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在5G蜂窝网络中，大规模MIMO天线将集成到BS中，其中数百个天线用于传输千兆级无线流量。当5GBS传输功率受到限制每个4G BS传输功率相同天线在5G BS的传输功率有与每个相比减少10-20倍天线在4G BS的传输功率。作为一个结果，5G BS的半径必须是考虑到这一点，减少一个等级降低每个天线的发射功率。5G蜂窝的另一个潜在关键技术网络是毫米波通信技术，预计将提供数百个用于无线传输的兆赫带宽。但是，必须限制毫米波的通信传输距离考虑到传播退化，100米在大气中的毫米波。启发通过上述两种技术，为5G蜂窝网络提供了小型蜂窝网络。为了满足无缝覆盖，密度人们高度期待5G BS的出现40-50 BSs / km2。因此，未来的5G蜂窝网络是一种超密集的蜂窝网络。一些涉及超密集的初步研究在[4-12]中探讨了无线网络。 Yunas等。研究了超密集无线网络的频谱和能量效率不同的部署策略，例如经典宏蜂窝BS的分类，超密集室内femtocell BSs，室外分布式天线系统[4]。索雷特等人。讨论了密集场景的干扰问题LTE-A蜂窝网络提出了两种算法应用时域和频域小小区干扰协调用于密集的无线网络[5]。基于LTE和WiFi技术，联合协调的小区内和小区间资源分配机制被提议机会性地利用净工作密度作为资源[6]。但是，这些解决方案主要针对4G蜂窝网络网络，例如LTE网络。 Bhushan等。讨论了网络密集化的优势，其中包括空间致密化，例如，密集部署小细胞和光谱聚合，即利用更大的部分用于5G网络的各种频段的无线电频谱[7]。而且，在这种致密的网络架构中，小型小区的密集部署是仅限于室内场景;户外用户情景仍然被传统的宏观细胞所覆盖。通过家庭演进的NodeB吸收机器类型通信（MTC）流量，一个新的架构被提出使用小型电池处理大规模密集的MTC推出[8]。如[7,8]所述，这些密集无线网络是现有的补充宏蜂窝网络。考虑到中国的回程交通挑战
5G小型蜂窝网络，集中式和分布式无线回程网络架构比较[9]。仿真结果表明分布式无线回程网络架构更适合未来的5G网络工作，采用大规模MIMO天线和毫米波通信技术。它值得注意的是，还讨论了分布式无线回程网络架构[10]中的IEEE 802.16网状网络。考虑到通常是IEEE 802.16 BS的半径1500米，远大于50-100米小小区半径，IEEE 802.16网状网络不是超密集的无线网络。因此，小小区密度部署瓶颈是对IEEE 802.16网状网络来说不是问题。随着毫米波通信的出现
在5G移动通信系统中，已经考虑了毫米波的通信小型蜂窝网的无线回程解决方案。但是，大多数关于毫米波的研究回程技术专注于设计天线阵列和射频器的射频元件，如波束形成和调制计划[11,12]。有效的光束对准自适应子空间采样和
提出了分层波束码本在小型蜂窝网络中实现[11]。该短距离和中距离链路的可行性评估了毫米波频率用于无线回程和要求用于收发器架构和技术在[12]中进行了分析。
但是，在所有上述超密集无线网络研究中，只是简单场景，例如室内场景，被认为是，只有5G网络的基本功能讨论过。此外，公开缺乏对y有mil-limeter-wave回程的超密集蜂窝网络的系统级调查文献。虽然是分布式网络架构推荐用于超密集的网络，约束和性能使用的超密集蜂窝网络的限制分布式网络架构尚不清楚。而且，一个关键问题，即多么密集小细胞部署在5G超密细胞中在性能优势消退之前的网络，尚未经过调查。在本文中，我们提出了一个分布式架构，用于具有单一和多个网关的超密集蜂窝网络，可以部署在所有5G蜂窝场景中。此外，基于关于我们早期提出的网络容量关系在无线多跳网络中的影响不同数量的小细胞BSs回程网络容量和回程超密集蜂窝网络的能效被调查。仿真结果证明在...中存在小细胞的密度阈值超密集的蜂窝网络。当密度超密集蜂窝网络的数量大于密度阈值，超密集蜂窝网络的回程网络容量和回程能量效率将进一步降低增加小细胞密度。最后，5G超密集蜂窝网络的未来挑战是讨论，并得出结论。
随着5G移动通信系统中大规模MIMO天线和毫米波通信技术的发展，将部署大量小型小区形成5G超密集蜂窝网络。 因此，第一个挑战是如何设计
5G超密集蜂窝网络的体系结构。在本节中，分布式架构具有单个和多个的超密集蜂窝网络建议在以下各节进一步评估多个网关。
受到大规模MIMO天线的激励毫米波通信技术，小细胞的致密化部署是在5G蜂窝网络中出现。然而，很难转发回程的流量每个小小区BS通过宽带互联网或
