5G通信中基于混合波束成型的多用户MIMO调度算法研究
发布时间：2021-08-18 13:27
大规模多输入多输出（MIMO）技术是5G通信的核心技术之一,信号多入多出可以有效提高通信传输中的频谱效率与用户的通信质量。本文从用户下行信道与通信向量函数2个维度阐述了信道有效传输原理,并基于此设计了一种毫米波MIMO混合波束成型模型。文章分析了毫米波混合波束成型模型设计原理、实现步骤及算法复杂度情况,并利用混合波束成型模型设计了多用户MIMO调度的具体实现方法;基于模型确定出双向交替优化MIMO系统的发射端和接收端子阵列的天线加权矢量,给出数字模拟混合波束成型的算法方案,最终实现多用户MIMO的均衡调度。仿真结果表明,所提出的调度算法具有收敛速度快、计算复杂度低、基带传输效率高等优势。
【文章来源】：高技术通讯. 2020,30(06)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
全数字波束成形系统传输模型
在前端天线与数字波束赋形间加入一级模拟波束赋形降低了通信中的硬件复杂度。经过模拟波束赋形粗匹配后等效通信信道的维度降低,并与射频(radio frequency, RF)链路保持一致。(·)H表示矩阵的共轭转置,W为基站端NBS×Ns阶的数字预编码矩阵。信号经由信道传输后,用户终端所接收的信号r可以表示为
式中,NC表示毫米波信道中的集群数量;NL表示每个集群所包含的路径传播数量;ξil为集群i中第l条传播路径的增益,并且满足条件ξil～CN(0,σ2),E[‖H‖ F 2 ]=NBSNMS; αBS(? il BS ,θ il BS )和αMS(? il ΜS ,θ il ΜS )分别表示基站端和接收终端的阵列响应矢量,其中? il BS 和θ il BS 分别为基站端的离开方位角和仰角,? il ΜS 和θ il ΜS 分别为接收终端的到达方位角和仰角。天线阵列包含多种类型,其中按各天线在阵列中的排列不同,主要可以分为均匀线性阵列(uniform linear array,ULA)和均匀平面阵列(uniform planar array,UPA)2种,本文主要考虑UPA天线阵列。在UPA类型的天线阵列中,各天线在水平和垂直2个维度上均匀排列,即构成 Ν × Ν 的平面阵列,其中N表示天线数量,于是系统中基站端和接收终端的天线阵列响应矢量可以分别描述为
【参考文献】：
期刊论文
[1]量子密钥分发和经典光通信波分复用共纤传输研究[J]. 钱懿,林翔宇,王东,胡小豹,陈金剑,陈文皓. 电信科学. 2018(09)
[2]面向通信与计算融合的5G移动增强/虚拟现实[J]. 周一青,孙布勒,齐彦丽,彭燕,刘玲,张志龙,刘奕彤,刘丹谱,李兆歆,田霖. 电信科学. 2018(08)
[3]毫米波有源相控阵天线技术[J]. 周志鹏. 微波学报. 2018(01)
[4]空间信息网络中毫米波MIMO通信系统关键技术[J]. 马新迎,陈智,马斯,方俊. 通信学报. 2017(S1)
[5]粗糙表面毫米波传播信道特性研究及图论建模[J]. 张超,尹学锋,余子明. 电波科学学报. 2017(05)
[6]利用终端位置时空转移概率预测通讯基站服务用户规模[J]. 方志祥,倪雅倩,张韬,冯明翔,于冲. 地球信息科学学报. 2017(06)
[7]基于空时块编码和正交脉冲的MIMO系统性能研究[J]. 赵海军,崔梦天,陈宇洋. 高技术通讯. 2017(03)
[8]5G异构接入网系统频谱资源的统一化表示及动态分配[J]. 朱思峰,柴争义,沈连丰,葛振. 高技术通讯. 2016(12)
[9]Selective transmission and channel estimation in massive MIMO systems[J]. 杨睿哲,Zong Liang,Si Pengbo,Ma Dawei,Zhang Yanhua. High Technology Letters. 2016(01)
[10]基于聚类、空间分集和轨迹连续的实时定位算法[J]. 陈业纲,徐则同. 计算机科学. 2015(08)
本文编号：3349975
【文章来源】：高技术通讯. 2020,30(06)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
全数字波束成形系统传输模型
在前端天线与数字波束赋形间加入一级模拟波束赋形降低了通信中的硬件复杂度。经过模拟波束赋形粗匹配后等效通信信道的维度降低,并与射频(radio frequency, RF)链路保持一致。(·)H表示矩阵的共轭转置,W为基站端NBS×Ns阶的数字预编码矩阵。信号经由信道传输后,用户终端所接收的信号r可以表示为
式中,NC表示毫米波信道中的集群数量;NL表示每个集群所包含的路径传播数量;ξil为集群i中第l条传播路径的增益,并且满足条件ξil～CN(0,σ2),E[‖H‖ F 2 ]=NBSNMS; αBS(? il BS ,θ il BS )和αMS(? il ΜS ,θ il ΜS )分别表示基站端和接收终端的阵列响应矢量,其中? il BS 和θ il BS 分别为基站端的离开方位角和仰角,? il ΜS 和θ il ΜS 分别为接收终端的到达方位角和仰角。天线阵列包含多种类型,其中按各天线在阵列中的排列不同,主要可以分为均匀线性阵列(uniform linear array,ULA)和均匀平面阵列(uniform planar array,UPA)2种,本文主要考虑UPA天线阵列。在UPA类型的天线阵列中,各天线在水平和垂直2个维度上均匀排列,即构成 Ν × Ν 的平面阵列,其中N表示天线数量,于是系统中基站端和接收终端的天线阵列响应矢量可以分别描述为
【参考文献】：
期刊论文
[1]量子密钥分发和经典光通信波分复用共纤传输研究[J]. 钱懿,林翔宇,王东,胡小豹,陈金剑,陈文皓. 电信科学. 2018(09)
[2]面向通信与计算融合的5G移动增强/虚拟现实[J]. 周一青,孙布勒,齐彦丽,彭燕,刘玲,张志龙,刘奕彤,刘丹谱,李兆歆,田霖. 电信科学. 2018(08)
[3]毫米波有源相控阵天线技术[J]. 周志鹏. 微波学报. 2018(01)
[4]空间信息网络中毫米波MIMO通信系统关键技术[J]. 马新迎,陈智,马斯,方俊. 通信学报. 2017(S1)
[5]粗糙表面毫米波传播信道特性研究及图论建模[J]. 张超,尹学锋,余子明. 电波科学学报. 2017(05)
[6]利用终端位置时空转移概率预测通讯基站服务用户规模[J]. 方志祥,倪雅倩,张韬,冯明翔,于冲. 地球信息科学学报. 2017(06)
[7]基于空时块编码和正交脉冲的MIMO系统性能研究[J]. 赵海军,崔梦天,陈宇洋. 高技术通讯. 2017(03)
[8]5G异构接入网系统频谱资源的统一化表示及动态分配[J]. 朱思峰,柴争义,沈连丰,葛振. 高技术通讯. 2016(12)
[9]Selective transmission and channel estimation in massive MIMO systems[J]. 杨睿哲,Zong Liang,Si Pengbo,Ma Dawei,Zhang Yanhua. High Technology Letters. 2016(01)
[10]基于聚类、空间分集和轨迹连续的实时定位算法[J]. 陈业纲,徐则同. 计算机科学. 2015(08)
本文编号：3349975
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3349975.html
