大规模MIMO系统自适应波束成形技术研究

发布时间：2020-12-14 19:47

　　大规模MIMO是第五代移动通信的关键技术之一,通过在发射端和接收端部署大量天线,极大提升了系统的性能和容量。由于系统中天线数目很多,传统数字波束成形技术由于硬件成本等原因并不适用于大规模MIMO系统,而低成本模拟波束成形又不能满足性能要求,因此将模拟波束成形和数字波束成形级联起来,构成的一种数字-模拟混合波束成形技术成为当前研究的热点问题之一。混合波束成形技术中,根据每条射频链路是与所有天线连接,还是仅与部分天线连接,分为全连接结构和部分连接结构。针对全连接结构的大规模MIMO系统,单用户点对点通信的下行链路场景,本文首先介绍了广泛应用的基于正交匹配追踪算法的波束成形方法和一种基于SVD分解的能够取得最接近理想数字波束成形矩阵的波束成形方法。在此基础上,基于最小化残差矩阵和交替迭代思想,提出了一种快速收敛的混合波束成形算法。该算法将发射端和接收端分开考虑,在设计模拟域波束成形矩阵列向量时,将残差矩阵的奇异向量模值归一化,作为模拟域波束赋形向量的候选集合,然后根据奇异值对模拟域波束成形向量进行更新。仿真结果表明,在毫米波信道下,提出的算法与正交匹配追踪算法相比,具有更好的频谱效率;与基于... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同频段的降雨衰减图

西安电子科技大学硕士学位论文雨的影响；而当信号频率达到 200GHz 以后，降雨造成的衰减变化稳定下来频率上，当降雨速率为 1.25mm/h 时，衰减为 2dB/km，而当降雨速率增m/h 时，衰减达到了 15dB/km 以上，这样的衰减是非常高的，因此，降雨带是毫米波通信时必须考虑的问题。由于毫米波频率很高，接近大气中氧气和水蒸气分子的谐振频率，毫米波频波的能量会被这些分子吸收，造成信号的衰减。下图给出了不同频率的电磁衰减[32]，总体而言，频率越高，大气衰减越严重，进一步的，频率-大气吸不是平滑的，而是在一些频率存在凸起的峰值，如 60GHz，120GHz，180G峰值将毫米波频段划分为不同大小的窗口，其中 28GHz 和 38GHz 频段附近小，分别为 0.06dB/km 和 0.08dB/km，在一个半径为 200m 的小区中，大气的衰减至多只有 0.012dB 和 0.016dB，基本可以忽略。

图 4.5 算法收敛速度是三种混合波束成形矩阵与理想数字波束成形的相对误差随迭结束后的相对误差来看，OMP 算法的相对误差要大于基于 SV于 SVD 分解整体设计算法和基于 SVD 分解逐列设计算法的性速度来看，OMP 算法和基于 SVD 分解的逐列更新算法，由于其RFN 次迭代，而本章提出的基于残差矩阵整体优化的算法，所需，随着sN 数目的增加，达到了逐列优化相同误差所需的收敛次

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SVD与EGT的毫米波MIMO系统混合预编码方法[J]. 刘莎莎,张珣.  软件导刊. 2018(05)

博士论文
[1]基于TDD的较大规模天线系统发端关键技术研究[D]. 耿健.北京邮电大学 2014



本文编号：2916924