本文關鍵詞：協(xié)作通信關鍵技術，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：蜂窩系統(tǒng)為干擾受限系統(tǒng),普遍認為超密集網(wǎng)絡部署將是第五代移動通信(The5th Generation mobile communications,5G)網(wǎng)絡的重要特征,這將使得干擾分布更加密集。作為第三代移動通信合作伙伴計劃(The3rd Generation Partnership Project,3GPP)先進長期演進(LTE-A)系統(tǒng)中處理小區(qū)間干擾關鍵技術之一的協(xié)作通信技術,將繼續(xù)在5G干擾協(xié)調(diào)中扮演重要角色。本文研究5G眾多候選技術中的協(xié)作通信技術,從協(xié)作性能、如何協(xié)作及協(xié)作系統(tǒng)設計等三個協(xié)作通信的基本問題入手,開展了協(xié)作容量、協(xié)作自適應、有限反饋協(xié)作多點傳輸發(fā)送/接收(Coordinated Multipoint Transmission, CoMP)的研究。本文主要工作及成果如下： (1)協(xié)作廣播MISO信道容量最大化的協(xié)作功率分配 針對包含N(N≥2)個協(xié)作發(fā)送點(transmission point, TP)和K個用戶(用戶均配置單根天線,各協(xié)作TP配置K根天線)的協(xié)作廣播MISO信道,各協(xié)作TP發(fā)送功率受限,且假設各協(xié)作TP間能實時共享數(shù)據(jù)信息及信道質(zhì)量信息(Channel Quality Indicator, CQI),為最大化協(xié)作廣播信道總?cè)萘?基于各協(xié)作TP的獨立迫零預編碼,本文推導了最優(yōu)的協(xié)作功率分配閉式解,并基于此給出了容量最大化的最優(yōu)協(xié)作功率分配算法。仿真結(jié)果表明,在8用戶、發(fā)送功率為30dBm時,相對于非協(xié)作的功率分配方案,所提出的協(xié)作功率分配方案吞吐量提高一倍。 (2)協(xié)作OFDM系統(tǒng)容量最大化的協(xié)作功率分配 對于包含N(N≥2)個協(xié)作TP和K個獨立同分布子載波的協(xié)作OFDM系統(tǒng)(各子載波相互正交且假設其信道增益在給定調(diào)度時間間隔內(nèi)保持不變),各協(xié)作TP發(fā)送功率受限。從理論上證明了,為最大化各子載波總?cè)萘?最多只有一個子載波被兩個及以上協(xié)作TP共同傳輸、其他K-1個子載波中的任意一個子載波分別最多只被一個協(xié)作TP傳輸；基于此結(jié)論,給出了一定條件下最優(yōu)協(xié)作功率分配的閉式解,并提出了協(xié)作OFDM系統(tǒng)容量最大化的協(xié)作功率注水分配算法。仿真結(jié)果表明,隨著子載波數(shù)K的增大,相對于等功率分配方案及傳統(tǒng)經(jīng)典功率注水方案,所提出的最優(yōu)協(xié)作功率注水算法的增益也越大。 (3)自適應調(diào)制動態(tài)發(fā)送點選擇/動態(tài)發(fā)送點靜默 針對3GPP Long Term Evolution (LTE)中的典型CoMP系統(tǒng)(包含3個協(xié)作TP),將所有可能的動態(tài)發(fā)送點選擇/動態(tài)發(fā)送點靜默(Dynamic Point Selection/Dynamic Point Blanking, DPS/DPB)方案分為三類,在一定的CQI定義假設條件下,推導了所有可能DPS/DPB方案下SINR (Signal to Interference and Noise ratio)的概率密度函數(shù)(Probability Density Function, PDF);對信道估計誤差及反饋時延導致的非完美CQI反饋進行建模,推導了SINR關于非完美CQI反饋的條件PDF；提出非自適應、理想自適應、基于非完美CQI自適應QAM調(diào)制DPS/DPB方案。另外,給出了理想自適應QAM調(diào)制DPS/DPB方案下平均頻譜效率的閉合表達式。仿真結(jié)果表明,相對于非自適應調(diào)制,自適應調(diào)制DPS/DPB能帶來明顯的性能增益。盡管所給出的DPS/DPB自適應分析模型針對包含3個協(xié)作TP的CoMP系統(tǒng),不難將其擴展至一般情況下K≥3協(xié)作TP場景,因為增加協(xié)作TP的個數(shù),只需增加PDF或條件PDF的維度,相關的推導分析仍然適用。 (4) LTE/LTE-A系統(tǒng)CoMP關鍵技術 研究分析了第四代移動通信(The4th Generation mobile communications,4G)即LTE/LTE-A系統(tǒng)中CoMP標準化關鍵技術,包括CoMP場景定義、下行CoMP發(fā)送技術、CSI反饋增強、干擾測量、參考信號設計、相關控制信號設計、上行CoMP接收技術；基于不同協(xié)作TP信道增益的非對稱性,在同等性能(或復雜度)條件下,提出了復雜度(或性能)更優(yōu)的聯(lián)合傳輸(Joint Transmission, JT)反饋增強方案；在同等信令開銷下,利用CoMP非周期性CSI反饋觸發(fā)信息,提出了更加高效的公共參考信號(common reference signal, CRS)相關的控制信令過程。這為后續(xù)5G CoMP的演進研究打下了基礎。 (5)有限反饋CoMP從4G到5G的演進 從碼本設計、量化、相位模糊、量化比特分配、CSI時延等五個方面分析闡述了CoMP有限反饋問題,對典型CSI反饋方案仿真評估了協(xié)作集合大小對量化增益的影響；基于遍歷高斯馬爾科夫塊衰落過程(ergodic Gauss-Markov block fading regular process)及Jakes信道散射模型,在3GPP定義的CoMP仿真環(huán)境下分析評估不同CoMP方案性能對CSI時延的敏感性。研究分析5G網(wǎng)絡架構(gòu)特征,在此基礎上提出了充分協(xié)作(full cooperation)、更加先進協(xié)作(more advanced cooperation)及大規(guī)模密集協(xié)作(large-scale denser cooperation)的5GCoMP新特征,結(jié)合所闡述的CoMP有限反饋本質(zhì)問題及典型反饋方案的量化增益分析結(jié)論,分析了該CoMP新特征所導致的有限反饋挑戰(zhàn)并給出了對應的解決思路。
【關鍵詞】：協(xié)作通信 協(xié)作功率分配 協(xié)作廣播信道 協(xié)作自適應5G CoMP
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-10
• 目錄10-12
• 符號對照表12-13
• 第一章 緒論13-35
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 協(xié)作通信技術15-22
• 1.2.1 協(xié)作通信背景15-18
• 1.2.2 協(xié)作通信的三個基本問題18-22
• 1.3 論文主要內(nèi)容與創(chuàng)新22-24
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)24
• 1.5 參考文獻24-35
• 第二章 協(xié)作廣播MISO信道容量最大化的協(xié)作功率分配35-54
• 2.1 引言35-36
• 2.2 系統(tǒng)模型36-37
• 2.3 最優(yōu)協(xié)作功率分配37-49
• 2.3.1 2-TP協(xié)作廣播場景37-47
• 2.3.2 N-TP 協(xié)作廣播場景47-49
• 2.4 仿真評估49-50
• 2.5 本章小結(jié)50
• 2.6 參考文獻50-54
• 第三章 協(xié)作OFDM系統(tǒng)容量最大化協(xié)作功率分配54-73
• 3.1 引言54-55
• 3.2 傳統(tǒng)注水功率分配算法55-56
• 3.3 協(xié)作OFDM系統(tǒng)模型56-57
• 3.4 最優(yōu)的協(xié)作功率分配57-67
• 3.4.1 2-TP協(xié)作58-65
• 3.4.2 N-TP協(xié)作65-67
• 3.5 仿真評估67-68
• 3.6 本章小結(jié)68-69
• 3.7 參考文獻69-73
• 第四章 自適應調(diào)制DPS/DPB73-94
• 4.1 引言73-74
• 4.2 系統(tǒng)模型74-76
• 4.3 非自適應及自適應調(diào)制DPS/DPB76-89
• 4.3.1 非自適應調(diào)制DPS/DPB76-79
• 4.3.2 理想自適應調(diào)制DPS/DPB79-81
• 4.3.3 非理想自適應調(diào)制DPS/DPB81-89
• 4.4 仿真評估89-91
• 4.5 本章小結(jié)91-92
• 4.6 參考文獻92-94
• 第五章 LTE/LTE-A系統(tǒng)CoMP關鍵技術94-109
• 5.1 引言94
• 5.2 CoMP引入背景94-96
• 5.3 CoMP系統(tǒng)綜述96-100
• 5.3.1 CoMP場景96-97
• 5.3.2 下行CoMP97-99
• 5.3.3 上行CoMP99-100
• 5.4 JT反饋增強100-102
• 5.5 CRS pattem DCI過程102-105
• 5.5.1 傳統(tǒng)方案總結(jié)103-104
• 5.5.2 結(jié)合非周期CSI反饋觸發(fā)的CRS Pattern設計104-105
• 5.6 CoMP系統(tǒng)性能評估105-106
• 5.7 本章小結(jié)106
• 5.8 參考文獻106-109
• 第六章 有限反饋CoMP系統(tǒng)從4G到5G的演進109-126
• 6.1 引言109-110
• 6.2 有限反饋110
• 6.3 CoMP有限反饋110-117
• 6.3.1 碼本設計112
• 6.3.2 基于單小區(qū)碼本的信道量化112
• 6.3.3 相位模糊(phase ambiguity，，PA)112-113
• 6.3.4 量化比特分配113-114
• 6.3.5 CSI時延114
• 6.3.6 性能評估114-117
• 6.4 有限反饋5G CoMP117-121
• 6.4.1 5G網(wǎng)絡架構(gòu)118-119
• 6.4.2 5G CoMP119-120
• 6.4.3 5G CoMP反饋挑戰(zhàn)120-121
• 6.5 本章小結(jié)121-122
• 6.6 參考文獻122-126
• 第七章 總結(jié)與展望126-129
• 7.1 論文總結(jié)126-127
• 7.2. 研究展望127-129
• 縮略語129-131
• 致謝131-132
• 攻讀博士期間發(fā)表的論文及申請的專利132-133

