60GHz系统中基于波束编码的快速波束搜索算法研究

发布时间：2019-07-25 12:48

【摘要】：近年来物联网技术不断推进和加快,5G通信时代对无线频谱的需求也急速增加,现有的通信频段和无线通信技术已无法满足人们的需求。同时,世界各通信监管机构允许60GHz通信频段非授权使用,IEEE标准制定机构也正积极地为毫米波通信制定相应的标准协议和要求。在这种情况下,60GHz毫米波通信系统应运而生,从而满足超高速(Gbps)数据通信的需求。然而,60GHz毫米波通信频段相对于2.4GHz通信频段具有高达28dB的路径损耗。因此,收发端采用大规模天线技术进行波束赋形来弥补路径损耗,提高通信质量。一般的波束赋形系统通过模拟射频链路与数字基带处理器相连,以便在数字基带端进行信号处理。然而,随着天线数目的增多,模拟射频链路会提高系统发射和传输能量、增加硬件成本,因此本文采用单一的模拟射频链路降低系统的复杂度。波束搜索的目的是通过波束训练机制选取最适合收发端通信的波束对,为降低波束搜索过程的复杂度,提出一种基于波束编码的快速波束搜索算法。首先对60GHz无线通信系统进行了研究,分析了其特点和现有的研究成果,了解了现有的IEEE802.15.3c和IEEE802.11ad两大国际标准。为降低信号处理维度,本文采用波束域变换方案,并且提出了一种快速波束域变换算法,该算法可提高DOA估计中信号分辨率和系统稳健性。然后,针对两个标准中提到的波束训练机制进行了重点研究,得出随码本数增多导致算法复杂度增加。为解决这一问题,在快速波束域变换的基础上,提出对波束进行编码,并进一步提出了快速波束搜索算法。针对单个模拟射频链路的混合波束赋形系统,提出利用CAZAC序列特殊的正交性进行波束编码,在接收端进行DOA估计,从而降低波束训练机制的复杂度。最后通过Matlab仿真证明,本文提出的波束搜索方案能够有效减少波束搜索时间和能量损耗,降低系统复杂度,提高系统稳定性。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN92

【参考文献】

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本文编号：2519092