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《北京邮电大学》 2007年
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分布式天线通信系统中的关键技术研究

刘慎发  
【摘要】: 未来的无线通信系统面临的主要挑战是稀缺的频谱资源与多样化的无线业务的需求的矛盾。为满足多媒体宽带数据业务的高速速率需求以及服务质量(QoS)需求,需要更高的传输带宽以及频谱效率,这就引发对新的无线传输技术和无线网络架构的研究。目前多输入多输出(MIMO)技术的信息理论上的容量优势导致了MIMO空时处理技术的大量研究。由于正交频分复用(OFDM)技术可以有效地对抗频率选择性衰落和码间串扰,目前已经被下一代无线通信系统的空中接口标准广泛采用。针对现有蜂窝体系结构进行改进提出的分布式天线系统,天然地具备了覆盖、频谱效率和发射功率等方面的巨大优势,成为热点研究领域。国家863 FuTURE项目针对分布式无线通信系统展开了广泛的研究。本文以分布式天线系统为研究课题,对分布式天线系统下的关键技术进行研究,主要包括分布式MIMO系统的天线选择技术、分布式天线下的发送分集技术、多用户系统下行发送预处理技术、满足比例公平速率要求下的多用户(OFDMA)分布式天线系统下的子载波、功率、天线资源的分配策略以及分布式天线通信系统的系统级动态仿真平台设计等。 首先,本文针对分布式天线通信系统的研究现状给出综述,然后针对上述问题进行研究。主要成果如下: 第二章对分布式MIMO系统单小区容量进行分析,并与集中式MIMO系统的容量进行对比,阐明了单小区分布式MIMO系统的特点和容量优势。针对多小区分布式天线系统,分析用户瞬时接收信干噪比,其中发送侧采用等增益相位最大比发送技术进行联播(simulcast),导出了信干噪比的累积分布函数(CDF)以及平均信干噪比的计算公式,并通过仿真进行验证。 第三章以系统容量作为评价标准,对分布式MIMO系统的下行发射天线选择算法进行研究,提出了基于范数和相关性的天线选择算法(NCBA)及其改进算法(MCBA-M),并分别与两种较低复杂度的算法,基于范数的天线选择算法(NBA)以及基于大尺度衰落的天线选择算法(LFBA)进行性能比较。提出的算法具有较低的计算复杂度,而且性能接近最优天线选择算法,具有较高的实用价值。 第四章在分布式天线系统中,考虑独立天线发射功率约束(AFC)以及总发射功率约束(SPC),研究单用户的最优发射权重的设计算法。将权重设计问题描述为一个非线形优化问题,并提出了梯度最大比发送(G-MRT)算法来求解。此外,针对独立天线功率约束下的多用户下行波束成型问题,提出了一种多级的线性波束成型系统结构,以及适用于该结构的功率分配算法。仿真结果表明,提出的多级结构的算法相对于传统迫零(zero-forcing)波束成型算法具有容量优势。 第五章对基于多用户的OFDMA分布式天线系统下的子载波、功率以及天线资源分配策略进行研究,提出了一种比例公平的资源分配算法,通过仿真表明该算法能较好的满足比例公平的速率要求,相对于集中式天线系统取得了较大的容量增益,在分布式天线系统中有较大的实用价值。 第六章在MLDesinger系统级仿真软件的基础上,对分布式天线通信系统的系统级动态仿真平台进行详尽的设计,搭建了基于事件驱动的OFDMA分布式天线系统动态仿真平台,在该平台上实现了一种跨层资源分配策略,并与普通的资源分配策略进行了性能比较。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN919.72

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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1 雷鸣;OFDM系统自适应资源分配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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10 刘清德;多入多出(MIMO)系统中的空时处理和资源分配技术[D];重庆大学;2008年
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