毫米波MIMO通信系統(tǒng)中混合型波束成形關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)終端的迅猛發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求推動(dòng)著通信技術(shù)的更新?lián)Q代。多天線技術(shù)，作為提高頻譜效率和系統(tǒng)吞吐率的關(guān)鍵技術(shù)，成為無線通信領(lǐng)域最活躍的部分。當(dāng)前，MIMO技術(shù)的的研究熱點(diǎn)正從傳統(tǒng)MIMO轉(zhuǎn)移到毫米波MIMO，從二維MIMO轉(zhuǎn)移到三維MIMO，從小規(guī)模MIMO天線轉(zhuǎn)移到大規(guī)模MIMO。毫米波MIMO系統(tǒng)可以充分挖掘系統(tǒng)的自由度，提高系統(tǒng)的頻譜利用率。本文將面向毫米波MIMO，探索毫米波MIMO通信系統(tǒng)中混合波束成形關(guān)

2、鍵技術(shù)。本文的主要工作點(diǎn)如下:
　　首先，本文研究了數(shù)字預(yù)編碼技術(shù)、模擬預(yù)編碼技術(shù)和基于毫米波稀疏特性的混合預(yù)編碼技術(shù)。以IEEE802.11ad為例，分析了陣列天線基于碼本的波束訓(xùn)練機(jī)制。詳細(xì)闡述共享型混合系統(tǒng)的預(yù)編碼矩陣的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)算法。通過MATLAB仿真驗(yàn)證了混合預(yù)編碼系統(tǒng)可以獲得接近于數(shù)字預(yù)編碼系統(tǒng)的性能。
　　然后，本文研究了基于有限反饋的3D MIMO碼本設(shè)計(jì)?；谄矫娲笠?guī)模天線陣列，本文提出了一種考慮大尺

3、度衰落且具有δdB衰落波束覆蓋區(qū)域的3D-MIMO的直積碼本設(shè)計(jì)方法。該方法從基站覆蓋的邊緣開始，逐次計(jì)算每個(gè)碼字，直到滿足基站的覆蓋要求。隨后，對(duì)比傳統(tǒng)的DFT碼本，分析了所提碼本的特性。MATLAB仿真表明所提的垂直碼本能夠更好的匹配信道，提高了系統(tǒng)的頻譜效率。
　　再次，本文重點(diǎn)研究了混合波束成形的波束訓(xùn)練技術(shù)。結(jié)合毫米波系統(tǒng)的稀疏特性，基于匹配的天線陣列對(duì)的信道增益遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未匹配的天線陣列對(duì)，提出了一種低復(fù)雜度的波束搜索算

4、法。相對(duì)于現(xiàn)有的窮舉搜索算法和逐對(duì)搜索算法，所提算法具有更低的復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明所提算法性能上稍低于最優(yōu)的波束窮舉，優(yōu)于逐對(duì)搜索算法?？紤]到窮舉波束搜索算法巨大的運(yùn)算開銷，所提算法更加容易實(shí)現(xiàn)。
　　最后，本文研究了混合波束成形的等效信道反饋技術(shù)?；诟咚倜}動(dòng)陣列和Givens旋轉(zhuǎn)，提出了一種基向量矩陣壓縮方案。該方案流水化處理數(shù)據(jù)，并且擴(kuò)展性強(qiáng)。MATLAB定點(diǎn)仿真結(jié)果表明，該算法具有較好的穩(wěn)定性。通過毫米波無線局域網(wǎng)IEEE