本文關(guān)鍵詞：毫米波MIMO系統(tǒng)的信道傳播特性分析及獲取技術(shù)研究

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【摘要】：隨著移動智能終端的普及,現(xiàn)有6GHz以下頻段無線通信已無法滿足快速增長的數(shù)據(jù)流量需求。毫米波頻段因其大量的頻帶資源優(yōu)勢,成為實現(xiàn)10Gbps吞吐量的室內(nèi)無線局域網(wǎng)和第五代移動通信(5G)的關(guān)鍵頻段,得到了工業(yè)界專家學(xué)者們的關(guān)注與研究。為進一步提高系統(tǒng)吞吐量并支持多流傳輸,毫米波通信將采用多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)。因此,明確毫米波MIMO系統(tǒng)的信道特性并據(jù)此研究信道狀態(tài)信息的獲取技術(shù),是有效利用毫米波大帶寬實現(xiàn)高頻譜效率和廣覆蓋通信的前提。本文的主要工作和創(chuàng)新點總結(jié)如下：首先,本文詳細闡述了首個毫米波MIMO無線局域網(wǎng)標準IEEE 802.11aj(45GHz)的物理層和MAC層技術(shù),重點介紹了物理層數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)、SC PHY和OFDM PHY的發(fā)射流程及其關(guān)鍵模塊、MAC層的基本幀格式和信道接入機制,為后續(xù)章節(jié)的研究奠定了基礎(chǔ)。其次,本文深入的分析了信道特性。研究了毫米波的傳播損耗和45GHz頻段的MIMO信道模型,詳細分析了LOS和NLOS信道的SNR和容量隨傳播距離的變化、信道的稀疏性和傳播特點。進一步從條件數(shù)和等效自由度分析了LOS MIMO系統(tǒng)的等效信道特性,仿真表明子陣列間距可稍大于最佳值,增加子陣列天線數(shù)可以有效提高等效信道的等效自由度。第三,本文設(shè)計了IEEE 802.11aj(45GHz)中的信道狀態(tài)信息反饋機制。根據(jù)信道特點設(shè)計了信道狀態(tài)信息的反饋與重構(gòu)格式,隨后基于反饋格式設(shè)計了信道探測的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)和反饋報告幀格式,并通過系統(tǒng)級仿真結(jié)果為IEEE 802.11aj(45GHz)選取了角度量化和子載波分組反饋的參數(shù),有效降低了系統(tǒng)的反饋開銷。最后,本文研究了多用戶毫米波MIMO系統(tǒng)的混合波束成形方案。在分析混合波束成形架構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出了適用于短距離無線局域網(wǎng)傳輸?shù)亩嘤脩舴蛛x子陣列混合波束成形架構(gòu),進而提出了一種基于信道互易性的混合波束成形方案及其模擬部分的DFT碼字訓(xùn)練方法。仿真結(jié)果表明所提方案優(yōu)于現(xiàn)有文獻方案,且可以獲得接近最優(yōu)不受限數(shù)字波束成形方案的性能。模擬部分的DFT碼字訓(xùn)練方法收斂快,總訓(xùn)練開銷遠低于現(xiàn)有文獻方法。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.3

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