毫米波大规模MIMO无线传输关键技术研究

发布时间：2025-05-01 11:11

　　长久以来,高额的路径损耗和穿透损耗阻碍了毫米波通信系统投入实际的应用。幸运的是,随着大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)理论和技术的发展,人们发现毫米波的短波特性便于更大规模MIMO阵列的实现,而大规模MIMO阵列对信号的增益可以补偿毫米波的损耗,使得二者相得益彰,拥有大量尚未开发频段的毫米波逐渐受到人们的重视。本文主要针对毫米波通信系统下的预编码性能表现、混合多址用户分组问题和无线回程组网的资源分配与预编码联合优化问题进行了研究。 首先,介绍了毫米波以及大规模MIMO系统的背景和研究现状,并对混合多址系统和无线回程系统做了简单的介绍;随后,描述了无线信道的基本模型以及毫米波信道的有限维模型,并给出了MIMO通信系统的传输的基本数学结构。接着,介绍了一些基础的预编码方法,并对优化理论和凸优化方法以及智能算法进行了介绍。这些内容将是后续研究的基础。 其次,基于毫米波的稀疏信道模型,通过对预编码系统的理论分析,揭示了线性预编码在毫米波系统中表现出的波束赋形效果,即将电磁波信号能量集中在一个较窄的波束内的效果,并从理论上分析了用户的角度间...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.6简化的基于移相网络的毫米波大规模MIMO收发机结构框图

现有对毫米波MIMO系统进行容量分析的研究文献大多建立在对信道的理想假设或在某些特定场景下。例如,文献[22]通过假设发送端和接收端的阵列响应矢量构成的矩阵为离散傅立叶变换矩阵,将有限维信道转换到波束域从而实现对系统遍历容量的研究;文献[23]对毫米波信道的幅度与相位进行了参数分....

图1.7毫米波系统中的部分硬件不理想因素:(a)相位噪声功率谱示例;(b)PA的幅度与相位特性曲线;(c)射频通道IQ不平衡示意图

与sub-6GHz通信系统相比,在毫米波系统中,由于更高的载波频率和更大的信号带宽,射频通道的IQ不平衡更加恶化,并可能影响到毫米波系统中不同大规模天线阵列波束赋形架构的实际性能,如全数字波束赋形和混合波束赋形架构等[14]。因此,需考虑在算法中对IQ不平衡进行补偿。在IQ不平....

图1.8基于移相网络天线阵列的两种连接结构[14]:(a)全连接结构;(b)子阵连接结构

另外,由移相网络中移相器与天线的连接方式,基于移相网络的天线阵列还可被进一步划分以下两种结构[14]:全连接结构和子阵连接结构。图1.8给出了这两种结构的示意图。在全连接结构中,每个移相器与天线阵列中的所有天线单元相连接,而在子阵连接结构中,每个移相器仅与天线阵列中的一个天线单元....

图1.9论文结构示意图

第六章总结全文的工作,并对后续的研究方向提出了建议。1.4符号说明

本文编号：4042180