lte网络中下行链路能效分析

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1、LTE网络中下行链路能效分析[刘文晶]节能减排已经成为移动运营过程中的重点研究方向，如何能够达到更多的能耗降低一直是一个热点话题。针对能效优化问题建立了一种简单的下行链路能耗模型，并进一步分析了传送功率以及传送带宽对能效优化的影响。仿真结果表明适当的增加传送带宽以及合适的传送功率分配，可以提高系统的整体能效优化。关键词：LTE能效传送功耗刘文晶重庆邮电大学无线信息网络研究中心，硕士研究生，主要研究方向为LTE节能技术。引言部署策略，频谱规划策略，自适应负载的动态的关闭小区、信令策略，自适应编码调制技术以及相应的带宽与功率权衡，传输时间与传送功耗的权衡研究等[2]。文献

2、[3]提出了一种能量和传输延迟权衡机制，通过延长数据分组的传输时间来换取能耗的节约。实际上，香农理论已经表明用一个相对较长的时间传输数据分组来换取能量的节约是可行的。然而，传统的基于能效优化问题的研究忽略了环路功耗因素的影响，如果单一延长传输数据分组的时间，传送功耗是会在一定程度上有所降低的，但同时环路功率也是随着传输数据分组时间的延长而增加的，因此一味的延长数据传输时间是不可行的。同时，传统的能效优化研究忽略了环路功耗的影响，这将导致最终的系统理论性能优化与实际系统的能效优化不匹配。针对上述问题，本文建立了一个简单的LTE下行链路能耗模型。通过将LTE下行链路可能涉

3、及到的各种能耗考虑进来，对系统下行链路能效（EE，EnergyEfficiency）优化问题进行深入的研究，并进一步分析与EE有关的各LTE（LongTermEvolution）是近几年来3GPP启动的新技术研发项目，它以新架构、OFDM、MIMO等核心技术为主要标志。然而，随着移动通信系统的快速发展，网络建设规模不断扩大，整个通信行业的年耗电量急剧上升，这不仅给运营商带来了较大的运营成本负担，也给环境带来了污染。因此，实现绿色通信，采用高效的绿色无线网络节能算法，对于通信行业来说是一项必不可少的工作，特别是在下一代移动通信系统中尤为重要。为了顺应“绿色通信”这个当今

4、社会的主流研究理念，如何才能达到更多的能耗降低，移动运营成本的减少以及环境污染的降低，都是移动运营过程中值得思考的问题。因此，节能技术研究有必要应用到通信的各个领域当中去。统计表明，基站是移动运营过程中最主要的能耗来源[1]，现阶段LTE节能技术的研究主要集中在基站端。因此，致力于基站节能问题的研究显得尤为重要。目前的LTE系统节能机制研究多集中在基站冷却技术，节能拓扑通信热点40摘要传送功耗，pcir代表环路功耗（基带信令处理、模拟射频放大等功耗）。此处，传送功耗以及环路功耗与相应的传送带宽是成比例关系的。当传送带宽增加时，相应的处理功耗也将增加。psta代表与传送

5、功耗没有直接关系的静态功耗（AC/DC转换器，基站冷却装置等功耗）种影响因子。1系统模型系统模型如图1所示，考虑一个单基站多用户的网络场景，系统模型主要基于LTE/3GPP下行链路标准，所有的用户终端随机的分布在基站覆盖范围内。在下行发送过程中，基站可以获得本小区用户在每个子信道上的瞬时链路增益，且各基站控制本小区内的资源块RB分配和发送功率分配，不考虑用户间干扰。设系统内用户数为U，U={UE1,…UEu,…UEU}代表小区内用户数集合。2EE相关分析有关能效优化问题的研究是一个在过去一段时间内被忽视了的重要问题，直到近几年才得到了人们的广泛关注。由于“绿色通信”广

6、泛应用，终端节能技术，节能传输以及相应的基站冷却节能技术都变得越来越重要。因此大量的研究都集中在如何进一步的降低传送功耗、环路功耗以及静态功耗上面，这三大功耗的优化处理一直是节能研究的重点。由于传统的能效分析忽略了环路功耗以及静态功耗的影响，因此相应的优化结果与实际网络中的能效优化结果可能不匹配，所以本文EE定义为成功传输的比特数与下行链路总功耗的比值，此处不考虑接收端功耗。因此，基站用于服务用户k的相关能效可表示为：图1系统模型1.1信道模型考虑AWGN信道模型，基站到用户u的信道模型可表示为[4]：)=bW(1−pe)EE(h,p（3）kktrPtotyu=hux

7、u+nu其中b=log2M代表每符号传送的比特数，M代表调制等级，pe代表误符号率。（1）其中，yu代表用户u接收到的信号，hu代表基站到用户u的信道条件，xu为基站端发送的传送信号，相应的传送功率可表示为p=Ε[xx*]，nu代表随机噪声，truu噪声方差为N0。1.2功耗模型在一个实际通信系统中，下行链路的功耗组成是十分复杂的。为了更真实地模拟现实网络系统，我们将下行链路最主要的相关功耗均考虑进来。在所建模型中，下行链路的总功耗可表示为：Ptot=W(ptr+pcir)+psta（2）其中，W代表总的传送带宽，ptr代表单位带宽上的图2传统模式下