分布式天線系統(tǒng)的性能分析與網(wǎng)絡規(guī)劃.pdf

1、隨著多樣化的無線業(yè)務和稀缺的頻譜資源之間的矛盾日益突出，基于傳統(tǒng)蜂窩小區(qū)的通信體制已無法適應未來無線通信系統(tǒng)高速率、大容量通信的發(fā)展要求。近年來，分布式天線系統(tǒng)引起了學術界的廣泛關注，已成為未來無線通信極具發(fā)展前景的方向之一。本論文針對分布式天線系統(tǒng)中的性能分析和網(wǎng)絡規(guī)劃問題展開研究。
　　 本論文主要基于國家自然科學基金項目“MIMO移動通信系統(tǒng)的最優(yōu)覆蓋理論與網(wǎng)絡規(guī)劃關鍵技術研究”和綜合業(yè)務網(wǎng)理論與關鍵技術國家重點實驗室開放

2、課題“高鐵LTE-RoF寬帶移動通信系統(tǒng)的容量分析與優(yōu)化”，重點研究了三個創(chuàng)新性問題：
　　 第一，分析了分布式天線系統(tǒng)的系統(tǒng)性能。系統(tǒng)性能分析在無線通信中占有重要地位，并對網(wǎng)絡規(guī)劃等問題的研究具有重要的理論和應用價值。本論文針對分布式天線系統(tǒng)的下行中斷概率、各態(tài)歷經(jīng)容量和中斷容量問題展開研究。首先建立了包含路徑損耗、陰影衰落和瑞利衰落的復合信道模型；然后，基于該信道模型，分別對系統(tǒng)的中斷概率、各態(tài)歷經(jīng)容量和中斷容量進行了分析，

3、并推導了給定移動臺位置時的信噪比?？紤]到小區(qū)內移動臺的分布特點，在選擇分集傳輸策略下，推導了中斷概率、各態(tài)歷經(jīng)容量和中斷容量的近似理論表達式。仿真結果表明，所推導的三個近似理論表達式的結果與仿真結果十分吻合，因而均能準確地評估分布式天線系統(tǒng)的系統(tǒng)性能。
　　 第二，研究了分布式天線系統(tǒng)在傳統(tǒng)小區(qū)中的網(wǎng)絡規(guī)劃問題。在分布式天線系統(tǒng)中，通過將天線在地理位置上分布式放置來提高系統(tǒng)性能，然而天線在小區(qū)覆蓋區(qū)域內的不同分布方式會造成系統(tǒng)性

4、能的顯著差異，因此如何在覆蓋區(qū)域內最優(yōu)擺放分布式天線以形成高效覆蓋，是目前亟待解決的關鍵問題之一。本論文以系統(tǒng)性能分析為研究基礎，研究了分布式天線系統(tǒng)在傳統(tǒng)小區(qū)中的網(wǎng)絡規(guī)劃問題。首先，根據(jù)所建立的復合信道模型，提出一個最優(yōu)天線擺放問題。在此優(yōu)化問題中，以系統(tǒng)性能分析的理論表達式作為網(wǎng)絡規(guī)劃問題的目標函數(shù)，從而取代耗時的仿真，以降低計算復雜度。然后，基于智能優(yōu)化理論，提出了一個基于遺傳算法的優(yōu)化策略對所提優(yōu)化問題求解；接著，分析了所提優(yōu)化

5、策略的計算復雜度(包括計算時間復雜度和存儲空間復雜度)；最后，論文對該優(yōu)化問題進行了仿真與性能分析，仿真結果表明所提基于遺傳算法的優(yōu)化策略具有非常好的性能。
　　 第三，研究了分布式天線系統(tǒng)在高速鐵路中的網(wǎng)絡規(guī)劃問題。近年來，高速鐵路建設的迅猛發(fā)展給高速鐵路移動通信帶來了前所未有的發(fā)展契機。然而，當前鐵路通信系統(tǒng)中的硬件設備和軟件算法均已無法適應高速鐵路環(huán)境下較高的技術需求(如用戶終端的高速移動、頻繁的越區(qū)切換等)，因而使得系統(tǒng)

6、性能嚴重下降。因此，著眼于未來高速鐵路移動通信的發(fā)展需求，本論文將分布式天線技術運用于高速鐵路中，并研究高速鐵路場景下的網(wǎng)絡規(guī)劃問題。首先，基于分布式天線技術，建立了高速鐵路移動通信系統(tǒng)的系統(tǒng)模型，并將網(wǎng)絡規(guī)劃問題建模為一個最小化問題，即在滿足數(shù)據(jù)傳輸速率需求和切換時間需求的前提下最小化分布式天線的數(shù)目。然后，提出一個基于粒子群算法的優(yōu)化策略來求解該優(yōu)化問題。接著，計算復雜度分析(包括計算時間和存儲空間分析)表明所提優(yōu)化策略為計算有效性