【摘 要】
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一直以来,移动通信系统的研究重点都在如何提高系统性能和服务质量上。但是随着移动通信技术的高速发展,通信业务的速度越来越高,通信网络的规模越来越大,导致移动通信系统的能耗
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一直以来,移动通信系统的研究重点都在如何提高系统性能和服务质量上。但是随着移动通信技术的高速发展,通信业务的速度越来越高,通信网络的规模越来越大,导致移动通信系统的能耗也急剧增加,因此目前对于通信系统能量效率的关注越来越多。面对国家科技发展纲要的绿色环保要求,绿色无线移动通信的研究开发将是新一代无线移动通信的一个重要发展方向,是亟待研究的重大前沿课题。
本文首先总结了近年来在绿色无线移动通信及基站能量效率方面的相关文献,着重分析了文献中主要采用的蜂窝网络能量效率评价函数的特点,并给出了本文选用的能效函数。
其次,本文研究了基站天线的机械下倾、电调下倾的原理及其对LTE蜂窝网络性能的不同影响,并进一步研究了基站天线不同的下倾方式(电调下倾、机械下倾和复合下倾)对蜂窝网络能量效率的影响。依据3GPP相关协议建立了LTE蜂窝网络模型和天线模型,通过仿真分析了系统能效以及能效最优的下倾角在不同场景下与基站天线下倾方式、基站间距、基站高度、天线垂直面半功率波束宽度等参数之间的关系。
LTE系统在同频组网的情况下,相邻小区之间存在同频干扰。为提高LTE系统的小区边缘用户的信号质量和降低网络能量消耗,本文提出了垂直分区的天线布局,在原有天线模型基础上建立垂直分区天线布局的模型,通过仿真的方式分析了该天线布局对网络能效的影响。
最后,本文针对LTE系统,提出了一种基于黄金分割搜索的分布式基站天线下倾角自优化算法,该算法简单且有效,并且在环境改变的情况下具备自修复能力。该算法包含三个部分:第一部分利用黄金分割搜索原理通过变步长搜索确定搜索区间,第二部分采用黄金分割搜索法快速收敛到接近最优下倾角的数值,第三部分是在第二部分收敛到的角度附近频繁探索,微调下倾角。这种探索方式使得本算法可以在环境变化的情况下(如邻近基站天线故障或者用户分布发生变化)对下倾角进行调整。仿真结果表明,该算法能够有效地搜索到能效最优的下倾角,并且在部分基站故障的情况下可以快速恢复到新的能效最优的下倾角。
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