基于认知MIMO网络的资源分配方法

倪国英,,,,

(1.新疆大学 信息科学与工程学院,乌鲁木齐 830046;2.中国移动通信集团新疆有限公司 网络监控部,乌鲁木齐 830046)

0 概述

随着物联网的不断发展,无线通信需求迅速扩张,由此导致频谱资源越来越匮乏,能量消耗不断增加。目前,信息通信技术基础设施已经占全球能源消耗的3%以上,造成全球二氧化碳排放量超过5%[1]。在多数情况下,使用认知多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)网络可以更充分地利用空闲频谱资源,但其会产生更高的能量消耗。因此,在多用户认知无线电(Cognitive Radio,CR)网络中[2-3],节能传输对减少碳排放和延长无线设备电池寿命至关重要[4-6]。如何降低网络中的能耗是目前无线通信中面临的重要问题之一。

近年来,针对无线网络的能耗问题已有大量研究。其中,文献[7-10]将认知无线网与MIMO等技术相结合,有效地解决了低能效的问题。文献[7]针对多用户大规模多输入多输出移动通信上行系统,提出一种基于能效优化的资源分配算法,其在满足用户数据速率和可容忍的干扰水平约束条件下,能够最大化系统能效。文献[8]针对发射机拥有不完全信道状态信息的情况,研究鲁棒的波束形成以提高无线网络的能效,其分数形式的数学模型是非凸的,利用半定规划(Semidefinite Programming,SDP)松弛将其转化为凸问题后再进行求解。文献[9]在认知MIMO网络中,次用户不干扰主用户,且在满足速率要求传输波束矢量的情况下,通过分解方法将系统规划问题转化成关于时间项的凸优化问题,然后分配时间资源以提高能效。……