绿色通信在未来移动通信系统中的应用

分类号学号U200718522学校代码10487密级本科学位论文绿色通信在未来移动通信中的应用——基于Wyner模型单单元处理下的上行链路单元数据速率指标研究学位申请人：黎子鹏学科专业：通信工程0709班指导教师：葛晓虎教授答辩日期：2011年6月16日I摘要本文的研究工作包括两个方面：第一个是对绿色通信相关网络技术进行调研，第二个是对基于分布式天线系统的Wyner模型通信相关指标进行研究。第二个研究工作重点在于研究分析基于Wyner模型的上行链路中单元内及其之间的不同通信方式下的各态历经的数据速率指标。本文分析了基于分布式天线系统的Wyner模型单单元处理（SCP）即没有信号的联合处理情况下的上行链路的单元速率指标。本文分别对高斯信道和衰落信道这两种情况进行研究，其中衰落信道的研究包括了瑞利衰落信道和更为一般的nakagami衰落信道。推导出高斯信道、瑞利衰落信道和nakagami衰落信道下单元速率的表达式。最后仿真分析不同信道条件下用户数、单元间干扰因子、衰落因子等参数对单元速率的影响。关键词：绿色通信分布式天线系统Wyner模型单单元处理单元数据速率IIAbstractOurresearchworkincludestwoaspects.Thefirstoneistheinvestigationofgreencommunicationtechnology.Thesecondistheresearchofcommunication-relatedindicatorsbasedonWynermodelofdistributedantennasystems.ThefocusofthesecondaspectistoanalyzeuplinkcellcapacitybasedonWynermodelunderdifferentcommunicationmeans.ThisarticleanalyzesuplinkcellcapacitybasedonWynermodelofdistributedantennasystemsundersinglecellprocesswhichmeansthereisnojointprocessingofsignals.OurstudyrunsundertwocaseswhichareAWGNchannelsandfadingchannels.FadingchannelsincludeRayleighfadingchannelsandnakagamifadingchannelswhichismoregeneral.ExpressionsofcellcapacityinAWGNchannels,Rayleighfadingchannelsandnakagamifadingchannelshavebeenderived.Atlastsimulationofthenumberofusers,interferencefactorbetweenthecells,fadingfactorandotherparametersinfluenceoncellcapacityunderdifferentchannelconditionshasbeendone.Keywords：greencommunication,distributedantennasystems,Wynermodel,singlecellprocess(SCP),unitdatarateIII目录摘要.........................................................................................................IAbstract....................................................................................................II目录......................................................................................................III第一章绪论..............................................................................................11.1移动通信系统的发展历史和演进.............................................11.2绿色通信网络技术的发展.........................................................51.3分布式天线系统.........................................................................61.4本文主要内容和架构.................................................................8第二章绿色通信网络技术的调研.........................................................92.1引言.............................................................................................92.2基于网络体系结构部署角度的节能.........................................92.3基于硬件设计角度的节能.......................................................102.4基于基站协作角度的节能.......................................................112.5基于链路自适应资源分配的节能...........................................112.6本章总结...................................................................................12第三章基于Wyner模型的上行链路通信性能指标分析...................133.1引言...........................................................................................133.2Wyner模型...............................................................................133.3上行链路单单元处理下的通信性能指标...............................15IV3.4仿真结果及分析.......................................................................203.5本章总结...................................................................................24第四章总结与展望................................................................................254.1全文总结...................................................................................254.2下一步工作展望.......................................................................25致谢......................................................................................................27参考文献..................................................................................................281第一章绪论1.1移动通信系统的发展历史和演进移动通信可以说从无线电通信发明之日就产生了。1897年，M.G.马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海里。现代移动通信技术的发展始于上世纪20年代，经历了早期阶段、lG、2G等发展阶段，今天3G系统的商用正在全球范围内成为现实，并且以3GLTE为代表的演进计划也正在实施中，可以说现代移动通信技术的发展日新月异，我们首先回顾一下这一具有巨大社会效益和经济效益的技术所经历的发展阶段。早期发展阶段是在20世纪20年代至40年代，只是在短波的几个频段上开发出了专用的移动通信系统，具有代表性的系统就是美国底特律市警察使用的车载无线电系统，但是其工作频率较低，只有2MHz。40年代到60年代是公用移动通信业务开始问世的时期，1946年，根据美国联邦通信委员会（FCC）的计划，贝尔系统公司在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。移动通信系统从专用移动网逐步向公用移动网转变。60年代到70年代，公用移动网进一步发展，实现了移动网络到公用电话网的自动接续。1978年底，美国贝尔实验室研制成功了先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状模拟移动通信网，大大提高了系统容量。与此同时，其他发达国家也相继开发出了蜂窝式公共移动通信网。这一阶段的特点是蜂窝移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展起来。移动通信得到迅猛发展的原因，除了用户需求迅速增加这一主要推动力之外，还有几个方面技术发展所提供的条件。首先是微电子技术在这一时期得到了迅速的发展，使得通信设备能够实现小型化、微型化。其次，贝尔实验室在20世纪70年代提出的蜂窝网的概念形成了移动通信新体制。蜂窝网，即所谓的小区制，由于实现了频率再用，大大提高了系统容量。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机2技术的迅猛发展，为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。这一阶段所诞生的移动通信系统一般被称为第一代（1G）移动通信系统。第二代（2G）移动通信系统主要采用的是数字的时分多址（TDMA）技术和码分多址（CDMA）技术[1]。主要业务是语音，其主要特性是提供数字化的话音业务及低速数据业务。目前世界范围内存在有多种2G数字移动通信系统，主要包括GSM系统、IS-136TDMA系统、IS-95CDMA系统[2]。其中GSM系统占据全球移动通信市场份额的58%，可以提供2.4Kbits/s-9.6Kbits/s以及14.4Kbits/s的电路交换语音业务，还可以通过GPRS和EDGE分别提供l44Kbit/s和384Kbits/s的分组交换数据业务，IS-136系统占有全球市场的9%份额，它可以提供9.6Kbits/s电路交换语音和传真业务，其最高数据传输速率可达40Kbits/s~60Kbits/s。IS-95系统占有的市场份额是14%，它能够提供可变速率接入，其峰值速率分别可以达到9.6Kbits/s和14.4Kbits/s，还可以通过使用蜂窝数字分组数据（CDPD，CellularDigitalpacketData）网络来提供19.2Kbits/s的数据业务。显然，基于支持话音业务电路