【摘 要】
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随着第五代(The 5th Generation,5G)网络的全球标准化以及5G智能设备的逐渐商用,无线通信网络正面临着巨大的资源短缺压力。为了满足人们日益增长的移动业务需求,异构无线网络(Heterogeneous Wireless Network,HWN)因其具有广覆盖、低时延以及无缝接入的特点,受到专家和学者的青睐。然而在实际应用中,为了降低收发机的硬件成本,收发机通常配备低成本的元器件,这
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随着第五代(The 5th Generation,5G)网络的全球标准化以及5G智能设备的逐渐商用,无线通信网络正面临着巨大的资源短缺压力。为了满足人们日益增长的移动业务需求,异构无线网络(Heterogeneous Wireless Network,HWN)因其具有广覆盖、低时延以及无缝接入的特点,受到专家和学者的青睐。然而在实际应用中,为了降低收发机的硬件成本,收发机通常配备低成本的元器件,这使得收发机不可避免地存在硬件损伤问题,导致发射信号和接收信号出现失真现象,从而限制了HWN的通信性能。因此,为提高HWN的抗硬件损伤能力,本文研究面向硬件损伤的HWN资源分配算法,主要工作概述如下:(1)为了降低HWN的系统能耗,缓解硬件损伤对系统性能的影响,研究面向硬件损伤的HWN能耗优化算法。首先,基于硬件损伤的一般比例模型,考虑基站的发射功率约束和蜂窝用户的服务质量约束,联合优化基站的波束成形向量,最小化系统能耗。在此基础上,利用半正定松弛和变量替换等方法获得便于求解的凸优化问题。最后,通过与传统算法比较,仿真验证了所提算法具有较低的中断概率。(2)为了提高HWN的能效,实现速率与能耗的权衡,研究面向硬件损伤的HWN能效资源分配算法。首先,对基站和蜂窝用户处的相位噪声、失真噪声以及放大的热噪声进行建模,考虑蜂窝用户的服务质量约束和基站的发射功率约束,联合优化基站的波束成形向量,实现系统总能效最大化。然后,利用丁克尔巴赫法、连续凸近似法和半正定松弛法实现非凸优化问题转化。最后,通过与现有算法比较,仿真验证了所提算法具有较高的能效且对宏蜂窝用户具有较低的干扰功率。(3)为了减小室内覆盖盲区,提高系统鲁棒性,研究面向硬件损伤的可重构超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助HWN鲁棒能效优化算法。首先,考虑蜂窝用户的服务质量约束、RIS的相移约束以及基站的发射功率约束,联合优化飞蜂窝基站的波束成形向量和RIS的相移矩阵,建立基于硬件损伤模型以及信道不确定性模型的最大-最小飞蜂窝网络能效优化问题。然后,基于S程序、半正定松弛法以及奇异值分解法,提出一种基于块坐标下降的迭代算法求解该问题。最后,仿真验证了所提算法在公平性和可靠性方面优于现有算法。
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