[发明专利]基于定向天线的绿色智能分布式MIMO系统的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于定向天线的绿色智能分布式MIMO系统的构建方法，属于无线通信系统技术领域。

背景技术

MIMO技术能够充分利用传统通信系统中认为不利于无线传输的多径衰落特性，在不增加带宽和发送功率的前提下，成倍地提高无线通信系统的信道容量，并极大地增强系统信道可靠性。被认为是可以实现未来高速数据传输的关键技术之一，在第三代（3G）及第四代（4G）的移动通信系统中有着广阔的应用前景。

分布式MIMO系统可以认为是为MIMO技术走向应用而提出的一种网络架构及接入方式。各个分布式基站（BS）与主处理单元（MPU）之间通过光纤连接，可以有效地缩短无线链路的长度，增强系统可靠性。利用分布式MIMO系统灵活的组网方式、有效的调度以及合理的功率分配，系统可以充分挖掘和利用空间资源，提供更广的网络覆盖，提高整个系统的遍历容量和中断性能。

虽然分布式MIMO系统具有诸多性能优势，但关于分布式MIMO系统如何组网、如何进行系统调度以及具体的天线使用都还没有建立统一的标准，所以关于分布式MIMO系统的研究还属于开放性课题。如何充分发挥分布式MIMO系统组网灵活的特点，极大限度地挖掘其性能优势，是接下来的主要工作。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于定向天线的绿色智能分布式MIMO系统的构建方法。

技术方案：一种基于定向天线的绿色智能分布式MIMO系统的构建方法，将覆盖区域划分为多个方形或接近方形的区域，在足够大的覆盖区域内的所有分布式基站都与同一个主处理单元相连；各分布式基站是由多个发射角为90°的扇形定向天线组成的天线组，各天线组至少由4个不同方向的定向天线组成，每根天线指向一个区域，以保证系统内不会出现盲点，实现信号的全覆盖。根据各个区域的服务需求不同，可以增加特定方向上的定向天线数量。

在基站建设时，每个分布式基站处都配置足够多的定向天线，布网结束后，在正式运营时，仅部分定向天线会被激活，投入正常工作中，进行信号的接收、处理、发送等工作，另外一部分则处于休眠状态：仅监听移动台的服务请求，而不进行其他运作，以显著地降低功耗。当覆盖区域内的移动台数量增多或服务需求发生变化，导致原先被激活的定向天线工作负荷饱和时，主处理单元则会激活原本处于休眠状态的定向天线投入正常工作中。

当某区域内服务需求持续增长，简单地增加现有基站中定向天线数目仍然不足以满足区域内移动台需求增长时，即在所有基站定向天线都被激活，且满负荷工作情况下，仍然会有移动台的服务申请得到响应；或者区域内出现局部热点，使得某一个基站上的定向天线超负荷工作，此时可以对系统进行重新规划。

当某区域内出现移动台（MS）申请服务时，首先由系统判断移动台申请的服务类型，如果申请的是简单的语音或短信服务，则主处理单元为该移动台分配某一基站上的一组定向天线组为其提供服务。具体判别规则如下：

负责所述区域的分布式基站天线包括方形区域四个角上的四组定向天线组。根据移动台与四组定向天线组之间的导频信号，系统计算出此时四组定向天线组接收到的信燥比（SNR），并进行判断，选择接收信噪比最大的那组定向天线组为移动台提供服务。

移动台申请的服务类型数据传输量较大，且对传输速度要求较高，例如视频通话等多媒体通信。此时，一组定向天线组并不能很好的满足移动台需求，需要两组甚至更多定向天线组协同通信。利用最大比合并技术计算出各自的接收信噪比并进行比较，选取两组接收信噪比最大的定向天线组与移动台建立通信链路，并进行协同通信。

在多组定向天线组协同通信时，采用功率受限注水定理（Water-Filling）进行功率分配，实现容量最大化。即为信道增益系数更大的信道分配更多的功率，而性能较差的信道则适当减少分配的功率，由于每根定向天线的功耗是受限的，因此所有信道上能够分配到的功率也是有上限的。这样的功率分配方案可以在满足系统性能要求的同时有效地控制系统功耗，实现绿色通信。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的基于定向天线的绿色智能分布式MIMO系统的构建方法，具有如下优点：

一是将发射角为90°的扇形定向天线应用于分布式MIMO系统中，打破传统蜂窝通信网络的小区规划方案，使之能够配合分布式MIMO系统灵活组网的特点，提高无线通信系统性能；