本篇研究论文聚焦于在有限前传容量下对下行链路云无线接入网络(Cloud Radio Access Network,C-RAN)的能源效率进行优化。论文的主要目的是为了在5G无线网络中应对由于数据流量和移动终端数量的预期增长而带来的挑战,特别是在频谱效率和能源效率的权衡中,解决因容量有限的前传链路而造成的性能瓶颈问题。 在介绍部分,文中首先阐述了维持预期规模的移动通信系统对数据流量和移动终端的需求,导致了对第五代(5G)无线网络在系统性能上的一些挑战。前传压缩被提出用于解决因容量受限的前传链路而引起的性能瓶颈问题。然而,目前的研究主要集中在频谱效率的提升上,对于能源效率最大化这一目标来说,这种方法变得值得质疑,特别是在大规模实施的情况下。因此,本文的研究重点是开发一个低复杂度且具有封闭解的算法,用于解决具有有限前传容量的下行链路C-RAN中的能源效率最大化问题。 为了解决这一非平凡的问题,作者首先利用分支界定法(branch-and-bound approach)得出一个最优解,以提供性能基准。随后,通过将原始问题转化为参数化的减法形式,提出了一个低复杂度的双层分散算法(two-layer decentralized,TLD)算法。具体来说,外层涉及二分搜索,而内层提出了交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)算法,以并行方式在保证收敛的前提下找到封闭解。 为了应对在缺乏完美信道状态信息(channel state information,CSI)的情况下可能遇到的通道误差,优化算法和TLD算法也被扩展到能够抵消通道误差。仿真结果显示,TLD算法可以实现接近最优解的解决方案,并且其能源效率远高于频谱效率最大化的解决方案。此外,最优算法和TLD算法也扩展到了处理不完美信道状态信息的情况。结果表明,鲁棒算法可以在缺乏完美信道状态信息的情况下提供鲁棒的性能。 在关键词方面,本文突出了云无线接入网络(C-RAN)、前传压缩、能源效率、交替方向乘子法(ADMM)和不完美信道状态信息(CSI)等关键概念。 本文的研究为无线通信网络设计和优化提供了新的思路,特别是在如何平衡频谱效率和能源效率方面提出了创新的算法。考虑到无线网络中能源消耗的日益增长以及环境可持续性的要求,本文的研究成果具有重要的理论价值和实际应用意义。通过优化能源效率,有助于实现更加绿色、高效和智能的无线通信网络,从而更好地满足未来通信系统的需求。
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