發(fā)布時間：2020-04-30 10:25

【摘要】：隨著現代社會對通信服務需求的迅速增長,無人機毫米波通信因靈活性高、安全性強、帶寬大等優(yōu)點受到越來越多的關注,成為5G通信中無縫覆蓋問題的重要解決方案。研究表明,陣列天線技術可以產生具有較大增益的窄波束,從而克服毫米波無線傳播過程中面臨的巨大損耗。傳統(tǒng)的多天線系統(tǒng)的波束成形技術是基于全數字編碼方式在基帶中實現的。雖然全數字系統(tǒng)具有靈活性高、波束增益強的優(yōu)點,但是其昂貴的成本與較大的能耗使得該方法在無人機毫米波通信系統(tǒng)中面臨巨大的限制。針對這一問題,本文擬采用混合編碼技術產生與全數字形式近似的混合編碼向量,從而減少成本與能量的消耗。本文的主要研究內容如下:1.針對毫米波的稀疏特性,本文將混合波束成形問題轉化為稀疏矩陣的重構問題,分別引入正交匹配追蹤算法(Orthogonal Matching Pursuit,OMP),梯度追蹤算法(Gradient Pursuit,GP)和貪婪幾何算法(greedy geometric,GG)進行迭代運算。仿真表明,GG算法具有最佳的迭代效率而GP算法的復雜度最低。2.針對毫米波陣元間距較小造成的互耦問題,本文首先研究了互耦效應的產生機理,對互耦效應下的波束畸變情況進行了探究,隨后建立互耦效應等效信道模型,最后根據該模型進行波束的混合預編碼設計,有效改善了波束畸變帶來的通信速率損失。3.針對無人機毫米波通信過程中受到風速、機體振動等因素的影響造成的波束周期性抖動問題,本文首先基于設定的通信場景建立了等效信道模型,隨后根據該信道模型計算得到理想的波束編碼向量,最后利用稀疏重構算法進行混合編碼分解,從而得到能夠解決上述問題的近似理想波束設計方案。仿真表明,本文提出的基于混合波束成形系統(tǒng)的波束編碼設計方案能夠有效解決以上實際問題,提高了無人機毫米波通信性能。除此之外,本文還探究了不同波束形狀的在增益、穩(wěn)健性、抗干擾方面的性能,為未來研究者解決相關問題奠定了基礎。
【圖文】：

單無人機毫米波通信場景

圖 1.2 機群網絡架構下的無人機毫米波通信場景為無人機群的基本網絡框架，無人機群在無線通信領域中的典型覆蓋。無人機平臺具有靈活性高的優(yōu)點，在自然災害造成基礎站過載狀況中能夠承擔臨時基站的作用，，從而協助現有的通信蓋。通信。在復雜的電磁環(huán)境下，無人機群可以為地面用戶提供可靠
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V279;TN928

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