分布式天线系统中的传输设计

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分布式天线系统中的系统下行误符号率分析

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＭＩＭＯａｎｔｅｎｎａｓｙｓｔｅｍｓ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｈａｎｎｅｌ；ａｖｅｒａｇｅｓｙｍｂｏｌｅｒｒｏｒｒａｔｅ；ａｒｂｉｒｔａｙｒｄｉｓｒｔｉｂｕｔｉｏｎ
摘
要：首先建立了包含快衰落、阴影衰落和路径损耗的复合衰落信道模型，对分布式天线采
用覆盖式（ＢＴ）传输策略，推导出给定移动台位置的小区下行点对点链路误符号率表达式。并在高信噪比条件下，通过给出移动台在小区的任意分布图，推导出小区下行平均误符号率的近似闭合表达式。仿真结果表明，所推导的近似表达式可很好地反应系统的实际性能。关键词：分布式ＭＩＭＯ系统；复合信道；小区平均误符号率；任意分布
ｈａｔｔｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｒｅａｃｔｈｅｔａｃｔｕａｌｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．
ｃｉｒｃｕｌａｒａｒｅａ．Ｆｉｒｓｄｙ，ｉｔｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｓｆａｓｔｆａｄｉｎｇ，ｓｈａｄｏｗｆａｄｉｎｇａｎｄｐａｔｈｌｏｓｓ．Ｔｈｅｎ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｎｔｅｎｎａｃｏｖｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｅｍｐｌｏｉｅｄ，ｂｙｇｉｖｉｎｇｈｅｔｍｏｂｉｌｅ

传统室分和新型室分简介

1、传统室分（1）、概述：即分布式天线系统，也简称DAS（Distributed Antenna System）。

如下图1所示：使用无源天线作为末端（L6），利用馈线传输模拟信号，期间经过合路器、功分器、耦合器等无源器件。

是一种传统的室分建设方式，其中可监控只能到RRU（L2），其余无源室分属于“哑巴式设备”。

图1：传统室分（DAS）根据末端天线的形态，又可将传统室分分为：室内分布式天线室分，将诸多小功率天线布放于室内场景，一般一个全向天线覆盖半径约为20m；室外射灯对打室分，一般将高增益的定向天线装置于楼顶，各栋楼宇间形成对打的模式，是传统室分中建设成本最低的方案，存在典型的室分外泄现象；室外美化伪装天线室分，将定向天线伪装美化为广告牌、灯杆放置于楼定或地面，进行楼宇覆盖。

室内分布天线室外射灯天线室外广告伪装天线（2）、场景应用原则：现有室分系统合路建设单通道，快速实现LTE信号覆盖场景；要求覆盖均匀，隔断较多场景；如：常规室内覆盖场景。

2、新型室分（1）、概述：即室内数字化系统。

也简称DIS（Digital Indoor System）。

如下图2所示：DIS使用有源模块pRRU作为末端，pRRU即覆盖点位，利用光纤或以太网线传输数字信号，是一种新型的室分建设方式。

是未来室分的主要建设方案。

图2：新型室分（DIS）（2）、场景应用原则：高业务量需求场景；无隔断或少隔断的空旷场景；合路建设有困难场景；传统室分进场困难场景。

如：大型购物中心、大型场馆、交通枢纽、高档写字楼等。

3、传统室分和有源室分比对传统室分具备低成本、低功耗的优势，监管难、容量低的劣势；新型室分则具备可管控、高容量的优势，高成本、高功耗的劣势。

具体说明如下表1：表1：传统室分和有源室分比对性能差异单室分峰值速率减半，双室分接近或持平天然支持MIMO，峰值速率高进场能力传统室分谈点模式更灵活，可宽带入场、WIFI建设等模式建设成本利旧原单路投资较少，双室分投资偏大与双室分新建投资略大。

