智能天线系统中的动态信道分配算法研究

论文摘要

随着移动通信技术的迅速发展,第三代移动通信系统已全面步入商用,TD-SCDMA移动通信系统作为我国第一个拥有自主知识产权的国际电信标准,更是受到了国内外的普遍关注。由于使用了一系列先进的通信技术,该系统在系统性能、容量和制造成本上都显示出了明显的优势。本文简单介绍了移动通信的发展概况,对TD-SCDMA系统及其使用的智能天线技术和动态信道分配技术进行了综述,由此引出对信道空分复用SDMA的讨论。文中给出了SDMA的概念,实现方案及工作链路,重点讨论了实现SDMA后,系统容量及业务阻塞率的改善情况。对于SDMA系统的容量,我们讨论了几种增大系统容量的方式,并以香农公式为基础,对干扰和多径条件下SDMA系统容量的计算公式进行推导,通过与使用全向天线、定向天线等进行比较,证明使用智能天线的SDMA系统可以明显提升系统容量。对于业务阻塞率,我们以FD和DL两种简单的信道空分复用方案为基础,通过分析其状态转移过程,对其业务阻塞率的计算公式进行了分析推导和仿真比较。由于智能天线的波达方向估计DOA是信道是否可以实现空分复用的一个重要参数,文中对智能天线及其波达方向估计也有简单的介绍,对其常见的DOA算法进行了仿真研究。文章最后研究了目前普遍使用的基于载干比的空分信道模型,以FD和DL方案为基础,结合智能天线讨论的结果,提出了一种相对随机的信道空分复用机制。该随机方案避免了在FD和DL方案中对信道测量和分配的排序,根据信道载干比和DOA估计提供的用户空间信息来分配信道,将用户均匀的分布于各信道。通过对随机方案的业务阻塞率和系统容量等进行理论推导和仿真,证明了该方案的合理性。文章最后对全文进行总结,指出了文中的不足之处。提出了从基站侧对发送信号进行编码实现信道空分复用的研究设想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 TD-SCDMA 系统介绍
• 1.2 智能天线介绍
• 1.3 动态信道分配现状
• 1.4 论文主要工作及章节安排
• 2. 空分多址及波达方向估计
• 2.1 SDMA 的基本概念
• 2.2 SDMA 的实现方案
• 2.3 SDMA 的工作链路
• 2.4 智能天线及DOA 估计
• 2.5 本章总结
• 3 SDMA 系统容量分析
• 3.1 增大信号能量提升系统容量
• 3.2 小区分扇区提升系统容量
• 3.2.1 理想状态下系统容量
• 3.2.2 多径条件下系统容量
• 3.3 自适应波束赋形提升系统容量
• 3.4 系统容量下限
• 3.4.1 平均信道容量
• 3.4.2 大型随机矩阵的特征值分布
• 3.4.3 归一化用户数及容量下限
• 3.5 本章总结
• 4. SDMA 系统业务阻塞率分析
• 4.1 Erland-B 分配模型
• 4.2 FD 方案及阻塞率分析
• 4.3 DL 方案及阻塞率分析
• 4.4 本章总结
• 5 信道空分复用方案
• 5.1 基于载干比的信道分配模型
• 5.2 随机信道分配方案
• 5.3 随机方案阻塞率分析
• 5.4 本章总结
• 6 全文总结
• 6.1 本文的主要工作和成果
• 6.2 本课题今后的发展方向
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集