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大规模多天线系统的下倾角优化

大规模多天线系统的下倾角优化

作者：褚德明杭州电子科技大学

学位级别：硕士

经过几十年的发展,移动通信给人们生产生活的各个方面都产生了深刻的影响。如今,移动用户及终端设备不断增加,通信网络已经成为我们不可或缺的一部分。而传统的技术显然已经无法满足需求。因此,对第五代移动通信系统的研究是时代发展的... 详细信息

经过几十年的发展,移动通信给人们生产生活的各个方面都产生了深刻的影响。如今,移动用户及终端设备不断增加,通信网络已经成为我们不可或缺的一部分。而传统的技术显然已经无法满足需求。因此,对第五代移动通信系统的研究是时代发展的必然趋势。在传统多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）基础上增加大量天线,可以有效改善系统性能。由此而来的大规模MIMO技术迅速成为研究新一代通信系统的核心技术。基站（Base Station,BS）天线作为通信系统传输中的收发终端,作为传递信号的载体,并且可以完成收发信号的双向功能,是蜂窝网络系统不可缺少的部分。多天线技术由于天线数量的不断增加而带来了更多的挑战。而天线下倾角作为一个主要的参数来表示BS天线,在消除干扰、改善系统性能等方面有巨大潜力。天线下倾角主要有机械下倾角和电子下倾角两种。如何设置天线下倾角,将对天线的覆盖范围产生重要影响,同时也会对小区间干扰产生影响。因此,充分理解天线下倾角的工作原理,正确合理的设计天线下倾角,将有助于对无线系统BS的设计,使其发挥更好的作用。在此背景下,本文主要对大规模MIMO系统中BS天线的下倾角进行研究,研究内容如下:（1）针对机械下倾角,提出了一种多小区大规模MIMO系统的天线下倾角优化方法。系统中BS配备了两排平行于地面的线性天线阵列对应两个机械下倾角。因为机械下倾角固定之后是不可调的,因此需要根据用户的分布情况进行统计上的优化。文中分别在系统具有完美信道状态信息（Channel State Information,CSI）和非完美CSI两种情况下进行讨论。利用信道在天线数趋于无穷大时具有正交性的特点,通过分析得到和速率的极限和下界表达式。通过最大化和速率的极限或下界值来优化两个下倾角。仿真结果表明,采用本文优化下倾角的设计方法可以提高系统和速率。（2）针对电子下倾角,提出了一种单小区大规模MIMO系统的电子下倾角优化方法。小区拥有多个单天线用户并且在BS配备大规模天线阵列。BS可以根据用户的位置信息实时调整电子下倾角。在BS天线数量很大时,利用信道的正交性分别推导出上行链路和下行链路中的渐近和速率。基于阵列导向向量的相关性,根据不同的用户具有不同的波达角对用户进行组。然后,通过比较各用户组的和速率得到最大值及其对应的最优下倾角。仿真结果表明,所提出的优化方法可以提高小区和速率。综上所述,本文对多小区机械下倾角和单小区电子下倾角的优化方法均能提升5G通信系统性能。

关键词： 5G 大规模MIMO 下倾角和速率用户分组

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有源天线波束下倾角优化

有源天线波束下倾角优化

作者：郑志鹏西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着信息技术的飞速发展,人们对网络容量的需求正以爆炸性的速度增长,如何满足人们对网络容量的需求,更高效的利用无线资源,是无线产业界面临的关键问题,纵观无线技术发展的现状,空间域资源被普遍认为有着巨大潜能。AAS（有源天... 详细信息

近年来,随着信息技术的飞速发展,人们对网络容量的需求正以爆炸性的速度增长,如何满足人们对网络容量的需求,更高效的利用无线资源,是无线产业界面临的关键问题,纵观无线技术发展的现状,空间域资源被普遍认为有着巨大潜能。AAS（有源天线系统）可以通过控制阵列天线方向图的水平域和垂直域,加强对无线信号的传输控制,这使得AAS可以利用垂直域的空间资源来获取网络增益,因此AAS一直是近年来业界研究的热点。然而,AAS通过多波束将小区在垂直维扇区化,利用垂直域空间资源增加网络容量的同时,却也使得小区内同频用户间的干扰加剧,而且如何调整波束下倾角以减小小区间干扰也是有待解决的关键问题。首先,本文建立了AAS标准中的三维阵列天线模型,并基于信号叠加原理提出小区分裂场景所需要的三维波束赋形算法,实现同小区内不同垂直维扇区间用户的同频复用;在此基础上,实现LTE小区垂直维扇区化,并提出基于PSO（粒子群算法）的小区分裂下倾角调整算法,仿真结果表明该算法可以显著提升小区网络性能。然后,本文针对小区分裂场景中多小区网络环境下小区间干扰问题,提出一种基于代价机制的多小区AAS波束下倾角联合调控算法,算法定义一种小区代价模型用以衡量小区干扰对网络效益的抑制,将系统总容量最大化问题分解为求解各小区网络效益最大化问题这样的子优化问题;之后,结合各小区天线参数,利用粒子群算法求解子优化问题;最后,对所提算法进行了仿真,仿真结果表明算法可以很快收敛,并且很好地抑制了小区间干扰,显著提高了网络总吞吞量。