一种分布式天线无线通信系统中的功率控制算法

一
种分布式天线无线通信系统中的功率控制算法
张新祥，建华，彭郭淑明
（息工程大学国家数字交换系统工程技术研究中心，南郑州４００）信河５０２
摘要：出了一种基于平均信道增益矩阵的分布式天线无线通信系统下行功率控制算法。该提算法根据接收端通过理想信道估计获得的信道状态信息（Ｓ）对各中心基站经光纤传送的ＣＩ，发射功率在其所属各天线单元处进行加权分配，保证整个覆盖区域内的所有移动台达到平在衡的信干比的前提下使各个中心基站的发射功率达到最小。仿真结果表明，与现有的分布式
郭淑明（９７一）男，１７，讲师，博士。主要研究方向为移动通信、信令分析。
第２期
张新祥等：一种分布式天线无线通信系统中的功率控制算法
１９８
然而，由于分布式天线无线通信系统中不同小区的天线在同一个信道发射信号，区间的同信道干扰（ｏ小Ｃ— Ｃａｎｌｎｅｆｅｃ，Ｃ）ｈｎｅＩｔｒｒｎｅＣＩ就成为影响系统性能的最主要因素。文献［］ｅ２中提出了一种分布式系统功率控
ｔａｓｔｐｗｅｆｔｅＢＳｖａｏｔｃｌｆｂｒｔａｈａｔｎｎｔａｗｅｇｔｒｌｔｖｏｔｅｃａｎｌｇｉｅｒｎｍｉｏｒｏｈｉｐｉａｅｏｅｃｎｅａａｉｈｅａｉｅｔｈｈｎｅａｎｂ — ｉｔｅｎｅｎｓａｄｍｏｌｔｔｏｓｔｎｍｉｅｔｒｎｍｉｐｗｅｆｅｅｙＢＳｕｎｅｈｏｄｉｏｗｅｎａｔｎａｎｂｉｓａｉｎｏｍｉｉｚｈｅｔａｓｔｏｒｏｖｒｄｒｔｅｃｎｔｎｅｉｔａｈＩｏｌｔｅｍｏｉｅｓａｉｎｓｉｈｅｃｖｒｇｒａａｅｂａａｃｄ．ＳｍｕａｉｎｒｓｌｓｓｏｔａｈｔｔｅＳＲｆａｌｈｂｌｔｔｏｎｔｏｅａｅａｅｒｌｎｅｉｌｔｏｅｕｔｈｗｈｔ

室分设计方案

室分设计方案1. 简介室分（Indoor Distribution System，简称IDAS）是指在大型建筑物、地下商场、体育场馆等室内形成独立的无线通信覆盖系统，提供稳定的无线信号覆盖和高质量的通信服务。

室分设计方案是指针对特定室内环境的需求，设计出合理的无线信号覆盖方案。

本文将介绍室分设计方案的基本原理、设计步骤、常用技术和注意事项等内容。

2. 室分设计方案的基本原理室分设计的基本原理是通过合理的天线布局、功率控制、频率规划等手段，将基站信号进行分散、增强和覆盖，以满足室内用户的通信需求。

其主要原理包括以下几个方面：•天线布局：根据室内环境的大小、形状和特点等因素，选择适合的天线类型（如室内天线、天线分集系统等），合理布局天线位置，实现全方位的无线信号覆盖。

