《綠色無線通信若干關鍵技術研究》是依託清華大學，由陶曉明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：綠色無線通信若干關鍵技術研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：陶曉明
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來移動智慧型終端和業務的爆炸式增長，導致無線通信的能耗問題日益受到關注。傳統的無線通信大多側重於頻譜效率，而針對如何降低系統級能耗的問題，缺乏相關基礎研究。本課題結合無線通信系統所承載的業務需求（實時、非實時）、業務內容（熱點、非熱點）、服務方式（單播、多播）、以及空間分布特性，探索從根本上提高無線通信的功率效率和頻譜效率的基礎理論和關鍵支撐技術，研究功率效率優先同時兼顧頻譜效率的綠色效用模型與最佳化理論、業務驅動且資源受限的綠色無線通信系統物理構架和邏輯構架設計與最佳化、以及面向彈性服務的多業務資源共享機理與調度方式，力爭為構建未來綠色無線通信系統奠定關鍵技術理論基礎。
結題摘要
本項目從影響無線通信系統級能耗的主要因素出發，探索了新型無線通信系統體系構架及業務服務方式在降低能耗上的關鍵作用，提出並研究了結合業務內容和分布特性兼顧傳輸速率需求的若干關鍵技術，形成了相關的綠色效用模型與最佳化方法，達到了預期研究目標。取得的主要創新研究成果有： （1）針對提升無線網路能量效率、兼顧用戶服務質量的關鍵問題，分析了能量效率的基本性質，指出了影響能量效率的關鍵因素，提出了綠色效用模型數學函式的具體表達形式和最佳化準則；提出了一種基於準凸最佳化的功率效率最佳化方法，得到了系統可達能量效率的上界，實現了能量效率與頻譜效率的有效折衷。 （2）提出了新型綠色無線網路的體系結構，根據業務特性，引入了兩種重構方案，並設計了基於LTE-SAE的無線網路重構體系架構，實現了功率資源與業務之間的匹配最佳化。在網路信令負載較重的情況下，提出了高效的信令傳輸方案，將控制信道中面向時敏信令流量的子信道分配問題建模成一個納什議價問題，最佳化了信令的排隊時延和丟包率，確保了信令的快速可靠傳輸。 （3）建立了考慮公平性的用戶滿意度指標，提出了基於用戶滿意度的高能效資源分配方法，提高了系統能量效率性能達50%；提出了基於延遲容忍度及業務負載的動態傳輸功率最佳化調度策略，引入功率調整因子表征傳輸功率降低的程度，並提取業務特性參數，利用排隊論求解實際服務延遲小於延遲容忍的問題，可有效降低30%的傳輸功率。 （4）針對實際LTE系統對資源塊的使用要求及其多天線的基本結構，在面向LTE的MIMO-OFDMA系統中，通過對每個子信道上的子載波和MIMO空間鏈路進行聯合最佳化，既滿足了LTE對於RB使用的規定，又充分利用了MIMO提供的空間復用增益。仿真表明，與現有LTE系統資源分配的備選方案相比，所提算法可提升系統能量效率達60%,降低中斷機率40%，在實現能量效率提升的同時，改善了用戶的服務質量。發表SCI論文12篇、EI論文30篇，Google Scholar資料庫他引111次；申請發明專利10項、獲授權發明專利3項；培養博士後1人、博士研究生4人；獲國際會議最佳論文獎1項，參與獲得國家自然科學二等獎1項；在本領域頂級國際會議Infocom上組織了相關的Workshop，與本領域國內外專家進行了研討。
