混合波束成形系统中的波束搜索算法研究

发布时间：2021-02-24 03:23

　　毫米波通信和大规模MIMO技术是实现未来移动通信美好愿景的必要手段。混合波束成形技术融合了传统数字预编码与模拟波束成形技术的优点,在硬件复杂度和系统性能之间进行折衷,为实现毫米波大规模MIMO系统提供了一种可行方案。在混合波束成形系统中,模拟波束搜索部分面临诸多亟待解决的问题。大带宽带来的低信噪比,多天线带来的波束过细和数量过多,导致了波束对齐困难及搜索复杂度过大。同时,由于毫米波信号极易受到障碍物遮挡,通信过程中链路中断的恢复处理,也是有待完善的研究课题。因此,本文主要针对混合波束成形系统中的波束搜索和中断恢复问题展开研究,并取得了两项研究成果。首先,本文针对固定子阵结构下的波束搜索问题提出了一种两阶段搜索算法。天线子阵的划分导致了指数级的搜索复杂度,本文利用单边搜索模式设计了一种两阶段搜索方案,通过逐步确定每个子阵的最佳波束,将搜索复杂度降低为与天线子阵数量的线性关系。仿真结果表明,所提方案能够逼近暴力搜索的系统性能。其次,本文针对信号传输过程中的链路中断问题提出了一种基于信道分簇特征的波束搜索—切换算法。通过对毫米波信道的分簇特性及遮挡前后波束能量变化的分析,本文提出了一种基于能... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究目标及成果
    1.4 论文章节安排
第二章 毫米波混合波束成形系统
    2.1 毫米波通信技术与信道建模
        2.1.1 毫米波通信
        2.1.2 毫米波信道建模
    2.2 混合波束成形系统结构
    2.3 波束码本与波束搜索算法
        2.3.1 波束码本
        2.3.2 波束搜索
    2.4 本章小结
第三章 基于固定子阵结构的两阶段波束搜索算法
    3.1 固定子阵结构下的波束搜索
    3.2 传统波束搜索方案
        3.2.1 子集搜索算法
        3.2.2 K-best搜索算法
    3.3 两阶段波束搜索算法设计
        3.3.1 暴力搜索结果的观察分析
        3.3.2 算法流程设计
    3.4 性能仿真分析
        3.4.1 混合波束成形系统仿真平台
        3.4.2 仿真结果及分析
    3.5 本章小结
第四章 基于信道分簇特征的抗遮挡波束搜索-切换算法
    4.1 波束跟踪与切换流程简析
    4.2 基于信道分簇特征的抗遮挡波束搜索—切换算法设计
        4.2.1 备用波束选取原则
        4.2.2 波束搜索流程设计
        4.2.3 快速切换流程设计
    4.3 性能仿真分析
    4.4 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 论文总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]60GHz毫米波无线通信技术标准研究[J]. 卓兰,郭楠.  信息技术与标准化. 2011(11)

博士论文
[1]智能天线波达角估计方法改进与遗传算法复合波束形成[D]. 史兢.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：3048704