基於泛函級數模型的異構網路能效最佳化技術研究

《基於泛函級數模型的異構網路能效最佳化技術研究》是依託華中科技大學，由張靖擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於泛函級數模型的異構網路能效最佳化技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張靖
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

無線接入網路的能效問題是未來移動通信需要研究的方向之一。從能效最佳化的要求來說，為了與用戶業務需求相匹配，網路提供的服務能力需要具有多維時變的特徵；同時異構性又是未來無線網路的主要特徵之一，網路之間的差異性使得網路提供的服務能力缺乏能效評估準則，造成能效最佳化的困難。針對上述問題，項目組引入具有多維時變表征能力的泛函級數理論，利用核函式表征業務的服務質量需求，在核函式構成的正交空間中，利用範數理論、矩陣分析等相關數學方法，建立能夠有效揭示網路服務能力特徵的系統能效泛函級數模型；並在該模型基礎上，利用向量代數理論研究新用戶接入時的網路調度問題，利用統計擬合方法研究用戶移動導致的網路切換問題，為無線網路的能效最佳化問題提供一種新的研究思路和方法，推動我國在無線網路領域的綠色自主創新研究。

結題摘要

無線通信網路的能量效率問題是移動通信系統發展的關鍵問題，也是發展環境友好型綠色通信系統的基本問題。我們主要用用戶業務需求的關鍵屬性出發，研究具有網路服務能力特徵的多種因素對於系統能效的影響，針對用戶實際業務需求設計網路選擇和網路切換機制，並針對某些特殊場景設計能效最佳化算法。在用戶業務需求的關鍵屬性方面，我們分析了業務負載量、流量重尾參數、基本Qos需求、平均誤碼率需求等多個用戶業務需求在各種網路中的不同表征，對於多種網路如虛擬MIMO網路、PVT網路、無線回程網路、Massive MIMO網路、超密度蜂窩網、協作中繼網路的服務能力在多種系統性能，包括能量效率、系統吞吐量、網路增益、有效容量、香農容量等多方面的影響。對於基於系統性能的網路調度和網路切換問題，我們分析了兩層蜂窩網路架構下系統性能對於用戶選擇不同層網路接入的影響，在這些結果的基礎上，我們將場景推廣到各層間密度不同的三層蜂窩網路架構場景；我們還分析了頻譜認知的雙向中繼系統中繼特性對於系統性能的影響；對於無線回程網路，我們考慮了分散式和集中式兩種架構對於系統回程能效的影響；對於車載網路，我們給出了線上休眠策略和離線休眠策略對於不同車輛密度的節能能力；我們還研究了軟體定義協作網路中的網路特性對於系統性能指標的影響；對於用戶的移動性，我們研究了個體移動模型和隨機航點模型對用戶接入網路選擇的影響。我們還研究了阻塞預警的機器類通信進行的觸發最佳化、對於Qos約束條件下MIMO-OFDM移動多媒體通信系統能效最佳化、無線功率傳輸的D2D通信系統能效最佳化、Massive MIMO系統射頻鏈路能效最佳化。仿真結果和實驗證明在對不同用戶業務需求下的網路能效分析基礎上設計網路切換和選擇及系統能效最佳化方案，能夠極大的提升無線異構網路對於不同用戶業務需求的服務能力，並有效提高網路的能量效率，這些研究結果將有力推動我國在綠色通信領域的自主創新能力。