算51-53
• 4.3.1 路径损耗51
• 4.3.2 热噪声51-52
• 4.3.3 频谱效率和能量效率52-53
• 4.4 仿真结果及分析53-57
• 4.4.1 频谱效率54-56
• 4.4.2 能量效率56-57
• 4.5 本章小结57-59
• 5 LTE/LTE-A网络节能研究59-69
• 5.1 研究现状59-62
• 5.1.1 LTE/LTE-A网络节能措施59-61
• 5.1.2 LTE-A异构网节能研究61-62
• 5.2 Macro-Pico异构网络场景简介62-64
• 5.3 Pico基站的节能分析64-67
• 5.4 结果分析67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 6 结论69-71
• 参考文献71-75
• 作者简历75-79
• 学位论文数据集79

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