大规模MIMO中继混合波束成形技术研究

发布时间：2020-04-13 10:58

【摘要】：在毫米波频段构建大规模多输入多输出(Multiple InputMultiple Output,MIMO)系统的相关技术是当前无线通信领域的研究热点,其中由于中继可以有效解决毫米波衰减大导致系统覆盖范围小的缺点,得到了本领域学者的广泛关注。在小规模MIMO中继系统中,全数字技术是应用最为广泛的波束成形方法。然而,在大规模MIMO系统中,由于天线数量多,全数字波束成形成本高、能耗大的缺点导致其难以在实际应用中实现。本文针对上述全数字波束成形在大规模MIMO中继系统中应用存在的问题,研究基站至用户下行链路基于模拟/数字混合的中继波束成形技术。论文主要内容如下:1、介绍了大规模MIMO场景下模拟/数字混合波束成形技术的基本原理;论述了引入混合波束形成技术的必要性;介绍了中继应用中混合波束形成的系统框架;建立了基于最小均方误差(Minimize Mean Square Error,MMSE)准则的混合波束形成数学优化模型。2、依据基站、中继和用户三端设备,将所建立的全连接结构优化模型分解为三个优化子问题,采用基于交替求解优化子问题的方式对原始优化问题进行近似求解。由于模拟波束成形优化子问题中包含非凸恒模约束,我们采用线性约束代替恒模约束,将其松弛为凸优化问题,并提出逐次迭代逼近(Iterative Successive Approximation,ISA)的近似求解算法;证明了所提交替优化求解算法可以收敛到原始优化问题的(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)点;仿真结果验证了所提方法的有效性。3、为进一步应用大规模MIMO中继混合波束算法,针对基站至用户无直达信号通路的场景研究中继混合波束成形技术,并建立了相应的优化模型。采用在研究内容2中所提出了交替求解算法对该优化模型求解。仿真结果验证,基站至用户无直达信号通路的情况下,系统性能相对较差。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】