摘要

 随着云计算和互联网的进步和发展，移动云计算现已成为下一代无线系统中最重要技术之一。与传统的蜂窝系统相比，移动云计算采用的是虚拟基站群架构，联合为用户数据进行传输和处理。然则如何有用的提升网络的传输效率和能量高效传输仍是学术界迫切讨论的问题之一。而通过以往学者对MIMO系统的研究知道其可以在一定程度上提高系统的性能和容量，因此对其进行简单的研究和调查。简单的研究基本的预编码技术，把研究的重点放在了在MIMO结合云计算的认知无线网络中对预编码能量高效传输的性能的优化算法。在解决该算法的过程中利用问题分解方法来进行算法的研究。并且在文中利用MATLAB对该算法进行了仿真，从仿真结果可以很直观的看出，通过此种预编码的算法可以有效的将能量节约从25%左右达到90%左右。因此，通过对预编码技术的研究确实可以有效的提高系统的性能。

关键词：MIMO系统  预编码技术  能量高效传输  优化算法

目录

1.  绪论.............................................................................................................................................1

   1.1  研究意义...................................................................................................................................1

   1.2  预编码技术的研究现状........................................................................................................3

   1.3  本文主要内容与结构.............................................................................................................3

   1.4  小结..........................................................................................................................................4

第2章  MIMO系统的简介……………………………………………………………….......................................…….5

    2.1  无线信道…………………………………………………………………………………...........................5

         2.1.1  时延扩展……………………………………………………………………………....................5

         2.1.2  多普勒频移…………………………………………………………………………...................8

    2.2  云无线接入网络架构………………………………………………………………............................9

   2.2.1  服务云逻辑架构……………………………………………………………….....................10

    2.3  MIMO技术简介……………………………………………………………………………....................13

         2.3.1  MIMO系统和原理介绍……………………………….………………….....................13

    2.4  预编码技术的介绍…………………………………………………………………...........................14

         2.4.1  预编码技术…………………………………………………………………..........................14

         2.4.2  线性预编码…………………………………………………………………….......................15

         2.4.3  非线性预编码……………………………………………………………….........................17

    2.5  小结…………………………………………………………..................................................…….…17

第3章  预编码在能量高效传输的研究………………………………………………….........................19

    3.1  通信信道建模…………………………………………………………………….................................21

    3.2  算法优化化简………………………………………………………………………………......................23

         3.2.1  预编码可行条件……………………………….…………………………………………..........24

    3.3  已知CSI条件………………………………………………….....................................................25

         3.3.1  预编码优化………………………………………………………......................................25

         3.3.2  预编码求解…………………………………………………….........................................26

    3.4  未知CSI条件………………………………………….……………..............................................27

         3.4.1  预编码分解………………………………………………………………….…….....................27

         3.4.2  预编码可行条件………………………………………………………………......................29

     3.5  仿真与小结……………………………………………………….................................................30

第4章  总结与展望...............................…………………………………………………...........................32

致谢……………………………………………………………………………………………….......................................33

参考文献……………………………………………………………………………………………..................................34

附录一：外文原文...................................................................................................................36

附录

   3.5  仿真和小结

为了评估提出的算法的性能，进行了仿真。仿真的是一个认知网络中的中有两个主链路。网络的拓扑结构如下图：

                                                 图3-4  网络拓扑结构

每个主网络链路的长度是50米，次网络基站是放在200×200m的正方形中心的。次网络用户是均匀分布在这个区域，并且两个主接收器的最小距离是25m。无线信道是瑞利衰落信道，该信道路径损耗以4为指数。所有的发射机和接收机都有4个天线。最大的输出功率是27.5dBm。主网络都以最大发射功率发射信号。，噪声功率密度是-174dBm/Hz，次网络系统的带宽和时间长度分别是1MHz和1秒。并且每个次网络用户有一个200kbps的速率要求，每个主接收器可接受的干扰功率

是为

=20dB，中断概率

是设为1%，在曲线上的每个点都是次网络用户的独立分布仿真1000次的平均得到的。在仿真中比较了两种不同发送情况下的能量消耗：

（1）最大速率发送：每个次网络用户以最大的速率发送，当然这要满足最大发送

     功率约束和对主接收器的干扰约束.

（2）最佳能量发送：最佳能量时间调度和本论文所提出的预编码矩阵。

图3-5  仿真结果

上图表示的是次网络系统的每比特能量消耗是次网络用户数量的函数。发现最佳能量发送情况下能极大程度的节约能量。在最大速率发送情况下，每比特平均能量消耗随着次网络系统流量负载的不同而不同。在最佳能量发送情况下，在能量消耗和系统流量负载之间有一个权衡。次基站通过充分利用时间资源能极大的节约能量。因此每比特能量消耗和系统流量负载是相适应的。当流量负载是很小的时候，能量节约是很多的。与最大速率发送情况相比，能量节约在情景一从30%到91%，在情景二从20到99%。

1. 总结与展望

 与传统的蜂窝系统相比，移动云计算采用的是虚拟基站群架构，联合为用户数据进行传输和处理。然则如何有用的提升网络的传输效率和能量高效传输仍是学术界迫切讨论的问题之一。MIMO系统可以有效的提高系统的性能和系统容量[24]，凭借着这一优势逐步打开了一扇通往高速传输的大门，并且随着技术的不断进步和发展，MIMO系统也在不断的完善着，同时在相关领域中也推动了其它技术的发展。但是到现在，由于其本身具有很大的复杂性，对于MIMO系统的相关技术标准的规定并没有被规范化，也没有很成形的实用的系统使用MIMO系统。当然，虽然MIMO系统可以有效的提高系统的性能和系统容量，但其仍存在着很多的缺陷[25]。但是正是因为其能够提高性能和容量的优点，对其相关的研究仍在不断的进行着。因此在这样的研究背景下，本论文对其进行了系统的研究和调查，对目前的主流预编码技术进行了简单的介绍，重点研究了在MIMO结合云计算的认知无线网络中对预编码的能量高效传输进行了一种算法的优化。并且在文中利用MATLAB对该算法进行了仿真，从仿真结果可以很直观的看出，通过此种预编码的算法可以有效的将能量节约从25%左右达到90%左右。因此，通过对预编码技术的研究确实可以有效的提高系统的性能。

 现在多核心处理器的发展越来越好了，并且基于云计算开放IT平台对于IT服务提供商和移动运营商来说也是一个不错的选择。现在移动运营商是时候该考虑使用云计算设备建立一个更大的可共享的处理资源池来实现低成本运营。在预编码技术的研究中，减少能量消耗，提高能量利用效率也是一项需要研究和解决的问题[26]，对此为了提高有效的预编码，未来研究领域应对预编码进行重点研究，这样可以保证在预编码的过程中，减少能量的消耗的同时，提高能量利用效率。

二：中文翻译...................................................................................................................43