孔勇[1]2012年在《数字集群通信网络架构和多天线技术的研究》文中指出集群移动通信系统,作为特殊移动无线电系统或专用移动无线电系统的一种,它在铁路运输、船舶通信、港口导航、航空业务、气象预报、森林作业、矿区作业、公安等众多专用指挥调度通信领域得到了广泛的应用。随着人们对集群系统功能的要求越来越高,数字集群系统将逐渐往业务宽带化和业务定制化的方向发展。现有数字集群标准都是基于2G的,而基于3G及以后的标准还没有成熟的方案,其最大的问题就是不能满足更高速率的数据传输等要求,因此急需建立新的数字集群通信网络架构,以适应未来集群通信业务多元化和宽带化的要求。多天线技术作为提高数据传输速率的重要手段得到越来越多的关注,被认为是新一代无线通信技术的革命。多天线系统根据信号处理的方式不同分为智能天线和多入多出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术两种。分布式天线结构作为多天线系统的未来主要建设模式,能够得到较好地信号覆盖,有效解决小区边缘问题。论文在综述现有研究成果基础上,重点对数字集群通信系统分布式网络架构和多天线技术进行研究,从实际应用角度提出了分布式天线结构在高铁无线覆盖中的应用。论文的主要研究内容与创新如下：(1)通过对公众移动通信系统发展的分析,提出了基于分布式架构的数字集群通信系统,对其系统组成和特点进行了阐述。首先阐述了数字集群通信跟随公众移动通信的发展步伐,将逐渐往业务宽带化和业务定制化的方向发展。分布式架构的数字集群通信系统能够支持更高的数据传输速率；具有更加灵活的组网能力；分布式网络结构提高了网络的连通性和可靠性,在突发应急事件中将起到重要作用；扁平化全IP的数字集群系统可以实现集群网络与公网或其它各种网络便捷地互联互通,从而更好的完成指挥调度任务等。对分布式数字集群通信系统若干关键技术进行了分析讨论,包括多天线技术、组播通信、接续时间和信令优化、无线资源管理和认知无线电技术、协作中继技术、载波聚合、跨层设计和网络异构等。(2)针对数字集群业务中最重要的组播通信场景,研究了多天线技术中智能天线的组播波束赋形算法,提出了基于角度信息和基于位置信息的组播赋形算法。在组播通信中,用户的完整信道状态等信息不能及时被基站得知情况下,设计了基于角度信息的组播赋形算法,根据目标函数不同,提出了基于角度信息的最大平均赋形增益MABG算法和最大最小赋形增益MMBG算法。通过仿真分析可得,采用MABG算法和MMBG算法相对于全向天线发射时可以获得4dB左右的平均增益,基本上满足了系统设计的需要。综合平均信噪比、最小信噪比、平均赋形增益和最小赋形增益等性能参数而言,基于MMBG算法的体现了较好的用户公平性和有效性的折中。在基于角度信息算法基础上,增加用户距离信息,提出了基于位置信息的最大平均赋形增益MABG算法和最大最小赋形增益MMBG算法。基于位置信息的MMBG算法赋形方向图能够跟小区内用户分布情况(包括角度和距离)相吻合。分别讨论了用户分布情况、阵列天线数目和用户簇个数等因素对组播波束赋形算法的影响。(3)借鉴MIMO在公众移动通信MBMS业务中的应用,通过对Alamouti空间分集和V-BLAST空间复用技术的性能分析和比较,提出了组播通信中基于分组的自适应MIMO技术,即利用分组的概念,根据用户位置的分布,将群组内所有用户分成两组,其中一个接收质量较差的用户组应用MIMO空间分集技术提高接收质量,另一个接收质量较好的用户组应用MIMO空间复用技术提高数据传输速率,从而充分利用空间资源。首先在特定条件下分析得到了单个用户根据其位置分布选择应用MIMO的空间分集或复用技术的空间界dBoundary'并定义了空间界系数入。然后提出了自适应MIMO技术的3个分组算法：利用空间界dBoundary进行分组;利用实际存在用户到基站的最远距离和空间界系数入进行分组；在这两个算法的基础上,考虑用户分布情况,引入用户平均距离作为参考量进行分组。