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联合传输机制下的三维超密集网络性能分析

通信技术 2023年第1期56卷 33-41页

作者：郭诗鹏杭州电子科技大学浙江杭州310018

超密集网络(Ultra-dense Networks,UDN)作为一项新兴技术,通过密集部署微基站大幅提升了网络容量,近年来受到了广泛关注。但随着二维平面基站数量逐渐饱和,基站部署逐渐向三维(3D)立体化发展。因此,针对中央商务区(Central Business Dis... 详细信息

超密集网络(Ultra-dense Networks,UDN)作为一项新兴技术,通过密集部署微基站大幅提升了网络容量,近年来受到了广泛关注。但随着二维平面基站数量逐渐饱和,基站部署逐渐向三维(3D)立体化发展。因此,针对中央商务区(Central Business District,CBD)等未来移动通信典型应用场景,基于随机几何理论对写字楼中基站与用户的分布进行建模与分析。该场景下,考虑到实际部署情况,用户只会接收到其上方基站的信号,而忽略低楼层基站的影响。针对这一特点,基于联合传输(Joint Transmission,JT)方案的覆盖性能,推导出用户的覆盖率和遍历容量解析表达式。结果表明,覆盖率和遍历容量都随协作簇的变大而增加,收益呈递减状态。

关键词：超密集网络中央商务区随机几何联合传输

一种适用于协作多点联合传输的自适应PMI反馈方法

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信号处理 2011年第3期27卷 357-361页

作者：李士超邱玲中国科学技术大学个人通信与扩频实验室安徽合肥230027

作为下一代无线通信系统的关键技术,协作多点传输能够有效降低相邻小区之间的干扰,提高小区边缘用户的频谱效率。在频分双工系统中,其性能依赖于各基站获取的基于有线反馈的信道状态信息的准确性。然而,所有协作基站都获得相同精确程度... 详细信息

作为下一代无线通信系统的关键技术,协作多点传输能够有效降低相邻小区之间的干扰,提高小区边缘用户的频谱效率。在频分双工系统中,其性能依赖于各基站获取的基于有线反馈的信道状态信息的准确性。然而,所有协作基站都获得相同精确程度的信道状态信息会导致用户终端的反馈开销随着协作基站数线性增长。本文关注于如何在性能增益和反馈开销之间取得折中,提出一种适用于协作多点联合传输的自适应预编码矩阵索引反馈方法。用户终端根据不同协作基站下行链路的信道质量指示的相对大小,自适应的用不同的比特数表示不同强度链路的预编码矩阵索引,即用较多比特数表示具有较高信道质量指示的预编码矩阵索引,反之亦然。仿真结果表明,与传统反馈方案相比,该方法在几乎不牺牲频谱效率的前提下,大幅降低了反馈开销。

关键词：联合传输反馈开销性能折中自适应

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网络MIMO中的基站联合传输技术

信号处理 2011年第3期27卷 456-460页

作者：张瑞宋荣方南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 河南工业大学信息科学与工程学院郑州450001 东南大学移动通信国家重点实验室南京210096

协作多点(CoMP)是未来无线通信中的关键技术之一。多个小区基站通过对信道状态信息(CSI)和用户数据信息的不同程度共享,实现多基站协作传输,将传统意义上的干扰转化为对用户有用的信号,从而提高频谱效率,极大改善小区边缘用户的性能。... 详细信息

协作多点(CoMP)是未来无线通信中的关键技术之一。多个小区基站通过对信道状态信息(CSI)和用户数据信息的不同程度共享,实现多基站协作传输,将传统意义上的干扰转化为对用户有用的信号,从而提高频谱效率,极大改善小区边缘用户的性能。块对角(BD)算法通过在干扰信道的零空间上设计合适的预编码向量,完全抵消干扰。本文将BD算法用于多小区联合传输,从空间维的角度剖析了其干扰抵消和宏分集增益的工作原理,并将其与迫零(ZF)算法,最小均方误差(MMSE)算法,时分多址(TDMA)以及单用户特征值波束成形算法比较,分析了各种算法的优劣。同时将协作BD算法与非协作BD算法比较。仿真结果表明BD算法优于上述预编码算法,协作传输优于非协作传输。

关键词：基站协作联合传输预编码块对角化

基于CoMP联合传输的异构网络资源联合分配研究

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基于CoMP联合传输的异构网络资源联合分配研究

作者：高云苏州大学

学位级别：硕士

异构网络通过在传统宏小区覆盖范围内中增加低功率传输节点,缩短了基站与用户终端间的信号传输距离,增强了接收信号强度,从而大幅提升系统容量,被认为是5G的重要网络部署模式。但小区间叠加覆盖引入的的层间干扰是限制异构网络发展的一... 详细信息

