无线分形蜂窝网络中的下行协同多点传输技术研究

摘要

协同多点传输（Coordinated Multiple Point,CoMP）是近年来移动通信网络的研究热点之一。很多研究表明，CoMP作为一项能提高数据速率、频谱效率和边缘用户吞吐量的技术，将会被应用在5G（5-th Generation）网络中。在CoMP中，协作基站的选择是进行协作传输的第一步也是极为关键的一步，而无线蜂窝网络的覆盖边界又将对协作节点选择过程产生一定影响。因此，本文重点着眼于对下行无线分形蜂窝网络中CoMP协作基站选择方法的研究，并探讨和分析在不同方法下整体网络的性能。 本文首先研究了CoMP现有的几种基本模型，对几种不同类型的CoMP进行了原理上的介绍，并从小区平均用户吞吐量和小区边缘用户吞吐量的角度探讨了不同类型CoMP技术的性能增益。研究表明无论是在同构网络还是异构网络中，CoMP都体现出了其相对于非CoMP传输的显著性能优势。JT CoMP又是几种CoMP中性能最优的技术，因此本文的研究将基于JT CoMP进行场景建模。 考虑到无线分形蜂窝网络中基站覆盖边界的分形特性，本文建立了各向异性路径损耗模型。然后利用随机几何理论对Small-Cell基站和用户分布进行建模，并建立了下行链路JT CoMP网络模型。考虑两种常见的协作基站选择策略，推导了在这两种策略下的用户可达速率和系统能效，并进行仿真分析和比较。结果表明，基于RSS（Received Signal Strength）的策略能使用户获得更高的可达速率。 最后，基于现有回传网络面临的容量挑战和基站资源受限的问题，本文提出了一种新的下行链路JT CoMP协作基站分簇算法。该协作基站分簇算法能够解决在基站资源块数目有限，且网络中每个用户的最小速率要求都能够被保证的情况下，如何尽可能减少网络中总回传流量的问题。仿真结果显示，提出的算法能够在现有约束条件下，使得网络的总回传流量达到更优。

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