為了滿足井噴式增長的無線通信數(shù)據(jù)傳輸需求,開發(fā)毫米波(Millimeter Wave,mmWave)頻段的頻譜將成為解決低傳輸速率和有限頻譜資源瓶頸的有效途徑。目前,毫米波多輸入多輸出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)系統(tǒng)已經(jīng)成為了學術界和業(yè)界關注焦點。一方面,它能同時滿足更寬傳輸帶寬和更高頻譜效率的需求。但另一方面,為了克服毫米波頻段嚴重的傳播損耗,毫米波MIMO系統(tǒng)需要采用定向多波束技術進行信號傳輸。這一舉措使得控制層流程變得更加復雜,可能導致傳統(tǒng)的全向傳輸小區(qū)接入方案失敗,所以需要重新設計毫米波MIMO系統(tǒng)的接入方案。本文只討論毫米波MIMO系統(tǒng)初始接入中的小區(qū)搜索過程。毫米波通信中波束傳輸高指向特性不可避免帶來了覆蓋和時延兩個挑戰(zhàn)。為了克服傳統(tǒng)毫米波MIMO系統(tǒng)初始接入存在的低覆蓋和高訓練開銷的難題,本文提出了基于帶外信息的毫米波MIMO系統(tǒng)小區(qū)接入方案。這個方案是采用Sub-6GHz系統(tǒng)和毫米波MIMO系統(tǒng)組成的異構網(wǎng)絡模型,研究內(nèi)容可以分為兩個部分。第一部分,小區(qū)搜索問題。根據(jù)毫米波信道特點,將基站(Base Station,BS)檢測的問題表示為假設檢驗問題(Hypothesis Testing Problem,HTP),然后提出使用廣義似然比檢驗(Test of Generalized Likelihood Ratio,GLRT)檢測器解決。第二部分,多波束搜索過程。先利用Sub-6GHz系統(tǒng)中全小區(qū)覆蓋的廣播信息,快速的確定用戶終端(User Equipment,UE)的大致范圍。毫米波再基于已知范圍進行波束空間掃描,使得BS和UE的波束對齊。仿真結果的分析表明該方案能夠降低系統(tǒng)開銷,且能夠提高接入概率。為了進一步提高毫米波系統(tǒng)的用戶接入概率,可以通過提高到達角(Angle of Arrival,AoA)和離開角(Angle of Departure,AoD)的估計精度的方法實現(xiàn),因此,本文提出了基于帶外信息的波束賦形設計方案。該方案主要是根據(jù)低頻段提供的帶外信息作為初始的波束賦形向量的角度范圍,通過采用最大似然估計準則,最小化AoA和AoD的克拉美羅下界(Cramer Rao Lower Bound,CRLB)和求解凸優(yōu)化問題,得出具有最佳估計精度波束賦形向量。仿真結果表明與傳統(tǒng)波束賦形設計方案相比,該方案的估計精度、波束增益和系統(tǒng)容量均有顯著提高。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

毫米波和Sub-6GHz信道的功率方位譜

最佳AoD-AoA預編碼器的陣列增益與方位角的關系

最佳AoD預編碼器的陣列增益與方位角的關系

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本文編號：2834739