混合供能异构网络的协作资源分配研究

How to improve the quality of communications while saving power is a challenge in heterogeneous networks. Utilizing renewable energy and cooperative technologies among small base stations are good solutions. Nevertheless, studies on the field are still at a primary stage and there are a number of unexplored fundamental theoretical problems and challenges. In this project, we investigate the cooperative resource allocation in Heterogeneous networks with hybrid energy supply. The project targets at guaranteeing the quality of service of users through energy and resource management for wireless networks. Specifically, we mainly focus on the following research work: (1) the user association and resource allocation with dynamic energy arrival; (2) the optimal cooperative transmission schemes from the user perspective. (3). the joint dynamic power control and user association. The outcome of our research can provide valuable technical references for applying renewable energy and cooperative technologies in cellular networks.

如何在提升通信质量的同时降低网络能耗是超密集分层异构网络面临的一个重要问题。在传统资源管理技术的基础上，利用绿色能源和小基站间协作技术是解决以上问题的一种有效手段。相关研究还处于初期阶段，未有重大的理论或者技术突破。本项目以混合供能分层异构网络为背景，以保证服务质量为目标，研究无线网络中的能量管理和资源分配机制，拟开展以下研究工作：(1)动态能量获取方式下的HetNet用户关联和资源分配研究；(2)以用户为中心的下行协作传输优化研究。(3)联合动态上行功率控制和用户关联研究。通过本项目的研究，为绿色能源技术和协作技术的应用提供有价值的技术参考，为实现“绿色无线接入网络”提供一定的理论支撑。

如何在提升通信质量的同时降低网络能耗是超密集（UDN）和异构网络（HetNet）面临的一个重要问题。在传统资源管理技术的基础上，利用绿色能源和小基站间协作技术是解决以上问题的一种有效手段。本项目以UDN/HetNet为背景，以保证服务质量为目标，研究无线网络中的能量管理和资源分配机制，开展了以下研究工作：（1）动态能量获取方式下的UDN/HetNet用户关联和资源分配研究。以网络功耗最小化为目标、满足不同用户差异性服务质量为约束，建立了联合波束成形设计和计算资源分配的优化问题，并设计出低复杂度的算法；从负载平衡的角度研究用户关联问题，提出基于效用函数的动态用户关联分析方法，提出基于流量预测的动态用户关联和信道分配策略；从移动性管理角度分析用户关联/基站选择的网络性能和优化问题，提出基于多属性和基于机器学习的切换优化方法。（2）以用户为中心的下行协作传输优化研究。提出基于随机几何的分簇理论分析框架，利用随机点过程建模用户和接入点，理论推导得到复合信道条件下用户中断概率；针对基于控制/数据平面分离无蜂窝网络架构，提出了一种以用户为中心的微基站协作方案（即Voronoi CoMP）来缓解严重的干扰。（3）联合动态上行功率控制和用户关联研究。针对异构网络中用户动态分布特点，非均匀用户分布情形下存在网络负载不均衡和用户服务质量无法保证的问题，提出了联合上下行解耦的用户关联、多扇区频率分配、功率控制方案，有效提升用户上行链路性能。针对双层异构网络，通过卡尔曼滤波获取信道慢变特征，提出了基于卡尔曼滤波的分布式动态功率控制方法。通过本项目的研究，为绿色能源技术和协作技术的应用提供有价值的技术参考，为实现“绿色无线接入网络”提供一定的理论支撑。