异构网络通过在传统宏小区覆盖范围内中增加低功率传输节点,缩短了基站与用户终端间的信号传输距离,增强了接收信号强度,从而大幅提升系统容量,被认为是5G的重要网络部署模式。但小区间叠加覆盖引入的的层间干扰是限制异构网络发展的一个主要因素。当前,将协作多点技术(Co MP)引入异构网络,通过基站间有效协作调度资源可以抑制甚至消除干扰问题,是异构网络领域一个新的研究点。本文重点研究了Co MP联合传输模式下,异构网络无线信道及功率资源的联合分配问题。分别设计了面向高谱效和兼顾公平性的资源分配方案。较深入探讨了如何通过大问题分解、迭代等多种方式降低信道和功率资源联合分配问题的复杂度,设计出合理有效的资源分配算法。本文取得的主要研究成果如下:(1)提出了面向高谱效的异构网络联合传输模式下信道及功率资源的联合分配方案。以最大化系统吞吐量为目标建立数学模型,进而设计了复杂度较低的基于迭代的资源联合分配算法。将原问题分解为信道分配子问题和功率分配子问题,按照设计的信道分配算法和功率分配算法依次求解,直到资源联合分配算法收敛。仿真结果表明,本文提出的方案可以得到比现有的资源分配方案更高的系统吞吐量,而且算法能在较少的迭代次数内实现收敛。(2)研究了兼顾系统频谱效率和用户公平性的信道及功率资源联合分配方案。以最大化最差用户吞吐量为目标建立数学模型,进而设计了基于拉格朗日对偶分解的迭代算法。将原问题分解为4个子问题,并分别设计了信道分配算法以及基于迭代和基于二分法的功率分配算法。最后通过仿真验证了所提方案在用户吞吐量及公平性等方面的性能,以及算法的快速收敛性。

关键词：异构网络协作多点联合传输信道分配功率分配最大最小公平

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协作多点联合传输中关键问题的解决方案

协作多点联合传输中关键问题的解决方案

作者：姜涛南京邮电大学

学位级别：硕士

协作多点(Coordinated Multiple Points,CoMP)传输作为LTE-Advanced的关键技术之一得到了广泛的关注。在干扰受限的蜂窝系统中,CoMP技术可以有效提高系统性能,特别是CoMP中的联合传输技术理论上能提供较高的频谱效率。但这种技术需要用... 详细信息

协作多点(Coordinated Multiple Points,CoMP)传输作为LTE-Advanced的关键技术之一得到了广泛的关注。在干扰受限的蜂窝系统中,CoMP技术可以有效提高系统性能,特别是CoMP中的联合传输技术理论上能提供较高的频谱效率。但这种技术需要用户反馈它与协作系统中所有基站之间的信道状态信息,并且在所有协作的基站之间通过回程链路共享用户数据信息,协作基站数越多,基站间交换的数据量越大。实际应用中,为了减少上行链路的反馈压力和回程链路数据量,用户可以只反馈部分对它干扰较大的基站对应的信道状态信息,同时由这部分基站参与对用户的联合传输。这种联合传输方式需要解决的两个关键问题是:(1)有限反馈方案的设计。用户通过反馈协作系统中部分基站对应的信道状态信息来减少反馈量,需要解决如何选择这部分基站的问题。(2)联合传输方案设计。因为用户只反馈了协作系统中部分基站对应的信道状态信息,所以需要解决如何通过这些信道状态信息进行用户调度和预编码,并在减少回程链路数据量的同时获得良好的系统性能的问题。本论文主要对联合传输中的以上两个关键问题进行研究,并给出了相应的解决方案。首先本文对用户接收端信干噪比进行研究,在充分考虑信道量化误差的情况下推导出了用户接收端信干噪比的表达式,并提出了一种基于协作增益的反馈方案,这种方案通过选择能给用户带来较大增益的基站对应的信道状态信息进行反馈。仿真表明,这种方案能能在反馈量和系统性能之间达到良好的平衡。其次本文将单小区正交波束成形技术推广到多小区,提出了一种多小区联合正交波束成形方案来解决联合传输中的用户调度和预编码问题。与传统方案相比,这种方案对信道矩阵没有任何限制,基站可以选择信道条件最好的用户参与联合传输。仿真表明,这种方案可以有效减少回程链路数据量,同时具有更好的系统性能。

关键词： CoMP 联合传输有限反馈预编码

非理想回程下CoMP联合传输技术的改进与仿真

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非理想回程下CoMP联合传输技术的改进与仿真

作者：闫晟东北京工业大学

学位级别：硕士

LTE-Advanced技术作为LTE技术的后续演进,引入了载波聚合、多天线增强、多点协作传输、小基站增强等关键技术,以此进一步提高无线通信网络系统的带宽、峰值传输速率、用户平均吞吐量、边缘用户吞吐量等。其中多点协作传输技术的提出,为... 详细信息

