室内分布式天线系统设计及优化算法研究

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1、硕士学位论文室内分布式天线系统设计及优化算法研究算法作者姓名韩民钊学科专业通信与信息系统指导教师冯穗力教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月DesignofIndoorDistributedAntennaSystemandResearchonOptimizationAlgorithmsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HanMinzhaoSupervisor：Prof.FengSuiliSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN929.5

2、学校代号：10561学号：201520108614华南理工大学硕士学位论文室内分布式天线系统设计及优化算法研究作者姓名：韩民钊指导教师姓名、职称：冯穗力教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统研究方向：分布式天线系统论文提交日期：2018年4月10日论文答辩日期：2018年6月4日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：薛锋章研究员委员：冯穗力教授张平教授柯峰副教授黄昭文高工摘要室内场景下用户对于数据速率需求的快速增长给下一代移动通信系统的设计人员带来了前所未有的挑战。为了提供一个高速率、高能效、高可靠性的室内移动通信网络，业界已经涌现了很多

3、具有创新性的解决方案。分布式天线系统作为5G通信的重要候选技术，以其部署灵活、能耗低、信道容量高、信号盲点少等优势而备受关注。之前关于分布式天线系统的研究主要聚焦于室外覆盖范围若干千米的场景，本文重点研究了室内场景下分布式天线系统的设计和性能优化问题。首先，本文概述了室内移动通信的研究背景与意义，介绍了无线信道的特性，包括大尺度衰落和小尺度衰落。综合考虑了室内信号传播的各种性能参数，并进行了室内无线信道的三维建模。与此同时，对分布式天线系统的系统架构和下行信道容量进行了分析，验证了天线布设方式、天线个数与房间面积对信道容量的影响，介绍了几种容量优化的方法，例如天线选择和预编码技术，并

4、针对典型的优化算法做了性能仿真。其二，本文介绍了常用的能量效率评价指标，并针对室内分布式天线系统布设场景构建了能量效率优化模型，为了解决该问题，通过数学方法将其转化为一个两步优化求解过程，先解出最优的天线数，再将最优天线数回代，解出最优能效和用户速率之间的关系。然后通过性能仿真模拟了实际场景下RRU数目、天线数与系统能量效率之间的关系。最后，详细介绍了C-RAN的系统架构，分析了C-RAN当中存在的前程链路容量受限问题，并结合无线接入网络建设过程产生的成本问题，构建了室内分布式天线系统的布设成本优化问题模型，在此模型的基础上，本文提出了单一种类RRU布设方法和混合种类RRU布设方法，

5、通过性能仿真与分析验证了所提出的方法相比现有的RRU布设方法可以大幅降低室内分布式天线系统布设成本。关键词：分布式天线系统；信道容量；室内传播；能量效率；布设成本IAbstractTherapidincreaseinuserdemandfordataratesinindoorscenarioshasbroughtunprecedentedchallengestodesignersofnext-generationmobilecommunicationsystems.Inordertoprovideahigh-rate,high-efficiency,high-reliabilityi

6、ndoormobilecommunicationnetwork,manyinnovativesolutionshaveemergedintheindustry.Distributedantennasystem,asanimportantcandidatetechnologyfor5Gcommunication,hasattractedgreatattentionbecauseofitsadvantagessuchasflexibledeployment,lowenergyconsumption,highchannelcapacityandfewsignalblindspots.The

7、previousresearchondistributedantennasystemmainlyfocusedonoutdoorscenarioswithcoverageofseveralkilometers.Thispaperfocusesonthedesignandperformanceoptimizationofdistributedantennasystemsinindoorscenarios.Firstly,thispapersummarizes