并对3个分组算法进行了简单的分析比较。基于分组的自适应MIMO技术通过分组选择空间分集和空间复用技术,能够解决小区边缘用户通信质量差的问题的同时,充分利用空间资源提升了组播通信系统的有效性。(4)结合分布式天线结构特点,设计提出了带有固定切换小区的新型分布式天线高铁覆盖模型。首先介绍了分布式天线系统的结构特点和性能优势,分析了高铁专用移动通信系统中主要技术难点,讨论了铁路线状覆盖基本原理和基站覆盖原则。针对带有固定切换小区的分布式天线高铁覆盖模型系统覆盖区域、重迭区域、频率复用、信干噪比、切换时间和切换频率等性能进行了分析和仿真。分布式天线高铁覆盖能够很好的解决由于列车速度提高造成的频繁小区切换现象。通过增加固定切换小区,当列车移动至固定切换小区后,切换过程必然发生,从而提高了对切换开始的准确性判断。由于列车的单向移动性,一旦切换完成,即移动终端用户移动出固定切换小区后,不会再有切换过程的发生,有效地避免了乒乓切换的发生。固定切换小区的方法确保整个切换过程操作简单,并且切换准确无误,极大的降低了小区边缘切换掉话的可能性。当然由于引进的固定切换小区,系统覆盖区域效率和信干噪比性能等较传统分布式天线结构有所降低,但是较传统的单天线覆盖系统仍有巨大的性能优势。因此,带有固定切换小区的新型分布式天线结构能够很好的完成高速铁路沿线的覆盖,带来各方面性能的提升,有效解决快速切换等关键问题。
戎璐, 谢剑英, 支小莉[2]2004年在《空时信道建模与智能天线系统性能仿真》文中研究说明性能仿真对于作为第叁代移动通信关键技术之一的智能天线技术的研究具有十分重要的意义。本文以Matlab / Simulink为平台,介绍了智能天线性能仿真的基本方法。首先建立了智能天线性能仿真所需的空-时信道模型,说明了该模型在仿真中的实现方法,然后讨论了空-时二维信号处理系统结构和智能天线算法,给出了智能天线性能仿真的软件构架和流程,最后结合对一些智能天线新技术的具体研究,说明了多种仿真中常用的智能天线性能评估方法。
卢凤晖, 刘旸, 李晓明[3]2008年在《紧凑型TD-SCDMA智能天线系统仿真性能分析》文中研究表明目前中国移动TD-SCDMA应用实验网中智能天线主要采用常规8阵元和6阵元智能天线,但这两种智能天线体积较大、重量重,给工程施工带来了很多困难,因此,智能天线小型化成为目前研究的一个热点。本文通过系统仿真对一种小型化的紧凑型智能天线的性能进行了仿真分析,并与常规智能天线系统性能进行比较分析,来验证此天线可作为一种TD-SCDMA小型化智能天线的解决方案。
张朝贤[4]2016年在《IEEE 802.11g多用户智能天线系统仿真平台设计》文中认为目前在无线局域网中,同频干扰的存在大大制约了传输速率的提升,而引入智能天线技术可在很大程度上抑制干扰,改善链路通信质量。为评估IEEE 802.11g多用户智能天线系统的性能,文章设计了基于OMNeT++平台以及INET框架的系统仿真器,该平台支持CSMA/CA机制,支持下行多发单收(MISO)和上行单发多收(SIMO)智能天线波束赋形技术,可有效评估无线局域网的吞吐率和时延性能。
孙长果[5]2005年在《TD-SCDMA系统中智能天线的研究和应用》文中研究指明本文对时分双工-同步码分多址(TD-SCDMA-Time Division-SynchronousCode Division Multiple Access)系统的智能天线技术进行了全面、深入的研究。对系统的无线传输技术进行了整体的描述，建立了完整的码片级仿真模型和仿真链路。针对TD-SCDMA系统的关键技术—智能天线技术进行了理论分析和仿真验证，从链路和系统角度全面评估了智能天线系统的性能。提出了适于TD-SCMDA系统的智能天线算法并考虑了在具体实现中的应用。