绿色无线通信网络的基础理论和方法研究

Next generation wireless communication networks technologies can make leading contributions in energy conservation, low greenhouse gas emission, and green development. In this project, we study the energy-efficiency aspects of wireless networks, as well as design and optimization of green wireless networks in the smart grid environment. The main research topics include: 1) Technologies on green cooperative and cognitive wireless communications, to optimize cooperation mode selection, base station energy conservation, wireless channel sensing and access strategies, and to use the cognitive methodology to sense, learn, and adapt the system parameters to improve system energy efficiency. 2) Technologies on green resource management, to use recent advances in cloud computing and cross-layer optimization methods for high-efficiency radio resource management with imperfect system dynamics information and constraints on user quality of service (QoS). 3) Technologies on green wireless networks in the smart grid environment, to study the impacts of smart grid on the energy consumption and greenhouse gas emission of wireless networks, and to propose new green wireless networks technologies to reduce energy consumption and greenhouse gas emission.

下一代无线通信网络技术可在节能减排、绿色环保等方面做出领先性的贡献。本课题以能效性为基本设计出发点，一方面提高无线通信网络的能源利用率，另一方面充分适应并利用新能源和智能电网带来的变革来研究绿色通信。本课题拟提出的高性能绿色无线通信网络的新方法及关键技术主要包括：1）研究绿色协同和认知无线通信技术，根据不同的无线网络环境及用户业务，研究优化协同模式选择、基站节能和无线信道感知和接入，并发挥认知通信中的感知、学习、动态改变参数等优势来提高系统的能效性；2）研究绿色资源管理算法，利用云计算技术和跨层优化技术，深入研究在不完美的系统动态信息情况下高能效性的资源管理的算法，同时考虑到用户业务服务质量的限定条件；3）研究在智能电网环境下的绿色无线网络技术，研究智能电网对绿色无线网络运营中能源花费和温室气体排放的影响，提出绿色无线网络降低能耗和温室气体排放的新技术。

本项目按照研究计划书的要求，全面，按时，超额完成了合同中所规定的研究内容，达到并超过了合同中的预期指标要求。在核心期刊和国际会议上发表（包括录用）论文38 篇，其中SCI 检索23 篇，EI 检索15 篇，期刊论文29 篇，会议论文9 篇。申请发明专利9 项，获批发明专利3 项，申请软件著作6项。形成了自主知识产权；在国内外学术界产生了重要的学术影响。培养博士生1名、硕士生21 名（其中已授予硕士学位6 名）。按照项目计划全面实现课题研究目标：研究了利用协同和认知的技术来提高能源效率的核心算法；优化绿色异构网络中的资源管理；研究了在智能电网环境下的绿色无线网络的降低能耗和温室气体排放的新技术；提炼出了可形成具有自主知识产权的绿色无线通信网络的核心算法和专有技术与发明专利。本课题在以下几方面提出了具有创新性的研究成果：（1）研究绿色协同和认知无线通信技术。基于申请人建立的初级协同和认知无线通信模型，根据不同的无线网络环境及用户业务，研究优化干扰对齐网络和认知网络的最优策略。（2）研究绿色资源管理算法。根据申请人已有的初步的资源管理的模型，研究多层次、异构网络中小区间干扰控制和能效性的相互影响。研究异构网络中的系统信息对资源管理的影响，利用云计算技术和跨层优化技术，同时考虑到用户服务质量的限定条件，解决了无线通信网络、传感器网络、无人机系统等中高能效性的绿色资源管理的算法。（3）研究在智能电网环境下的绿色无线网络技术。根据智能电网的动态特性，研究智能电网对绿色无线网络运营中能源花费和温室气体排放的影响。针对动态的智能电网环境，提出绿色无线网络降低能耗和温室气体排放的新技术，并结合动态的用户业务需求，给出相应的新算法设计。