LTE-A异构网络多点协作传输技术研究

摘要

随着移动互联网的迅猛发展，室内、热点、低速移动成为宽带移动通信更重要的应用场景。以宏基站为主的网络部署已经很难满足需求，因此，异构网络应运而生。异构网络能够显著提升系统吞吐量和频谱效率，但同时会引入复杂的干扰。异构网络是当前的挑战，也是未来的方向。LTE-Advanced的一个重要特征就是支持异构网络部署，未来的5G网络也将是超密集异构网络。
　　在异构网络环境下，通过无线资源管理技术优化系统性能，提高频谱效率和能量效率，是本文的核心问题。围绕这个核心问题，本文从4个方面展开研究工作：
　　(1)研究异构干扰场景，并在异构场景下应用多点协作传输技术，改善小区边缘用户的性能。对异构网络干扰状况和协作状态进行仿真分析。结果表明增加Pico基站数量或者扩展Pico小区范围，可以分流更多Macro基站负载，但同时会使系统的全局干扰更加严重。所以，异构网络下的多点协作具有重要意义。
　　(2)研究多用户联合传输方案CoMP-MU-MIMO。将CoMP-MU-MIMO等效为MIMO系统，采取预编码技术消除配对用户间干扰，并对比不同用户配对算法对预编码性能的影响。
　　(3)在单基站功率约束条件下，研究异构协作联合传输方案。Macro基站和Pico基站功率差异较大，异构协作联合传输时存在单基站功率约束问题。考虑不同策略，对协作用户进行资源分配。分配策略包括整体容量最大化分配方案、流数据等功率分配方案和用户速率最大化分配方案。
　　(4)研究对非协作用户的资源分配和性能优化问题。系统中的大部分用户只需要一个服务基站，这部分非协作用户的性能很大程度上决定了系统的整体性能。考虑余量自适应准则和速率自适应准则，采用贪婪算法和斜率加载算法求解约束条件下的极值问题。
　　超密集异构网络是移动通信发展的趋势，异构环境下的干扰问题将会愈发突出。将多点协作技术引入异构场景，通过动态资源分配改善边缘用户性能，优化系统整体性能，具有一定的研究价值和实用需求。

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缩略词表

主要数学符号表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状与发展态势

1.3 研究内容与结构安排

第二章 异构协作场景无线资源管理基础

2.1 LTE-Advanced系统基础

2.2 异构网络

2.3 多点协作传输

2.4 无线资源管理

2.5 本章小结

第三章 异构网络中的协作方案选择

3.1 异构网络干扰分析

3.2 异构网络下协作节点选择

3.3 异构协作传输方案

3.4 预编码

3.5 2×2异构协作方案

3.6 本章小结

第四章 异构网络协作方案下资源分配

4.1 选择配对用户

4.2 单基站功率约束

4.3 单基站功率约束下的功率分配方案

4.4 本章小结

第五章 非协作用户的资源分配

5.1 OFDM系统中资源分配算法研究

5.2 容量最大化准则

5.3 功率最小化准则

5.4 MIMO-OFDM系统中资源分配算法研究

5.5 本章小结

第六章 总结

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

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学位论文答辩后勘误修订说明表