LTE-Advanced技术作为LTE技术的后续演进,引入了载波聚合、多天线增强、多点协作传输、小基站增强等关键技术,以此进一步提高无线通信网络系统的带宽、峰值传输速率、用户平均吞吐量、边缘用户吞吐量等。其中多点协作传输技术的提出,为小区间干扰和小区边缘吞吐量两个问题提供了很好的解决方案。多点协作传输技术是通过多个通信节点的联合调度和(或)协调调度/波束赋型,减小LTE-Advanced系统中的小区间信号干扰,提高小区用户特别是小区边缘用户的接收信噪比,从而提升这些用户的系统吞吐量,改善用户通信质量。这一技术的基本原理和实现方法已经有了初步的结论,但是在实际应用中,还面临不少需要解决的问题。由于LTE-Advanced系统的平滑升级,LTE-Advanced系统中仍然残存着为数不少的非理想回程网络。非理想回程网络存在不稳定且不可忽略延迟,导致多点协作技术面临多个传输节点无法保证同时对用户设备发送数据,从而影响联合调度和(或)协调调度/波束赋型的效果,最终影响LTE-Advanced系统吞吐量。本文以多点协作技术中的联合传输子技术为基础,提出了基于高速缓存和时间戳的联合传输改进策略。这一策略首先将非理想回程的不稳定延迟转换为了LTE-Advanced基站的稳定可预估延迟。其次,通过时间戳,统一了各基站的数据发送时间,解决了数据调制解调阶段由于延迟导致的错误。最后,通过讨论部署方式,初步解决了这一改进策略的应用问题。对于基于高速缓存和时间戳的联合传输改进策略,本文使用NS-3网络模拟器LTE仿真模块进行了仿真实验。实验结果表明,这一改进策略能有效的解决非理想回程网络下的多点协作联合传输吞吐量下降问题。

关键词： LTE-Advanced 多点协作技术联合传输非理想回程 NS-3仿真

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协作通信下的联合传输技术研究

协作通信下的联合传输技术研究

作者：王渊重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着无线通信的发展,协作通信技术( CC : Cooperative Communication)的研究引起广泛关注。它既不同于传统意义的空间分集技术,也不同于以往的无线中继技术,而是目的终端借助一个或多个协作终端天线形成虚拟多天线结构或借助一个或多个... 详细信息

随着无线通信的发展,协作通信技术( CC : Cooperative Communication)的研究引起广泛关注。它既不同于传统意义的空间分集技术,也不同于以往的无线中继技术,而是目的终端借助一个或多个协作终端天线形成虚拟多天线结构或借助一个或多个协作终端中继转发信息而完成通信的技术,所以凭借协作,协作通信网可以兼具多天线分集和中继通信的多种优势,在克服阴影、衰落和扩展系统覆盖,尤其MIMO技术实用化等方面具有极大应用价值。但目前有关协作通信方面的研究主要集中在ad-hoc等无中心控制网络,内容侧重理论而实用化研究不足。原因在于无中心控制网络由于底层结构本身的脆弱性难于解决协作通信实用化所需信道相互独立、基站与协作终端及协作终端之间良好同步、各信道冲激响应(CIR)已知的前提。但上述前提在CDMA蜂窝网络则比较易于实现,尤其是TD-SCDMA系统,上下行同步保证了信道正交,凭借TDD模式带来的上下行互惠性,可在合适的位置应用小代价的信道估计获取信道冲激响应CIR。可见TD-SCDMA系统在协作通信方式的结合上具有先天优势。本文从应用的角度出发,结合TD-SCDMA系统下行链路设计协作通信系统,并重点研究应用联合发送(JT:Joint Transmit)预处理技术对该系统的进一步改进和性能优化情况,最后运用新协作通信系统尝试构造虚拟MIMO。在3GPP中TD-SCDMA的多径衰落case3信道中仿真的结果表明:联合发送JT预处理技术在优化结构和减轻运算复杂度方面对新系统作用明显。同时进一步设计的虚拟MIMO也具有良好的实用性能。

关键词： TD-SCDMA 联合传输协作通信虚拟MIMO 方案设计

基于业务类型的异构蜂窝网络联合传输的性能研究

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基于业务类型的异构蜂窝网络联合传输的性能研究

作者：徐维北京邮电大学

学位级别：硕士

多种不同制式的无线接入网络的联合部署,不仅是当前无线网络的发展现状,也将是未来无线通信的发展趋势。作为全球3G标准之一的高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access, HSDPA)系统已经得到了广泛地部署。然而,其长期演进(L... 详细信息

