DAS分布式天线系统功率分配方法

摘要

DAS分布式天线系统功率分配方法，本发明涉及DAS系统功率分配算法。本发明针对具有频率选择性衰落和阴影衰落的DAS系统，为了提高DAS系统的信道容量问题。一、对分布式天线系统信道容量进行测试；二、针对分布式天线系统信道容量测试结果，采用两种不同的功率分配方法；其中，所述第一种功率分配方法为发射端已知发射天线到移动终端传播径损耗，而未知h_i(t)；第二种功率分配方法为发射端已知信道的全部信息。本发明涉及通信技术领域。

主权项

1.DAS分布式天线系统功率分配方法，其特征在于DAS系统功率分配算法按以下步骤实现：一、对分布式天线系统信道容量进行测试：设定一个分布式天线系统中，发射端共有N_AE个发射天线，所有发射天线之和为P_sum，P_i代表系统分配给第i个发射天线的功率，i=1,2,...,N_AE，而假设每个发射天线和移动终端之间都有(N_c)个子载波，代表系统分配给第i个发射天线，第k个子载波的功率，其中k=0,1,2,...,N_c-1，满足P_i(k)$P_{\mathrm{sum}}=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\Sigma }}{P}_i$$P_i=\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\Sigma }}{P}_i\left(k\right)$假设h_i(t)是第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线和移动终端的信道冲击响应，信道是频率选择性衰落信道，用抽头延迟线模型表示，假设所有信道时间延迟L个码片，即$h_i\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L-1}{\Sigma }}{h}_{i,j}\delta (t-{\tau }_{i,j})---\left(1\right)$其中h_i,l为第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线到移动终端的第l(i=1,2,...,L)个径的信道增益，服从复高斯分布，其实部虚部均服从零均值，方差为σ²，τ_i,l表示h_i,l第i(i=1,2,...,N_AE)个天线到接收端的第l(i=1,2,...,L)个径的时间延迟；而假设Ω_i表示i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线到移动终端的路径衰落，${\Omega }_i=d_i^{-\alpha }·{10}^{\frac{{\eta }_i}{10}}---\left(2\right)$其中，d_i表示第i距离个发射天线到接收端的距离，表示阴影衰落服从对数高斯分布，即η_i服从均值为0，方差为σ_η的高斯分布，其中(i=1,2,...,N_AE),α为距离衰减因子；假设s_i(t)表示从第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线发射的归一化幅值的信号，即E[|s_i(t)|²]=1       (3)所以在接收端接收到的信号形如$r\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\Sigma }}[\sqrt{{\Omega }_i}·\underset{l=0}{\overset{L-1}{\Sigma }}{h}_{i,l}*(\sqrt{P_{i,l}}·s_i\left(t\right))]+n\left(t\right)---\left(4\right)$其中，n(t)是方差为σ²_n的加性高斯白噪声；作h_i(t)的N_c点离散傅里叶变换，其中(N_c≥L)，$H_i\left(k\right)=\frac{1}{\sqrt{N_c}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\Sigma }}{h}_{i,l}·\exp (-j2\mathrm{\pi k}\frac{l}{N_c})---\left(5\right)$第i(i=1,2,...,N_AE)个发射天线和移动终端之间有N_c个子载波，接收端接收到的第i个天线第k(k=0,1,2,...,N_c-1)个子载波发送的信号为$R_i\left(k\right)=\frac{1}{{\sigma }_n}(\sqrt{{\Omega }_i}·{\Lambda }_i\left(k\right)·H_i\left(k\right))---\left(6\right)$其中Λ_i(k)为复数，代表第i个发射天线在第k个子载波上发送信号的幅值和相位，并且满足|Λ_i(k)|²=P_i(k)，整个分布式天线系统的信道容量为$C=\frac{1}{2}·\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\Sigma }}\log (1+{\left|\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{AE}}}{\Sigma }}{R}_i\left(k\right)\right|}^2)---\left(7\right);$二、针对分布式天线系统信道容量测试结果，采用两种不同的功率分配方法；当发射端_已知发射天线到移动终端传播径损耗，而未知h_i(t)时，采取第一种功率分配算法；当发射端已知全部信道信息时，采用第二种功率分配算法；其中，第二种功率分配算中，如果所述发射端信噪比较小，采用所有子载波注水算法；如果发射端信噪比较大，采用天线加权分配、子载波加权分配算法；所述第一种功率分配方法采用加权算法按照发射天线到移动终端的传播损耗Ω_i，对发射天线按比例进行分配，而子载波间均匀分配；所述第二种功率分配方法中已知所有的H_i(k)和Ω_i(i=1,2,...,N_AE)，(k=0,1,2,...,N_c-1)，功率分配需要两步：第一步是对发射天线进行功率分配；第二步就是在每一个发射天线中对不同的子载波进行功率分配，在每个发射天线的不同子载波中，进行相位调整，由信道容量的式子得出，当R_i(k)的每一项同相叠加时，其模值才会达到最大值，即信道容量才有可能达到最大值；在第二种功率分配方法中采用天线加权分配、子载波加权分配方法与所有子载波注水分配方法进行分配；采用预编码的技术，使得Λ_i(k)的相位和H_i(k)的相位共轭，即$\frac{{\Lambda }_i\left(k\right)}{\left|{\Lambda }_i\left(k\right)\right|}={\left(\frac{H_i\left(k\right)}{\left|H_i\left(k\right)\right|}\right)}^{*}---\left(8\right)$其中(x)^*表示x的共轭，(i=1,2,...,N_AE)，(k=0,1,2,...,N_c-1)。