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分布式MIMO系统综合了MIMO系统和分布式天线系统的优点,在不增加带宽的前提下,可以成倍地提高系统容量。前人对于一定天线分布方式下,分布式MIMO系统的性能已经做了较多的研究,但是对天线分布方式本身的研究却十分匮乏。已有研究表明天线的分布式方式对分布式MIMO系统的性能有较大的影响。本文研究怎样放置基站侧天线才能使得分布式MIMO系统的性能达到最优。本文的工作主要集中在以下三点:
①研究了基于遍历容量的线形小区基站侧天线最优分布问题。现实中,街道、高速公路、铁路等都可以建模为线形小区。线形小区的特点是可以用一维坐标表示,进行位置优化时相对来说比较简单。本文推导了线形小区中,下行平均遍历容量的解析表达式,并通过极大化该平均遍历容量得到基站侧天线的最优位置。在一些简化的情况下,可以得到天线最优分布的解析解,该解析解和计算机搜索得到的最优解基本重合。
②研究了基于遍历容量的圆形小区基站侧天线的最优分布问题。圆形小区是对传统六边形小区的近似,在圆形小区中求解天线的最优位置需要优化二维坐标,因此难度更大。本文首先给出基于下行平均遍历容量的圆形小区基站侧天线最优分布问题的数学模型。为了简化问题,在分析该问题时,本文只考虑了路径损耗的影响。本文通过计算机搜索得到了天线的大致布局,仿真结果表明,搜索得到的天线分布式,其平均遍历容量性能优于集中式分布和随机分布方式。
研究了基于中断概率的基站侧天线的最优分布问题。在基于中断概率的研究中,将线形小区看成是平面小区的一个特例。在上行链路,本章假设移动台只配置有一根天线进行发射。本文利用等效接收SNR推导得到了小区平均中断概率的表达式。随后,本文通过计算搜索得到了正方形小区和正三角形小区中天线的大致布局,并对该布局进行了性能验证。在下行链路,假设只有离移动台最近的一根基站天线为移动台发射下行信号。在这种情况下,本文通过理论推导分别得到了移动台进行SC合并和MRC合并时小区平均中断概率公式,并给出了线形小区的天线最优分布。