本文選題：分布式天線系統(tǒng) + 功率控制　； 參考：《華南理工大學(xué)》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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通常由拉遠(yuǎn)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(yuǎn)，彼此間通常通過光纖等有線方式相連。拉遠(yuǎn)單元僅負(fù)責(zé)信號(hào)的傳輸和接收，主要的信號(hào)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(duì)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(nèi)的盲區(qū)覆蓋問題，大量的研究證實(shí)，分布式天線系統(tǒng)相對(duì)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(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)已經(jīng)被3GPP采納成為LTE-Advance中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。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(wǎng)絡(luò)的普及與應(yīng)用帶給我們?nèi)粘Ｉ畋憷耐瑫r(shí)，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(duì)于節(jié)能觀念的增強(qiáng)，人們?cè)絹碓街匾暰G色節(jié)能的無線通信。因此，無線通信的節(jié)能技術(shù)成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界一個(gè)十分活躍的課題。分布式天線系統(tǒng)的能耗相對(duì)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(shù)。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(diǎn)的傳輸功率，即功率的優(yōu)化控制問題。本論文從以下幾個(gè)方面對(duì)分布式天線系統(tǒng)進(jìn)行研究，獲得的主要?jiǎng)?chuàng)新成果包括以下幾個(gè)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(zhǔn)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(jì)誤差或傳輸延時(shí)），對(duì)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(jié)合半正定松弛將研究的問題轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化二次錐規(guī)劃與半正定規(guī)化的混合問題。對(duì)于第二種魯棒性的算法，我們?cè)诶碚撋献C明，轉(zhuǎn)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(yàn)證了所提算法具體較強(qiáng)的魯棒性，同時(shí)證明了采用所有天線對(duì)用戶進(jìn)行發(fā)送信號(hào)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(dòng)態(tài)功率控制問題：對(duì)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(dòng)態(tài)最優(yōu)的功率控制方法，首先對(duì)信道采用隨機(jī)微分方程進(jìn)行建模。在此基礎(chǔ)上，借助于半正定規(guī)劃中的原-對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法將動(dòng)態(tài)功率控制問題轉(zhuǎn)化為等價(jià)的隨機(jī)微分方程的穩(wěn)定性問題。仿真驗(yàn)證所提算法依概率穩(wěn)定。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，我們進(jìn)一步將所提的算法擴(kuò)展到信道延時(shí)的場景，結(jié)合信道預(yù)測算法（如：Berg和修正協(xié)方差的方法），所提出的算法相對(duì)于利用過時(shí)信道狀態(tài)信息的算法的功率節(jié)能最大可以達(dá)5dBm，即相對(duì)于采用過時(shí)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(dá)30%。 3.多小區(qū)的動(dòng)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(shí)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(duì)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(jìn)行了理論上的分析，得到中斷概率的閉式表達(dá)式。Monte Carlo仿真驗(yàn)證了我們所得到的閉式表達(dá)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(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN820

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 黃鑫;多射頻多信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的資源管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：1801815