【摘要】：近年來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷推進和加快,5G通信時代對無線頻譜的需求也急速增加,現(xiàn)有的通信頻段和無線通信技術(shù)已無法滿足人們的需求。同時,世界各通信監(jiān)管機構(gòu)允許60GHz通信頻段非授權(quán)使用,IEEE標準制定機構(gòu)也正積極地為毫米波通信制定相應(yīng)的標準協(xié)議和要求。在這種情況下,60GHz毫米波通信系統(tǒng)應(yīng)運而生,從而滿足超高速(Gbps)數(shù)據(jù)通信的需求。然而,60GHz毫米波通信頻段相對于2.4GHz通信頻段具有高達28dB的路徑損耗。因此,收發(fā)端采用大規(guī)模天線技術(shù)進行波束賦形來彌補路徑損耗,提高通信質(zhì)量。一般的波束賦形系統(tǒng)通過模擬射頻鏈路與數(shù)字基帶處理器相連,以便在數(shù)字基帶端進行信號處理。然而,隨著天線數(shù)目的增多,模擬射頻鏈路會提高系統(tǒng)發(fā)射和傳輸能量、增加硬件成本,因此本文采用單一的模擬射頻鏈路降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。波束搜索的目的是通過波束訓(xùn)練機制選取最適合收發(fā)端通信的波束對,為降低波束搜索過程的復(fù)雜度,提出一種基于波束編碼的快速波束搜索算法。首先對60GHz無線通信系統(tǒng)進行了研究,分析了其特點和現(xiàn)有的研究成果,了解了現(xiàn)有的IEEE802.15.3c和IEEE802.11ad兩大國際標準。為降低信號處理維度,本文采用波束域變換方案,并且提出了一種快速波束域變換算法,該算法可提高DOA估計中信號分辨率和系統(tǒng)穩(wěn)健性。然后,針對兩個標準中提到的波束訓(xùn)練機制進行了重點研究,得出隨碼本數(shù)增多導(dǎo)致算法復(fù)雜度增加。為解決這一問題,在快速波束域變換的基礎(chǔ)上,提出對波束進行編碼,并進一步提出了快速波束搜索算法。針對單個模擬射頻鏈路的混合波束賦形系統(tǒng),提出利用CAZAC序列特殊的正交性進行波束編碼,在接收端進行DOA估計,從而降低波束訓(xùn)練機制的復(fù)雜度。最后通過Matlab仿真證明,本文提出的波束搜索方案能夠有效減少波束搜索時間和能量損耗,降低系統(tǒng)復(fù)雜度,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN92

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本文編號：2519092