毫米波大规模MIMO系统中的下行多用户混合波束形成
本文关键词：毫米波大规模MIMO系统中的下行多用户混合波束形成
更多相关文章： 5G系统 毫米波 大规模MIMO MU-MIMO 混合波束形成
【摘要】：第五代无线通信系统利用毫米波频段的大带宽以及大规模MIMO系统的高增益能够提供Gbps的数据传输速率。毫米波最显著的特点是频带宽、波长短,毫米波频段带宽资源的有效利用将会极大地缓解频谱资源紧张的问题,但是在传播中会有严重的路径损耗,而大规模天线的高阵列增益正好与其互补。在大规模MIMO系统中,大规模的天线配置是其主要特征,基站上配置的天线数目达到了几百根甚至几千根,这些天线集中放置在一起构成线阵或者面阵,通过波束形成技术将这些天线的阵列增益集中到很小的范围内,实现精准的空分复用,空间自由度大大增加,从而能够大幅度提升系统容量以及频谱效率。虽然大规模天线的阵列增益可以有效的弥补毫米波通信中大的路径损耗带来的性能损失。然而,大量的天线阵列将会导致高费用、高计算复杂度以及高能耗,混合模拟/数字波束形成可以有效地减少射频链路的数目,降低计算复杂度。毫米波系统多用户空间复用能够实现更高的速率,进一步提高系统容量。本文围绕毫米波通信中多用户的大规模MIMO系统的预编码算法展开了深入研究。文中详细分析了大规模MIMO系统和毫米波大规模MIMO系统的原理以及一些传统的预编码算法,指出了现有的算法中存在的缺陷和不足之处,提出了一种高能效的多用户毫米波大规模MIMO系统下行链路模拟/数字混合波束形成算法。为了更好地利用模拟波束形成的方向性增益以及数字波束形成灵活的基带处理,本文提出用模拟波束形成选择最佳的波束,使目标用户的功率最大,且对其他用户的干扰最小。进一步地,设计数字波束形成使目标用户的能效最大化,利用零梯度的方法求解数字波束形成权值。仿真结果表明,与传统的混合波束形成算法相比,该算法具有更好的误码率性能,并且随着用户数目的增加和速率性能明显提升。通过本文的研究证明:多用户MIMO可以作为毫米波大规模MIMO通信系统中一个理想的解决方案。此外,模拟波束形成的波束选择能更有效地抑制多用户干扰,而数字波束形成权值计算更灵活,能够极大地改善系统性能。
【学位授予单位】：西安邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN919.3
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 洪一;方体莲;;数字波束形成中密集目标分辨研究[J];信号处理;2007年01期
2 孙晓舟;吕继荣;;多工作模式下数字波束形成的工程实现[J];中国电子科学研究院学报;2007年03期
3 J·R·沃林顿 ,邱文杰 ,谢处方;相控朿雷达的波束形成方案[J];成都电讯工程学院学报;1988年S1期
4 H·史蒂斯凯尔 ,邱文杰 ,谢处方;数字波束形成天}樯躘J];成都电讯工程学院学报;1988年S1期
5 陈建峰,黄建国;基于多波束系统的多目标高分辨定向新方法[J];电子学报;1999年03期
6 胡宏林,郭凯,朱近康;强方向性干扰下跳波束通信方式的性能分析[J];通信学报;2003年09期
7 李秋生;黄隆胜;刘小燕;;等间距圆形阵的波束性能仿真分析[J];北京联合大学学报(自然科学版);2010年04期
8 张玉洪;保铮;;任意分布阵列天线波束宽度的精确估计[J];西安电子科技大学学报;1988年02期
9 查林;;波束域积累检测应用研究[J];雷达科学与技术;2011年02期
10 张亦希,傅君眉,汪文秉;卫星阵馈反射面多波束天线赋形波束的性能分析[J];电子与信息学报;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张艳芹;方世良;;波束形成中多目标分辨率研究[A];2009年全国水声学学术交流暨水声学分会换届改选会议论文集[C];2009年
2 赵智勇;才振华;;矢量阵多目标谱线挑选MVDR波束形成[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 韩璐;椭球粒子与激光有形波束的相互作用研究[D];西安电子科技大学;2014年
2 褚宏云;超高速毫米波无线通信网中继关键技术研究[D];东南大学;2015年
3 王彦勋;准光技术在天馈及波束变换中的应用研究[D];东南大学;2015年
4 陈阳;水声阵列信号处理理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 徐魁文;天线和逆散射若干问题研究[D];浙江大学;2014年
6 汪加洁;偏心粒子对有形波束散射及椭球粒子的彩虹特性[D];西安电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 廖志高;圆环形数字阵列方向图综合相关技术研究与验证[D];南京理工大学;2015年
2 魏晨;数字阵列雷达发射多波束关键技术研究[D];电子科技大学;2014年
3 刘东升;基于一种舰载圆柱相控阵天线的波束形成研究[D];中国舰船研究院;2015年
4 田宣宣;光纤延迟线与多波束应用研究[D];电子科技大学;2014年
5 刘力;收发数字波束形成系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2014年
6 杨遵立;基于有源天线的LTE系统的波束优化[D];西安电子科技大学;2014年
7 张阳阳;阵列系统中的波束形成安全技术研究[D];东南大学;2015年
8 杨恺;基于非均匀阵列的波束空间DOA估计研究[D];东南大学;2015年
9 张雅静;基于邻居波束对准与跟踪的移动Ad Hoc网络定向接入协议研究[D];南京航空航天大学;2016年
10 刘艳青;基于各向异性电磁超表面的多波束辐射与极化调控研究[D];东南大学;2016年
，本文编号：1282500
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/1282500.html
