目录
摘要i
ABSTRACT iii 目录v 插图索引xii 表格索引xii 缩略语表xiii 符号对照表xv
第一章绪论1
1.1研究背景与意义 (1)
1.1.1无线通信的发展历程 (1)
1.1.2绿色通信的研究意义 (2)
1.2本领域的研究现状 (4)
1.2.1绿色通信研究活动 (4)
1.2.2无线通信系统能耗模型 (5)
1.2.3无线通信系统“绿色”指标 (5)
1.2.4绿色通信系统的基本折中关系及扩展 (8)
1.2.5绿色通信系统的实现方案：能量的“节流”与“开源” (14)
1.3本文的主要创新点及内容安排 (20)
1.3.1课题研究思路和主要创新点 (20)
1.3.2内容安排 (23)
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上海交通大学博士学位论文高能效无线通信系统物理层设计
第二章基于OFDMA系统的高能效优化25
2.1引言 (25)
2.2系统模型和问题阐述 (25)
2.2.1系统描述 (25)
2.2.2系统能耗模型 (26)
2.2.3问题建模 (27)
2.3基于Dinkelbach方法的联合优化 (28)
2.3.1问题转化 (29)
2.3.2子载波分配和功率分配 (30)
2.3.3对偶问题优化 (32)
2.3.4功率的重新分配和资源分配算法 (32)
2.4低复杂度算法 (33)
2.4.1子载波-用户的独立能效 (34)
2.4.2低复杂度的子载波分配算法 (34)
2.4.3低复杂度的功率分配 (36)
2.4.4算法计算复杂度分析 (41)
2.5仿真结果 (41)
2.5.1联合优化方法的收敛性 (43)
2.5.2验证在无约束条件下基于OSA的最优的发送功率分配..44
2.5.3系统能效和系统速率的折中关系 (44)
2.5.4系统能效随着子载波个数和用户个数的变化关系 (46)
2.5.5系统能效随电路功率和小区半径的变化关系 (47)
2.5.6不完美信道信息对系统能效的影响 (48)
2.6工作扩展 (51)
2.7本章小结 (55)
第三章基于无线能量传输系统的高能效优化57
3.1引言 (57)
3.2系统模型 (58)
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上海交通大学博士学位论文目录
3.2.1基于无线能量传输的通信系统 (58)
3.2.2能耗模型 (59)
3.2.3用户能效 (60)
3.3无最小速率约束的WPCN (61)
3.3.1等价问题的优化 (61)
3.3.2能效优先的PWPCN系统 (64)
3.3.3能效优先的IEICN系统 (69)
3.4有最小速率约束的WPCN (70)
3.4.1可行性分析 (70)
3.4.2目标函数转化 (71)
3.5仿真结果 (72)
3.5.1算法收敛性 (73)
3.5.2WPCN系统能效:PWPCN和IELCN (74)
3.5.3系统能效随着最大发送功率和WET阶段路损因子的变化.75
3.5.4调度的用户数目和能量转换效率的关系 (76)
3.5.5系统能效与最小系统速率要求 (77)
3.6工作扩展 (78)
3.7本章小结 (79)
第四章基于小区间频谱功率交易的高能效优化81
4.1引言 (81)
4.2系统模型 (82)
4.2.1频谱和功率交易模型 (82)
4.2.2微基站的能耗模型 (84)
4.2.3问题建模及分析 (84)
4.3固定被卸载宏基站用户时的资源分配 (88)
4.3.1目标函数的转化 (88)
4.3.2带宽和功率的联合分配 (89)
4.4能效优先的宏基站用户选择 (91)
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上海交通大学博士学位论文高能效无线通信系统物理层设计
4.4.1宏基站用户交易能效 (92)
4.4.2基于交易能效的宏基站用户选择方案 (93)
4.4.3对任意权重情况的讨论 (94)
4.5仿真结果 (96)
4.5.1最大发送功率对能效的影响 (97)
4.5.2电路功率对能效的影响 (98)
4.5.3宏基站用户带宽的影响 (100)
4.6工作扩展 (100)
4.7本章小结 (103)
第五章总结与展望105
5.1本文的主要工作总结 (105)
5.2未来工作展望：可持续发展的5G绿色通信 (106)
参考文献109致谢127攻读学位论文期间发表的学术论文目录129
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表格索引
1–1绿色通信研究项目 (6)
1–2无线通信“绿色”度量准则 (7)
2–1仿真参数 (43)
4–1能效优先的资源分配算法 (91)
4–2能效优先的频谱功率交易算法 (95)
4–3仿真参数 (96)
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插图索引
1–1无线通信系统发展趋势 (2)
1–2典型蜂窝网的能耗分布图 (3)
1–3典型基站的能耗分布图 (3)
1–4理想和非理想电路功率模型下，点对点信道中的四个基本折中关系 (9)
1–5绿色通信系统中基本的折中关系以及它们在考虑电路功率时的OFDM，MIMO，和HetNets系统中的扩展：虚线表示在点
对点系统中的折中关系[1]；在a)，b)，和c)中的实线分别代表
在OFDM，MIMO，和HetNets系统中的折中关系 (15)
1–6绿色无线通信系统实现方案 (16)
1–7本文研究思路 (21)
2–1联合优化方法所实现的系统能效与迭代次数的关系 (44)
2–2在两种不同P b条件下，最优方案和OSA以及EMMPA方案性能的比较(K=5) (45)
2–3系统能效随着最大发送功率的变化关系(K=5,N=128) (46)
2–4系统速率随着最大发送功率的变化关系(K=5,N=128) (47)
2–5系统能效随子载波个数的变化关系(K=5) (48)
2–6系统能效随在用户权重相同时随用户个数的变化关系(N=128).49 2–7基站电路功率对系统能效的影响(K=5,N=128) (50)
2–8小区半径对系统能效的影响(K=5,N=128) (51)
2–9信道误差对系统能效的影响(K=5,N=128) (52)
2–10在不同信道误差条件下，系统能效随着最大发送功率的变化(K=5,N=128) (53)
3–1基于无线能量传输的通信系统模型 (58)
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3–2系统能效与外层Dinkelbach迭代次数在不同最小速率R min要求下的关系 (73)
3–3随着P max增大，系统从IELCN模式到PWPCN模式切换的说明。
绿色曲线表示PWPCN系统，水平曲线代表IELCN系统 (74)
3–4系统能效与能量站最大发送功率的关系 (75)
3–5系统能效与路损因子的关系 (76)
3–6被调度的用户数目与能量转化效率η之间的关系 (77)
3–7系统能效与最低的系统速率之间的关系 (78)
4–1基于频谱功率交易的绿色卸载模型：可以看到微基站SC为了最大化微基站能效，可能选择卸载用户1，但是拒绝服务用户3 (83)
4–2最大发送功率对微基站能效的影响 (97)
4–3电路功率对微基站能效能效的影响 (98)
对被服务的宏基站用户个数以及微基站能效的影响..99 4–4带宽W k
MC
4–5CU和D2D用户之间的频谱功率交易模型 (101)
5–15G无线网络的关键性技术场景图 (107)
5–2可持续发展的绿色5G网络规划总览 (108)
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