基于5G small cell网络的用户移动性能研究

摘要

5G通讯网络在未来的发展中将面临更大的挑战:移动数据容量增长千倍，连接设备数量增长10-100倍，低5倍的延迟及端用户数据速率增长100倍等等。为了解决指数增长的容量需求，协作通信作为提升5G small cell网络的无线传输容量和可靠性的有效方案受到了学术界的青睐。异构的网络结构，致密部署的small cell，这些给系统带来好处的同时也带来了挑战。更加复杂化的干扰如何消除，以及用户移动性带来的频繁切换和冗余等问题值得思考和研究。
　　本文首先介绍了控制用户平面分离的异构网络结构，在宏基站（macrocell）层上致密部署服从泊松点过程的small cell基站。提出了一个基于距离比的协作方案，定义了一个协作阈值来选择满足条件的邻近基站参与协作，并且基于随机几何的知识推导了用户到各基站的距离分布，得到了基站参与协作的概率。
　　然后在提出的协作模型基础上，研究了SISO（单输入单输出）场景的覆盖概率，进一步将SISO场景扩展到MIMO（多输入多输出）场景，推导了多天线多小区进行协作的覆盖概率。仿真结果显示相比于不协作场景和单天线场景，提出的多小区协作方案使覆盖概率得到了提升。
　　最后基于前文提出的协作模型和覆盖概率分析，提出了一个冗余比的指标来衡量系统用户的移动性能。仿真分析了用户的切换率，并且显示在不同的协作阈值下可以得到的冗余比的最小值，这是切换冗余和容量增益之间的一个折中点，对于衡量系统的冗余和基站的部署以及small cell基站半径的选择有一定的指导意义。

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1 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2国内外研究现状及趋势

1.3论文研究内容和各章节分配

2 Small cell网络协作建模与分析

2.1 引言

2.2 协作技术

2.3 系统模型

2.4 协作模型及协作概率分析

2.5 本章小结

3 SISO场景下5G协作small cell网络的覆盖概率分析

3.1 引言

3.2 覆盖概率分析

3.3 仿真及结果分析

3.4 本章小结

4 MIMO场景下5G协作small cell网路的覆盖概率分析

4.1 引言

4.2 干扰模型

4.3 覆盖概率

4.4 仿真及结果

4.5 本章小结

55G协作small cell网络用户移动性能分析

5.1 引言

5.2 协作small cell网络用户切换率分析

5.3协作small cell网络用户切换冗余分析

5.4 仿真及性能分析

5.5 总结

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间参与项目和研究成果