毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的下行多用戶混合波束形成.pdf

1、第五代無線通信系統(tǒng)利用毫米波頻段的大帶寬以及大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的高增益能夠提供Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。毫米波最顯著的特點是頻帶寬、波長短，毫米波頻段帶寬資源的有效利用將會極大地緩解頻譜資源緊張的問題，但是在傳播中會有嚴重的路徑損耗，而大規(guī)模天線的高陣列增益正好與其互補。在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，大規(guī)模的天線配置是其主要特征，基站上配置的天線數(shù)目達到了幾百根甚至幾千根，這些天線集中放置在一起構成線陣或者面陣，通過波束形成技術將這些天線的陣列

2、增益集中到很小的范圍內(nèi)，實現(xiàn)精準的空分復用，空間自由度大大增加，從而能夠大幅度提升系統(tǒng)容量以及頻譜效率。
　　雖然大規(guī)模天線的陣列增益可以有效的彌補毫米波通信中大的路徑損耗帶來的性能損失。然而，大量的天線陣列將會導致高費用、高計算復雜度以及高能耗，混合模擬/數(shù)字波束形成可以有效地減少射頻鏈路的數(shù)目，降低計算復雜度。毫米波系統(tǒng)多用戶空間復用能夠?qū)崿F(xiàn)更高的速率，進一步提高系統(tǒng)容量。本文圍繞毫米波通信中多用戶的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的預編碼

3、算法展開了深入研究。文中詳細分析了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)和毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的原理以及一些傳統(tǒng)的預編碼算法，指出了現(xiàn)有的算法中存在的缺陷和不足之處，提出了一種高能效的多用戶毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下行鏈路模擬/數(shù)字混合波束形成算法。為了更好地利用模擬波束形成的方向性增益以及數(shù)字波束形成靈活的基帶處理，本文提出用模擬波束形成選擇最佳的波束，使目標用戶的功率最大，且對其他用戶的干擾最小。進一步地，設計數(shù)字波束形成使目標用戶的能效最大化，利