一种基于智能天线的自适应小基站架构

发布时间：2017-04-08 15:19

  本文关键词：一种基于智能天线的自适应小基站架构，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着4G移动通信技术的发展,移动用户和终端的数量不断增加,对移动业务的需求也呈指数级快速增长,远远超过了网络容量的增长速度。同时,移动业务逐渐由传统的语音业务转向数据业务,对移动网络提出了更高的数据速率要求,部署大量宏基站已经无法满足需求,并且存在投入大,建设周期长,能耗高等问题。另一方面,大量的宏基站也会大大增加网络规划和运营的负担,甚至造成过覆盖的问题。在这种情况下,低能耗、易部署的小基站应运而生,成为提高网络容量,改善热点及室内覆盖问题的有效手段。另外,由于用户分布在时间和空间上具有明显的不均匀性,在室内和热点区域均存在由话务量迁移引起的潮汐效应。因此,如果按照业务的峰值来部署小基站,例如在体育馆有赛事的时候,那么会导致在空闲的时候存在严重浪费。如果减少小基站数目,那么在业务繁忙的时候又无法满足业务需求。针对这些问题,本文重点研究一种基于智能天线的自适应小基站网络模型,该模型可以根据业务分布情况动态分配资源,均衡负载,从而在满足业务需求的条件下减少所需的基站数目,降低部署成本。首先提出了一种基于智能天线的小基站网络架构。首次将智能天线应用到小基站上,配置了智能天线的小基站与普通小基站相比具有更大的灵活性;在此基础上,提出一种新的基于智能天线的小基站网络架构,网络中包含两种小基站:一种是仅配置全向天线的传统小基站,另一种是同时配置了全向天线和智能天线的新型小基站。针对业务分布的空间和时间不均匀性,在基于智能天线的小基站网络架构基础上提出了小基站网络的自适应算法。配置智能天线的小基站利用智能天线的方向性特点,可以为周边繁忙的基站分流;另一方面,当小基站本身业务繁忙时,也可以利用配置的智能天线为自己分流,从而改善网络拥堵现象,提高网络吞吐量。针对智能天线给系统引入的干扰提出了一种干扰处理的改进算法。在研究了现有的干扰处理方法的基础上,提出了一种改进的干扰处理算法,通过控制频分复用和空分复用的重叠频段比例来有效控制频段间的相互干扰。仿真实验结果表明,本文提出的算法能够有效地提高用户接入成功率和系统吞吐量。在保证用户接入成功率和系统吞吐量的条件下,与现有方案相比,采用本文的小基站自适应算法可以将所需部署的小基站数目减少约30%,从而降低部署成本,减少运行能耗。
【关键词】：小基站 智能天线 自适应 负载均衡
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN821.91
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 相关研究综述10-13
• 1.2.1 小基站技术的研究现状10-11
• 1.2.2 智能天线技术的研究现状11-13
• 1.3 研究内容和各章安排13-15
• 第二章 相关知识介绍15-39
• 2.1 小基站概述15-20
• 2.1.1 小基站技术的主要特点17-19
• 2.1.2 小基站技术中的关键问题19-20
• 2.2 LTE小基站网络体系架构20-26
• 2.2.1 LTE网络架构20-25
• 2.2.2 LTE性能目标25-26
• 2.3 OFDM技术的基本原理26-32
• 2.3.1 OFDM调制和解调27-28
• 2.3.2 循环前缀CP28-29
• 2.3.3 OFDMA多址接入29-32
• 2.4 小基站中的干扰问题32-36
• 2.5 智能天线的基本原理36-39
• 2.5.1 智能天线的结构36-37
• 2.5.2 自适应波束成形算法37-38
• 2.5.3 智能天线的应用38-39
• 第三章 小基站网络的自适应优化算法39-50
• 3.1 智能天线建模与分析39-41
• 3.1.1 智能天线的功率模型39-40
• 3.1.2 全向天线与智能天线的比较分析40-41
• 3.2 基于智能天线的小基站网络41-43
• 3.3 自适应优化算法43-50
• 3.3.1 网络业务负荷量估计43-44
• 3.3.2 自适应策略44-45
• 3.3.3 干扰优化处理算法45-48
• 3.3.4 算法总体流程图48-50
• 第四章 仿真实验结果与分析50-57
• 4.1 仿真实验环境50-51
• 4.1.1 仿真环境与平台50
• 4.1.2 目标参数定义50-51
• 4.2 仿真参数设置51-53
• 4.2.1 业务模型51-52
• 4.2.2 无线信道模型52-53
• 4.2.3 接入模型53
• 4.3 实验结果及分析53-56
• 4.3.1 小基站覆盖半径对性能的影响53-54
• 4.3.2 业务负载对性能的影响54-55
• 4.3.3 小基站数目与覆盖半径的关系55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 5.1 总结57
• 5.2 研究展望57-59
• 参考文献59-62
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文62-63
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利63-64
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目64-65
• 致谢65

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