关键词：有源天线系统小区分裂下倾角代价机制粒子群算法

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基于萤火虫算法优化电调天线下倾角研究

基于萤火虫算法优化电调天线下倾角研究

作者：杨涛安徽大学

学位级别：硕士

随着移动通信技术的飞速发展,日益增长的网络容量需求和网络资源的高效利用率,成为当前无线产业商亟待解决的问题。对于2G,3G,4G或5G网络而言,合理的基站天线选择与下倾角调节是提升蜂窝网络性能的必要方式。因此,论文提出基于萤火虫算... 详细信息

随着移动通信技术的飞速发展,日益增长的网络容量需求和网络资源的高效利用率,成为当前无线产业商亟待解决的问题。对于2G,3G,4G或5G网络而言,合理的基站天线选择与下倾角调节是提升蜂窝网络性能的必要方式。因此,论文提出基于萤火虫算法优化调节电调天线下倾角以提升蜂窝网络系统的性能。研究主要包括以下内容:1.电调天线下倾角数学模型建立。首先建立蜂窝网络3×1扇形分区模型和基站天线下倾角模型,利用电调天线在垂直维度增加的自由度的特性,使用泰勒级数展开式对垂直天线增益进行近似表达,然后根据近似所得的天线增益与路损模型推导出信号与干扰加噪声比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)的公式,得出天线下倾角与系统优化目标函数的关系,实现最优化问题的定义。2.标准萤火虫算法的原理阐述。根据自然界中萤火虫群体的发光特性,从算法的仿生原理、参数定义、参数分析以及算法优化流程四个方面对萤火虫算法迭代搜索最优值原理进行分析。并通过相关仿真分析,说明标准萤火虫算法的种群规模、光强吸收系数与步长因子等参数的不同取值对算法的优化速度、收敛精度以及全局优化搜索等性能的影响。3.改进萤火虫算法的研究分析。针对标准萤火虫算法在优化搜索后期容易出现的收敛精度低和局部优化搜索的问题,对算法进行功能化改进,并结合关键参数对算法的影响,给出基于惯性权重、收敛因子以及混沌映射的改进萤火虫算法。通过仿真多元经典峰值测试函数来比较标准算法和改进算法在求解待优化问题时的优化能力,说明改进算法的高效性。4.电调天线下倾角优化问题的研究。使用萤火虫算法对蜂窝网络中基站扇区下倾角进行优化调节时,考虑到在全局范围内优化多个扇区下倾角时所需的信息量很大,而且算法实现也具有较高的复杂度,提出一种分布式优化调节方式来联合优化所有的扇区下倾角。另外,考虑小区独立优化的特殊情况,还给出基于单小区下倾角优化调节方案,作为电调天线下倾角优化研究的补充说明。

关键词：萤火虫算法电调天线下倾角吞吐量

基于人工蜂群算法的基站天线方位角与下倾角自优化方法

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电信科学 2021年第1期37卷 69-75页

作者：蔡佳祺万海斌孙友明覃团发广西大学计算机与电子信息学院广西南宁530004 中国联合网络通信有限公司漯河市分公司河南漯河462000 广西多媒体通信与网络技术重点实验室广西南宁530004

针对3GPP中提出的SON(self-organizing network,自组织网络)覆盖自优化问题,提出一种基于人工蜂群算法的基站天线方位角与下倾角同时优化方法。首先,基站根据用户设备上报的MR(measurement report,测量报告)数据确定待优化区域,并建立... 详细信息

