【摘 要】
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第五代移动通信（5th Generation Mobile Networks,5G）系统旨在通过耕耘更宽阔的频段和实现更高效的资源利用率以提供大容量、高速率和多样化的通信服务。一方面,坐拥丰富频谱的毫米波通信技术是5G具有广阔应用前景的核心技术之一,但是毫米波信号的高频绕射劣势却给系统部署带来了传统微波通信所不具备的全新攻坚要点和对抗技术;另一方面,5G致力于挖掘和应用时分双工（Time Divi
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第五代移动通信（5th Generation Mobile Networks,5G）系统旨在通过耕耘更宽阔的频段和实现更高效的资源利用率以提供大容量、高速率和多样化的通信服务。一方面,坐拥丰富频谱的毫米波通信技术是5G具有广阔应用前景的核心技术之一,但是毫米波信号的高频绕射劣势却给系统部署带来了传统微波通信所不具备的全新攻坚要点和对抗技术;另一方面,5G致力于挖掘和应用时分双工（Time Division Duplexing,TDD）制式以支持灵活可靠的动态双工配置策略,然而引入动态TDD技术容易产生交叉时隙干扰,限制系统性能的发挥;尽管毫米波射频链路技术和TDD制式于低频通信系统的应用已有相当成熟的研究成果,但是试图融合二者共建高频通信系统的研发进程方兴未艾,仍然面临不可忽视、亟待攻关的困难与挑战,基于此,本次课题拟对结合动态TDD技术与毫米波技术的通信系统开展研究。首先,本文提出并研究一个应用动态TDD技术的毫米波通信系统,并分别分析该系统的上行和下行覆盖率。在系统层面,全体通信设备按照调度链路的传输方向划分为两部分,分别进行上行和下行信号传输,系统内每个接收设备所遭受的干扰功率不仅来自传统研究所涉及的同向链路干扰信号,还来自伴随动态TDD模式而出现的交叉时隙干扰信号,而在链路层面,基站（Base Station,BS）的发射功率设置为固定值,用户终端（User Equipment,UE）的发射功率基于调度链路的路损动态调整,无论是有效信号还是干扰信号,均于毫米波信道内传输,通信链路受到诸如视距阻碍特性和定向波束技术等因素的影响。接着,考虑到双工信号平均功率的差异以及交叉时隙干扰的存在,本文借鉴分簇思想并且效仿空白子帧（ABSF,Almost Blank SubFrame）机制设计一种名为空白时隙（ABSL,Almost Blank SLot）的干扰功率控制机制,并应用于毫米波通信系统。该机制的基本思路即暂停部分可能严重干扰上行通信的下行数据传输活动,让位于当前时隙内上行BS集群的信号接收效果,从而提升通信系统的上行覆盖率。随后,本文将通信设备节点建模成为泊松点过程（Poisson Point Process,PPP）,针对应用ABSL机制前后的通信场景,利用随机几何分析方法分别推演并导出了上行和下行覆盖率的解析规律,与此同时还设计并实现了通信仿真系统,从模拟仿真视角辅助和验证理论分析;基于得到的计算工具,本文对包含BS部署密度和双工时隙占比等参数的多组配置进行了数值计算,输出结果表明,影响毫米波通信系统覆盖性能的主要因素是链路干扰,提升上行时隙比例有利于上行信号接收;在BS部署较密集的系统中,下行功率干扰较严重,下行流量偏重时不利于下行信号接收,而在部署相对稀疏的系统里,上行干扰比重增大,提升上行流量配比反而容易恶化下行覆盖率;ABSL机制能够牺牲系统部分下行流量以换取上行和下行接收性能的提升,并且上行覆盖率的改善程度更显著,总体而言,ABSL机制可以实现通信系统传输能力和覆盖性能之间的权衡。
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