考虑成本和地理位置的光纤链路城市环境中的部署挑战。而且，小小区BS通常不能直接将无线回程流量传输到由于采用mil？limeter-wave技术的小型小区BS限制无线，因此给定网关传输距离。在这种情况下，无线回程流量必须转发给给定的多跳链接的网关。结果，一个分布式网络架构是合理的解决方案适用于5G超密集蜂窝网络。在5G超密集蜂窝场景中，要解决移动用户频繁切换问题在小小区中，仅配置宏小区BS传输管理数据来控制用户在小小区中切换，以及小小区BS负责用户数据传输。因此，小小区网络不是宏小区网络的补充。 5G超密集蜂窝网络是由联合组成的小细胞和宏细胞。基于back？haul网关配置，两个分配超密集蜂窝网络的体系结构建议如下。
具有单一网关的超密集蜂窝网络：当在mac rocell中只部署一个网关时，相应的场景和逻辑数字如图1所示。没有损失通用性，网关配置在宏蜂窝BS，通常有足够的空间安装大规模的毫米波毫米波用于接收无线回程的天线来自宏小区中的小型小区的流量。该小小区BS的回程业务被转发到毫米波相邻的小小区BS链接。 小小区的所有回程业务最终通过多跳转发到宏小区BS毫米波链路。 最后，回程在宏小区BS处聚合的业务用于通过光纤到达小区来核心到核心网络
（FTTC）链接。
具有多个门限的超密集蜂窝网络：在超密集蜂窝网络的分布式架构中，有多个网关部署灵活，可以将后端流量转发到核心网络。在这种情况下，网关部署在多个小小区BSs根据回传和地理场景的要求。在图2中，小小区BS的回程业务被转发到毫米波相邻的小小区BS链接。与单网关配置不同，小小区的回程流量会被分配到多个网关中宏单元。回程流量聚合在指定的小小区BS，即网关，最终被转发到核心网络FTTC链接。详细情景和逻辑图示于图4和5中。 2a和2b。根据比较结果显示表1，常规蜂窝网络和5G超密集网络之间的详细差异具有单/多门信道的蜂窝网络解释如下：架构传统的蜂窝网络是一种集中化的网络架构，以及一些微蜂窝密集部署在部分区域（例如，城市地区）以满足拥挤的通信要求。当5G小型BS是配备大规模MIMO天线和mil？limeter-wave通信技术小细胞的覆盖率明显降低。至实现无缝覆盖，5G蜂窝网络必须由大量密集部署小细胞。在这种情况下，5G超密细胞网络可以在所有细胞覆盖区域提供高比特率。而且，架构超密集蜂窝网络的分布，考虑成本和地理部署要求。传统蜂窝中的每个BS
网络具有相同的功能，宏小区和微小区的覆盖范围重叠。对于5G超密集蜂窝网络，宏蜂窝BS传输管理数据和小型小区BS负责用户数据传输。宏小区BS和小小区BS之间的功能和覆盖范围没有重叠。此外，还有5G超密集蜂窝网络单一网关具有成本效益，但单一的运输容量瓶颈可能存在网关。 5G超密集蜂窝网络
多个网关体验成本高。与传统的细胞网络相比，5G超密集蜂窝网络性能将提供合适的降级随着移动程度的增加。要克服这一挑战，多小区协作通信是5G超密集的潜在解决方案蜂窝网络。
虽然小细胞的密度可以接近理论上，无限大部署具有无限密度的超密集蜂窝网络是不现实的实际工程应用。 影响超密细胞的部署密度网络上的回程网络容量和以下研究能效。
可以部署多少密度超密集蜂窝网络是一个关键问题用于未来的5G网络设计。利用大量的预计小天线将采用MIMO天线和毫米波通信技术在5G中提供超过1 Gb / s的吞吐量超密集的蜂窝网络。但所有小细胞吞吐量必须转发到核心无线回程网络的网络。因此，回程网络容量将是限制小小区密集化的机器人在5G超密集蜂窝网络中。无线超密集的多跳中继回程方案蜂窝网络定义如下：
bull;最小的网关由小型网络选择小区BS用于接收回程业务。
bull;应满足两个条件为下一跳选择的小小区BS候选：1发射器和发射器之间的距离接收器小于或等于半径r.2小细胞的下一跳之间的距离很小小区BS和网关小于发射机和门路之间的距离。3当多个小小区BS满足1和2，关闭网关的小小区BS是被选为下一跳候选者。
bull;当小小区BS之间的距离并且网关小于r，小小区BS直接将回程流量传输到
没有中继的网关。避免来自相邻小细胞的干扰，距离小小区BS的同时传输是
配置为大于（1 D）r，其中D*r是干扰保护距5G超密集蜂窝网络。根据我们在[13]的早期结果，简单提出了估计回程的关系超密集蜂窝网络的网络容量。
其中n表示小细胞BSS的数量 在宏单元中，y（n）是 在宏单元中同时传输，w是
zagrave;i在 hoacute;ng宏 dān单 yuaacute;n元 zhōng中 toacute;ng同 shiacute;时 chuaacute;n传 shū输 ， w shigrave;是
the transmission rate of a small cell BS, and k(n)
