论文部分内容阅读
随着无线通信系统能量消耗的高速增长以及全球变暖等问题的凸现,提高系统的能量效率(EE)成为无线通信领域的一个研究热点。中继技术通过中继节点的协助来完成两个信源节点的信息交互,与传统的单向中继技术相比,双向中继技术减少了完成一次传输所需的时隙数,可以显著提升系统的频谱效率(SE)。波束成形技术作为一种重要的多输入多输出(MIMO)技术,将其应用到双向中继系统中能够提升系统的频谱效率,然而,双向中继技术和多天线传输会导致系统能耗的增加,因此,系统的能量效率是否得到提升并不明确。本文重点研究基于波束成形的双向放大转发(AF)中继系统的能效优化算法。论文以求解系统最优能量效率为出发点,主要工作包括以下两部分:1.针对双向AF波束成形系统,考虑门限速率保障和节点发射功率约束,建立了系统能量效率优化问题模型。为便于求解,本文首先将该问题拆分为两个子问题,其中子问题1求解两个源节点的发射功率,子问题2求解中继节点的放大因子。其次,提出了两种优化算法,第一种算法通过穷举源节点的发射功率来求解最优中继节点的放大因子;第二种算法通过迭代的方法同时求解最优发射功率和放大因子。与穷举算法相比,上述两种算法均在不同程度上降低了复杂度。最后,通过仿真验证了这两种算法的有效性,并研究了一些系统参数,如中继选址,门限速率,发射功率限制,电路功率等对系统最优能量效率的影响。2.针对双向AF波束成形系统,同时考虑门限速率保障、节点发射功率约束、误码率需求和传输速率比例公正,建立了系统能量效率优化问题模型。首先将该优化问题拆分成两个子问题,其中子问题1求解一个源节点的发射功率,子问题2求解另外一个源节点和中继节点的发射功率。其次,提出了一种迭代优化算法,该算法通过穷举子问题2中源节点的发射功率来求解其余节点的发射功率。与穷举算法进相比,这种算法降低了复杂度。最后,通过仿真验证了这种算法的有效性,并研究了一些系统参数对能量效率的影响。