提出了扇区化智能天线系统的概念和边缘干扰问题，给出了扇区波束的优化原则和解决边缘干扰问题的两种信道分配策略。本文的主要工作包括：1．在参考了国内外大量测量结果和信道模型的基础上，建立了一种适于TD-SCDMA系统智能天线仿真的空时信道模型。该模型包含了空时信道模型的基本特征和主要特征，特别是角度扩散特性和相关衰落特性。信道模型的参数综合了国内外大量测量结果，保证了模型的精确性和完备性。此外，该模型的时延功率谱(PDP)采用了3GPP的时延谱特性，保证了TD-SCDMA系统信道模型的继承性。2．建立了完整的TD-SCDMA系统上行链路的等效低通离散时间系统模型，在此基础上建立了完整的TD-SCDMA系统物理层仿真链路。从空间处理(波束赋形)、空时处理(空时最大比合并)和输出信噪比特性的角度分析了空时波束赋形(STJD-Space Time Joint Detection)算法的性能和特点。首次引入了方向性干扰模型，仿真了考虑干扰抑制和不考虑干扰抑制的空时联合检测算法的性能。该仿真结果对于TD-SCDMA上行处理算法的设计或选择有重要的参考意义。3．在传统的Steiner信道估计器的基础上改进了TD-SCDMA系统的信道估计方法，该方法在一定程度上抑制了噪声对信道估计的影响。在信道估计的基础上，提出了叁种改进的干扰空间协方差估计的方法，即后处理方法、基于midamble码的干扰消除方法和基于数据段的干扰消除方法。同传统的空窗估计方法相比，后处理方法和基于midamble码的干扰消除方法性能有明显改善。4．首次提出了码片级(用户级)波束赋形和符号级(码道级)波束赋形的概念并仿真了TD-SCDMA系统中两者的差别。分析了TD-SCDMA系统下行的智能天线算法—发射波束赋形算法，分析了各种发射波束赋形的准则、算法和实现方式。提出一种优化的终端联合检测方法，改方法能够明显提高终端检测性能。同传统的联合检测算法相比，优化的联合检测算法适当的选择参与联合检测的用户，避免了传统联合检测算法对噪声的恶化。5．首次建立了针对TD-SCDMA系统的的智能天线系统仿真模型，在该模型中建立了TD-SCDMA系统上下行智能天线算法模型并引入了环绕式小区结构，在建立系统仿真模型的基础上，统计了TD-SCDMA系统外小区干扰的方向性特点，该结论是上行干扰空间协方差矩阵应用的理论基础。分析了上、下行干扰协方差矩阵的差别并给出了利用上行干扰协方差矩阵进行下行发射波束赋形的仿真结果，该结果对基于干扰抑制的发射波束赋形算法实现有着重要的参考意义。此外给出了不同情况下智能天线的性能仿真结果。6．扇区化是蜂窝系统重要的覆盖方式，基于这种考虑提出了一种TD-SCDMA系统实现扇区化智能天线的方法—扇区化智能天线(SSA-Sectoral SmartAntenna)，该方法有效的解决了TD-SCDMA系统智能天线扇区化问题。并提出了广播信道覆盖波束的优化准则，在该准则下，扇区间的干扰被最大程度的抑制。分析了扇区边缘的干扰问题和TD-SCDMA系统的重码现象，基于TD-SCDMA系统的特点提出了两种抑制扇区化智能天线边缘干扰问题的策略—时隙分配方法和信道化码分配方法。两种方法都是基于用户来波方向(DOA-Direction Of Arrival)估计的动态信道分配(DCA-Dynamic ChannelAllocation)技术，其中，时隙分配策略有效解决了扇区边缘干扰问题，使不同区域用户的性能趋于均衡；信道化码分配策略有效解决了TD-SCDMA系统的重码问题。
王军[6]2002年在《自适应智能天线在FDD系统中的应用》文中进行了进一步梳理该文详尽介绍了自适应智能天线的技术特点以及在商业系统中的工作模式。通过分析自适应智能天线技术应用于各种不同网络系统的技术特点,论证了它支持增强有效信号的强度、抑制干扰、提高网络性能的能力。通过技术应用的可行性分析及不同系统应用的具体示例,证明了自适应智能天线在TDD和FDD系统中有着广泛的应用前景。
