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摘 要

分布式多天线系统（Distributed antenna system ,DAS）是未来通信技术发展的重要方向之一。和传统通信系统不同的是，分布式天线系统降低了发送功率，小区覆盖率得到有效的提高。本文首先介绍了多天线技术的发展过程、研究近况，明确了本文的研究目的。之后又介绍了MIMO技术，对MIMO系统中的多用户系统模型和当用户系统模型进行了重点说明，对MIMO、MISO和SIMO系统的遍历容量进行了仿真分析。其次介绍了无线信道的衰落特性、分布式天线系统的系统模型和性能分析，主要分析了系统的覆盖范围和系统容量，与传统通信系统进行对比。最后介绍了分布式天线系统下的下行信道的预编码技术，主要研究了MMSE 、BD、SLNR预编码方法，并对两种方法进行了仿真分析。最后，对分布式多天线系统下行链路预编码技术进行了总结和展望。

关键词：分布式多天线系统；线性预编码；MMSE；BD；SLNR；MIMO

Abstract

Distributed antenna system (DAS) is an important direction for future development of communication technology. Compared with collocated antenna system (CAS), DAS has advantages in reducing transmission power and improving the cell coverage area. This paper introduced the development of multi-antenna technology and recent research status, clear the purpose of this paper’s research direction. And then introduced MIMO technology, highlight multi-user MIMO system model and single-user system model of MIMO system. Afterwards, simulate and analysis the ergodic capacity of MIMO、MISO and SIMO system. Next, by introducing radio channel fading characteristics, system model and performance analysis of DAS, this paper analyze the coverage of the system and system capacity, with the comparison to conventional communication system. Finally, this paper introduced downlink performance analysis of DAS with pre-coding techniques. By studying and simulating analysis the ZF and MMSE pre-coding, we can learn the DAS pre-coding technology. At last, this paper had a summary and expectation on downlink pre-coding technique of DAS system.

Key words: DAS; linear pre coding; BD; MMSE;SLNR； massive MIMO system

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.2 分布式天线系统 1

1.3 预编码技术 3

1.4本文的主要内容与安排 4

第二章 无线信道模型 5

2.1单用户MIMO系统模型 5

2.2 多用户信道模型 6

2.3 MIMO系统容量分析 7

2.4 本章小结 9

第三章 分布式多天线系统信道模型和性能分析 10

3.1无线信道衰落特性 10

3.1.1 大尺度衰落 10

3.1.2 小尺度衰落 12

3.2分布式天线系统信道建模 12

3.2 分布式天线系统性能分析 14

3.2.1 覆盖性能分析 14

3.2.2 信道容量性能分析 17

3.3 本章小结 19

第四章 单小区分布式天线系统预编码技术研究 20

4.1 单小区分布式天线系统模型 20

4.2 常见的线性预编码算法 21

4.2.1 MMSE预编码 22

4.2.2 BD预编码 22

4.2.3 SLNR预编码 23

4.3仿真结果比较与分析 24

第五章 总结 26

5.1论文总结 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

随着人们对信息需求的不断增大，对移动通信系统的要求也越来越高，除了提供传统的语音业务外，互联网时代还迫切要求通信系统对日益丰富的多媒体业务提供支持。这也就要求通信系统能够更进一步的提供跟快的传输速率，更好的系统性能。从最初代的蜂窝移动网络发展到现在的第四代通信系统，通信技术不断的给我们的生活和社会带来深刻影响和变革，推动着社会的不断进步。而专家学者和移动通信产业正朝着第五代研究方向努力。可见21世纪的移动通信技术的发展前景是我们所有人都无法想象和预测的，在未来的几十年内，通信领域的发展仍将是最快、最具影响力的。

1.1研究背景和意义

多输入多输出（MIMO，Multiple Input Multiple Output）技术，是下一代移动通信的焦点之一。MIMO系统中，发射端和接收端都具有多个发射天线和接收天线，从而能有效的改善系统性能。该技术通过配置多个收发天线，与传统通信系统相比，在相同的资源分配情况下，可以的提高系统信道容量数倍。在多用户MIMO系统的上行链路中，基站可以联合检测多个同时被服务的用户的信号，进而消除干扰。在多用户MIMO系统的下行链路中，位于不同的地理位置用户无法对接收信号进行联合处理，导致各个用户的接收信号存在相互干扰，这是制约系统的一个关键问题。预编码技术经常被用来消除或抑制多用户间干扰，已有很多文献对多用户MIMO预编码技术进行了仔细的研究。

与此同时，天线数目并不是提升MIMO系统容量的唯一手段，系统的容量还受到信道相关性的影响。虽然可以直接在基站上增加天线数量，但是该方法仍然具有一些局限。为了进一步改善系统性能，同时降低信道相关性的影响，基于分布式天线技术的网络架构也逐渐成为研究热点。研究表明，利用分布式天线技术，数据传输速率和传输质量都可以获得较大的提高。分布式天线系统的一个重要特点是其开放性，这也是构建未来通信系统的重要属性。

由于分布式天线技术和MIMO技术各自性能的优越性和吸引力，将两者结合就形成了分布式MIMO系统也就在情理之中。文献[1][2]将分布式MIMO系统和传统的集中式MIMO系统进行了优劣对比。文献[3][4]指出分布式天线系统与大规模MIMO系统相结合有望成为第五代移动通信系统(5G)的关键技术。

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