基于5G大规模有源阵列天线的波束研究

发布时间：2020-11-11 18:08

　　 通信技术蓬勃发展,预计2020年5G通信技术将正式完成通信标准制定。5G天线参考相控阵天线的设计思路,引入有源阵列天线技术,可对发射天线产生的波束进行灵活配置。但是由于在相控阵天线中数字式移相器的使用,使得相控阵天线的每个馈相单元上的馈相值产生相位误差,这种误差会对天线的性能产生较大影响。因此,研究相位误差产生的原因和影响,以及研究如何应对该误差所采取的措施,对提高5G天线性能的研究有深远的意义。本文主要做了一下几个方面的研究工作:1、从数字移相器着手,分析了相位量化误差的形成原理,得出了明确的相位误差公式。继而得出相位量化误差会引起相控阵天线产生寄生副瓣和主瓣波束指向精度产生偏差。2、为了解决这两方面的问题,本文首先运用二可能值法,相位误差零均值法和预加相位法这三种随机馈相法分别从寄生副瓣电平大小,主瓣波束指向精度这两个方面进行分析,得出随机馈相法能够很好的解决相位量化误差所带来的相控阵波束精度问题。3、对三种随机馈相法进行仿真比较,得出预加相位法在波束指向上面比其余两种方法更优秀。4、然后从数字滤波器的设计中得到启发,采用窗函数加权的方式降低有源阵列天线的副瓣电平大小。通过计算机仿真,得到韩宁窗,韩明窗,布莱克窗和凯瑟窗的加窗效果,得出凯瑟窗函数的性能优于其他窗函数,该窗函数能够在主瓣波束宽度和副瓣电平之间得到很好平衡。5、本文还对原有的三种随机馈相法进行优化,通过计算机仿真,发现优化后的随机馈相法性能得到明显的提升。
【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】：

天线只能水平排列的原因，这使工程建设上的困难。对于 5G 通力的相控阵天线，这使得天线的盖的区域内要配置几十甚至上百量级以上[6]。根据对大规模天线的天线，这使得 5G 基站天线所方向上的控制能力，这一改变提示意如图 1.1 所示。由于基于上述进行集中，通过计算机控制，自指向目标用户，以此对不同方向信干扰，提高其通信效率。(a)传统 MIMO 阵列天线水平方向排布

室外服务到高层房屋来说，为提高通信天线的增益，可将天线发射况。当传输信号服务高层建筑时，这会导致大来覆盖这个区域，大楼内部的信号仍不稳定，O 技术，则可以分裂出指向不同楼层位置的波个并行数据流传输，提高了频率利用效率[7]。高层楼房时，往往对高层信号覆盖不全，需要线需求则很少。常规的天线的覆盖角度在正负覆盖角度能达到正负 30 度的范围，采用该技与新型天线比较如图 1.2 所示。以百米高的大以往的天线只能覆盖到大楼 9 层左右的位置，高的位置，能达到原天线 3 倍左右的性能[9]。域划分，实现信号的空分复用，直接提高了频

京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文 第一章 前的波束，从而轻易地对三个不同终端用户进行通信服务。然而在水平空间上，图中用户用户 4 的位置相对于同一基站天线来说，两个用户的波束夹角是一致的。这就导致以原技术，用户 3 和用户 4 在一定的程度上会相互形成干扰。与原来只能在水平方向上进行波束赋形的传统天线不同，新型天线可将天线的发射波垂直层面上进行扩展，形成更灵活的波束赋形：图 1.3 中将用户 3 和用户 4 从垂直空间进行一次进行划分，扩展了原有天线在垂直面上的不足，形成两个不同的空间波束对终户进行通信服务。
【参考文献】

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本文编号：2879551