能量高效超密集网络的最优部署

（南京邮电大学通信与信息工程学院，江苏 南京 210003）

能量高效超密集网络的最优部署

葛亮，王志旭

（南京邮电大学通信与信息工程学院，江苏 南京 210003）

为使能量效率最大化，采用随机几何方法对多小区多用户MIMO蜂窝网络的上行链路进行建模，改进系统功耗模型，得到一个关于基站密度、发送信号功率、基站天线数、小区用户数以及导频复用因子的能量效率最大化问题。求解该问题，可得到最优的网络部署方案以及各最优参数与硬件特性、传播环境之间的关系。仿真与数值计算结果显示，超密集网络部署可以显著提高能量效率，但是随着基站密度的进一步增加，能量效率的提升很快饱和。更有趣的是，能量效率最优化所确定的部署方案恰为大规模MIMO情形。

能量效率；超密集网络；大规模MIMO；多用户MIMO；上行链路

1 引言

随着移动通信的发展和新应用的产生，网络流量空前增长[1]，与此同时，通信能耗以及相关的污染问题已成为主要的社会经济问题[2]，5G系统一方面需要更高的网络吞吐量，一方面又要求更低的功耗[3]，二者相互矛盾，但目前普遍认为，充分的网络密集化可以解决该矛盾。因此更高的频谱效率（spectralefficiency，SE）和能量效率（energy efficiency，EE）将会是下一代5G网络的核心目标之一。

网络密集化主要包括两个方面：小蜂窝[4,5]和大规模MIMO[6,7]，前者可以理解为超密集网络，可简单地通过在热点地区高密度地部署小蜂窝来实现；与此不同，大规模MIMO技术通过使用成百上千根偶极天线组成天线阵列来改变传统基站。……