基于群小区架构的外场组网验证平台搭建及天线选择算法研究

目前，世界范围内广泛商用的第三代(3G)移动通信网络给人们带来了高速的移动互联网体验，智能手机和平板电脑等移动终端设备越来越普及，人们对移动通信的需求不断增长。考虑到IMT-2000(即3G)的未来发展和后续演进，国际电信联盟(ITU)早在2008年就提出了在多项性能指标上超越IMT-2000的IMT-Advanced(4G)系统。以MIMO-OFDM为代表的物理层新技术能够有效提高频谱效率，可以很好地解决上述问题，但这些技术带来的性能提升常常受限于小区间干扰，并且目前频谱资源紧张，未来的移动通信势必采用更高频率的载频，这会导致传统的蜂窝小区覆盖范围减小，进一步加重小区边缘效应。群小区架构理论在分布式天线和MIMO等多天线技术的基础上提出，可以提供更高的系统容量和更大的覆盖范围，针对群小区架构提出的滑动切换策略可以使用户始终处于小区中心，消除小区边缘效应。群小区架构提供了更灵活地组网方式，采用扁平化网络架构，这些优势正符合IMT-Advanced系统的需求。
　　 国家科技重大专项“新一代宽带无线移动通信网”的课题之一“IMT-Advanced开放性关键技术研究（群小区架构）”专门研究在群小区架构下面向IMT-Advanced系统的关键技术，为IMT-Advanced提出技术方案和应用方案。为验证这些关键技术，需要搭建试验验证系统及外场试验网，包括3套接入点(AP)、2套移动终端(MT)、光纤拉远天线和IP网络等，物理层使用了OFDM、MIMO等技术，MAC层实现了QoS保证、无线资源管理与调度等功能。本人参与了试验系统物理层算法性能测试，MAC层测试，系统整体性能测试，对测试结果进行了分析。本文主要介绍了OFDM峰均比抑制算法的测试。
　　 本文对北京邮电大学周围的无线信道环境进行了测试，提出外场组网方式，搭建了外场试验网，在外场试验网，对无线资源的管理和调度进行了测试，本文主要介绍了天线单元间功率分配的测试，对结果进行了分析，在此基础上，通过高清视频演示业务，测试了群小区架构滑动切换的性能。
　　 群小区架构下滑动切换实现的前提是有效的天线选择，本文研究了在群小区架构下分布式MIMO系统的天线选择算法，基于马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法提出了上行接收天线的天线选择算法。MCMC方法的基本思想是构造一个合适的马尔科夫链，使其平稳分布为要研究的目标分布，可以对目标分布进行抽样，并利用样值研究目标分布。MCMC方法可以作为一种随机优化的方法，可以减小计算复杂度。本文针对分布式MIMO系统的特点，提出一种基于MCMC方法的天线选择算法，并对算法进行了仿真对比，结果显示选择结果接近最优。

作者：尹越,

关键词：滑动切换, 群小区架构, 外场组网, 验证平台, 天线选择算法,