•功率控制：通过合理设置基站和室内天线的功率参数，保证不同区域的信号强度均匀分布，避免过强或过弱的信号干扰。

•频率规划：根据实际需求和无线资源分布情况，合理规划基站的频率资源，避免不同室分系统之间的频率冲突，确保稳定的通信服务。

3. 室分设计方案的步骤室分设计方案的步骤主要包括需求分析、环境评估、系统设计和优化调试等阶段。

具体步骤如下：3.1 需求分析•了解用户的通信需求：包括用户类型、通信负荷、应用场景等方面的需求分析，确定室分系统的设计目标。

•收集现有网络资料：了解已有网络设备和布线情况，确定室分系统的接入方式和覆盖范围。

3.2 环境评估•测量室内环境：通过现场测量和数据采集等方式，获取室内环境参数，包括建筑结构、电磁环境、人流密度等信息。

•分析环境因素：根据测量结果，分析室内环境对无线信号的影响因素，包括阻抗、衰减、干扰等，为后续设计提供依据。

3.3 系统设计•天线布局设计：根据室内环境的特点和需求分析结果，设计合理的天线布局方案，选择适当的天线类型和安装位置，实现全面的无线覆盖。

•功率控制设计：根据环境评估结果和用户需求，确定基站和室内天线的功率参数，确保信号强度的均匀分布。

室分设计方案

室分设计方案
室分设计方案
室分是指使用分布式天线系统将室内的无线信号覆盖扩展到室外区域，解决室内信号覆盖不足的问题。

本文将为您介绍一种室分设计方案。

首先，我们需要对室内外的使用情况和要覆盖的面积进行调研和分析。

根据不同的需求和情况，我们将选择合适的室分系统方案。

其次，根据调研分析的结果，我们将确定天线和无线设备的放置位置。

一般情况下，我们会选择将天线放置在建筑物的顶部或墙壁上，以获得最佳的信号覆盖范围。

接下来，我们将进行室内布线的设计。

室内布线需要根据不同楼层和房间的需求来进行规划。

一般情况下，我们会选择布置室内天线和信号分配器，以确保室内每个房间都有良好的信号覆盖。

在室分系统的设计过程中，我们还需要考虑到信号的接收和传输的优化问题。

我们可以选择使用增益较高的天线和合适的信号传输线材，以提高信号的传输效果。

此外，我们还要注意避免无线信号之间的干扰。

在设计室分系统时，我们会选择在不同的频段上进行信号分接，以保证信号的稳定和可靠性。

最后，我们将测试和调试整个室分系统。

在测试过程中，我们会使用专业的测试仪器来测试信号的强度和质量。

如果发现问题，我们会对系统进行调整和优化，以确保室分系统的正常运行。

总结起来，室分设计方案需要根据实际情况进行调研和分析，确定天线和设备的放置位置，设计室内布线，优化信号接收和传输，避免干扰，最后进行测试和调试。

通过合理的室分设计，我们可以实现室内外无线信号的有效覆盖，提供良好的通信和服务体验。

室内分布式天线技术改善网络覆盖效果

室内分布式天线技术改善网络覆盖效果随着无线通信技术的发展，移动网络已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。