小细胞Bs和k（n）的传输速率。 是无线回程的平均跳数 宏单元中的流量。在不失去普遍性的情况下，5G超密集蜂窝网络 考虑图2所示的多个网关 用于以下模拟分析。宏单元假定为正六边形，其中1 半径Km。小细胞BSS分散在 大细胞中的泊松点过程。所有小 假定单元格在 新闻报道。此外，假设有三个网关 在顶部顶点对称部署 六边形宏单元的。干扰防护距离配置为0.5 r，且 在下面的模拟中，小单元基站的传输速率标准化为1 GB/s。这个 详细的模拟参数配置在 表2。 基于蒙特卡罗模拟方法，对回程网络的容量和能量进行了研究 超密集蜂窝网络的效率是 在图中模拟。分别为3和4。什么时候？ 小单元半径R固定，回程 网络容量相对于 小单元基站如图3a所示：回程网络容量首先随 小细胞BSS数量增加；之后 回程网络容量达到最大阈值，随着回程网络容量的增加而减小。 小单元BSS；最后是回程网络 容量达到稳定饱和值 当小细胞BSS数量接近时 无穷。当小细胞半径R固定时， 回程网络容量 同时传输的平均数为 如图3b所述：考虑到干扰保护距离d r由。无线多跳中继回程方案 同时传输的最大平均数随着小单元的增加而减少。 宏单元覆盖范围固定时的半径。为了 例如，当 小单元半径配置为100 m，150 分别为m和200 m。回程网络容量随 中同时传输的平均数 宏单元。此外，回程网络当同时传输的平均数为 大于27、23和15，对应于小单元半径分别为100 m、150 m和200 m。当小细胞BSS或同时传输的平均数为固定，回程网容量降低小细胞半径增大。基于 模拟结果如图3a所示，回程网络容量将达到平稳饱和。 当平均同时数 小电池BSS的传输或密度（即 宏单元中的小单元BSS数量）大于给定的阈值。该结果为致密化设计提供了指导。
如上所述，超密集细胞网络的出现受到了推动。 通过大质量的MIMO天线和毫米波通信技术。此外，配电网的结构是合理的5G超密集蜂窝网络解决方案。 从表1的结果来看，很明显超密集的蜂窝网络将带来巨大的未来5G蜂窝网络的变化。因此，超密集蜂窝网络是未来5G蜂窝网络面临的最重要挑战。一些潜在的挑战是这里介绍。
第一个挑战是5G超密集蜂窝网络中的多跳中继优化。在 不仅是配电网络架构回程交通，也需要前方交通中继到目的地。选择在5G超密集蜂窝网络中，应仔细考虑中继小蜂窝基站。因此，无线多跳路由算法是一个关键5G超密度蜂窝网络的挑战。虽然一个小电池B配备了大量MIMO天线有足够的天线同时传输回程流量和前程。交通，另一个重要的挑战是如何合理配置大型天线用于回程和前程传输。小细胞超密蜂窝网络的覆盖率明显低于传统蜂窝网络的宏蜂窝覆盖率。对于高速移动设备用户，小单元中频繁的用户切换不仅增加了冗余开销，而且还增加了降低用户体验。此外，无线传输的小单元BSS配备毫米波天线和波束形成技术具有很强的方向性高速传输的优势覆盖高速移动设备的缺点用户。小细胞的协同传播是这个问题的一个潜在解决方案。如何组织相邻的小单元进行协作 传输是5G的第二个挑战超密集的蜂窝网络。例如，如何 动态分组小单元以无缝覆盖高速移动用户跟踪一个公开的问题随着用于5G无线传输的毫米波通信技术的出现，波束形成方法将广泛使用。当波束形成方法由大型MIMO天线执行，波束形成方法的计算尺度无线收发器的计算能力将随着规模的扩大而明显提高。BS基带处理中的信号处理系统。因此，两者之间的比例计算功率和传输功率可以在采用大型MIMO天线和毫米波通信技术。在这种情况下，对于BS，计算能力不能被忽略。能源消耗。考虑到比例计算功率和传输功率之间的变化，新的能源效率模型需要对具有大规模MIMO天线和毫米波通信技术。在5g超密中面对上述挑战总结了蜂窝网络的一些潜在研究方向，以解决这些问题：
bull;新的多跳中继方案和分布式应为5G开发路由算法超密集的蜂窝网络。
chāo超 migrave;密 jiacute;集 de的 fēng蜂 wō窝 wǎng网 luograve;络 。
bull; Massive MIMO antennas and millimeter-wave
bull;大型MIMO天线和毫米波通信提供了足够的资源小细胞BSS的空间 在5G超密度蜂窝网络中如何利用和优化基站中继和自传输的资源分配是一个关键问题。
zagrave;i在 5 G chāo超 migrave;密 dugrave;度 fēng蜂 wō窝 wǎng网 luograve;络 zhōng中 ；
bull; Cooperative and backhaul transmission will
bull;合作和回程传输将成为未来5g的重要方向超密集的蜂窝网络。
chāo超 migrave;密 jiacute;集 de的 fēng蜂 wō窝 wǎng网 luograve;络 。
bull; Motived by massive MIMO antenna and millimete
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