5G移动通信系统中3D MIMO的波束形成

发布时间：2017-04-03 07:08

  本文关键词：5G移动通信系统中3D MIMO的波束形成，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：移动通信即将进入到第五代(5G),在5G时代,天线大规模3D MIMO成为其中的一个技术亮点。大规模3D MIMO由于增加了垂直维度空间分量并且采用大规模天线阵列,使得分辨率得到了极大的提高,但同时也增加了其波束形成的难度,因此大规模3D MIMO的波束形成成为了一个技术焦点。本文以5G中3D MIMO为背景,通过狼群算法对波束形成进行了分析与研究。狼群算法(WPA)是一种适用于多目标优化的算法,应用WPA算法可以有效的对权值进行优化。根据对权值优化的推导过程,我们对WPA算法进行了改进,提出了一种改进型的WPA算法,即：采用佳点集均匀初始化方法,提高WPA算法收敛速度；采用自适应变步长,提高群体机动性；通过将过度集中的个体进行分散化来提高种群搜索多样性,避免陷入局部最优。波束形成过程中难免存在导向矢量误差,利用WPA算法,对导向失配因子进行修正,最大程度的降低导向失配；加入导向失配修正的波束形成,结合旁瓣约束,有效的抑制了旁瓣干扰。进一步利用WPA算法对波束形成权值与天线阵元间距进行联合优化。在基站端阵元通过开关控制阵元接入与断开,实现阵元间距的调整。以WPA算法实现的联合优化,在角度域信号导向矢量波束形成时可以实现低旁瓣干扰与高精度波束指向；在信道域预编码波束形成时,可以加强权值与天线阵列匹配,降低不同用户间信道相关性,从而降低同信道干扰。最后对算法进行了计算机仿真实验,结果表明,该算法不仅可以进行导向失配修正,而且可以很好的对权值、天线进行联合优化,降低旁瓣干扰与共道干扰,改进了波束形成的效果。
【关键词】：移动通信 3D MIMO WPA算法 波束形成
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 背景意义10-14
• 1.1.1 课题目的10
• 1.1.2 课题背景10-14
• 1.1.3 课题意义14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.3 论文结构及章节安排17-20
• 第2章 大规模3D MIMO系统模型构建20-32
• 2.1 移动通信技术的演进20-21
• 2.2 大规模3D MIMO通信系统信道模型21-30
• 2.2.1 系统概述21-23
• 2.2.2 系统信道模型23-28
• 2.2.3 系统信道容量分析28-30
• 2.3 信号模型30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 基于WPA算法3D MIMO波束形成32-52
• 3.1 传统波束形成算法32-37
• 3.1.1 角度域传统波束形成算法33-34
• 3.1.2 信道域传统预编码波束形成34-37
• 3.2 WPA算法及其改进37-43
• 3.2.1 WPA算法的提出37-40
• 3.2.2 WPA算法的改进40-42
• 3.2.3 改进WPA算法仿真分析42-43
• 3.3 基于WPA算法导向失配修正和旁瓣约束43-46
• 3.3.1 基于WPA算法导向失配修正43-45
• 3.3.2 基于WPA算法导向失配修正和旁瓣约束联合优化45-46
• 3.4 基于WPA算法天线阵列、波束形成权值联合优化46-49
• 3.4.1 天线、权值联合优化算法方案设计46
• 3.4.2 基于WPA算法天线、权值联合优化过程46-49
• 3.5 基于WPA算法天线阵列、权值联合优化预编码波束形成49-51
• 3.5.1 天线、权值联合优化预编码算法设计49-50
• 3.5.2 天线、权值联合优化预编码算法实现过程50-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第4章 仿真分析52-70
• 4.1 基于WPA算法导向失配修正和旁瓣约束仿真52-56
• 4.1.1 基于WPA算法导向失配修正仿真52-54
• 4.1.2 基于WPA算法导向失配修正联合旁瓣约束仿真54-56
• 4.2 基于WPA算法天线、权值联合优化仿真56-66
• 4.2.1 基于WPA算法天线、权值联合优化56-59
• 4.2.2 基于WPA算法旁瓣约束天线、权值联合优化59-66
• 4.3 基于WPA算法天线、权值联合优化预编码波束形成仿真66-67
• 4.4 本章小结67-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

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