隨著5G通信的到來,人們對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高,大規(guī)模分布式天線系統(tǒng)憑借其高數(shù)據(jù)傳輸速率、高可靠性和易擴(kuò)展性等優(yōu)點而備受關(guān)注。之前關(guān)于分布式天線系統(tǒng)的研究主要集中在研究用戶不移動或者移動緩慢的場景,對于將分布式天線系統(tǒng)用于高速移動,如高鐵等場景的研究比較少。本文主要研究大規(guī)模分布式天線系統(tǒng)的特性以及探討其在高鐵環(huán)境中應(yīng)用時所需要解決的問題。首先,本文介紹分布式天線系統(tǒng)的研究背景與現(xiàn)狀,然后描述分布式天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),接著分析分布式天線系統(tǒng)中的場強特性,依據(jù)基本的無線信道特性和模型,分析波束賦形在分布式天線系統(tǒng)中的性能,最后研究移動環(huán)境下用戶運動前后信道相關(guān)性、運動速度、信道狀態(tài)信息反饋時延和載波頻率對分布式天線系統(tǒng)性能的影響。然后,在分析分布式天線系統(tǒng)主要特性的基礎(chǔ)上,研究動態(tài)波束賦形在高鐵中的應(yīng)用與實現(xiàn)方法。首先研究高鐵場景下分布式天線系統(tǒng)方案設(shè)計,包括設(shè)計天線間隔和天線陣與鐵道的距離。提出了一種在列車高速運行情況下的動態(tài)波束賦形方案,包括動態(tài)波束的產(chǎn)生過程和波束切換過程。同時分析了在分布式天線部署位置有無偏差兩種情形下,理想或存在隨機(jī)衰落兩種場景中動態(tài)波束賦形的系統(tǒng)性能。最后,針對天線布設(shè)位置偏差對動態(tài)波束賦形性能的影響,提出一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的位置偏差估計方法。我們首先介紹了有關(guān)處理回歸問題的三種算法原理,即支持向量回歸、極端梯度提升以及深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。接著對問題進(jìn)行建模,并詳細(xì)分析了實現(xiàn)該方法時的數(shù)據(jù)采集和特征提取過程,然后對各個模型設(shè)置合理的參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練估計,最后構(gòu)建新的復(fù)合模型進(jìn)行偏差估計。研究表明,運用該方法可在大部分情況下有效估計出位置的偏差,為大規(guī)模分布式天線系統(tǒng)在高鐵通信過程中的信號補償提供了一種較為便利的手段。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN828.6;U238;U285
【部分圖文】：

第二章 分布式天線系統(tǒng)及特點配置環(huán)境下，無論是在信道狀態(tài)信息完整或者不完整的場合，大規(guī)模分布式天線系統(tǒng)傳輸速率都要高于集中式天線系統(tǒng)。在分布式天線系統(tǒng)中，由于 RAU 均勻地散布在所需覆蓋的工作區(qū)域內(nèi)，且其射頻單元的發(fā)射功率相對較小，由此可以在不提高系統(tǒng)復(fù)雜性的情況下，實現(xiàn)可協(xié)調(diào)的空間域上的頻率復(fù)用，從而可顯著提高頻譜效率；進(jìn)一步，通過多個 RAU 服務(wù)一個用戶，可以增加系統(tǒng)的空間分集的能力，改善誤碼率。在微蜂窩系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的大小區(qū)（宏小區(qū)）被分成許多小小區(qū)（微小區(qū)），雖然頻率復(fù)用也可以增加整個區(qū)域的系統(tǒng)容量，但是小區(qū)間使用相同的頻率會引起同頻干擾，在基站間實現(xiàn)實時地高效協(xié)調(diào)比較困難，相比之下，DAS 中的頻率復(fù)用是在一個區(qū)域內(nèi)增加系統(tǒng)容量更有效的技術(shù)。綜上所述，分布式天線系統(tǒng)有許多優(yōu)點，不僅能減少發(fā)射端與用戶之間的傳輸距離，提高用戶信號質(zhì)量，還能利用空間分集和頻率復(fù)用，有效地改善誤碼率和頻譜效率。

