可重构分布式天线和反射面辅助的集成传感和通信系统演绎

集成传感和通信系统(ISAC)是一种通过赋予无线通信传感能力来升级物理系统的解决方案,我们开发了一个可重构分布式天线和反射面(RDARS)辅助的集成传感和通信(ISAC)系统原型。该原型采用可编程元件,根据需求动态调整工作模式,优化信号传输和传感性能。用户定位功能可靠,且不会对通信速率造成影响。系统可应用于室内导航、智能交通等领域,并展示了在6G系统中的潜在应用,为未来需要同时进行通信和传感的应用提供了重要的技术支持和创新思路。

新型可重构分布式天线与反射面:性能分析与原型验证

可重构分布式天线与反射面(Reconfigurable Distributed Antenna and Reflecting Surface, RDARS)作为一种新型的无线通信架构,可以为无线通信系统带来显著的性能增益。基于智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)可改变电磁特性,重构了无线传播环境,为系统引入“反射增益”的设计思想,将此设计理念融入分布式天线系统(Distributed Antenna System, DAS),提出了为DAS的射频远端单元(Remote Radio Unit, RRU)赋予反射功能的新型RDARS架构。利用控制电路,RDARS中的每个单元可灵活切换“反射态”与“连接态”。低功耗的“反射态”单元反射信号为无线网络引入“反射增益”,“连接态”单元发射或接收信号获得“分布式增益”。基站与RDARS的联合设计可适配不同的通信需求,实现性能与功耗之间的平衡并显著提升系统性能。通过理论分析、仿真与原型验证,结果验证了RDARS能显著提升系统性能,在未来6G无线通信系统中具有巨大应用前景。

分层结构分布式天线系统的性能分析

提出了一种分层结构的分布式天线系统(HDAS)。在此HDAS中,其中一个远端接入单元(RAU)以大功率发射保证对整个广义小区(GN-cell)的覆盖,而GN-cell中用户密度较大或者链路质量较差的区域配置较小功率的RAU对其进行重复覆盖。在CDMA网络环境中分析了HDAS上下行链路的信干比,其中上行链路采用基于信干比平衡准则的功率控制算法,下行链路采用RAU选择传输方案。链路性能分析表明,上行链路的信干比与GN-cell中RAU数目成正比,且与用户分布和小功率RAU的位置无关;下行链路信干比在RAU选择和RAKE接收结合时与用户分布及RAU位置基本无关。这些结论表明,CDAM HDAS可以较好地解决蜂窝移动通信系统中由于用户非均匀分布造成的扩容以及随之产生的频繁切换问题。

分布式天线系统MIMO信道容量分析

结合了分布式天线系统和MIMO信道特点的分布式MIMO系统可以改善覆盖特性,提高系统容量。提出了包含路径损耗、快衰落和阴影衰落的两层分集分布式MIMO系统。对MIMO信道容量的分析表明,分布式MIMO系统具有良好的信道容量均匀覆盖特性。与传统集中式天线系统相比,分布式MIMO系统可以获得更好的小区平均信道容量。对下行信道容量的数值分析表明,由于“充水”方式功率分配可以充分利用MIMO信道信息,此时的分布式MIMO系统可以比等功率分配条件下的分布式天线系统多获得0.25bit/(s·Hz)每发送天线的信道容量增量。

适用于分布式MIMO系统的快速天线选择算法

对分布式多输入多输出(MIMO)系统的下行发射天线选择算法进行研究,提出了基于范数和相关性的天线选择算法(NCBA)及其改进算法(NCBA-M),并分别与基于范数的天线选择算法(NBA)以及基于大尺度衰落的天线选择算法(LFBA)进行性能比较.仿真结果表明,当同一端口发送天线没有相关性时,NBA、LFBA、NCBA与最优天线选择算法性能接近.但是,当同一个端口中发送天线存在很强相关性时,NBA、LFBA算法会导致较高的容量损失,而NCBA-M算法仍然具有接近最优选择算法的性能.

