Lähetinoptimointi energiatehokkaissa moniantennisolukkoverkoissa

Tutkimuksessa havaittiin, että ehdotetuilla menetelmillä voidaan ideaalisesti saavuttaa parhaimmillaan moninkertainen energiatehokkuuden parannus olemassa oleviin menetelmiin verrattuna.

Perinteisesti langattomissa verkoissa on keskitytty datanopeuden ja spektrin käytön tehokkuuden maksimointiin välittämättä prosessointitehon vaikutuksesta energiatehokkuuteen. Suurella nopeudella lisääntyvä älylaitteiden määrä ja siitä seuraavat valtavat datanopeusvaatimukset tuovat kuitenkin erityisen haasteen energiatehokkuuden näkökulmasta, koska langattomien verkkojen hiilijalanjälki ei saisi kasvaa enää tämänhetkiseen verrattuna. Tämä onkin ollut merkittävä 5G-verkkojen suunnittelukriteeri ja tulee vielä merkittävämmäksi tulevaisuuden yhteiskunnassa, jossa vaatimukset kasvavat valtavasti ja lähes kaikki on yhteydessä kaikkeen. Tämän seurauksena prosessointiteho tulee merkittäväksi ja tulisi ottaa huomioon lähetyksessä.

Työ keskittyi useiden käyttäjien solukkoverkkoihin, joissa tukiasemat lähettävät yhteistoiminnallisesti dataa useille käyttäjille tai käyttäjäryhmille käyttämällä moniantennilähetystä. Suunnittelukriteerinä oli saada lähetettyä mahdollisimman suuri tietomäärä energiayksikköä kohti siten, että kuitenkin taataan tietty datanopeus kullekin käyttäjälle. Tämä mahdollistetaan siten, että otetaan koko lähetykseen liittyvä prosessointiteho huomioon lähetysmenetelmissä ja suunnitellaan tämän perusteella parhaat lähetystehot ja -suunnat. Tätä tekniikkaa voidaan kutsua energiatehokkaaksi yhteistoiminnalliseksi keilanmuodostukseksi. Lisäksi osia lähettimestä voitaisiin hetkellisesti sulkea energiatehokkuuden parantamiseksi.

Näiden kriteerien perusteella voidaan muodostaa optimointiongelma eri tilanteissa. Työssä ehdotettiin useita erilaisia ratkaisuja näihin ongelmiin sekä teoreettisesti maksimaalisen suorituskyvyn näkökulmasta että käytännöllisempiä laskennallisesti tehokkaampia ratkaisuja.