基于中繼選擇的協(xié)作多播網(wǎng)絡能效優(yōu)化的研究.pdf

1、多播是一種帶寬有效機制,能同時為一組用戶提供服務,實現(xiàn)了網(wǎng)絡資源的共享并提高了無線帶寬資源的利用率。然而,傳統(tǒng)多播網(wǎng)絡中,由于基站的傳輸速率受到最差信道狀態(tài)用戶的限制,因此網(wǎng)絡的吞吐量得不到提高,無線資源得不到有效利用。協(xié)作通信通過利用無線信道的廣播特性和多用戶之間的協(xié)作能大幅度提高系統(tǒng)性能。因此,在多播傳輸中應用協(xié)作通信技術,能有效開發(fā)多用戶之間的空間分集,提高系統(tǒng)吞吐量。然而由于引進了中繼,隨著中繼節(jié)點數(shù)目的增多,系統(tǒng)能量消耗會增大

2、。能量消耗是無線網(wǎng)絡的性能指標,因此,研究無線網(wǎng)絡的能效優(yōu)化問題,要同時考慮系統(tǒng)吞吐量和系統(tǒng)能量消耗。
　　本論文研究了多階段協(xié)作多播無線網(wǎng)絡的能效優(yōu)化問題。首先,定義能量效率為:消耗單位能量時,多播組中所有用戶能達到的吞吐量之和?；谙戕r理論,把能量效率最大化問題轉化為能量消耗最小化問題。針對上述優(yōu)化問題,本文的優(yōu)化方案綜合考慮了以下四個問題:1)基站的覆蓋率;2)中繼的組合;3)每個中繼傳輸?shù)挠脩舻慕M合;4)基站與中繼的傳輸時

3、間。此優(yōu)化方案能夠通過比較所有可能組合的目標函數(shù)值找到最優(yōu)解。但是其復雜度隨著網(wǎng)絡規(guī)模的增大成指數(shù)增加。為了降低上述問題的復雜度,本文針對只選擇兩個中繼來轉發(fā)數(shù)據(jù)的簡化網(wǎng)絡,利用中繼-用戶的選擇算法有效的減少了需要進行比較的中繼傳輸用戶的組合的數(shù)目。最后,研究了不同的中繼組合對于能量效率的影響,通過仿真找出最優(yōu)的中繼組合。并研究了不同的基站覆蓋率以及多播組中用戶個數(shù)對能量效率的影響。大量的實驗結果表明,提出的協(xié)作多播方案比傳統(tǒng)多播方案能