1、隨著無線通信業(yè)務(wù)的快速增長，無線網(wǎng)絡(luò)的能量消耗正在以驚人的速度增長，綠色通信引起了人們的廣泛關(guān)注。無論是從環(huán)境保護還是從經(jīng)濟發(fā)展的角度來考慮，提高能量效率已成為未來移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)越來越重要的問題。協(xié)作通信技術(shù)是實現(xiàn)綠色通信的有效手段，能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)的能量效率。因此，開展協(xié)作通信中基于能效的關(guān)鍵技術(shù)研究具有較高的學術(shù)價值和現(xiàn)實意義。
　　在單小區(qū)分布式天線系統(tǒng)中，研究了不同的遠端天線單元(RAU，Remote Antenna Uni

2、t)選擇協(xié)作策略對系統(tǒng)性能的影響。結(jié)合遠端天線單元到用戶的信道狀態(tài)信息的分布規(guī)律，利用概率論的知識，從理論上推導了各種協(xié)作傳輸方式下用戶的信噪比的分布規(guī)律和系統(tǒng)遍歷容量的分布，并給出了閉式的表達式。通過引入詳細的分布式天線系統(tǒng)功率消耗模型，進一步研究了系統(tǒng)的能效問題，給出了能效的表達式，并推導了譜效與能效的折中關(guān)系，為未來的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計提供了科學的指導。
　　針對多小區(qū)協(xié)作場景，對于每個用戶為單天線的情形，研究了總功率受限和每天線

3、功率受限下采用迫零預(yù)編碼的系統(tǒng)容量和公平性。對兩種功率約束條件下的公平性進行了分析，得到了公平性算法的閉式表達式。當每個用戶為多天線的情形，為了降低計算的復(fù)雜度，引入了信道范數(shù)最大的接收天線選擇算法，把每個用戶為多天線的情形轉(zhuǎn)化成等效的每個用戶單天線情形，推導的每用戶為單天線的公平性算法仍然適用。進一步研究了總功率受限和每天線功率受限下的能效傳輸問題。問題是一個非凸的分式優(yōu)化問題，針對該問題，提出了一種能效最大化迭代算法，把分式優(yōu)化問題

4、轉(zhuǎn)化成等價的整式優(yōu)化問題。在每次迭代過程中，通過拉格朗日對偶分解可獲得最優(yōu)的功率分配值，從而獲得最大的能效值。
　　在多小區(qū)低負載場景下，分別研究了基于基站休眠和帶寬擴展的能量節(jié)省問題。基于基站休眠策略，在滿足用戶不同的服務(wù)質(zhì)量要求下，建模成一個能量消耗最小化問題，提出了一種基于基站休眠模式的移動臺輪詢接入基站算法。該算法能顯著降低系統(tǒng)的能量消耗，并具有較低的復(fù)雜度。基于帶寬擴展，提出了多用戶OFDM(Orthogonal Fre

5、quency Division Multiplexing)下行鏈路系統(tǒng)中的能量節(jié)省迭代算法。原問題是一個混合的優(yōu)化問題，通過變量代換，原問題轉(zhuǎn)化成關(guān)于子載波分配的整數(shù)優(yōu)化問題。針對該整數(shù)優(yōu)化問題，提出了兩種低復(fù)雜度的子載波分配算法，即功率最小化迭代子載波分配算法和修正的向右滑動迭代算法。這兩種算法以不同的方式對子載波進行分配。其性能都優(yōu)于平均分配子載波算法，和窮搜算法具有相同的性能。
　　在整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，多個基站以簇的形式進行協(xié)

6、作。由于系統(tǒng)各種開銷的增加，所有基站不可能進行全部協(xié)作。因此，如何把系統(tǒng)中的基站以較低的復(fù)雜度劃分成不同的簇進行協(xié)作是一個具有挑戰(zhàn)性的內(nèi)容。本文提出了一種新穎的下行鏈路多基站協(xié)作動態(tài)成簇算法，并研究了系統(tǒng)的能量效率。首先，在每個符號等功率分配和每個天線等功率約束的條件下，分別推導了在完美的發(fā)送功率和實際發(fā)送功率條件下系統(tǒng)的頻譜效率和能量效率。其次，提出了一種基于信道范數(shù)的低復(fù)雜度動態(tài)成簇算法。所提算法的能量效率要好于靜態(tài)成簇算法的能量效