毫米波MIMO系統(tǒng)的信道傳播特性分析及獲取技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動(dòng)智能終端的普及，現(xiàn)有6GHz以下頻段無線通信已無法滿足快速增長的數(shù)據(jù)流量需求。毫米波頻段因其大量的頻帶資源優(yōu)勢，成為實(shí)現(xiàn)10Gbps吞吐量的室內(nèi)無線局域網(wǎng)和第五代移動(dòng)通信(5G)的關(guān)鍵頻段，得到了工業(yè)界專家學(xué)者們的關(guān)注與研究。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)吞吐量并支持多流傳輸，毫米波通信將采用多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)。因此，明確毫米波MIMO系統(tǒng)的信道特性并據(jù)此研究信道狀態(tài)信息的獲取技術(shù)，是有效利用毫米波大帶寬實(shí)現(xiàn)高頻譜效率和廣覆蓋通信的

2、前提。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:
　　首先，本文詳細(xì)闡述了首個(gè)毫米波MIMO無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11 aj(45GHz)的物理層和MAC層技術(shù)，重點(diǎn)介紹了物理層數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)、SC PHY和OFDM PHY的發(fā)射流程及其關(guān)鍵模塊、MAC層的基本幀格式和信道接入機(jī)制，為后續(xù)章節(jié)的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，本文深入的分析了信道特性。研究了毫米波的傳播損耗和45GHz頻段的MIMO信道模型，詳細(xì)分析了LOS和NLOS

3、信道的SNR和容量隨傳播距離的變化、信道的稀疏性和傳播特點(diǎn)。進(jìn)一步從條件數(shù)和等效自由度分析了LOS MIMO系統(tǒng)的等效信道特性，仿真表明子陣列間距可稍大于最佳值，增加子陣列天線數(shù)可以有效提高等效信道的等效自由度。
　　第三，本文設(shè)計(jì)了IEEE802.11aj(45GHz)中的信道狀態(tài)信息反饋機(jī)制。根據(jù)信道特點(diǎn)設(shè)計(jì)了信道狀態(tài)信息的反饋與重構(gòu)格式，隨后基于反饋格式設(shè)計(jì)了信道探測的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)和反饋報(bào)告幀格式，并通過系統(tǒng)級(jí)仿真結(jié)果為IEE

4、E802.11 aj(45GHz)選取了角度量化和子載波分組反饋的參數(shù)，有效降低了系統(tǒng)的反饋開銷。
　　最后，本文研究了多用戶毫米波MIMO系統(tǒng)的混合波束成形方案。在分析混合波束成形架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了適用于短距離無線局域網(wǎng)傳輸?shù)亩嘤脩舴蛛x子陣列混合波束成形架構(gòu)，進(jìn)而提出了一種基于信道互易性的混合波束成形方案及其模擬部分的DFT碼字訓(xùn)練方法。仿真結(jié)果表明所提方案優(yōu)于現(xiàn)有文獻(xiàn)方案，且可以獲得接近最優(yōu)不受限數(shù)字波束成形方案的性能。模擬