本文针对以用户为中心的可见光通信(Visible Light Communication, VLC)网络协作传输技术的能量效率(Energy Efficiency, EE)问题, 提出了联合小区形成和功率分配优化算法, 能够实现能源效率最大化。首先提出一种新的用户聚类算法, 引入类间类内划分(Between-Within Proportion, BWP)聚类指标有效反映用户聚类之间的分离性以及紧密性, 确定最优聚类数目并根据提出的度量值将接入点(Access Point, AP)与聚类用户关联形成虚拟小区。其次在服务质量(Quality of Service, QoS)的约束下联合功率分配, 利用Dinkelbach算法和对偶投影梯度算法迭代求解, 得到最佳功率分配方案以及小区中参与通信的Aps, 有效提高了系统能源效率。仿真结果表明, 与传统算法相比, 本文所提算法显著提高能源效率。

本文针对可见光通信系统中以用户为中心协作联合传输的预编码技术进行了深入研究。首先, 利用信息论工具, 在以用户为中心的协作策略中推导出和速率表达式。然后, 考虑发光二极管的光功率限制以及光信号非负性等约束条件, 得到最大和速率优化问题, 在此基础上, 将最大和速率最优波束形成设计问题转化为凸优化问题, 并利用CVX标准优化包对其进行有效求解。最后, 将所提出的以用户为中心的传输方法与传统的以网络为中心的传输方法及非协作传输方式进行比较。仿真结果显示, 采用迫零预编码(Zero Forcing, ZF)技术在系统总和速率方面有较大提高, 约提高2 nats/s/Hz。以用户为中心的协作方式相比较于非协作、以小区为中心传统协作方式, 系统性能更优。

以用户为中心的可见光通信协作传输是近年来出现的新架构,这导致虚拟小区之间出现重叠。为避免导频污染问题,每个虚拟小区中的光接入点(AP)或者虚拟小区中选择相同AP的用户发送的训练序列应该是正交的。针对可见光通信中以用户为中心的协作网络,研究训练资源的正交分配问题,提出了一种新的导频分配算法,联合导频分配和用户选择问题,以期最大限度地增加虚拟小区内可被接入的用户数。分析和仿真结果表明,该导频分配方案可以有效改善导频污染问题,提高训练资源利用率,并且相比已有的导频分配方案,性能有所改进。

4G的快速部署和普及带来了移动互联网业务的空前繁荣, 在方便人们日常生活、改变人们行为习惯的同时, 也在激发着移动通信业务新的需求。面向2020年以后的移动通信技术的应用, 我们需要全新的一代移动通信系统--5G。本文从5G未来发展和应用的愿景出发, 全面揭示5G系统所需要具备的技术能力, 并结合一组关键的能力, 阐述了5G为了实现这些能力所需要的关键技术, 包括3D-MIMO、以用户为中心的网络、软件定义空口、网络自动化和基于SDN/NFV的网络切片。面向5G的商业部署部分, 介绍了全球各国政府和运营商的5G商用计划; 为了实现2020年的5G商用部署, 以中国移动的5G产业推进计划为例, 详细介绍了基于中国移动发布的5G试验技术要求,以及相应的5G外场试验演示和相应的测试结果。