协作通信关键技术

发布时间：2017-04-30 17:12

  本文关键词：协作通信关键技术，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：蜂窝系统为干扰受限系统,普遍认为超密集网络部署将是第五代移动通信(The5th Generation mobile communications,5G)网络的重要特征,这将使得干扰分布更加密集。作为第三代移动通信合作伙伴计划(The3rd Generation Partnership Project,3GPP)先进长期演进(LTE-A)系统中处理小区间干扰关键技术之一的协作通信技术,将继续在5G干扰协调中扮演重要角色。本文研究5G众多候选技术中的协作通信技术,从协作性能、如何协作及协作系统设计等三个协作通信的基本问题入手,开展了协作容量、协作自适应、有限反馈协作多点传输发送/接收(Coordinated Multipoint Transmission, CoMP)的研究。本文主要工作及成果如下： (1)协作广播MISO信道容量最大化的协作功率分配 针对包含N(N≥2)个协作发送点(transmission point, TP)和K个用户(用户均配置单根天线,各协作TP配置K根天线)的协作广播MISO信道,各协作TP发送功率受限,且假设各协作TP间能实时共享数据信息及信道质量信息(Channel Quality Indicator, CQI),为最大化协作广播信道总容量,基于各协作TP的独立迫零预编码,本文推导了最优的协作功率分配闭式解,并基于此给出了容量最大化的最优协作功率分配算法。仿真结果表明,在8用户、发送功率为30dBm时,相对于非协作的功率分配方案,所提出的协作功率分配方案吞吐量提高一倍。 (2)协作OFDM系统容量最大化的协作功率分配 对于包含N(N≥2)个协作TP和K个独立同分布子载波的协作OFDM系统(各子载波相互正交且假设其信道增益在给定调度时间间隔内保持不变),各协作TP发送功率受限。从理论上证明了,为最大化各子载波总容量,最多只有一个子载波被两个及以上协作TP共同传输、其他K-1个子载波中的任意一个子载波分别最多只被一个协作TP传输；基于此结论,给出了一定条件下最优协作功率分配的闭式解,并提出了协作OFDM系统容量最大化的协作功率注水分配算法。仿真结果表明,随着子载波数K的增大,相对于等功率分配方案及传统经典功率注水方案,所提出的最优协作功率注水算法的增益也越大。 (3)自适应调制动态发送点选择/动态发送点静默 针对3GPP Long Term Evolution (LTE)中的典型CoMP系统(包含3个协作TP),将所有可能的动态发送点选择/动态发送点静默(Dynamic Point Selection/Dynamic Point Blanking, DPS/DPB)方案分为三类,在一定的CQI定义假设条件下,推导了所有可能DPS/DPB方案下SINR (Signal to Interference and Noise ratio)的概率密度函数(Probability Density Function, PDF);对信道估计误差及反馈时延导致的非完美CQI反馈进行建模,推导了SINR关于非完美CQI反馈的条件PDF；提出非自适应、理想自适应、基于非完美CQI自适应QAM调制DPS/DPB方案。另外,给出了理想自适应QAM调制DPS/DPB方案下平均频谱效率的闭合表达式。仿真结果表明,相对于非自适应调制,自适应调制DPS/DPB能带来明显的性能增益。尽管所给出的DPS/DPB自适应分析模型针对包含3个协作TP的CoMP系统,不难将其扩展至一般情况下K≥3协作TP场景,因为增加协作TP的个数,只需增加PDF或条件PDF的维度,相关的推导分析仍然适用。 (4) LTE/LTE-A系统CoMP关键技术 研究分析了第四代移动通信(The4th Generation mobile communications,4G)即LTE/LTE-A系统中CoMP标准化关键技术,包括CoMP场景定义、下行CoMP发送技术、CSI反馈增强、干扰测量、参考信号设计、相关控制信号设计、上行CoMP接收技术；基于不同协作TP信道增益的非对称性,在同等性能(或复杂度)条件下,提出了复杂度(或性能)更优的联合传输(Joint Transmission, JT)反馈增强方案；在同等信令开销下,利用CoMP非周期性CSI反馈触发信息,提出了更加高效的公共参考信号(common reference signal, CRS)相关的控制信令过程。这为后续5G CoMP的演进研究打下了基础。 (5)有限反馈CoMP从4G到5G的演进 从码本设计、量化、相位模糊、量化比特分配、CSI时延等五个方面分析阐述了CoMP有限反馈问题,对典型CSI反馈方案仿真评估了协作集合大小对量化增益的影响；基于遍历高斯马尔科夫块衰落过程(ergodic Gauss-Markov block fading regular process)及Jakes信道散射模型,在3GPP定义的CoMP仿真环境下分析评估不同CoMP方案性能对CSI时延的敏感性。研究分析5G网络架构特征,在此基础上提出了充分协作(full cooperation)、更加先进协作(more advanced cooperation)及大规模密集协作(large-scale denser cooperation)的5GCoMP新特征,结合所阐述的CoMP有限反馈本质问题及典型反馈方案的量化增益分析结论,分析了该CoMP新特征所导致的有限反馈挑战并给出了对应的解决思路。
