【摘要】：近年來,隨著多媒體應(yīng)用業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展,無線通信應(yīng)用的數(shù)據(jù)流量持續(xù)增長,為了解決無線鏈路容量增加的問題,適應(yīng)無線通信日益增長的傳輸速率需求,避免信道擁擠和相互干擾,室內(nèi)及室外的毫米波通信技術(shù)已經(jīng)成為部署高速數(shù)據(jù)鏈路的新前沿。毫米波通信雖具有通信容量大、保密性好、傳輸質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn),但其也存在一定的局限性。毫米波通信最基本挑戰(zhàn)是在如此高的頻段中進(jìn)行通信會(huì)引起極高的路徑損耗,為了彌補(bǔ)這一重要的鏈路預(yù)算差距,需要采用聯(lián)合的收發(fā)波束成形技術(shù)形成方向性很強(qiáng)的窄波束以提供大的天線陣列增益。由于采用大規(guī)模天線陣列,要獲得完整的信道狀態(tài)信息(Channel State Information,CSI)成本昂貴并且十分困難,特別是在多用戶多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)的情況下,信道估計(jì)的精確度會(huì)受到更加嚴(yán)重的影響。相較于需要通過接收端反饋的CSI來動(dòng)態(tài)調(diào)整天線的自適應(yīng)波束成形技術(shù),基于固定碼本的模擬波束訓(xùn)練更易于實(shí)現(xiàn),其關(guān)鍵在于快速有效的在預(yù)先設(shè)計(jì)好的碼本中尋找到適應(yīng)于當(dāng)前信道條件的最佳收發(fā)波束對(duì)。本文對(duì)基于固定碼本的毫米波波束成形技術(shù)的快速搜索算法進(jìn)行了一些研究,主要工作安排如下:(1)在基于碼本的波束搜索中,為了解決窮舉搜索耗時(shí)嚴(yán)重的問題,本文提出一種基于分層碼本的分層波束搜索算法以實(shí)現(xiàn)收發(fā)波束的快速對(duì)準(zhǔn),降低波束搜索的復(fù)雜度。在發(fā)送端天線發(fā)射總功率受限和單根天線發(fā)射功率受限兩種不同的情況下,對(duì)比視距(Line of Sight,LOS)和非視距(Non-Line of Sight,NLOS)兩種不同信道條件下不同分層碼本性能的差異,并研究分層搜索算法中,搜索復(fù)雜度相同的單邊搜索、改進(jìn)的單邊搜索與交叉搜索三種不同搜索算法的性能差異,得出最佳的分層搜索方式。在此基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步提出了LOS信道下進(jìn)一步降低搜索復(fù)雜度并提高搜索成功率的單端搜索方式,并通過理論分析和結(jié)果驗(yàn)證得出了分層碼本在分層搜索復(fù)雜度一定時(shí)的最佳分層方案。(2)針對(duì)對(duì)齊結(jié)構(gòu)分層碼本,低層碼本的波束增益低,波束邊界角處增益相對(duì)更低,且上層碼本波束的邊界角在下層碼本波束中仍是邊界角,導(dǎo)致采用對(duì)齊結(jié)構(gòu)的分層碼本產(chǎn)生的搜索錯(cuò)誤大概率集中于低層碼本波束邊界角附近,在上層碼本搜索中由于噪聲干擾導(dǎo)致的搜索錯(cuò)誤在下層搜索中無法得到糾正,直接導(dǎo)致最終搜索結(jié)果的失敗,從而給分層搜索算法的準(zhǔn)確性帶來了一定的損失。因此,本文為了改善這種情況,提出了一種非對(duì)齊結(jié)構(gòu)的分層碼本,并根據(jù)非對(duì)齊碼本結(jié)構(gòu)調(diào)整分層搜索中每層所檢測(cè)的波束個(gè)數(shù),與對(duì)齊結(jié)構(gòu)的分層碼本相比,非對(duì)齊結(jié)構(gòu)分層碼明顯提高了在LOS信道與NLOS信道下分層搜索算法的成功率。為了充分利用毫米波的信道特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用增益,本文進(jìn)一步將非對(duì)齊結(jié)構(gòu)分層碼本應(yīng)用于多波束搜索,并通過增加過采樣層搜索,大幅提高了多波束搜索的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN928
【圖文】：

的功耗和碼本復(fù)雜度。針對(duì)陣元間距為半波長的一維mod 2 , fix4( , ) , 0,1, , 1; 0,1, , m k K KKm k j m M k K )表示第k 個(gè)碼字的第m 個(gè)元素，M 為天線陣元數(shù)，位間隔為90 的四個(gè)復(fù)數(shù) 1， j 構(gòu)成，當(dāng) M 8， K1 1 1 1 1 1 1 1-1 -1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1j j j jj j j jj j j jj j j jj j j jj j j j W

8 相位碼本波方向圖（ M 8, K 8）

2 (m 1)(k 1)/, , 1, 2, , ; 1, 2, ,j Km k e m M k K W 本在任意給定的方向上不會(huì)產(chǎn)生波束增益損失， M 6產(chǎn)生的波束方向圖分別如式（2-19）和圖 2-7 所示。1 1 1 1 1 11 3 1 3 1 3 1 31 12 2 2 2 2 2 2 21 3 1 3 1 3 1 31 + 1 -2 2 2 2 2 2 2 2=1 1 1 1 1 11 3 1 3 1 3 1 31 + 1 +2 2 2 2 2 2 2 21 3 1 3 1 3 1 31 + 12 2 2 2 2 2 2 2j j j jj j j jj j j jj j j j W

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 鄒衛(wèi)霞;崔志芳;李斌;趙心言;;基于N相位的60GHz無線通信波束賦形碼本設(shè)計(jì)方案[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

2 鄒衛(wèi)霞;杜光龍;李斌;崔志芳;胡玉聰;張芳;;60GHz毫米波通信中一種新的波束搜索算法[J];電子與信息學(xué)報(bào);2012年03期

本文編號(hào)：2752594