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移动互联网用户数的增长和移动应用的爆发式增长对于移动通信系统的容量和覆盖提出了更高的要求，同时也带来了巨大的挑战。作为LTE-Advanced系统的关键技术之一，基于多小区协作的联合处理技术通过多小区使用相同的时频资源联合为用户发送数据，消除了小区间干扰，增大了用户的有用信号接收功率，从而提升系统的容量和覆盖。本文研究的目的即是在LTE-Advanced系统中基于多小区协作采用联合处理技术来提升系统的容量和覆盖。 论文首先给出了基于多小区协作的联合处理的系统模型，基于该模型提出了容量和覆盖提升的优化目标，然后从网络拓扑结构、MIMO阵列增益、三维MIMO技术三个角度出发设计方案来进行联合处理的优化。 由于多小区联合处理要求协作的各个小区在同一个时刻将相同的频率资源用于为同一个用户传输数据，在单用MIMO的传输模式下，会降低系统的频率复用因子，如果用户多小区联合处理后的容量增益弥补不了频率复用因子造成的频率资源利用率的下降，那么从系统整体来看将会降低频谱效率。为此，针对单用户MIMO传输模式，论文从网络拓扑结构的角度出发，设计了一种多小区联合处理的用户选择算法和协作集合的配置算法，该协作集合配置算法能够在多小区联合处理的性能增益和系统调度的复杂度之间取得很好的折中，所提出的用户选择算法使得SU-MIMO传输模式下系统覆盖提升的同时保证系统容量不会下降。基于单用户MIMO传输模式下的联合处理的用户选择方案进一步提出了多用户MIMO传输模式下的联合处理用户选择方案。 多小区联合处理系统实际上是一种网络MIMO技术，MIMO带来的增益主要有由空间分集所带来的分集增益和阵列增益，以及空间复用所带来的复用增益。获取MIMO的发射端阵列增益要求对信号进行相位同步。为此，论文从MIMO阵列增益的角度出发，设计了一种对用户透明的反馈多小区信道间相位信息的方法，从而使得多小区的信号可以进行相干合并，实现相干多小区联合处理，从容量和覆盖方面提升了多小区联合处理的性能。 随着有源天线系统的发展，三维MIMO技术成为当前热点技术，论文还从MIMO的新技术三维MIMO的角度出发，研究基于三维波束赋形的多小区联合处理。在该方案中的提出基于两点:1.多小区联合处理的性能增益非常依赖于协作小区接收信号的强度;2.三维波束赋形可能在小区边缘处造成更强的小区间干扰。在该方案中，小区中所有的用户都进行三维波束赋形，同时对小区边缘用户进行多小区联合处理，通过仿真验证了该方案对于提升多小区联合处理和三维波束赋形的性能都具有很明显的效果。