發(fā)布時間：2024-06-03 06:42

　　隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,第五代(5th-Generation,5G)通信技術(shù)已成為全球性研究熱點。相比于前幾代的移動通信網(wǎng)絡(luò),5G通信系統(tǒng)主要有三大方面的性能提升,包括極高的速率、極大的容量(達到10Gbps峰值速率)以及極低的時延。在5G通信系統(tǒng)中,具有超大規(guī)模天線陣列的多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)通信系統(tǒng)引起了學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。為了提高信噪比和獲得更好的信號覆蓋,采用波束賦形預(yù)編碼技術(shù)的大規(guī)模MIMO天線陣列被認為是最具有發(fā)展前景的5G技術(shù)方向之一。為了大幅降低通信系統(tǒng)的總功耗和總成本,基于高精度相控陣列的混合波束賦形通信系統(tǒng)為大規(guī)模MIMO天線陣列的實際商用提供了可能性。在混合波束賦形架構(gòu)下,基于相控陣列的大規(guī)模MIMO收發(fā)系統(tǒng)硬件實現(xiàn)面臨許多挑戰(zhàn)亟待解決。本文的研究面向混合波束賦形大規(guī)模MIMO收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計,解決了多個相關(guān)的技術(shù)難題,研制了多個用于5G混合波束賦形的寬帶高性能MIMO收發(fā)系統(tǒng)以及高精度相控陣列。經(jīng)過測試表明,研制的收發(fā)系統(tǒng)取得了良好的實踐效果。本課題主要的研究內(nèi)容以及創(chuàng)新點如下所述:(1)針對...

【文章頁數(shù)】：164 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖2-1N×2MIMO收發(fā)系統(tǒng)信道模型圖

MIMO技術(shù)作為大規(guī)模收發(fā)陣列的熱點研究方向[8],可以靈活的調(diào)配系統(tǒng)資源保證在不同信道環(huán)境下的高性能通信傳輸。如圖2-1所示,對于一個N×2MIMO收發(fā)系統(tǒng),如果發(fā)射機從N個不同的天線發(fā)送N個數(shù)據(jù)流,則系統(tǒng)會對其進行預(yù)編碼,形成空分復(fù)用。這種情況一般應(yīng)用在具有良好信道環(huán)境,干....

圖2-2OFDM載波格式和信道帶寬示意圖

其中,ks和k0分別是Rotman透鏡基板介電材料中和空氣中的波數(shù),bij是兩個天線之間的相位差。實際使用中,不可能使得所有波束端口同時滿足式(2.1)[17]。設(shè)計Rotman透鏡的實用方法通常是在波束端口輪廓上只選取三個完美的焦點,而波束端口輪廓成為一個圓形的焦點弧,可以保證....

圖2-3基于Rotman透鏡的模擬多波束系統(tǒng)架構(gòu)

大規(guī)模MIMO技術(shù)是實現(xiàn)5G移動通信極高的速率需求和頻譜效率要求的一種很有前景的手段[23]。為了充分利用大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的全部潛力,可以使用全數(shù)字波束賦形架構(gòu),其中所有的信號處理工作都在基帶頻率下完成,再上變頻至射頻頻段進行信號傳輸[24][25]。全數(shù)字波束賦形構(gòu)架具有緊湊....

圖2-4全數(shù)字波束賦形系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

為了充分利用大規(guī)模MIMO陣列帶來的增益優(yōu)勢,并且盡量降低整個通信系統(tǒng)的成本和功耗。一種基于混合數(shù)字模擬波束賦形架構(gòu)的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)近年來受到了極大的關(guān)注[28]。在這種結(jié)構(gòu)中,系統(tǒng)的預(yù)編碼處理被拆分成數(shù)字域預(yù)編碼以及模擬域預(yù)編碼,其中數(shù)字域波束賦形可以在基帶頻率下通過FPG....

本文編號：3988331