高鐵通信中的毫米波大規(guī)模MIMO波束賦形研究
發(fā)布時間：2022-02-12 21:27
高鐵通信是交通通信重要組成部分。隨著無線通信的發(fā)展和乘客需求的提高,高鐵通信質(zhì)量需要顯著的提升。高鐵通信主要分為兩部分:車地通信和車內(nèi)通信,車地通信和車內(nèi)通信也分為上行鏈路和下行鏈路傳輸。本文側(cè)重研究的是車地通信的下行鏈路傳輸部分。毫米波頻率高、波長短,可以顯著提高數(shù)據(jù)的傳輸速率,是下一代無線通信的研究重點。毫米波通信可以減少天線尺寸,有利于大規(guī)模天線技術(shù)的使用。而大規(guī)模多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）可以降低毫米波因遠距離傳輸帶來的損耗問題。特別是波束賦形技術(shù),既可以增大邊緣信號的覆蓋范圍、提高總體吞吐量,還可以抑制干擾。因此毫米波通信與大規(guī)模MIMO波束賦形結(jié)合起來可以顯著提高無線通信的系統(tǒng)性能,從而為下一代高鐵通信技術(shù)的發(fā)展提供有力的支持。本文將毫米波大規(guī)模MIMO通信和高鐵這種特殊場景結(jié)合起來,主要研究的是其中的波束賦形技術(shù)。本文研究的主要內(nèi)容及結(jié)果如下:（1）結(jié)合傳統(tǒng)的MIMO波束賦形方法,分析了一種基于到達角（Direction Of Arrival,DOA）位置波束賦形方法。通過仿真對比了最優(yōu)波束賦形、傳統(tǒng)機會波束賦形...
【文章來源】：大連海事大學遼寧省211工程院校
【文章頁數(shù)】：90 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１高鐵通信模型??Ｆｉｇ．?２．１?Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｒａｉｌ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ??
連海事大學專業(yè)學位碩士學位論文???存在估計誤差，九為第ｍ根接收天線的到達角，下文將會詳細講述九的計算方法。??表示萊斯信道中的散射部分，這個向量是一個復高斯隨機變量，其中每個元素滿足均值??為０，方差為１的均勻變化。相關(guān)萊斯信道可以表示為：??Ｋｋ＝羅?Ｗ（見）?＋?（２．４）??ｅ＾２ｎｋｄｆｃ＾ｍ?（２．５）??Ｃ??（２）毫米波信道??毫米波之所以稱作毫米波是因為它的波長是１到ｌ〇ｍｍ，單位為毫米級，而它的頻??率范圍是３０ＧＨｚ到３００ＧＨｚ。毫米波的頻譜如圖２．２所示。??？６?！???＜｜?射頻??）．ＪｉｌＢｔ?１??■電裝?＼?＇?Ｊ??ｆ?長中毎Ｉ?｜?ｉ｜?｜?！??５?波續(xù)《?ｆｔ?後波丨?《?ｓ賤；＾外§?消線：■線??ｓ分厘丨毫?遠中：ｉ??￥米米丨米?釭紅??一＿＿＿＿＿＿＿Ｉ＿＿＿＿Ｕ＿＿Ｌｇ丄．揍—ｍｉｄ＿＿Ｊｔ」—ａｉＬ?＿ＬＪ???Ｍ?ｉｈ?３?ｉｌｌ？．?Ｗ｝?ｉｈ?５０?３?以！?．Ｈ＇Ｏ?ｉ：ｋ?ｉｖ?ＴＨ？．??ｍｈ?ｊＯｋＢｊ?３ｉｚ?ｍｍｉ?ｊｏ?ｈ?ｉｎ：??ｌ（！?０００?ｎ?ｉ：丨丨丨ｋ?Ｉ?ｋａ?ＩＤｅ?１０?ｖｃ?＿?（�。�?ｉ?ｕｉｉｉ?１０?Ａ?０．�。�?０側(cè)．４??�。撸�?１Ｇ?ｋｓ?ｉ?ｃ?ｋ?１．２：?ｉ．ｌ?２２?１?ｆｉｘ?Ｏ．Ｕ?ＩＡ?０．０１?Ａ??圖２．?２毫米波頻譜??Ｆｉｇ．?２．２?Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ?ｗａｖｅ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ??毫米波頻譜如圖２．２所示［３６］，毫米波頻率高，波長短，生成的波束窄。但是毫米波??也有很多缺點，比如：繞射能力差，受外界影響大，衰減快。跟傳