苗小燕[7]2007年在《定向多波束智能天线仿真系统研究》文中进行了进一步梳理智能天线技术在无线通信中能显着提高通信性能和系统容量，因此得到了人们越来越广泛的关注。但由于自适应智能天线算法复杂度和硬件处理速度的限制，目前还很难找到一种实用的自适应算法，既能在恶劣的环境下有效工作，又使得信号能够得到实时的处理。因此我们将注意力放到定向多波束智能天线这种以天线硬件实现SDMA的方式上来，经过反复的理论验证，证明这种智能天线能有效扩充系统容量，减小多径干扰，因此本论文为了进一步研究其理论和实现问题，建立了智能天线仿真试验平台，从系统级的角度对定向多波束智能天线进行了仿真，并结合软件无线电技术讨论了定向多波束智能天线的具体实现问题。首先，对仿真试验平台进行了总体设计，从信号的产生、传播、接收、处理等流程分为信道仿真，试验平台仿真、算法仿真叁大部分。其次，研究了无线传播对信号的影响，特别是多径传播引起的信号时延扩展和空间扩展，根据信号传播环境的特点，结合systemview系统仿真软件对多径衰落信道进行了仿真。随后，研究了软件无线电技术实现的智能天线接收平台，设计了数字中频接收试验平台，并对其中的关键技术数字下变频进行了研究和仿真。最后，简要介绍了波束切换算法的MATLAB实现，并将叁部分结合到一起建立了一个完整的基于DS-CDMA的定向多波束智能天线仿真平台，并对定向多波束智能天线进行了简单的仿真试验，效果良好。
李阳[8]2007年在《移动通信的分布式天线分集技术研究》文中指出分布式天线技术属于移动通信系统多天线技术中的一种。通过天线单元在整个小区内地理位置上的均匀分布,分布式天线可以有效地改善系统的覆盖问题。另一方面,天线密度的增加,使得移动终端接入系统的平均距离减少,因而降低了终端的平均发射功率,延长了电池的使用寿命。分布式天线最初用于覆盖一些通信中的死区,如矿井、隧道等,近来很多新的研究表明这项技术还具有功率和容量等方面的一些优势;因此,分布式天线是一项很有发展前景的技术。本文在对多天线技术原理进行了讨论的基础上,分析了分布式天线的特征及性能,根据其特点重点对分布式天线分集技术进行研究,并且对分布式天线室内静态模型加以验证,分析了天线单元的不同配置方案对系统性能的影响,得出了以下的结论:分布式天线技术一方面可以降低移动终端的平均发射功率;另一方面可以提高系统中用户成功通信的概率,增强了功率控制的有效性。最后将分布式天线技术与MIMO技术相互结合分析了文献中已有的两种天线的使用方案,通过仿真分别进行了容量和分集性能的比较,在此研究基础上提出新的天线使用方案。这种新的方案与传统的方案相比,具有显着地综合优势,既可以提高系统接收信号的质量,又可以增加系统的容量。
姜仑[9]2008年在《基于智能天线的3G基站信道分配算法研究》文中研究说明TD-SCDMA移动通信系统是我国第一个拥有自主知识产权的国际电信标准,该系统使用了智能天线、联合检测和上行同步等先进的通信技术,使其在系统性能、容量和制造成本上都具有明显的优势,因而受到国内外的普遍关注。TD-SCDMA系统与FDD-CDMA相比,它既要考虑最大限度地提高系统资源利用率,又要协调好各种资源之间的相互关系,只有这样才能保证系统的整体性能达到最优状态。本文首先介绍了基于3G系统的智能天线技术,并且着重讨论了智能天线系统对SCDMA无线接入系统容量的影响。然后介绍了一种系统分析模型分别对无线传播模型、干扰模型等进行了假设,并详细推导和计算了在该模型下SCDMA无线接入系统的容量。同时为了表述智能天线系统的优越性,本文还计算了当基站使用其它天线系统时,系统容量的变化,并给出了比较结果。本文对现有的热点小区方案进行了分析,通过仿真验证了其在特定业务场景下的局限性,指出了交叉时隙干扰和资源单向受限的矛盾。