分布式MIMO发射天线位置优化技术研究

作     者：韩亮 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐友喜

授予年度：2010年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：MIMO OSTBC V-BLAST 分布式天线系统 最优天线位置 

摘      要：分布式MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术充分利用了分布式天线系统和MIMO技术的优点,以其在提高系统容量和降低发射功率方面的优势引起了学术界和产业界的极大兴趣,已经成为新的研究热点。 在分布式MIMO系统中,不同的发射天线位置将影响分布式MIMO系统的性能。但是,从天线位置优化技术的研究现状来看,已有的研究主要针对传统蜂窝移动通信网中天线的位置优化问题,同时包括一些特殊场景中天线位置优化问题,对于分布式MIMO发射天线位置优化问题,目前的研究还比较少,本文正是针对这一问题展开研究。 针对分布发射天线V-BLAST(Vertical Bell Laboratories LAyered Space-Time)系统,在考虑了传播时延、路径损耗、阴影衰落、小尺度衰落和高斯白噪声的基础上研究了两根分布发射天线V-BLAST在线型小区的平均误码率(AABER)。然后通过理论分析证明了存在一个关于小区中心对称的位置使得AABER性能最优。数值计算和仿真表明:针对一个长度为300m的线型小区,最优的发射天线是位于105m和195m处。 针对分布发射天线OSTBC(Orthogonal Space-Time Block Coded)系统,在考虑了路径损耗、相关阴影衰落、小尺度衰落和高斯白噪声的基础上推导了分布发射天线OSTBC系统的误符号率,结果表明阴影衰落的互相关系数和标准差将会影响误符号率性能。在误符号率分析的基础上,分别针对线型小区和圆形小区研究了整个小区的平均误符号率AASER,然后通过使AASER最小化得到了发射天线位置的优化设计方案: 对于线型小区,当发射天线数为奇数时,最优的方案是一根天线放置于线型小区的中心,剩下的天线关于小区的中心两两对称;当发射天线数为偶数时,最优的方案是天线关于小区的中心两两对称。 对于圆形小区,我们得到了如下的天线位置优化设计方案:(1)天线位置应该是关于小区中心对称的;(2)天线位置是与阴影衰落标准差有关的,阴影衰落标准差的增大,天线到小区中心的距离也越大;(3)天线位置是与发射天线数有关的,随着发射天线数目的增加,分布式发射天线与中心的距离也会增大。 论文在分布式MIMO发射天线位置优化方面做出的上述研究成果,从系统误码率角度为下一代基于分布式天线的移动通信网、无线电视/广播网的天线选址提供了一个可行的参考设计方案,具有一定的理论及经济价值。