无线通信系统能效问题及机制分析 摘要：针对当前无线通信系统能量使用效率低下的问题，从建立合理的能效指标和能耗模型入手，围绕无线资源管理、网络部署策略、物理层技术和网络架构等多个层面，展现一系列能量节省技术，并总结归纳最新的研究成果。在无线资源管理方面，阐述动态功率控制和多无线接入协调等机制；在网络部署方面，探讨异构网络、分布式天线阵列和多跳蜂窝等机制；在物理层技术和网络架构方面，主要说明 MIMO（多输入多输出）、OFDM（正交频分复用）和跨层优化机制。此外，指出该研究领域面临的挑战和今后的工作方向。
关键词：无线通信；能量效率；网络架构；资源管理；跨层优化 引言 当前温室效应和节能减排问题日益突出，其中很大一部分能耗源自信息通信技术迅猛发展带来的大量通信设施，特别是移动无线通信的能耗占据了很大一部分比例。巨大的能耗不仅带来了昂贵的资本投入和资源浪费，而且造成了巨大的环境污染，进一步加剧了温室效应。此外，移动通信用户对于手持终端电池的使用时间和待机时间也提出了越来越高的要求。为此，在兼顾通信容量和频谱效率的同时提高无线通信的能量使用效率是一项急需解决的难题。近年来，产业界和学术界针对无线通信的能量效率问题进行了广泛而深入的研究，开展了多个相关研究项目，如 GreenRadio（绿色无线电），并在多个研究方向取得卓有成效的研究成果，包括低功耗电路设计、高能效功率放大器和 DSP（数字信号处理）、先进的冷却通风系统、能耗指标和模型、微微蜂窝网络部署、中继和协作通信、自适应负载平衡、MIMO（多输入多输出）、OFDM（正交频分复用）和高能效的资源管理机制等。本文在说明衡量无线通信能量效率指标和能效模型的基础上，探讨了提高无线通信能量效率的一系列技术。
1 能效指标和模型 制定全面合理的能耗效率指标（简称能效指标）直接关系到网络能耗设计的优化目标和决策行为。当前，最常用的一种能耗效率指标是比特/焦耳，用于衡量单位能耗下系统吞吐量。实验表明，能效指标比特/焦耳随着节点数量的增加而增加，这意味着能效的提高带来网络规模和时延的增加。但是，现有的能耗模型通常只关注传输功率，当考虑收发器自身电路功耗时，优化的能量效率需要折中考虑传...
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