基于5G大规模阵列天线的传输协议

发布时间：2020-10-08 20:31

　　近十年来,移动通信技术更新换代愈发频繁,随着人们对网络速度、质量的需求越来越高,越来越多的先进技术被引入到移动通信网络中,实现了容量和频率功率谱密度的大幅度提升,推动并涌现了大量新的业务类型。目前,我国移动通信的发展正处于4G移动通信技术的大规模商用阶段,对5G移动通信技术的发展仍就处于研究和展望阶段。未来5G通信技术将具有更高的网络峰值速率、更高的频率功率谱密度、更短的空口时延技术、更高的能量效率、更低的用户体验速率等优点。在4G移动通信中,MIMO技术已经得到大规模的研究,它提高了频谱功率强度和信号的传输速率,同时还能降低信号传输过程中的衰落,在高密度高热量的应用场景中得到了广泛的商用。但4G MIMO技术在提高频谱功率方面还有存在着一些信号干扰、电磁兼容及辐射面积有限等问题,在5G移动通信网络的基站与无线终端设备间的应用还有待加强。大规模阵列天线是针对传统MIMO中的信号传播损耗等问题为出发点进行研究,本文对比分析了传统阵列天线和大规模阵列天线的技术区别,根据大规模天线的增益技术详细介绍了大规模阵列天线类型之一的紧耦合阵列天线的理论研究和设计理念,在如今的大规模阵列天线的场景,提出了AEP的计算方法,分析其具体的应用特性。同时,分析研究了在5G移动通信网络下,大规模阵列天线的电磁兼容问题。大规模阵列天线若要支持5G通信的高速率,则需要特定的传输协议与之兼容,由于天线的移动性和突发性等内外因素影响,仅仅依靠大规模阵列天线自身的设计难以实现5G通信网络的多样性场景,因而需要深入研究可支持大规模阵列天线的接入网传输协议。F-OFDM技术是5G移动通信物理层关键技术之一。本文介绍了F-OFDM下行链路各模块的功能,详细研究分析了F-OFDM子载波映射和子带滤波器,并对子带滤波器进行了研究设计。从降低滤波器生成和计算的复杂度出发,以窗函数为设计基础生成F-OFDM子带滤波器。并使用MATLAB工具对F-OFDM下行链路功率谱密度进行仿真,F-OFDM下行链路子带功率谱密度PSD值在-50dB时出现旁瓣,有效的弥补了OFDM子载波功率谱密度PSD值在-30dB时出现旁瓣并扩大,导致产生了较大的带外频谱泄露、影响信号传输、产生信号干扰等问题。
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN828.6
【部分图文】：

趋势图,天线,通道数,垂直面

图 2.1 天线垂直面阵子数、水平面列数和 RF 通道数的发展趋势图天线发展形态和图 2.1 天线垂直面阵子数、水平面列数和 RF 通道在如今小区密集、海量连接的区域公共信道覆盖的商用场景中，天线这三种天线阵子极其相近，除了一些如高楼覆盖等应用场景阵列天线和 8 天线未产生增益，而对 2 天线产生了较大的增益；的范围一直有限，因此，在总功率相同、水平波束宽度受限的条规模阵列天线和 8 天线未产生明显的增益，而对 2 天线同样产生数的覆盖的比较中，相较于 2 天线和 8 天线，大规模阵列天线的8 天线和大规模阵列天线在相同的用户信道覆盖场景中，其性能关波束和复用流数关系图，从下表的比较可知，业务波束和复用流着天线数下降时，覆盖范围面积相对上升；当天线的数量随着业会同步上升[12]。表 2.2 三种天线的业务波束和复用流数关系图

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这样也会造成频谱覆盖范围重叠、信号传输波动和移动终端资，基站天线的辐射强度对移动终端设备接收情况有很大的影响。断的传播，不仅给传播设备造成一定的压力，同时使得移动终端量不达标。天线有以上问题的原因，主要是信号传播过程中，数据串联导致要解决此问题，可以从系统控制的完善度和天线的传输特性着手阵列天线列天线（Massive MIMO），又称作 Large-scale MIMO，是针对耗等问题为出发点进行研究，其主要是将上百根天线（一般情况站端，以实现阵列天线同时发射信号数据，图 2.2 是瑞典大学基天线测试台。

电磁波传播,子载波,子带,符号

图 5.3 电磁波传播存在形式承了 OFDM 核心部分，因而 F-OFDM 子带符号各子载波相互式（5.2），是一个 F-OFDM 子带符号的周期，当达式值为 0。下式表明，F-OFDM 子带符号各子载波两两要获得 F-OFDM 子带符号，则需要利用 F-OFDM 子载波[40]。解析过程如式（5.3），其中，下式将子载波后，再对其进行周期积分，即可得频率为子

【参考文献】