發(fā)布時(shí)間：2017-12-12 12:26

  本文關(guān)鍵詞：毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的下行多用戶混合波束形成

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【摘要】：第五代無線通信系統(tǒng)利用毫米波頻段的大帶寬以及大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的高增益能夠提供Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。毫米波最顯著的特點(diǎn)是頻帶寬、波長短,毫米波頻段帶寬資源的有效利用將會極大地緩解頻譜資源緊張的問題,但是在傳播中會有嚴(yán)重的路徑損耗,而大規(guī)模天線的高陣列增益正好與其互補(bǔ)。在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中,大規(guī)模的天線配置是其主要特征,基站上配置的天線數(shù)目達(dá)到了幾百根甚至幾千根,這些天線集中放置在一起構(gòu)成線陣或者面陣,通過波束形成技術(shù)將這些天線的陣列增益集中到很小的范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的空分復(fù)用,空間自由度大大增加,從而能夠大幅度提升系統(tǒng)容量以及頻譜效率。雖然大規(guī)模天線的陣列增益可以有效的彌補(bǔ)毫米波通信中大的路徑損耗帶來的性能損失。然而,大量的天線陣列將會導(dǎo)致高費(fèi)用、高計(jì)算復(fù)雜度以及高能耗,混合模擬/數(shù)字波束形成可以有效地減少射頻鏈路的數(shù)目,降低計(jì)算復(fù)雜度。毫米波系統(tǒng)多用戶空間復(fù)用能夠?qū)崿F(xiàn)更高的速率,進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量。本文圍繞毫米波通信中多用戶的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的預(yù)編碼算法展開了深入研究。文中詳細(xì)分析了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)和毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的原理以及一些傳統(tǒng)的預(yù)編碼算法,指出了現(xiàn)有的算法中存在的缺陷和不足之處,提出了一種高能效的多用戶毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下行鏈路模擬/數(shù)字混合波束形成算法。為了更好地利用模擬波束形成的方向性增益以及數(shù)字波束形成靈活的基帶處理,本文提出用模擬波束形成選擇最佳的波束,使目標(biāo)用戶的功率最大,且對其他用戶的干擾最小。進(jìn)一步地,設(shè)計(jì)數(shù)字波束形成使目標(biāo)用戶的能效最大化,利用零梯度的方法求解數(shù)字波束形成權(quán)值。仿真結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的混合波束形成算法相比,該算法具有更好的誤碼率性能,并且隨著用戶數(shù)目的增加和速率性能明顯提升。通過本文的研究證明:多用戶MIMO可以作為毫米波大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)中一個(gè)理想的解決方案。此外,模擬波束形成的波束選擇能更有效地抑制多用戶干擾,而數(shù)字波束形成權(quán)值計(jì)算更靈活,能夠極大地改善系統(tǒng)性能。
【學(xué)位授予單位】：西安郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN919.3

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本文編號：1282500