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]5G毫米波場景信道建模與發(fā)展應用[J]. 郭宇航,陳祎祎,任宇鑫. 信息通信技術(shù)與政策. 2018(11)
[2]高鐵基于毫米波的自適應波束分合傳輸方案[J]. 閆莉,方旭明. 電子與信息學報. 2016(01)
[3]60GHz毫米波無線通信技術(shù)標準綜述[J]. 彭曉明,卓蘭. 信息技術(shù)與標準化. 2012(12)
博士論文
[1]高鐵移動通信系統(tǒng)多天線傳輸技術(shù)研究[D]. 崔亞平.西南交通大學 2017
[2]高鐵下一代無線通信系統(tǒng)的波束賦形與大規(guī)模多天線傳輸技術(shù)研究[D]. 程夢.西南交通大學 2015
碩士論文
[1]高速移動寬帶無線信道模型的研究[D]. 王剛.南京郵電大學 2012
[2]MIMO系統(tǒng)中的信號檢測與預編碼技術(shù)研究[D]. 閆曉鵬.北京郵電大學 2007
本文編號：3622411
【文章來源】：大連海事大學遼寧省211工程院校
【文章頁數(shù)】：90 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１高鐵通信模型??Ｆｉｇ．?２．１?Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｒａｉｌ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ??
連海事大學專業(yè)學位碩士學位論文???存在估計誤差，九為第ｍ根接收天線的到達角，下文將會詳細講述九的計算方法。??表示萊斯信道中的散射部分，這個向量是一個復高斯隨機變量，其中每個元素滿足均值??為０，方差為１的均勻變化。相關(guān)萊斯信道可以表示為：??Ｋｋ＝羅?Ｗ（見）?＋?（２．４）??ｅ＾２ｎｋｄｆｃ＾ｍ?（２．５）??Ｃ??（２）毫米波信道??毫米波之所以稱作毫米波是因為它的波長是１到ｌ〇ｍｍ，單位為毫米級，而它的頻??率范圍是３０ＧＨｚ到３００ＧＨｚ。毫米波的頻譜如圖２．２所示。??？６?！???＜｜?射頻??）．ＪｉｌＢｔ?１??■電裝?＼?＇?Ｊ??ｆ?長中毎Ｉ?｜?ｉ｜?｜?！??５?波續(xù)《?ｆｔ?後波丨?《?ｓ賤；＾外§?消線：■線??ｓ分厘丨毫?遠中：ｉ??￥米米丨米?釭紅??一＿＿＿＿＿＿＿Ｉ＿＿＿＿Ｕ＿＿Ｌｇ丄．揍—ｍｉｄ＿＿Ｊｔ」—ａｉＬ?＿ＬＪ???Ｍ?ｉｈ?３?ｉｌｌ？．?Ｗ｝?ｉｈ?５０?３?以！?．Ｈ＇Ｏ?ｉ：ｋ?ｉｖ?ＴＨ？．??ｍｈ?ｊＯｋＢｊ?３ｉｚ?ｍｍｉ?ｊｏ?ｈ?ｉｎ：??ｌ（！?０００?ｎ?ｉ：丨丨丨ｋ?Ｉ?ｋａ?ＩＤｅ?１０?ｖｃ?＿?（�。�?ｉ?ｕｉｉｉ?１０?Ａ?０．�。�?０側(cè)．４??�。撸�?１Ｇ?ｋｓ?ｉ?ｃ?ｋ?１．２：?ｉ．ｌ?２２?１?ｆｉｘ?Ｏ．Ｕ?ＩＡ?０．０１?Ａ??圖２．?２毫米波頻譜??Ｆｉｇ．?２．２?Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ?ｗａｖｅ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ??毫米波頻譜如圖２．２所示［３６］，毫米波頻率高，波長短，生成的波束窄。但是毫米波??也有很多缺點，比如：繞射能力差，受外界影響大，衰減快。跟傳
