本文選題：分布式天線系統(tǒng) + 功率控制��； 參考：《華南理工大學》2014年博士論文

【摘要】：分布式天線系統(tǒng)(Distributed Antenna System, DAS)作為一種新型的寬帶無線網絡結構，通常由拉遠單元(Remote Antenna Unit, RAU)、中央控制單元(Central Antenna Unit)和用戶組成。在分布式天線系統(tǒng)中，各天線單元之間地理位置相距遙遠，彼此間通常通過光纖等有線方式相連。拉遠單元僅負責信號的傳輸和接收，主要的信號處理在中央控制單元中完成。由于分布式天線系統(tǒng)能大大的縮短與用戶之間傳輸距離，因此相對于傳統(tǒng)的共址MIMO(Co-located multi-input multi-output, C-MIMO)有更好的覆蓋效果。雖然早期的分布式天線系統(tǒng)的提出主要為解決室內的盲區(qū)覆蓋問題，大量的研究證實，分布式天線系統(tǒng)相對于C-MIMO擁有更高的系統(tǒng)容量、更優(yōu)的頻譜效率、更大的分集增益和更加的節(jié)能。如今，基于分布式天線系統(tǒng)的多點協(xié)作傳輸技術已經被3GPP采納成為LTE-Advance中一項關鍵技術。不僅如此，分布式天線系統(tǒng)與微小區(qū)和Femtocell相比，在節(jié)能和頻譜效率上也擁有其自身的優(yōu)勢。 目前，無處不在的無線寬帶網絡的普及與應用帶給我們日常生活便利的同時，也帶來了日益增長的高能耗和高的二氧化碳排放量。隨著人們對于節(jié)能觀念的增強，人們越來越重視綠色節(jié)能的無線通信。因此，無線通信的節(jié)能技術成為學術界和工業(yè)界一個十分活躍的課題。分布式天線系統(tǒng)的能耗相對于其他系統(tǒng)有著其自身天然的優(yōu)勢，本論文主要研究分布式天線系統(tǒng)中的節(jié)能技術。研究在滿足用戶的QoS（Quality of service）要求的前提下，最小化分布式天線系統(tǒng)中發(fā)射節(jié)點的傳輸功率，即功率的優(yōu)化控制問題。本論文從以下幾個方面對分布式天線系統(tǒng)進行研究，獲得的主要創(chuàng)新成果包括以下幾個方面： 1.靜態(tài)功率控制問題：在信道狀態(tài)信息(Channel State Information, CSI)準靜態(tài)（即變化不是很快）場景中，考慮獲取信道狀態(tài)信息存在誤差的情形下（如估計誤差或傳輸延時），對于研究的聯(lián)合天線選擇與功率控制問題，基于凸優(yōu)化理論，提出了以下兩種帶魯棒性的功率優(yōu)化算法：第一種算法采用S-Lemma并結合半正定松弛將研究的問題轉化為半正定規(guī)化問題;第二種算法借助Bernstein概率不等式和半正定松弛原理，將聯(lián)合的天線選擇和功率控制問題轉化二次錐規(guī)劃與半正定規(guī)化的混合問題。對于第二種魯棒性的算法，我們在理論上證明，轉化后問題的最優(yōu)解是秩為1的矩陣，，從而證明半正定松弛后所得解是緊的。仿真驗證了所提算法具體較強的魯棒性，同時證明了采用所有天線對用戶進行發(fā)送信號的天線選擇方式不僅具有最好的魯棒性而且最節(jié)能。 2.動態(tài)功率控制問題：對于信道狀態(tài)信息快變的場景，在信道是連續(xù)變化的前提下，提出一種動態(tài)最優(yōu)的功率控制方法，首先對信道采用隨機微分方程進行建模。在此基礎上，借助于半正定規(guī)劃中的原-對偶內點法將動態(tài)功率控制問題轉化為等價的隨機微分方程的穩(wěn)定性問題。仿真驗證所提算法依概率穩(wěn)定。結合實際應用，我們進一步將所提的算法擴展到信道延時的場景，結合信道預測算法（如：Berg和修正協(xié)方差的方法），所提出的算法相對于利用過時信道狀態(tài)信息的算法的功率節(jié)能最大可以達5dBm，即相對于采用過時信道狀態(tài)信息的算法，所提出的算法功率節(jié)能最多可達30%。 3.多小區(qū)的動態(tài)分布天線系統(tǒng)中的性能分析：考慮接收端的信道狀態(tài)存在延時和多小區(qū)間的同頻率干擾以及信道的大尺度衰落（主要是路損），我們對分布式天線系統(tǒng)的兩種場景（Noise-limted場景和存在同頻率干擾的場景）的中斷概率進行了理論上的分析，得到中斷概率的閉式表達式。Monte Carlo仿真驗證了我們所得到的閉式表達式的正確性。
[Abstract]:Distributed antenna system ( DAS ) is a new type of broadband wireless network structure , which is usually composed of Remote Antenna Unit ( RAUs ) , Central Antenna Unit ( Central Antenna Unit ) and user . In the distributed antenna system , the geographic location of each antenna element is far away

At present , the popularization and application of ubiquitous wireless broadband networks bring convenience to our daily life , and also bring about increasing energy consumption and high carbon dioxide emissions . As people become more and more attention to green energy saving wireless communication with the enhancement of energy conservation concept , the energy consumption of distributed antenna system becomes a very active problem in academic and industrial circles .

1 . Static power control problem : In the case of quasi - static ( i.e . , change of channel state information , CSI ) quasi - static ( i.e . , not very fast ) scene , considering the existence error of the channel state information ( such as estimation error or transmission delay ) , this paper proposes the following two robust power optimization algorithms : S - Lemma and semi - definite relaxation .

2 . Dynamic power control problem : A dynamic optimal power control method is proposed on the premise of changing channel state information rapidly . First , a dynamic optimal power control method is proposed based on the original - dual interior point method in semi - definite programming . The proposed algorithm can be extended to the equivalent stochastic differential equation by means of the original - dual interior point method in semi - definite programming .

3 . Performance analysis in multi - cell dynamic distributed antenna system : Considering the channel state of the receiving end and the co - frequency interference of the multi - cell interval and the large - scale fading of the channel ( mainly the path loss ) , we theoretically analyze the interrupt probability of the two scenarios of the distributed antenna system and the presence of the same - frequency interference . The closed expression of the interrupt probability is obtained . The Monte Carlo simulation verifies the correctness of the closed expression .

【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN820

【參考文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 黃鑫;多射頻多信道無線Mesh網絡的資源管理關鍵技術研究[D];華南理工大學;2011年

本文編號：1801815