分布式天线在LTE-A系统中的应用研究与仿真

摘要

随着人们对无线通信业务日益增长的需求，无线网络承载的业务向高速化，类型丰富化发展。移动通信对传输速率的要求越来越高，但是无线通信系统可供使用的频率资源却越来越紧张，这就要求无线通信系统的频谱效率能够不断地提高。传统蜂窝系统通过采用小区分裂、扇区化等方法来提高频谱效率，但这样做不能从本质上解决问题，而且还会带来诸如切换频繁、频谱规划复杂、干扰增加、成木提高等问题。分布式天线系统(DAS)在提高频谱效率的同时，还能避免甚至改善这些问题。
　　 LTE-A系统作为LTE的平滑演进，除了继承LTE的诸如OFDM、MIMO等各种先进的物理层无线传输技术之外，还采用了诸如载波聚合、增强型MIMO、中继技术、分布式天线技术等关键技术来扩展可用频谱，提高系统频谱效率，尤其是边缘用广的频谱效率。
　　 本文主要研究DAS，它具有增强小区覆盖，节约发射功率、降低干扰、提高SINR，克服远近效应、抵抗阴影衰落、提高系统容量等优势。本文基于IMT-A提出的系统仿真准则，设计和搭建LTE-A系统级仿真平台，平台采用7簇19小区3扇区的网络拓扑结构。依据系统级仿真模型的整体框图，设计并实现基站和天线站生成、天线选择、功率分配等功能模块。
　　 最后基于仿真平台，对采用天线选择算法和天线功率分配算法的DAS的下行性能进行仿真分析。比较了几种天线选择算法的性能和复杂度，选定基于Frobenius范数的天线选择算法，天线功率分配算法采用经典的注水算法，对不同的天线总数和不同的天线使用数，仿真并分析系统的频谱效率和小区边缘频谱效率。仿真结果表明：DAS能提高系统频谱效率并改善边缘用户性能。