一种分布式无线移动通信系统中远端天线单元动态选择模型

分布式无线移动通信系统中,远端天线单元的选择方案将影响移动通信系统的性能。该文基于软切换中激活集的思想,提出了一种远端天线单元动态选择模型,模型依据平均接收信号强度阈值以及延迟计数器确定激活集状态,而阈值由移动台运动速度决定。文章对模型作了详细的理论分析,并经过仿真证明了模型的合理性。

分布式多天线系统中的TDOA估计

在分布式多天线系统架构下提出一种估计到达时间差(TDOA)的新方法.利用分布式多天线系统的特性,通过构造具有良好自相关性的正交训练序列,将传统的TDOA测量问题转化为多径信号中首先到达径(FAP)的时延估计.数值仿真表明,与传统基于定时同步的TDOA估计方法相比,此方法能在无线多径传播环境中将非视距(NLOS)误差降低65%左右,显著提高了TDOA的估计精度.

分布式天线系统中的系统上行中断概率分析

中断概率是无线通信系统的一个重要指标。该文针对分布式天线系统中的系统中断概率问题进行了研究。首先,建立了包含路径损耗、阴影衰落和瑞利衰落的复合信道模型;然后,在该信道模型下推导出给定移动台位置时的信噪比;接着,基于选择合并策略,分析出给定移动台位置时系统上行传输的中断概率表达式;最后,考虑到小区内移动台任意分布特点,文章给出系统上行中断概率闭合理论表达式。仿真结果表明,所提的系统上行中断概率理论表达式与仿真结果十分吻合。

MIMO-OFDM分布式天线系统的定时同步算法

针对现有MIMO-OFDM分布式天线系统的定时同步算法不能准确估计精确符号定时的局限性,提出了一种MIMO-OFDM分布式天线系统的定时同步算法,新算法设计了一个正交变周期训练序列(OVP)集,每根发射天线的前导符号由此集合中的一种训练序列构成,利用天线间训练序列的正交性和变周期性,在接收端定义了相应的帧头捕获度量函数和精确符号定时度量函数,能准确地估计出分布式天线系统的时延矩阵。仿真结果显示:无论在AWGN信道还是多径衰落信道下,各天线时延和天线间时延(ITD)的估计性能都要优于传统算法,有效地解决了MIMO-OFDM分布式天线系统的精确符号定时同步问题。

分布式天线系统信道容量的分析

为了研究分布式多天线系统(MIMO-DAS)的信道容量,提出多小区MIMO-DAS信道模型,推导出MIMO-DAS下行传输的各态历经信道容量的表达式.利用该表达式,可以比较分布式天线系统和集中式天线系统的信道容量.仿真结果表明,分布式系统在小区80%的范围内要比集中式系统有较大的容量增益,而且,选择较少最优的天线会显著提高信道容量,当选择1根最佳天线时信道容量达到最大.

分布式天线系统中的系统下行中断概率分析

本文针对分布式天线系统的系统下行中断概率问题展开研究.文章首先建立了包含路径损耗、阴影衰落和瑞利衰落的复合信道模型.接着,在接收端采用最大比合并的方式接收信号,并运用矩生成函数推导出输出信噪比的概率密度函数.然后,对分布式天线采用选择传输策略,并分析出给定移动台位置时的中断概率的表达式.最后,考虑小区内移动台任意分布特点,进一步推导出系统下行中断概率闭合表达式.仿真结果表明,所推导的闭合表达式能准确地评估系统中断概率性能.

分布式天线系统中基于天线选择的容量分析

研究分布式天线系统(DAS)在复合衰落信道中下行链路的容量性能。分析DAS采用天线选择发送的各态历经信道容量。基于容量性能分析,利用数值积分公式,推导各态历经容量的近似闭式表达式,该表达式能避免现有容量表达式采用对数正态分布近似所带来的不准确性。仿真结果表明,理论公式与仿真值一致性较高,能有效地评估分布式天线系统下行链路的容量性能。

分布式天线系统中的下行容量分析

针对分布式天线系统(DAS)的下行容量问题展开研究。首先建立了包含路径损耗、阴影衰落和瑞利衰落的复合信道模型;然后,基于该信道模型,分别对各态历经容量和中断容量进行了分析。考虑到小区内移动台的分布特点,在选择分集传输策略下,推导了各态历经容量和中断容量的近似解析表达式。仿真结果表明,所推导的2个近似解析表达式均能准确地评估分布式天线系统的系统性能。

