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论文编号 201501-92
论文题目 LTE-Advanced绿色蜂窝网络中用户公平性与能效的联合优化
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Joint Optimization of User Fairness and Energy Efficiency in Green LTE-Advanced Cellular Network

首发时间:2015-01-07

Wang Guangyuan 1   

Wang Guangyuan(1989-),male,master,green wireless communication

Feng Zhiyong 1   

Feng Zhiyong(1971-),female,Professor,wireless communications

  • 1、School of Information and Communication Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876

Abstract:Energy efficiency has become one of the major design goals for green wireless networks, not only for its great effect on global energy crisis and serious CO2 emissions, but also for a growing operation expenditure cost. As the most important energy consuming component, base stations (BSs) are underutilized during low traffic time. Dynamic BS sleeping schemes make energy saving at the cost of cell-edge users' QoS (quality of service), which results in user unfairness. However, the joint optimization of user fairness and energy saving has not studies. In this paper, we develop a theoretical framework for base station energy saving in the downlink LTE-Advanced network and formulate a utility maximization problem that allow for a flexible tradeoff between energy saving and proportional user fairness. However, the joint optimization problem that is non-convex integer program is proved to be NP-hard. We decompose the general problem into two sub-problems and get the close-form solution for load-aware resource allocation problem and propose a greedy dynamic BS operation algorithm, which is easy to implement in practice. Simulations under various practical configurations demonstrate that the proposed algorithm can significantly reduce energy consumption while guarantee the mobile user fairness.

keywords: Energy-Efficiency CoMP Sleeping Mode

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LTE-Advanced绿色蜂窝网络中用户公平性与能效的联合优化

王广远 1   

Wang Guangyuan(1989-),male,master,green wireless communication

冯志勇 1   

Feng Zhiyong(1971-),female,Professor,wireless communications

  • 1、信息与通信工程学院,北京邮电大学,北京 100876

摘要:能源效率作为绿色无线通信网络设计的重要指标,对于减少二氧化碳排放并降低日益增长的运营成本至关重要。作为主要的能耗单元,蜂窝网络基站在网络闲时同样消耗着大量能源资源。一般的动态基站休眠机制在提高能效同时却降低了小区边缘用户的服务质量。文章对LTE-Advanced下行通信下能效与用户公平性的联合优化问题进行了数学建模与分析,然而,联合优化问题是具有高复杂度的非凸整数规划问题。文章对问题进行了有效分解,得出了流量感知资源分配问题的闭式解并提出了基于贪婪算法的动态基站算法。仿真结果显示文章提出的算法能在保证用户公平性前提下大幅降低能源消耗。

关键词: 通信与信息系统 能源效率 休眠机制

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Wang Guangyuan,Feng Zhiyong. Joint Optimization of User Fairness and Energy Efficiency in Green LTE-Advanced Cellular Network[EB/OL]. Beijing:Sciencepaper Online[2015-01-07]. http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/201501-92.

No.4625901102809214****

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LTE-Advanced绿色蜂窝网络中用户公平性与能效的联合优化