毫米波MIMO通信中波束训练与预编码优化设计

发布时间：2021-03-08 00:38

　　由于毫米波频谱资源非常丰富,可实现极高的数据传输速率,毫米波通信成为学术界与工业界的研究热点。但是,毫米波的频率极高,相应的路径损耗也更大,为了补偿路径损耗,需要采用大规模天线阵列,而大规模天线阵列的采用给毫米波波束训练、波束设计及预编码设计等带来一系列挑战。本论文深入研究了“毫米波MIMO通信中波束训练与预编码优化设计”这一课题,针对毫米波波束训练、高功效通用波束设计及毫米波预编码等问题,在充分考虑毫米波通信特点的基础上,研究了毫米波波束训练及性能分析、毫米波波束优化设计及毫米波高效传输方案设计。本论文研究的内容包括毫米波波束对齐训练码书设计及波束对齐性能分析、高功效数字波束设计及模拟-数字混合波束设计、恒包络预编码与天线子集选择、毫米波宽带模拟-数字混合预编码及毫米波定向预编码等。具体研究内容和主要贡献如下:1.波束训练是获取毫米波信道状态信息行之有效且已被标准采纳的方法,针对传统毫米波训练波束主瓣与旁瓣内波动较大且过渡带较宽等缺点,从波束形状/波束方向图逼近的角度提出了一种新的训练波束/码书设计方法,新的波束设计方法将波束设计问题建模为优化问题,并将主瓣及旁瓣内的波动要求引入到优... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：169 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

毫米波频段频谱使用示意图

研究表明，毫米波信号衰减的大小与降雨瞬时强度、通信距离和雨滴形状有关。通常情况下，降雨的瞬时强度越大、通信距离越远及雨滴越大，相应的信号衰减也越严重，雨衰与频率的关系见图1.2。降低雨衰影响最有效的办法是在设计毫米波通信系统时，留出足够的电平衰减余量。 具有很强的穿透能力与可见光相比，毫米波对沙尘和烟雾的穿透能力很强。试验表明，毫米波对于沙尘和烟雾具有很强的穿透力，几乎能无衰减地通过沙尘和烟雾，甚至对于由爆炸和金属箔条产生的较高强度散射，即使出现衰落也是短期的且很快恢复，并不会引起毫米波通信的严重中断。由于毫米波对烟雾及等离子等的穿透能力比可见光强很多，这就使得毫米波通信具有较好的全天候及持续可靠工作的能力。 安全性能好毫米波通信具有更高的安全性，原因来自两个方面：一方面，由于大气及降雨吸收等因素，毫米波在传播过程中衰减很大，单跳通信距离很短。在一定距离之外，信号衰减变得非常微弱

第一章 绪论如果信道的带宽 W 充分窄，即满足 τlW 1 ( l = 1, · · · , Np)，则可以得到窄带空域信道矩阵H =Np∑l=1αlaR(ψR,l)aHT(θT,l). (1.5)1.1.2.3毫米波通信 MIMO 架构MIMO 技术广泛应用于当前 Sub-6G 商用 WLAN（如 IEEE 802.11n/ac) 及蜂窝（如IEEE 802.16e/m、LTE Advanced）系统，上述标准仅支持少数天线，通常 2 根天线且最多 8 根天线。但是毫米波阵列的天线数比低频系统的天线数多得多，比如 32 或者 256根天线很常见。由于毫米波波长很短，即使天线数很大，占据的物理尺寸仍然很小。


本文编号：3070095