然而，由于室内环境的复杂性和建筑结构的限制，用户在室内使用移动设备时常常遇到网络信号覆盖不佳的问题。

为了解决这个问题，室内分布式天线技术应运而生。

室内分布式天线技术是一种改善室内网络覆盖效果的创新解决方案。

它通过在室内的不同区域安装多个天线节点，将无线信号进行分发，增加信号的传输路径和传输距离，从而提高网络覆盖范围和信号强度。

室内分布式天线系统由分布式天线单元(DAS)、分布式基站(BTS)和分布式收发器(DTR)组成，通过这些设备的协同工作，实现网络信号的优化和提升。

室内分布式天线技术具有以下几个显著的优点。

首先，它可以提供更稳定和一致的网络连接。

由于室内分布式天线系统能够将信号覆盖到各个角落和楼层，用户在室内的不同位置也都能够获得相对稳定的网络连接。

无论是在会议室、商店、餐厅还是住宅区域，用户都可以享受到无缝的通信体验。

其次，室内分布式天线技术可以有效解决信号干扰的问题。

在传统的室内网络覆盖方案中，由于信号的传输受到墙体、楼层、家具等障碍物的影响，容易导致信号干扰和衰减。

而分布式天线系统通过引入多个天线节点，可以最大程度地减少信号干扰和衰减的影响，提高信号的传输质量和可靠性。

此外，室内分布式天线技术还具备良好的可扩展性和灵活性。

根据不同的室内环境和需求，分布式天线单元可以根据需要进行增加或减少，实现网络覆盖的灵活调整。

无论是面对人流密集的大型商场还是复杂的办公楼，室内分布式天线系统都能够满足不同场景的覆盖需求。

当然，室内分布式天线技术也存在一些挑战和限制。

首先是成本因素，分布式天线系统的安装和维护成本相对较高，需要专业的技术人员进行调整和管理。

其次是对建筑结构的要求，分布式天线系统需要合理的布局和安装位置，以确保信号的传输和覆盖效果。

此外，室内分布式天线技术在应对大范围室内环境的挑战上还需要进一步的改进和优化。

移动通信地下室覆盖解决方案

移动通信地下室覆盖解决方案移动通信地下室覆盖解决方案背景介绍随着人们对移动通信的需求不断增长，地下室这类密闭空间的移动通信覆盖问题也逐渐凸显。

地下室通常由混凝土等材料构建，这些材料对移动信号的传播带来一定的阻力，导致地下室信号弱或无法覆盖。

为了解决这一问题，我们需要采取一些措施来改善移动通信的覆盖质量，并提供稳定的通信体验。

解决方案介绍1. 室内分布式天线系统（DAS）室内分布式天线系统（DAS）是一种有效的地下室覆盖解决方案。

该系统通过在地下室内部安装多个天线节点，将信号传输到室内各个角落，并通过光纤或同轴电缆将信号连接到室外基站。

这种方式可以增强信号传输的稳定性和覆盖范围，并提供更好的通信质量。

2. 微基站（pico base station）微基站是另一种适用于地下室的解决方案。

微基站是一种小型基站设备，安装在地下室内，通过与室外基站连接，提供覆盖地下室的移动信号。

与传统的基站相比，微基站更小巧、功耗更低，适合在地下室等密闭空间中使用。

3. 信号中继器信号中继器是一种利用物理原理传输信号的设备，可以在地下室内提供增强的覆盖范围。

信号中继器将室外信号接收并放大，然后传输到地下室内，弥补了由于地下室结构对信号传输的阻碍。

通过使用合适的信号中继器设备，可以提供稳定的移动通信覆盖。

方案优劣势分析优势提供地下室内全方位和稳定的移动通信覆盖；改善地下室内的通信体验，提高用户满意度；对于大型地下空间，如商场、地铁等，移动通信覆盖解决方案可以提供更好的业务支持。

劣势安装成本较高：需要购买各种设备以及进行安装和调试；维护成本较高：需要定期检查和维护设备，以保证通信质量；对于一些较小的地下室或者人流量较少的地下室，移动通信覆盖解决方案可能不是必需的。

移动通信地下室覆盖问题是一个需要解决的实际问题。

通过采用合适的覆盖解决方案，如室内分布式天线系统、微基站和信号中继器等，可以有效改善地下室的移动通信覆盖质量，提供稳定的通信体验。

中国移动室内分布系统技术规范

中国移动室内分布系统技术规范1. 引言中国移动室内分布系统技术规范（以下简称“技术规范”）是为了确保中国移动在室内环境的通信质量和用户体验而制定的一系列规范和要求。

本技术规范旨在为室内分布系统的设计、建设、维护和优化提供统一的指导，以满足高质量的通信需求。

2. 术语和定义本技术规范中涉及到的术语和定义如下： - 室内分布系统（In-Building Distribution System，IBS）：为满足室内通信需求而设计的系统，包括分布式天线系统（Distributed Antenna System，DAS）、室内小基站等。

- 分布式天线系统（Distributed Antenna System，DAS）：将无线信号从主基站通过传输线路分配到室内的天线系统。

- 室内小基站（Indoor Small Cell）：在室内布置的小型基站设备，用于增强室内信号覆盖和容量。

- 室内半径（Indoor Coverage Range）：室内分布系统能够覆盖的最大距离。

- 室内容量（Indoor Capacity）：室内分布系统能够支持的最大用户数或数据传输速率。

3. 技术规范要求3.1 室内分布系统设计3.1.1 网络需求分析在设计室内分布系统之前，需要进行充分的网络需求分析。

包括但不限于以下方面： - 室内覆盖需求：分析室内不同区域的覆盖需求，包括语音通话、数据传输等。

- 室内容量需求：根据用户数量和数据传输量估计室内分布系统的容量需求。

- 阻挡物分析：分析室内存在的可能影响信号传播的障碍物，如墙壁、楼板等。

3.1.2 设计方案选择根据网络需求分析的结果，选择适合的室内分布系统设计方案。

包括但不限于以下方面： - 分布式天线系统（DAS）：根据覆盖需求和容量需求，选择适当的DAS系统方案。

- 室内小基站：根据覆盖需求和容量需求，选择适当的室内小基站方案。

3.1.3 设计参数设置根据选择的设计方案，设置相应的设计参数。

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分布式天线系统中的传输设计
分布式天线是5G通信系统的一种具有潜力的技术。