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊全會;蔣朝暉;;無線寬帶通信中的MIMO技術[J];安徽職業(yè)技術學院學報;2005年04期

2 呂進文;張立軍;陳常嘉;;MIMO系統(tǒng)中改進的天線選擇算法[J];北京交通大學學報;2006年02期

3 周嗣勇;楊維;;基于V-BLAST的多載波直接序列擴頻CDMA系統(tǒng)上行鏈路性能分析[J];北京交通大學學報;2007年02期

4 蔣偉,項海格;采用M-QAM調(diào)制的MIMO系統(tǒng)中基于置信度傳播的多用戶檢測算法[J];北京大學學報(自然科學版);2004年05期

5 李偉華;焦秉立;;基于周期反饋MIMO系統(tǒng)的容量研究[J];北京大學學報(自然科學版);2009年05期

6 胡高平;程艷;;基于EM算法的MIMO OFDM系統(tǒng)信道估計[J];中國傳媒大學學報(自然科學版);2009年02期

7 王強;陶小峰;許靈軍;舒晶;張平;;降低B3G系統(tǒng)中MIMO接收機復雜度的方法[J];北京工業(yè)大學學報;2008年10期

8 肖征榮,余智,趙紹剛,吳偉陵;使用復小波包的MIMO-OFDM無線系統(tǒng)[J];北京航空航天大學學報;2004年11期

9 王雪松;楊星;薛春美;李道本;;MIMO-CDMA系統(tǒng)中的相位編碼技術[J];北京航空航天大學學報;2011年09期

10 楊宇;匡鏡明;費澤松;;空間復用MIMO系統(tǒng)的功率分配新算法[J];北京理工大學學報;2006年07期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于波;MIMO通信系統(tǒng)中的天線選擇與預編碼技術研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

2 郭文卓;多天線多用戶通信系統(tǒng)關鍵技術研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

3 宮宇;基于STBC-OFDM技術的海上移動通信新框架體系的研究[D];大連海事大學;2010年

4 張昕;基于OFDMA的寬帶無線通信系統(tǒng)資源分配研究[D];華南理工大學;2010年

5 吳敏;多天線通信系統(tǒng)中有限反饋技術研究[D];北京交通大學;2010年

6 王階;MIMO系統(tǒng)中的定向干擾抑制研究[D];電子科技大學;2010年

7 夏欣;多用戶MIMO系統(tǒng)中的預編碼及用戶調(diào)度技術研究[D];電子科技大學;2010年

8 呂凌;廣義協(xié)作通信若干關鍵技術研究[D];解放軍信息工程大學;2009年

9 陳亮輝;CDMA移動通信中參數(shù)估計和數(shù)據(jù)檢測[D];解放軍信息工程大學;2009年

10 楊波;高頻譜效率的無線網(wǎng)絡廣義協(xié)作通信技術研究[D];解放軍信息工程大學;2010年

  本文關鍵詞：協(xié)作通信關鍵技術，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：337268