基于能源协作的新一代无线通信网络优化研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工程硕士）基于能源协作的新一代无线通信网络优化研究蒋阅二〇一八年六月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111503038广东工业大学硕士学位论文（工程硕士）基于能源协作的新一代无线通信网络优化研究蒋阅校内导师姓名、职称：刘海林教授校外导师姓名、职称：李炯城高工专业或领域名称：电子与通信工程学生所属学院：信息工程学院论文答辩日期：2018年5月31日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfort

2、heDegreeofMaster（MasterofEngineering）ResearchonNewGenerationWirelessCommunicationNetworkOptimizationBasedonEnergyCooperationCandidate:JiangYueSupervisor:Prof.LiuHailinJune2018SchoolofInformationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong

3、,P.R.China,510006摘要摘要随着大数据时代的到来，人们在物质和精神方面的获得感和幸福感要求提高，对通信领域的各项服务需求呈现多样化。大量的智能设备、智能产业以及智能服务不断涌现并接入通信网络，造成移动通信网络能源需求进一步扩大并面临严峻挑战，宝贵的低频资源严重拥挤，高频资源开发难度大，频谱缺口日益彰显。为了有效解决频谱缺口和蜂窝网络能源的过度损耗，本文基于能源协作提出一种新的无线通信网络模型以改善原有网络能源使用效率和频谱利用率。在蜂窝网络中，利用基站休眠技术将闲置懒散基站或低效率基站开关关

4、闭，减小网络因自身电路处理损耗等因素产生的能源成本。运用能源采集将自然界中的风能和太阳能等清洁能源转化可供基站系统消耗使用的电能存储在存储电池里。由于不同地理环境的自然资源分配不均匀，基站采集器从自然界中采集能源的速率不同，不同工作状态的基站能源消耗速率也不尽相同，当基站能源采集器采集能源的速率长时间大于基站能源的消耗速率时，容易导致能源溢出而浪费，而高负载基站因能源不足需从传统电网购买能源，增加通信运营成本。为降低能源分配不均衡，基站之间通过相互协作将各自系统电池中过剩的能源传递给其他高负载高载荷基站使

5、用，提高清洁能源利用率，减小传统能源供销商生产能源产生二氧化碳等气体排放量。为了保证休眠小区的用户服务质量，提升视距用户通信体验速率，将蜂窝网络与D2D通信有效结合。利用频谱感知技术为D2D用户挖掘出蜂窝小区中的频谱空洞，从频谱空洞中寻找并复用最有利用于D2D用户通信的蜂窝子载波建立D2D通信链路，D2D通信结束后才释放蜂窝频谱资源。D2D通信彻底改变了以往设备与设备之间通信必须经过基站系统或中继网络中转的传输方式，D2D通信比蜂窝通信节约一半的频谱资源，大大提高蜂窝网络频谱效率，增加通信系统的吞吐量，强

6、化通信网络的安全性和保密性。关键词：能源协作；基站休眠；能源采集；D2D通信；频谱感知I广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTWiththearrivaloftheeraofbigdata,people’ssenseofacquisitionandwell-beinginmaterialandspiritualaspectshasincreased,andthedemandforvariousservicesinthefieldofcommunicationshasbecomeincreasinglyd

7、iversified.Alargenumberofsmartdevices,smartindustries,andsmartservicescontinuetoemergeandaccesswirelesscommunicationnetworks.Thishasledtofurtherexpansionofthewirelesscommunicationnetwork'senergyneedsandisfacingseverechallenges.Valuablelow-frequencyresourc

8、eshavealreadybeenused,high-frequencyresourcesareverydifficulttodevelop,andtheshortageofspectrumresourcesisgettingworse.Inordertoeffectivelysolvetheshortageofspectrumresourcesandexcessiveenergyconsumptioninthecellula