分布式无线移动通信系统中远端天线单元动态选择方法研究

分布式无线移动通信系统是由多个远端天线单元(RAU)通过有线或无线传输方式连接到基站组成的系统,其远端天线单元的选择方案将影响移动通信系统的性能。该文在分析移动通信系统容量、信号传输可靠性和系统传输业务质量(QoS)保障的基础上,研究动态选择RAU的基本准则,探讨分布式无线移动通信系统中RAU的动态选择方法,并在蜂窝小区场景和曼哈顿场景中对一种面向系统容量优化的动态选择RAU方法的系统容量分布和RAU数量的选择结果进行仿真,仿真结果表明,采用此动态选择方法的系统具有较高的系统容量和平稳的小区容量分布。

天线选择对分布式多入多出系统的容量影响研究

通过天线选择可以提高多输入多输出(MIMO)系统的容量,并能有效地降低MIMO系统的复杂度和射频成本。基于连续选择使MIMO系统容量增加最大的天线的方法,用矩阵及行列式运算导出了一种新的接收天线选择算法。将该算法用于分布式MIMO系统的容量研究,通过计算机仿真,结合Rice因子K及不同视距传播条件等因素对分布式MIMO系统上行信道容量的影响进行了研究。仿真结果在分布式无线通信组网及网络优化中具有指导意义。

层叠分布式天线系统混合分集技术

研究了层叠分布式天线系统(CascadeDistributedAntennaSystem,CDAS)空间两层分集的中断概率性能。层叠分布式天线系统包括间隔较远的N个天线簇,每个天线簇包括距离较近的L个天线单元。文中推导了层叠分布式天线系统中断概率的表达式。相比于传统的单天线系统,数值仿真表明采用混合分集的分布式天线系统可以有效抑制快衰落和阴影衰落。

分布式移动通信系统中基于天线选择的切换分析(英文)

首先给出了一种远端天线单元选择的分析模型,并定义了分布式移动通信系统中2种类型的切换:小区内切换(intra-cell HO)和小区间切换(inter-cell HO);然后提出了一种小区间切换的模型,该模型利用激活集的平均功率强度来预测移动台(MS)的位置,通过比较激活集和切换集的总功率,来判断移动台是否需要进行一次越区切换.此外,在RAU选择的基础上,详细分析了2种切换方式中切换参数和切换性能指标之间的关系.仿真结果表明,通过合理地选择切换参数,2种切换方式都能够取得良好的性能.

基于网络编码的分布式天线系统性能分析

文章针对多输入多输出(MIMO)系统在移动终端实现上的限制,提出分布式天线系统(DAS)的解决方案来获得空间分集增益。采用DAS模型,通过使用一个具有网络编码解码运算能力的辅助天线增强用户与基站间的通信,探讨基于网络编码的天线分集增益。分析比较无辅助天线系统、简单DAS和基于网络编码的DAS中断概率性能后,理论分析和计算机仿真结果表明,相比简单DAS,基于网络编码的DAS节约硬件成本并提高了频谱利用率;系统中断概率平均降低0.0164,可获得更大的分集增益。

基于分布式天线的无线通信系统中信道分配问题

分布式无线通信系统(DWCS)是不同于传统蜂窝系统的一种崭新的系统,而它的信道分配问题是使整个系统发挥优势的关键之一。本文分析了传统蜂窝系统和DWCS中的信道分配的内容和意义,并给出了在DWCS中信道分配方面所要解决的几个关键的问题。

分布式天线系统混合SC/MRC分集中断概率性能

在频率选择性复合Nakagami/lognormal衰落信道条件下,研究了层叠分布式天线系统(CascadeDistributedAntennaSystem——CDAS)采用混合SC/MRC分集的中断概率性能。针对中断概率性能,分析了多径密度函数(MultipathIntensityProfileMIP)衰减因子、空时分集维数、活动用户数、每比特平均接收信噪比以及衰落因子对系统性能的影响。仿真表明CDAS系统可以有效对抗衰落,提高系统容量,削弱对数正态阴影衰落影响。