在分布式天线系统构架下,所有的信号处理任务都在中央控制器,远程端口只负责简单信号传输和接收。

于是,系统更易于集中式的信号处理,比如多点协作传输技术(CoMP),联合用户调度和数据流控制等。

同时,由于远程端口的低功能特性,它的尺寸比传统微型基站更小,更加易于密集摆放在小区中不同的位置。

因此,分布式天线系统可以大大提高系统中容量和小区边缘覆盖率。

另外,随着云计算技术的发展,分布式天线系统架构显得尤为重要,因为它可以支持一些新兴技术,例如NFV,SDN和AI。

本文侧重研究分布式天线系统的传输设计问题,进而提高系统传输设计中的频谱效率和能量效率两个指标。

主要工作如下:一、提出了一种优化传输协方差矩阵的方法来最大化单用户分布式天线场景下系统的能量效率。

在该系统中,用户和每个分布式接入点都配置多根天线。

与现有相关工作不同的地方是,本文同时考虑了用户速率需求和分布式接入点选择问题。

这里系统总的链路消耗与激活的分布式接入点数目有关系。

在这种情况下,首先,在给定激活分布式接入点集合情况下,提出了一种优化传输协方差矩阵的方案来最大化系统的能量效率。

具体来讲将这个问题分为三个子问题:速率最大化问题,没有速率约束下的能效最大化问题,和功率最小化问题,每个问题都能够得到有效解决。

接着提出一种低复杂度的基于距离的分布式接入点选择方案来决定分布式接入点被激活的集合。

仿真结果表明,提出的分布式接入点选择算法与最优的穷尽搜索方法在性能
上非常接近,但是复杂度得到了大大的降低。

同时,本文提出的算法与已有的能效最大化方案相比在能效上有显著的提高。

二、提出了一种联合优化前端链路选择和发送协方差矩阵的方法来优化多用户MIMO DAS系统中能效的方法。

前端链路的功耗假设为与激活的前向链路数目成正比,其中激活的前端链路可以通过指示函数来表征。

同时该优化问题考虑了各个用户的速率需求以及每个RAU的功率约束。

由于RAU功率约束条件,一些用户的速率可能不会得到满足。

因此,本文建模了一个两阶段的优化问题。

在第一阶段,本文提出了一种新型的用户选择算法用来决定最大接入的用户数。

在第二阶段,求解能效最大化问题。

首先,用一个平滑的凹函数对指示函数进行近似。

接着,本文提出了一种三层迭代算法来求解近似的能效优化问题,证明了这种算法可以收敛到平滑后的能效优化问题的KKT点。

为了进一步减小复杂度,本文提出了一种能保证收敛的单层迭代算法。

仿真结果表明提出的用户选择算法逼近穷尽搜索算法的性能。

最后,仿真结果表明,提出的算法较原有的不考虑链路选择的能效算法在能效性能上高出一个数量级。

三、研究了考虑延迟约束下分布式系统中的资源分配问题。

具体优化问题为最大化用户的有效容量,同时保证每个RAU的平均功率约束和峰值功率约束,其中有效速率定义为在保证延迟需求下,系统所能支撑的最大达到数据流速率。

首先将有效速率最大化问题转化为一个等效的凸优化问题。

通过使用拉格朗日分解方法和求解KKT条件,可以得到每个RAU上的最优发送功率的闭合表达式。

为了更新拉格朗日因子,提出了一种在线的追踪算法来近似计算每个RAU的平均功率。

对于两个RAU的情况,每个RAU上的平均功率的表达式可以写为显式形式,这样可以通过数值计算得到。

因此,在这种特殊情况下,拉格朗日对偶变量可以提前计算出而不需要在线追踪。

仿真结果表明提出的算法对于所有考虑到的场景都能够快速收敛,并且比每个RAU单独优化的方法提高20%的有效容量。

四、研究了 Nakagami-m信道下的单用户分布式天线系统中的能效最大化问题,其中能效定义为平均频谱效率与平均总功率的比值。

该优化问题除了考虑传统的每个RAU上的峰值功率约束,也考虑了每个RAU上的平均功率约束。

首先采用分式规划方法将原始的分式目标函数转化为一个更加容易求解的形式。

接下来,引入与平均功率约束相对应的对偶变量来将原问题分解为多个独立的子问题,通过分析KKT条件可以得到每个子问题的闭合解。

然后利用次梯度算法来更新对偶变量。

为了计算次梯度,本文采用在线跟踪的算法来追踪每个RAU的平均功率值。

对于两个RAU的特殊情况,得到了平均功率的闭合表达式,这将使得该场景下不需要通过训练就可以直接得到平均功率。

仿真结果表明提出的算法可以很快收敛,并且能效性能相比已有的算法高出了约 40%。

五、研究了多播DAS系统中的能效最大化问题,其中每个RAU配置多根天线。

提出了一种新颖的迭代算法,每次迭代求解两个子问题:功率分配问题和波束方向优化问题。

第一个子问题可以转化为一维的伪凸问题,可以通过黄金搜索的方法进行求解。

第二个子问题可以使用现有的算法进行求解。

仿真结果表明所提的算法比现有的速率最大化算法有着更好的能效性能。

另外,当前端链路功耗较低时,分布式天线系统的能效性能要优于集中式天线系统。