针对3GPP中提出的SON(self-organizing network,自组织网络)覆盖自优化问题,提出一种基于人工蜂群算法的基站天线方位角与下倾角同时优化方法。首先,基站根据用户设备上报的MR(measurement report,测量报告)数据确定待优化区域,并建立以基站天线对待优化区域的平均增益为目标函数的优化模型;其次,利用人工蜂群算法求解该目标函数,并得到基站天线方位角与下倾角的最优解;最后,将基站天线方位角与下倾角调整至最佳值,实现基站根据用户设备位置的覆盖自优化。通过系统建模、仿真与外场实验,以用户设备接收的RSRP(reference signal receiving power,参考信号接收功率)为指标,利用人工蜂群算法的计算方法较未优化的初始参数提升6.81 dB,较依靠人工经验的判别方法提升4.35 dB。实验结果证明,提出的自优化方法可根据用户位置分布精准及时地对基站天线方位角与下倾角进行调整,提升用户对信号强度的感知。

关键词：人工蜂群算法覆盖自优化 MR 方位角下倾角

LTE网络仿真中天线初始下倾角计算方法探讨

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邮电设计技术 2013年第12期 38-42页

作者：南作用薛光达宋春涛乔云中国联通网络技术研究院北京100048

讨论一种基于最近小区修正距离、挂高、技术等因素的算法,并通过无线网络仿真予以验证。用以在网络建设中初始设置顷角参考使用。

关键词：无线下倾角仿真自动小区优化

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基站天线的下倾角研究及工具开发

山东通信技术 2007年第4期27卷 39-41页

作者：宋书祥中国移动山东公司菏泽分公司菏泽274000

根据相邻基站的经纬度和天线挂高,开发出计算天线下倾角的工具,以降低基站间的干扰,提高网络质量。本文着重介绍了此工具开发的思路、理论依据及使用方法。该工具以三角几何理论为基础,使用KATHREIN天线下倾角计算工具来验证该工具的准... 详细信息

根据相邻基站的经纬度和天线挂高,开发出计算天线下倾角的工具,以降低基站间的干扰,提高网络质量。本文着重介绍了此工具开发的思路、理论依据及使用方法。该工具以三角几何理论为基础,使用KATHREIN天线下倾角计算工具来验证该工具的准确性。最后是使用后的效果验证,从话音质量指标提升情况看,取得了较好效果。

关键词：下倾角垂直半功率角覆盖半径经纬度天线挂高

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TD-LTE规划中站高和下倾角的配置算法

移动通信 2014年第3期38卷 26-29页

作者：姚柒零隋延峰马建辉李俨孟夏中国移动通信集团设计院有限公司北京100086

中国移动TD-LTE通信网络目前处于建设初期,此时的网络规划、结构及组网架构尤为重要,如何规划合理的站高、站距及网络发射功率是设计过程中遇到的重要议题。从网络初期规划的角度,结合TD-LTE的网络特性及现网的测试数据,分析了站高、天... 详细信息

中国移动TD-LTE通信网络目前处于建设初期,此时的网络规划、结构及组网架构尤为重要,如何规划合理的站高、站距及网络发射功率是设计过程中遇到的重要议题。从网络初期规划的角度,结合TD-LTE的网络特性及现网的测试数据,分析了站高、天线下倾角和站距三者之间的关系,并给出了在TD-LTE规划阶段,合理的配置和评估原则的建议。

关键词： TD-LTE 站距站高下倾角规划

基于地理信息系统的GSM小区天线下倾角计算软件的开发

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电信工程技术与标准化 2008年第12期21卷 34-38页

作者：林巍曹若云中国移动通信集团广东有限公司佛山分公司佛山528000 广东顺德职业技术学院佛山528333

为了在GSM系统基站规划工作中确定小区的天线下倾角,应用地理信息系统开发了GSM小区天线下倾角计算软件。软件在开发中采用OLE自动化方法和MapInfo的回调功能,集成了地理信息系统强大的地理化显示和操作功能。软件包含了从数据准备、地... 详细信息

为了在GSM系统基站规划工作中确定小区的天线下倾角,应用地理信息系统开发了GSM小区天线下倾角计算软件。软件在开发中采用OLE自动化方法和MapInfo的回调功能,集成了地理信息系统强大的地理化显示和操作功能。软件包含了从数据准备、地图生成、下倾角计算到结果保存等各个过程,实现了下倾角数据的自动维护。应用表明,该软件较好地支撑了工程中的GSM基站规划工作。

关键词：地理信息系统 GSM 天线下倾角

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5G天馈系统下倾角设置原则研究

5G天馈系统下倾角设置原则研究