全双工蜂窝网络技术研究

摘要

近年来，随着第五代（5G）无线通信理论和技术研究的发展，如何获取高资源利用率解决方案成为5G无线通信的一个研究子方向。全双工(FD)技术作为提高5G网络频谱效率的一项重要技术，为解决5G网络面临的极高速率等需求提供了一种潜在的解决方案。论文的主要工作包括：
　　（1）阐述了移动通信的发展需求以及对未来通信的一些技术要求，同时探讨了5G通信的研究背景以及全双工技术的研究现状。
　　（2）介绍了蜂窝网络架构的现状以及一种潜在的5G网络架构，接着概述一些新兴技术包括大规模MIMO技术，small cell网络，全双工技术，毫米波通信技术等。
　　（3）首先介绍了全双工MAC通信的特点与难点，其次分析了全双工MAC协议（ContraFlow协议）中双链路模式的对称与非对称两种实现方式以及两种方式实现过程中面对的挑战，最后探讨了适用于全双工MAC双链路传输的传输策略及其冲突解决方案。
　　（4）研究了采用全（网络空间）频率复用的一种全双工蜂窝网络方案，物理层考虑单信道（带内）的单输入单输出（SISO）配置。分析推导了全双工模式和半双工模式下蜂窝网络的理论吞吐量，最后通过仿真评估了两者在OFDMA多小区蜂窝系统场景下的性能。
　　（5）探讨了一种MIMO与全双工的结合方案，即研究了一种大规模MIMO下全双工密集部署的小蜂窝(small cell)网络的容量性能。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2全双工技术研究现状

1.3论文主要研究内容

1.4论文结构安排

第二章 5G蜂窝网络架构及相关技术研究

2.1 5G新型网络架构

2.2移动云网络技术

2.3毫米波通信技术

2.4 MIMO技术

2.5全双工技术

第三章 全双工MAC通信协议分析

3.1全双工MAC层通信分析

3.2双链路模型分析

3.3传输策略与冲突解决方案

第四章 单信道全双工蜂窝网络性能分析

4.1 SISO全双工模式可行性分析

4.2 SISO半双工和全双工系统模型分析

4.3基于OFDMA的系统性能分析

4.4仿真结果分析

4.5本章小结

第五章 大规模MIMO下的全双工密集网络性能分析

5.1密集型网络简介

5.2基于密集型网络的模型分析

5.3 MU-MIMO系统速率计算

5.4仿真结果分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 程序清单

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录3 攻读硕士学位期间申请的专利

附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