基于k分布衰落信道das系统性能分析

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1、2007年9月西安电子科技大学学报(自然科学版)Sep.2007第34卷增刊JOURNALOFXIDIANUNIVERSITYVol.34Sup.基于K分布衰落信道DAS系统性能分析潘文,蒋占军,杜正锋,王炎,尤肖虎(东南大学移动通信国家重点实验室,江苏南京210096)摘要:在移动通信中,在大尺度、阴影和小尺度衰落的共同作用下,信道总体衰落为Rayleigh-Lognormal分布,然而Rayleigh-Lognormal分布没有闭式。由于K分布和Rayleigh-Lognormal分布相比不仅两者的误差很小,而且K分布也方便得到

2、闭式以便于性能分析。以K分布为基础,分析比较了单发射天线上行链路中分布式天线系统(DAS),广义DAS(GDAS),和有阴影衰落中心式单入多出(SIMO)的性能,提出了一个比Jeason界更紧的上界计算方法。理论和仿真结果都表明DAS的性能最优,而中心式SIMO性能最差。关键词:分布式天线系统;K分布;信道容量中图分类号:TN929.53文献标识码:A文章编号:1001-2400(2007)S1-0027-04ThePerformanceAnalysisofDASBasedontheK-distributionFadingFhann

3、elPANWen,JIANGZhan-jun,DUZheng-feng,WANGYan,YOUXiao-hu(NationalMobileCommunicationsResearchLab,SoutheastUniversityNanjing,China,210096)Abstract:Inmobilecommunication,theRayleigh-Lognormaldistributioncanbeobtainedfromthechannelwithlargescalefading,shadowingfadingandsmal

4、lscalefading.TheRayleigh-Lognormaldistributionhasnoclosedformequationsothatitisnotsuitedtotheperformanceanalysis.KdistributioncanbesubstitutedforRayleigh-LognormaldistributionsincethedifferencebetweenthemissmallandtheKdistributionhasaclosedformequation.Theperformanceof

5、distributionantennasystem(DAS),generalized-DAS(GDAS)andcenter-SIMOwithshadowfadingareanalyzedandcomparedbasedonKdistributionforonetransmitterantennainuplinkcommunication.AnewmethodforcalculatingtheupperboundcloserthanJeasonupperboundisproposed.Simulationandtheoryshowth

6、attheperformanceofDASisthebestandthattheperformanceofSIMOistheworst.Keywords:distributedantennasystem;Kdistribution;channelcapacity随着移动通信技术的发展,人们对移动通信的业务和质量的要求越来越高,现有的移动通信现状很难满足于人们日益增长的数据业务。为了解决移动通信更高传输速率和有限带宽的矛盾,人们在寻找着各种新的技术和方法。在富有散射体的场景,多输入多输出(MIMO)系统与单天线系统相比,在不增加系统带

7、宽的情况下,其信道容量[1]以发射天线和接收天线最小值的速率线性增长。这一结论引起许多技术人员的兴趣和关注,投入大量的人力物力在这一领域展开广泛的研究。为提高信号履盖率,文献[2,3]中提出了分布式天线系统(DAS)的概念。MIMO[4]研究中只考虑小尺度衰落(Rayleigh分布),而DAS系统则要考虑大尺度、阴影和小尺度衰落综合因素(Rayleigh-Lognormal分布)。Rayleigh-Lognormal分布不能获得完整的闭式(只能用积分形式表示),在分析性能时带来不便,不能从直观上看清楚各参数对性能的影响程度,如误符号

8、率,中断容量等。因而Abdi提出了运用K-分布来[5]代替对数正态分布。通过合适的参数选择,使得两者的概率分布密度函数(PDF)误差可控制到很小,最重要的是可以得到信道分布的完整闭式,方便了通信性能的分析。1Rayleigh-logn

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1、2007年9月西安电子科技大学学报(自然科学版)Sep.2007第34卷增刊JOURNALOFXIDIANUNIVERSITYVol.34Sup.基于K分布衰落信道DAS系统性能分析潘文,蒋占军,杜正锋,王炎,尤肖虎(东南大学移动通信国家重点实验室,江苏南京210096)摘要:在移动通信中,在大尺度、阴影和小尺度衰落的共同作用下,信道总体衰落为Rayleigh-Lognormal分布,然而Rayleigh-Lognormal分布没有闭式。由于K分布和Rayleigh-Lognormal分布相比不仅两者的误差很小,而且K分布也方便得到

2、闭式以便于性能分析。以K分布为基础,分析比较了单发射天线上行链路中分布式天线系统(DAS),广义DAS(GDAS),和有阴影衰落中心式单入多出(SIMO)的性能,提出了一个比Jeason界更紧的上界计算方法。理论和仿真结果都表明DAS的性能最优,而中心式SIMO性能最差。关键词:分布式天线系统;K分布;信道容量中图分类号:TN929.53文献标识码:A文章编号:1001-2400(2007)S1-0027-04ThePerformanceAnalysisofDASBasedontheK-distributionFadingFhann

3、elPANWen,JIANGZhan-jun,DUZheng-feng,WANGYan,YOUXiao-hu(NationalMobileCommunicationsResearchLab,SoutheastUniversityNanjing,China,210096)Abstract:Inmobilecommunication,theRayleigh-Lognormaldistributioncanbeobtainedfromthechannelwithlargescalefading,shadowingfadingandsmal

4、lscalefading.TheRayleigh-Lognormaldistributionhasnoclosedformequationsothatitisnotsuitedtotheperformanceanalysis.KdistributioncanbesubstitutedforRayleigh-LognormaldistributionsincethedifferencebetweenthemissmallandtheKdistributionhasaclosedformequation.Theperformanceof

5、distributionantennasystem(DAS),generalized-DAS(GDAS)andcenter-SIMOwithshadowfadingareanalyzedandcomparedbasedonKdistributionforonetransmitterantennainuplinkcommunication.AnewmethodforcalculatingtheupperboundcloserthanJeasonupperboundisproposed.Simulationandtheoryshowth

6、attheperformanceofDASisthebestandthattheperformanceofSIMOistheworst.Keywords:distributedantennasystem;Kdistribution;channelcapacity随着移动通信技术的发展,人们对移动通信的业务和质量的要求越来越高,现有的移动通信现状很难满足于人们日益增长的数据业务。为了解决移动通信更高传输速率和有限带宽的矛盾,人们在寻找着各种新的技术和方法。在富有散射体的场景,多输入多输出(MIMO)系统与单天线系统相比,在不增加系统带

7、宽的情况下,其信道容量[1]以发射天线和接收天线最小值的速率线性增长。这一结论引起许多技术人员的兴趣和关注,投入大量的人力物力在这一领域展开广泛的研究。为提高信号履盖率,文献[2,3]中提出了分布式天线系统(DAS)的概念。MIMO[4]研究中只考虑小尺度衰落(Rayleigh分布),而DAS系统则要考虑大尺度、阴影和小尺度衰落综合因素(Rayleigh-Lognormal分布)。Rayleigh-Lognormal分布不能获得完整的闭式(只能用积分形式表示),在分析性能时带来不便,不能从直观上看清楚各参数对性能的影响程度,如误符号

8、率,中断容量等。因而Abdi提出了运用K-分布来[5]代替对数正态分布。通过合适的参数选择,使得两者的概率分布密度函数(PDF)误差可控制到很小,最重要的是可以得到信道分布的完整闭式,方便了通信性能的分析。1Rayleigh-logn

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