分布式天线在LTE-A系统中的应用研究与仿真

论文摘要

随着人们对无线通信业务日益增长的需求,无线网络承载的业务向高速化,类型丰富化发展。移动通信对传输速率的要求越来越高,但是无线通信系统可供使用的频率资源却越来越紧张,这就要求无线通信系统的频谱效率能够不断地提高。传统蜂窝系统通过采用小区分裂、扇区化等方法来提高频谱效率,但这样做不能从本质上解决问题,而且还会带来诸如切换频繁、频谱规划复杂、干扰增加、成本提高等问题。分布式天线系统（DAS）在提高频谱效率的同时,还能避免甚至改善这些问题。LTE-A系统作为LTE的平滑演进,除了继承LTE的诸如OFDM、MIMO等各种先进的物理层无线传输技术之外,还采用了诸如载波聚合、增强型MIMO、中继技术、分布式天线技术等关键技术来扩展可用频谱,提高系统频谱效率,尤其是边缘用户的频谱效率。本文主要研究DAS,它具有增强小区覆盖,节约发射功率、降低干扰、提高SINR,克服远近效应、抵抗阴影衰落、提高系统容量等优势。本文基于IMT-A提出的系统仿真准则,设计和搭建LTE-A系统级仿真平台,平台采用7簇19小区3扇区的网络拓扑结构。依据系统级仿真模型的整体框图,设计并实现基站和天线站生成、天线选择、功率分配等功能模块。最后基于仿真平台,对采用天线选择算法和天线功率分配算法的DAS的下行性能进行仿真分析。比较了几种天线选择算法的性能和复杂度,选定基于Frobenius范数的天线选择算法,天线功率分配算法采用经典的注水算法,对不同的天线总数和不同的天线使用数,仿真并分析系统的频谱效率和小区边缘频谱效率。仿真结果表明：DAS能提高系统频谱效率并改善边缘用户性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究工作及内容安排
• 第2章 LTE-A系统与分布式天线系统
• 2.1 LTE及LTE-A系统概述
• 2.2 OFDM和MIMO技术
• 2.2.1 OFDM技术
• 2.2.2 MIMO技术
• 2.3 LTE-A的扩展技术
• 2.3.1 频谱整合
• 2.3.2 中继技术
• 2.3.3 分布式天线
• 2.4 本章小结
• 第3章 LTE-A系统级仿真平台搭建
• 3.1 LTE-A系统级仿真方法描述
• 3.1.1 系统仿真原则
• 3.1.2 系统仿真框图
• 3.1.3 系统仿真参数配置
• 3.1.4 DAS系统仿真参数设计
• 3.2 主要功能模块设计与实现
• 3.2.1 小区生成模块
• 3.2.2 用户模型模块
• 3.2.3 无线信道模块
• 3.2.4 MCS选择模块
• 3.2.5 用户调度模块
• 3.2.6 性能统计模块
• 3.2.7 系统级仿真流程
• 3.3 本章小结
• 第4章 分布式天线技术研究与仿真
• 4.1 天线选择算法
• 4.1.1 最优天线选择算法
• 4.1.2 基于Frobenius范数的天线选择算法
• 4.1.3 基于相关的天线选择算法
• 4.1.4 递增和递减天线选择算法
• 4.2 天线功率分配算法
• 4.3 仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 论文不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果