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蜂窝系统为干扰受限系统,普遍认为超密集网络部署将是第五代移动通信(The5th Generation mobile communications,5G)网络的重要特征,这将使得干扰分布更加密集。作为第三代移动通信合作伙伴计划(The3rd Generation Partnership Project,3GPP)先进长期演进(LTE-A)系统中处理小区间干扰关键技术之一的协作通信技术,将继续在5G干扰协调中扮演重要角色。本文研究5G众多候选技术中的协作通信技术,从协作性能、如何协作及协作系统设计等三个协作通信的基本问题入手,开展了协作容量、协作自适应、有限反馈协作多点传输发送/接收(Coordinated Multipoint Transmission, CoMP)的研究。本文主要工作及成果如下：(1)协作广播MISO信道容量最大化的协作功率分配针对包含N(N≥2)个协作发送点(transmission point, TP)和K个用户(用户均配置单根天线,各协作TP配置K根天线)的协作广播MISO信道,各协作TP发送功率受限,且假设各协作TP间能实时共享数据信息及信道质量信息(Channel Quality Indicator, CQI),为最大化协作广播信道总容量,基于各协作TP的独立迫零预编码,本文推导了最优的协作功率分配闭式解,并基于此给出了容量最大化的最优协作功率分配算法。仿真结果表明,在8用户、发送功率为30dBm时,相对于非协作的功率分配方案,所提出的协作功率分配方案吞吐量提高一倍。(2)协作OFDM系统容量最大化的协作功率分配对于包含N(N≥2)个协作TP和K个独立同分布子载波的协作OFDM系统(各子载波相互正交且假设其信道增益在给定调度时间间隔内保持不变),各协作TP发送功率受限。从理论上证明了,为最大化各子载波总容量,最多只有一个子载波被两个及以上协作TP共同传输、其他K-1个子载波中的任意一个子载波分别最多只被一个协作TP传输；基于此结论,给出了一定条件下最优协作功率分配的闭式解,并提出了协作OFDM系统容量最大化的协作功率注水分配算法。仿真结果表明,随着子载波数K的增大,相对于等功率分配方案及传统经典功率注水方案,所提出的最优协作功率注水算法的增益也越大。(3)自适应调制动态发送点选择/动态发送点静默针对3GPP Long Term Evolution (LTE)中的典型CoMP系统(包含3个协作TP),将所有可能的动态发送点选择/动态发送点静默(Dynamic Point Selection/Dynamic Point Blanking, DPS/DPB)方案分为三类,在一定的CQI定义假设条件下,推导了所有可能DPS/DPB方案下SINR (Signal to Interference and Noise ratio)的概率密度函数(Probability Density Function, PDF);对信道估计误差及反馈时延导致的非完美CQI反馈进行建模,推导了SINR关于非完美CQI反馈的条件PDF；提出非自适应、理想自适应、基于非完美CQI自适应QAM调制DPS/DPB方案。另外,给出了理想自适应QAM调制DPS/DPB方案下平均频谱效率的闭合表达式。仿真结果表明,相对于非自适应调制,自适应调制DPS/DPB能带来明显的性能增益。尽管所给出的DPS/DPB自适应分析模型针对包含3个协作TP的CoMP系统,不难将其扩展至一般情况下K≥3协作TP场景,因为增加协作TP的个数,只需增加PDF或条件PDF的维度,相关的推导分析仍然适用。(4) LTE/LTE-A系统CoMP关键技术研究分析了第四代移动通信(The4th Generation mobile communications,4G)即LTE/LTE-A系统中CoMP标准化关键技术,包括CoMP场景定义、下行CoMP发送技术、CSI反馈增强、干扰测量、参考信号设计、相关控制信号设计、上行CoMP接收技术；基于不同协作TP信道增益的非对称性,在同等性能(或复杂度)条件下,提出了复杂度(或性能)更优的联合传输(Joint Transmission, JT)反馈增强方案；在同等信令开销下,利用CoMP非周期性CSI反馈触发信息,提出了更加高效的公共参考信号(common reference signal, CRS)相关的控制信令过程。这为后续5G CoMP的演进研究打下了基础。(5)有限反馈CoMP从4G到5G的演进从码本设计、量化、相位模糊、量化比特分配、CSI时延等五个方面分析阐述了CoMP有限反馈问题,对典型CSI反馈方案仿真评估了协作集合大小对量化增益的影响；基于遍历高斯马尔科夫块衰落过程(ergodic Gauss-Markov block fading regular process)及Jakes信道散射模型,在3GPP定义的CoMP仿真环境下分析评估不同CoMP方案性能对CSI时延的敏感性。研究分析5G网络架构特征,在此基础上提出了充分协作(full cooperation)、更加先进协作(more advanced cooperation)及大规模密集协作(large-scale denser cooperation)的5GCoMP新特征,结合所阐述的CoMP有限反馈本质问题及典型反馈方案的量化增益分析结论,分析了该CoMP新特征所导致的有限反馈挑战并给出了对应的解决思路。