多种不同制式的无线接入网络的联合部署,不仅是当前无线网络的发展现状,也将是未来无线通信的发展趋势。作为全球3G标准之一的高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access, HSDPA)系统已经得到了广泛地部署。然而,其长期演进(Long Term Evolution, LTE)项目使用了诸多新的物理层技术,且系统架构也发生了重大变化。这导致了LTE对HSD1A的后向兼容性难以实现。因此,同一地区将会出现这两种网络联合部署的情况,用户也可以选择同时接入这两种网络进行联合传输以获得更高的速率和更好的体验。由于网络需要承载多种不同类型的业务,各业务的服务质量(Quality of Service, QoS)要求也不同,因此不同业务需要使用不同的联合传输方式。基于对上述问题的考虑,本文在对异构蜂窝网络联合部署方式进行分析的基础上,研究了基于传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)的业务和视频流业务的联合传输方式,并给出了相应的仿真结果。本文首先对异构蜂窝网络联合部署方式进行了分析,以LTE和HSDPA系统的联合部署为例,分为承载的业务与QoS,联合部署场景与架构,传输模式的选择和数据分流方法这四方面的内容,并确定了以紧聚合部署,多种无线传输分集(Multi-Radio Transmission Diversity, MRTD)传输和动态比例分流这三方面作为联合部署的具体实现。基于以上分析,本文重点研究了TCP业务和视频流业务的联合传输。TCP协议的特点决定了其不适合无线网络环境,特别是在联合部署网络中,复用方式的联合传输会导致TCP性能的急剧恶化。因此本文提出了一种联合传输模型和对应的混合传输模式减小了这种不利影响。视频流业务属于实时业务的一种,对视频帧的时延和时延抖动都有一定的要求,本文提出的联合调度模型保证了这样的QoS要求。相应的仿真结果证明,在LTE和HSDPA联合部署网络中,这两种业务的联合传输模型都具有较好的性能。本文最后进行了总结,并对异构网络联合部署的研究趋势做了简单的展望。

关键词： LTE HSDPA 联合部署 TCP 视频流联合传输

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LTE-A多点联合传输技术研究

LTE-A多点联合传输技术研究

作者：张旭北京交通大学

学位级别：硕士

LTE-Advanced作为LTE的后续演进,在继续沿用MIMO、OFDM、链路自适应等技术的同时,网络结构没有发生变化,保持了对原LTE系统的后向兼容。目前,LTE-A已经成为第四代移动通信系统IMT-Advanced的重要候选标准。为了满足IMT-A对系统带宽、峰... 详细信息

LTE-Advanced作为LTE的后续演进,在继续沿用MIMO、OFDM、链路自适应等技术的同时,网络结构没有发生变化,保持了对原LTE系统的后向兼容。目前,LTE-A已经成为第四代移动通信系统IMT-Advanced的重要候选标准。为了满足IMT-A对系统带宽、峰值传输速率、用户平均吞吐量、边缘用户吞吐量以及频谱效率的要求,LTE-A中引入了载波聚合、多天线增强、多点协作传输、中继、异构网络干扰协调等关键技术。其中,多点协作（Coordinated Multi-Points, CoMP）传输技术的提出,是为了解决小区间干扰的问题,提高小区边缘吞吐量,自提出以来,逐渐成为研究的热点之一。 CoMP技术的基本思想是通过多个站点的联合调度（CS/CB）或联合处理（JP）,减小LTE-A系统中小区间的干扰,或将部分干扰信号转变为有用信号,提高小区边缘用户接收的信干噪比,从而提高这部分用户的接收性能。3GPP Rel-9系列标准规范中,对CoMP技术的相关定义和基本原理做了描述,经过一段时间的研究,对于CoMP技术的增益和实现方法已经有了初步的结论,但要在实际系统中应用,还存在很多需要解决的问题。为了评估技术方案和系统性能,3GPP协议规范中对于仿真场景和参数进行了详细的规定,本文根据3GPP协议标准搭建系统级仿真平台,并将此平台作为本文研究的重要工具。本文重点研究内容为CoMP的其中一种传输模式联合处理（Joint Processing, JP）技术。研究内容包括混合模式下协作用户选择和半动态协作方式中协作集选择方法。本文中分析了在协作模式下,协作用户与非协作用户的比例对系统整体吞吐量和小区边缘吞吐量的影响。在此基础上,深入研究了多点协作传输中协作用户选择算法,分别对基于Geometry因子和基于路径损耗的协作用户选择算法进行研究分析,并通过大量仿真数据验证算法的性能。另一部分针对以用户为中心的半动态协作传输方式,提出基于Geometry因子的协作集合选择算法,并将此算法应用到系统级仿真平台中,通过仿真比较静态协作和半动态协作的系统性能。

关键词： LTE-A 协作多点联合传输用户选择协作集选择