论文部分内容阅读
随着移动互联网的不断发展,海量终端设备的入网需求对下一代网络的频谱效用和能量效用提出了挑战。现有的蜂窝网络架构难以满足井喷式的流量需求和服务性能要求,因此一种新的网络架构——云无线接入网络(C-RAN)应运而生。C-RAN网络通过将丰富的BBU(基带单元)资源集中在BBU池中、将低功耗的远程无线节点(RRH)布设在网络各处实现网络资源的灵活,从而获得弹性的网络容量和更高的网络吞吐量。尽管有如上优点,但密集分布的C-RAN也存在一些挑战:1)前传回程的容量限制阻碍了网络容量的进一步提升;2)高密度分布的RRH所带来的能耗问题和干扰问题;3)网络反馈信息不完整所带来的非理想信道状态,以及随之引起的传输质量下降问题。针对于上述挑战,本文为了降低网络能耗、提升网络吞吐量和提升用户体验,做了以下几个工作:1)面向内容缓存和任务卸载的最优资源分配和波束成形算法设计进一步分析C-RAN网络中前传回程的容量限制,基于资源转换性质将RRH的存储资源和计算资源与前传回程的通讯资源建立转换关系。并建立基于内容流行度的内容缓存策略和任务卸载策略,与优化目标最大化网络能耗最低、吞吐量建立联合优化问题。文中通过李雅普诺夫优化方法将问题分解到能够完成执行内容缓存和任务卸载的时刻子问题上,并得到在线的波束成形设计算法。最后本文理论证明了算法的稳定性,并给出仿真证明。2)部分信道状态信息下基于NOMA传输的节能型波束成形算法设计针对前传回程容量有限的问题,本文考虑采用基于功率域的非正交多址接入(NOMA)传输机制,并利用信道估计对不完整信道状态信息下的网络传输质量建立基于波束成形向量的中断概率表达式。文章结合中断概率约束作为网络性能指标,研究能耗最低的波束成形设计和发射端波束组成联合问题。为了降低算法求解的计算难度,本文将原问题分解并通过交替迭代的求解方法获得中断概率与网络平均能耗相权衡的网络控制决策,最后仿真验证算法控制结果。