集中式天線系統(tǒng)圖

圖 2-3 集中式天線系統(tǒng)信號功率譜分布式天線系統(tǒng)，天線單元采用分布式布設(shè)，在許多情況下多個往只有很短的距離。對于這種場景，雖然每一個天線單元對用戶工作的條件，但與該用戶關(guān)聯(lián)的天線陣列尺度和其所形成的電磁合遠(yuǎn)場工作條件的假設(shè)。圖 2-4 和圖 2-5 為分布式天線系統(tǒng)圖以功率譜圖，在圖 2-5 中，天線分別擺放在坐標(biāo)為（-10m，0m），（，（0，-10m）位置處，不同天線單元產(chǎn)生的電磁波輻射信號相號的功率密度譜形成的分布呈現(xiàn)復(fù)雜的峰谷起伏變化特性，且這號波長大小相當(dāng)，這種情況形成的電磁場在本文中稱為“近場特性稱為“近場效應(yīng)”。雖然從圖 2-5 中可看到在離分布式天線信號功率譜較為平坦，但在實際環(huán)境中，用戶與分布式天線單元布式天線系統(tǒng)工作的近場區(qū)，由于近場區(qū)域功率譜峰谷起伏變收信號功率不穩(wěn)定，特別是在用戶移動過程中，接收功率容易從
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張秀峰;張金柱;;協(xié)同天線系統(tǒng)的建模研究[J];軟件導(dǎo)刊;2009年10期

2 張寧波;康桂霞;曹鵬;張平;劉澤民;;分布式天線系統(tǒng)信道容量的分析[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報;2008年06期

3 孫歡;王新宇;尤肖虎;;廣義分布式天線系統(tǒng)容量解析界(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2007年04期

4 魏迎春,王利群,孫曉穎;CDMA系統(tǒng)中天線系統(tǒng)的調(diào)整[J];電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化;2002年06期

5 呂雪峰,喬宏楓;室內(nèi)分布天線系統(tǒng)方案[J];電信技術(shù);2002年06期

6 路丕業(yè);;陸地衛(wèi)星地面站天線系統(tǒng)G/T值的測量[J];遙測遙控;1987年03期

7 姜紀(jì)祥;;衛(wèi)星地面接收天線系統(tǒng)噪聲溫度的測量[J];電視技術(shù);1987年04期

8 姜新發(fā);數(shù)字波束形成天線系統(tǒng)[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);1988年04期

9 王大壯;STL技術(shù)的應(yīng)用[J];廣播與電視技術(shù);1989年05期

10 王秀春;;單片機(jī)用于測向天線系統(tǒng)控制[J];現(xiàn)代雷達(dá);1989年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張娜娜;存在IQ失衡大規(guī)模天線系統(tǒng)的分析與優(yōu)化[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

2 任紅;分布式天線系統(tǒng)中的傳輸設(shè)計[D];東南大學(xué);2018年

3 閆繼壘;分布式天線系統(tǒng)中的資源優(yōu)化[D];西安電子科技大學(xué);2014年

4 陳軍;高能效的分布式天線系統(tǒng)研究[D];華南理工大學(xué);2014年

5 葉準(zhǔn);分布式天線系統(tǒng)信道容量及關(guān)鍵問題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

6 李金興;大規(guī)模天線系統(tǒng)信道測量方法與空間相關(guān)性研究[D];北京交通大學(xué);2017年

7 黃圣春;大規(guī)模分布式天線系統(tǒng)下行鏈路的資源管理研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

8 林晨;機(jī)載天線設(shè)計及天線系統(tǒng)布局研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

9 杜丹;ICRH天線系統(tǒng)與等離子體相互作用的理論研究[D];南華大學(xué);2015年

10 劉玉璽;多蜂窩環(huán)境下的分布式天線及基站協(xié)作技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 曹高雄;高鐵分布式天線系統(tǒng)動態(tài)波束賦形技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2019年

2 耿晗;分布式天線系統(tǒng)物理層安全技術(shù)研究與系統(tǒng)搭建[D];北京郵電大學(xué);2019年

3 韓民釗;室內(nèi)分布式天線系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化算法研究[D];華南理工大學(xué);2018年

4 陳玓玏;大規(guī)模分布式天線系統(tǒng)中MAC協(xié)議研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

5 高琛;用于未來無線通信金屬殼手持終端的MIMO天線系統(tǒng)[D];南京郵電大學(xué);2018年

6 路文進(jìn);用于移動終端的MIMO天線系統(tǒng)設(shè)計[D];南京郵電大學(xué);2018年

7 肖砷宇;北斗抗干擾衛(wèi)星導(dǎo)航天線系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2018年

8 王郝;分布式天線系統(tǒng)中高能效的資源分配和D2D技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

9 靳澤宇;列控RFID讀寫器天線系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2018年

10 劉丹丹;基于天線陣列的OAM波天線系統(tǒng)設(shè)計以及實驗驗證[D];華中科技大學(xué);2016年

本文編號：2851517