毫米波MIMO系统用户接入方法研究

发布时间：2020-10-10 04:40

　　 为了满足井喷式增长的无线通信数据传输需求,开发毫米波(Millimeter Wave,mmWave)频段的频谱将成为解决低传输速率和有限频谱资源瓶颈的有效途径。目前,毫米波多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)系统已经成为了学术界和业界关注焦点。一方面,它能同时满足更宽传输带宽和更高频谱效率的需求。但另一方面,为了克服毫米波频段严重的传播损耗,毫米波MIMO系统需要采用定向多波束技术进行信号传输。这一举措使得控制层流程变得更加复杂,可能导致传统的全向传输小区接入方案失败,所以需要重新设计毫米波MIMO系统的接入方案。本文只讨论毫米波MIMO系统初始接入中的小区搜索过程。毫米波通信中波束传输高指向特性不可避免带来了覆盖和时延两个挑战。为了克服传统毫米波MIMO系统初始接入存在的低覆盖和高训练开销的难题,本文提出了基于带外信息的毫米波MIMO系统小区接入方案。这个方案是采用Sub-6GHz系统和毫米波MIMO系统组成的异构网络模型,研究内容可以分为两个部分。第一部分,小区搜索问题。根据毫米波信道特点,将基站(Base Station,BS)检测的问题表示为假设检验问题(Hypothesis Testing Problem,HTP),然后提出使用广义似然比检验(Test of Generalized Likelihood Ratio,GLRT)检测器解决。第二部分,多波束搜索过程。先利用Sub-6GHz系统中全小区覆盖的广播信息,快速的确定用户终端(User Equipment,UE)的大致范围。毫米波再基于已知范围进行波束空间扫描,使得BS和UE的波束对齐。仿真结果的分析表明该方案能够降低系统开销,且能够提高接入概率。为了进一步提高毫米波系统的用户接入概率,可以通过提高到达角(Angle of Arrival,AoA)和离开角(Angle of Departure,AoD)的估计精度的方法实现,因此,本文提出了基于带外信息的波束赋形设计方案。该方案主要是根据低频段提供的带外信息作为初始的波束赋形向量的角度范围,通过采用最大似然估计准则,最小化AoA和AoD的克拉美罗下界(Cramer Rao Lower Bound,CRLB)和求解凸优化问题,得出具有最佳估计精度波束赋形向量。仿真结果表明与传统波束赋形设计方案相比,该方案的估计精度、波束增益和系统容量均有显著提高。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

毫米波和Sub-6GHz信道的功率方位谱

最佳AoD-AoA预编码器的阵列增益与方位角的关系

最佳AoD预编码器的阵列增益与方位角的关系

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 丁龙刚;;MIMO关键技术及最新应用进展[J];电脑与电信;2008年01期

2 王海泉;李肖;王雪丽;杨大款;;毫米波环境下大规模MIMO系统中基站合理分布的研究[J];电子科技大学学报;2019年02期

3 黄显德;;软判决技术在MIMO系统中的应用[J];信息通信;2019年05期

4 秦玉娟;张伯楠;;MIMO系统信道容量分析[J];工业仪表与自动化装置;2018年03期

5 赵知劲;谢少萍;胡伟康;王海泉;沈雷;;基于高阶累积量的正交空时分组码盲识别[J];电波科学学报;2014年03期

6 仲涛;周红明;王俊峰;王蕊;;下行多用户MIMO系统中的一种联合处理算法[J];通信技术;2018年06期

7 何峰;袁继兵;丁宏;郑林华;;一种基于平衡性空时增益的空时编码方案在盲多用户检测中的应用[J];电路与系统学报;2012年05期

8 张明军;;空间复用MIMO系统的信号检测方法比较[J];长春师范大学学报;2019年06期

9 宋兴凯;;基于MIMO系统的预编码设计与应用探讨[J];宁夏师范学院学报;2019年07期

10 裴远寅;夏靖;;MIMO的研究与仿真[J];电脑与电信;2008年05期

相关会议论文 前5条

1 赵建伟;高飞飞;贾维敏;;毫米波大规模MIMO系统角度域混合预编码与信道跟踪算法[A];第十九届中国科协年会——分9“互联网+”：传统产业变革新动能论坛论文集[C];2017年

2 陈琪;;基于3D MIMO系统的预编码码本研究[A];2018中国信息通信大会论文摘要集[C];2018年

3 谢宇辰;季薇;李汀;梁彦;李飞;;大规模3D MIMO系统中基于机器学习的波束分配方法研究[A];2018中国信息通信大会论文摘要集[C];2018年

4 刘海涛;程型青;李道本;;联合迭代QR分解和最大似然的V-BLAST检测算法[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年

5 李汀;杨绿溪;;多中继MIMO通信系统中基于SDMA码本的多用户调度[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年

相关博士学位论文 前10条

1 卢安安;基于算子值自由概率的大规模MIMO系统理论研究[D];东南大学;2017年

2 李高斯;基于信道时变性的MIMO系统性能优化问题研究[D];北京邮电大学;2019年

3 陈其铭;无线MIMO系统的传输性能研究[D];华南理工大学;2004年

4 兰洋;OFDM和MIMO系统的信道估计、干扰消除和信号检测[D];东南大学;2005年

5 朱耀麟;MIMO系统中发射天线选择算法研究[D];上海大学;2007年

6 汪凡;MIMO系统检测算法研究及收发技术联合设计[D];浙江大学;2008年

7 徐超;新一代MIMO系统信道估计技术研究[D];北京邮电大学;2017年

8 谢映海;多天线系统的若干新型发射与接收技术研究[D];北京交通大学;2012年

9 景小荣;多天线通信系统中的信号检测与信道估计技术研究[D];电子科技大学;2009年

10 熊江;基于新型介质和结构的小型低剖面贴片天线研究[D];浙江大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 姚倍琳;毫米波MIMO系统用户接入方法研究[D];电子科技大学;2019年

2 金凤;基于压缩感知的大规模MIMO系统信道估计研究[D];重庆邮电大学;2018年

3 任圆圆;大规模MIMO系统中联合空分复用算法研究[D];郑州大学;2019年

4 李江泽;数据驱动的MIMO系统链路自适应识别技术研究[D];中北大学;2019年

5 刘海艳;毫米波大规模MIMO系统的信道追踪技术研究[D];北京邮电大学;2019年

6 赵婷;大规模MIMO系统宽带信号DOA估计算法研究[D];内蒙古大学;2019年

7 李媛;基于压缩感知的毫米波大规模MIMO系统波束域信道估计研究[D];内蒙古大学;2019年

8 王莹;MIMO系统无线信息与能量同传技术研究[D];山东大学;2018年

9 孙国栋;基于传播算子的大规模MIMO系统低复杂度DOA估计算法研究[D];内蒙古大学;2018年

10 方偌琳;MIMO系统中的差分空时编码技术研究[D];西安电子科技大学;2018年

本文编号：2834739