毫米波MIMO通信系統(tǒng)中混合型波束成形關鍵技術研究.pdf

1、隨著移動互聯(lián)網和移動終端的迅猛發(fā)展，移動數(shù)據(jù)業(yè)務的需求推動著通信技術的更新?lián)Q代。多天線技術，作為提高頻譜效率和系統(tǒng)吞吐率的關鍵技術，成為無線通信領域最活躍的部分。當前，MIMO技術的的研究熱點正從傳統(tǒng)MIMO轉移到毫米波MIMO，從二維MIMO轉移到三維MIMO，從小規(guī)模MIMO天線轉移到大規(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

2、鍵技術。本文的主要工作點如下:
　　首先，本文研究了數(shù)字預編碼技術、模擬預編碼技術和基于毫米波稀疏特性的混合預編碼技術。以IEEE802.11ad為例，分析了陣列天線基于碼本的波束訓練機制。詳細闡述共享型混合系統(tǒng)的預編碼矩陣的設計準則和設計算法。通過MATLAB仿真驗證了混合預編碼系統(tǒng)可以獲得接近于數(shù)字預編碼系統(tǒng)的性能。
　　然后，本文研究了基于有限反饋的3D MIMO碼本設計。基于平面大規(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的直積碼本設計方法。該方法從基站覆蓋的邊緣開始，逐次計算每個碼字，直到滿足基站的覆蓋要求。隨后，對比傳統(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，本文重點研究了混合波束成形的波束訓練技術。結合毫米波系統(tǒng)的稀疏特性，基于匹配的天線陣列對的信道增益遠遠高于未匹配的天線陣列對，提出了一種低復雜度的波束搜索算

4、法。相對于現(xiàn)有的窮舉搜索算法和逐對搜索算法，所提算法具有更低的復雜度。仿真結果表明所提算法性能上稍低于最優(yōu)的波束窮舉，優(yōu)于逐對搜索算法?？紤]到窮舉波束搜索算法巨大的運算開銷，所提算法更加容易實現(xiàn)。
　　最后，本文研究了混合波束成形的等效信道反饋技術?；诟咚倜}動陣列和Givens旋轉，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)，并且擴展性強。MATLAB定點仿真結果表明，該算法具有較好的穩(wěn)定性。通過毫米波無線局域網IEEE