【关键词】：协作通信 协作功率分配 协作广播信道 协作自适应5G CoMP
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-10
• 目录10-12
• 符号对照表12-13
• 第一章 绪论13-35
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 协作通信技术15-22
• 1.2.1 协作通信背景15-18
• 1.2.2 协作通信的三个基本问题18-22
• 1.3 论文主要内容与创新22-24
• 1.4 论文组织结构24
• 1.5 参考文献24-35
• 第二章 协作广播MISO信道容量最大化的协作功率分配35-54
• 2.1 引言35-36
• 2.2 系统模型36-37
• 2.3 最优协作功率分配37-49
• 2.3.1 2-TP协作广播场景37-47
• 2.3.2 N-TP 协作广播场景47-49
• 2.4 仿真评估49-50
• 2.5 本章小结50
• 2.6 参考文献50-54
• 第三章 协作OFDM系统容量最大化协作功率分配54-73
• 3.1 引言54-55
• 3.2 传统注水功率分配算法55-56
• 3.3 协作OFDM系统模型56-57
• 3.4 最优的协作功率分配57-67
• 3.4.1 2-TP协作58-65
• 3.4.2 N-TP协作65-67
• 3.5 仿真评估67-68
• 3.6 本章小结68-69
• 3.7 参考文献69-73
• 第四章 自适应调制DPS/DPB73-94
• 4.1 引言73-74
• 4.2 系统模型74-76
• 4.3 非自适应及自适应调制DPS/DPB76-89
• 4.3.1 非自适应调制DPS/DPB76-79
• 4.3.2 理想自适应调制DPS/DPB79-81
• 4.3.3 非理想自适应调制DPS/DPB81-89
• 4.4 仿真评估89-91
• 4.5 本章小结91-92
• 4.6 参考文献92-94
• 第五章 LTE/LTE-A系统CoMP关键技术94-109
• 5.1 引言94
• 5.2 CoMP引入背景94-96
• 5.3 CoMP系统综述96-100
• 5.3.1 CoMP场景96-97
• 5.3.2 下行CoMP97-99
• 5.3.3 上行CoMP99-100
• 5.4 JT反馈增强100-102
• 5.5 CRS pattem DCI过程102-105
• 5.5.1 传统方案总结103-104
• 5.5.2 结合非周期CSI反馈触发的CRS Pattern设计104-105
• 5.6 CoMP系统性能评估105-106
• 5.7 本章小结106
• 5.8 参考文献106-109
• 第六章 有限反馈CoMP系统从4G到5G的演进109-126
• 6.1 引言109-110
• 6.2 有限反馈110
• 6.3 CoMP有限反馈110-117
• 6.3.1 码本设计112
• 6.3.2 基于单小区码本的信道量化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时延114
• 6.3.6 性能评估114-117
• 6.4 有限反馈5G CoMP117-121
• 6.4.1 5G网络架构118-119
• 6.4.2 5G CoMP119-120
• 6.4.3 5G CoMP反馈挑战120-121
• 6.5 本章小结121-122
• 6.6 参考文献122-126
• 第七章 总结与展望126-129
• 7.1 论文总结126-127
• 7.2. 研究展望127-129
• 缩略语129-131
• 致谢131-132
• 攻读博士期间发表的论文及申请的专利132-133

【共引文献】

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  本文关键词：协作通信关键技术，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：337268