；?：?：?：?．?：?Ｉ?）??ｆＴ）?：ｎ?ｍ??１１０＇?．?＼＿ｙ?Ｖ＿ｙ?＇??１?＇■：卜＾?Ｃｖ??ｉ，ｎ〇：＇?：：：：：??：?：?：?ｒ：：ｑｒ？ｑ：ｚｊＬ±ｚｂｚ＾??Ｉ?ｊ?ｒ?Ｉ?Ｔ?｜?｜?￣￣｜￣￣￣?Ｉ?．．■■．．．ｊ?Ｉ?－１￣￣￣￣｜?Ｉ?Ｉ?Ｉ?［?Ｉ??＇０?２０?４（）?ｍ?ａ）?ＫＸ）?ＤＯＷ?Ｋｉ）?ＩＳＯ?２Ｘ）２３０２４０３ＳＯ?２８０?．ＴＯ３２０３４０?３Ｃｉ）?ＳＯ－ＫＸ）??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ＧＨｚ）??圖２．?３毫米波頻段的大氣吸收率??Ｆｉｇ．?２．３?Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｒａｔｅ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ?ｗａｖｅ?ｂａｎｄ??毫米波頻段的大氣吸收率如圖２．３所示［３７１。從圖可以看出隨著頻率的增加，毫米波??受大氣影響衰減是增加的，在６０ＧＨｚ、１２０ＧＨｚ、１８５ＧＨｚ等頻率的時候大氣吸收率達到??一個高峰，衰減是很嚴重的。??信道衰落除了跟大氣中物質(zhì)有關(guān)，距離也是決定信道衰落大小的一個因素，發(fā)射和??接收天線之間的信號衰落強度和距離成正比。信道傳播損耗如下式所示：??Ａ〇ｔａ，＝＾（＾）?＋?＾?＋?＾ａｓ＋Ａａｌｎ?（２－６）??從上式可以看出，假設總的損耗用表示，ｚｇａｓ表示大氣影響衰減，包括煙霧、??大氣壓等影響，Ｌｒａｍ則表示降雨或者水蒸氣對信號在大氣中傳輸損耗的影響，Ｉ則是??用來表示環(huán)境中遮擋物對信號產(chǎn)生的遮擋導致的陰影衰落，最后表示路徑損耗。??本文中只考慮路徑損耗ｐｚｐ；），它是一個隨著高鐵行駛距離變遠，值就會變大的一個物??理量。路徑損耗建模方式有多種，包括基于距離的ＣＩ模型
【參考文獻】：
期刊論文
[1]5G毫米波場景信道建模與發(fā)展應用[J]. 郭宇航,陳祎祎,任宇鑫. 信息通信技術(shù)與政策. 2018(11)
[2]高鐵基于毫米波的自適應波束分合傳輸方案[J]. 閆莉,方旭明. 電子與信息學報. 2016(01)
[3]60GHz毫米波無線通信技術(shù)標準綜述[J]. 彭曉明,卓蘭. 信息技術(shù)與標準化. 2012(12)
博士論文
[1]高鐵移動通信系統(tǒng)多天線傳輸技術(shù)研究[D]. 崔亞平.西南交通大學 2017
[2]高鐵下一代無線通信系統(tǒng)的波束賦形與大規(guī)模多天線傳輸技術(shù)研究[D]. 程夢.西南交通大學 2015
碩士論文
[1]高速移動寬帶無線信道模型的研究[D]. 王剛.南京郵電大學 2012
[2]MIMO系統(tǒng)中的信號檢測與預編碼技術(shù)研究[D]. 閆曉鵬.北京郵電大學 2007
本文編號：3622411
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