根据现有文献,给出了如何在交叉时隙干扰和资源单向受限之间寻找理想平衡点的不等式条件。以此不等式为基础,介绍了一种改进的热点小区方案。另外,小区分区方案利用智能天线的定位功能,也可以有效地降低交叉时隙干扰的影响,在实际的TD-SCDMA系统组网时,可视具体情况,综合考虑采用合理可行的慢速DCA方案。为了适应多业务资源管理,本文在已有的DCA研究成果基础上,对移动边界策略的多业务算法做了介绍和分析。为了验证MB DCA方案的性能,本文分别对对称时隙模式下的FB DCA方案和MB DCA方案进行了计算机仿真。对这两种方案从语音业务阻塞率、数据包平均队列长度、数据业务掉包率和系统吞吐量等方面进行了比较分析。最后,重点研究了共享DCA方案和固定DCA方案各自的优缺点。在此基础上,提出了一种改进的共享DCA方案,根据方案流程进行了计算机仿真验证,并与完全共享DCA方案和移动边界方案进行对比分析,从语音业务阻塞率、数据业务掉包率和系统吞吐量等方面进行了比较。
房建平[10]2017年在《用于用户设备的混合天线系统的设计》文中研究指明新型多天线技术是第四、五代无线通讯的重要技术之一。对于用户设备,目前这种技术主要是围绕MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)天线的方法展开。然而单独的MIMO系统无法在所有应用场景实现增加信道容量的需求。另外,智能天线技术由于移动通讯环境的复杂性和设备尺寸等约束,目前尚无有效的用户设备智能阵列天线构成手段。本文提出以MIMO天线系统作为用户设备的收发天线系统,并在MIMO天线系统基础上,基于能量最优传输效率的方法设计智能天线阵列。然后把智能天线阵列与MIMO天线结合构成混合天线系统;该系统可以充分发挥MIMO天线和智能天线在空间分集和方向增益上的优势,提高移动终端能效,改善通信系统的通信质量。所以本研究对于提高整个无线通信系统的能效、延长终端的有效通信时间以及改善无线服务质量都有一定的意义。文章首先介绍混合天线系统研究的目的和意义,和相关天线的研究现状,以及天线的一些技术指标。其次介绍几款新的MIMO天线系统,其中四单元的MIMO天线系统没有加入去耦合结构,参考地完整,具有高隔离度、高增益、高效率和低相关系数等优点。然后,介绍了两款混合天线系统,其中包括:(1)MIMO天线系统的选取;(2)最佳激励的求解;(3)馈电网络的设计;(4)混合天线系统的设计;(5)实物的制作和数据的分析。最后,对混合天线系统的设计做出总结和展望。
参考文献：
[1]. 数字集群通信网络架构和多天线技术的研究[D]. 孔勇. 北京交通大学. 2012
[2]. 空时信道建模与智能天线系统性能仿真[J]. 戎璐, 谢剑英, 支小莉. 系统仿真学报. 2004
[3]. 紧凑型TD-SCDMA智能天线系统仿真性能分析[J]. 卢凤晖, 刘旸, 李晓明. 电信工程技术与标准化. 2008
[4]. IEEE 802.11g多用户智能天线系统仿真平台设计[J]. 张朝贤. 信息通信. 2016
[5]. TD-SCDMA系统中智能天线的研究和应用[D]. 孙长果. 西安电子科技大学. 2005
[6]. 自适应智能天线在FDD系统中的应用[J]. 王军. 无线电工程. 2002
[7]. 定向多波束智能天线仿真系统研究[D]. 苗小燕. 兰州大学. 2007
[8]. 移动通信的分布式天线分集技术研究[D]. 李阳. 解放军信息工程大学. 2007
[9]. 基于智能天线的3G基站信道分配算法研究[D]. 姜仑. 辽宁工程技术大学. 2008
[10]. 用于用户设备的混合天线系统的设计[D]. 房建平. 南京信息工程大学. 2017
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