分布式天线系统中信道状态信息获取技术研究

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伴随着社会的发展和无线通信技术的进步,人们对于数据传输的需求呈指数增长,这对于现有的移动通信系统提出了挑战。为了使得数据速率更高更快,人们提出了诸多的技术方案。其中包括毫米波通信、多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)以及分布式天线系统(Distribute Antennas System,DAS)等。其中,DAS技术获得了广泛的关注。一方面,DAS系统缩短了用户和接入节点(Access Points,AP)间的距离,从而降低了路径损耗、降低了发射功率。另一方面,多AP部署提供了分集和空间复用的机会。因此由于在容量、功耗、覆盖率等方面具有的潜在优势,DAS已经成为未来移动通信重要的候选技术。然而,DAS系统在带来诸多优势的同时,还有许多问题有待研究,诸如网络规划、性能分析、资源分配等。本文主要针对FDD(Frequency Division Duplex,频分双工)模式下DAS有限反馈系统展开研究,在基于量化容量损失最小的准则下,提出了一种反馈比特分配方法。并且在多小区DAS系统下,本文针对边缘用户受到的干扰较强的问题,基于抑制相位模糊和节约反馈开销的思想,提出了一种基于导频重用的信道训练方法。本文的主要研究工作具体如下:首先,本文介绍了DAS系统的研究背景以及基本结构,简要的分析了DAS系统相关技术的研究现状以及主要的几个研究方向,并在DAS系统下提出了一种有限反馈比特的分配方法。在FDD模式下的多用户DAS系统中,由于不同的AP与用户之间的信道条件不同,对有限反馈资源的分配进行优化可以有效提高系统整体性能。本文采用了基于距离阈值的AP选择方法,以取消对于用户接入AP数量的限制。并且以最小化系统量化容量损失为目标函数,结合随机矢量量化码本(Random Vector Quantization,RVQ)的量化特性和泰勒展开法,推导了有限反馈资源分配方法。相比于其他的分配方法,不限制用户接入的AP数量使得本文所提方法更加具有普遍性。仿真结果显示,在反馈资源有限的情况下,所提出的方法优于传统的等比特分配方案,可以获得较大的增益。然后本文将DAS系统的范围拓展到多小区,这种情况下多小区边缘用户所受到的小区间干扰较为严重。本文考虑将多小区边缘组成为一个虚拟簇,由于簇内不同小区的AP无法直接协作,提出了一种基于导频重用的信道训练方法。该方法中,当AP端配置有较多数量的天线时,服务于同一个用户的多个接入节点可以重用同一个导频序列。该方法在节约导频资源和降低反馈开销的同时,降低了计算的复杂度。最后通过仿真验证了所提方法经过加权后可以获得较好的性能。
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