近年來,無線數(shù)據(jù)流量的顯著增長推動了對無線電高端頻率頻譜的探索,作為其中的核心技術(shù),毫米波通信備受關(guān)注。由于毫米波波長較短,路徑損耗和穿透損耗較高,大規(guī)模天線陣列的波束成形技術(shù)對毫米波通信鏈路的構(gòu)建和維護起著關(guān)鍵作用。毫米波有較寬的信道帶寬,獨特的信道特性和硬件限制,因此直接在毫米波通信上使用波束成形技術(shù)具有諸多挑戰(zhàn)�，F(xiàn)有的毫米波通信波速訓練協(xié)議具有較高的復雜度和較低的準確性,急需低復雜度、高精度的波速訓練方案;而且當部署更大的天線陣列來服務多用戶時,波束訓練造成巨大的開銷,同時為更好服務多用戶通信,會出現(xiàn)一個波束上區(qū)分不同用戶的問題。面對上述問題,本文針對面向毫米波無線通信的波束成形關(guān)鍵技術(shù)開展相關(guān)研究,主要工作和創(chuàng)新總結(jié)如下:1.針對單用戶毫米波波束訓練,為了減少訓練開銷,本文提出了一種基于壓縮感知的位置輔助快速毫米波波束訓練方法。為了降低用戶端定位誤差的影響,該方法利用定位誤差的統(tǒng)計信息來劃分出用戶端所在的關(guān)鍵區(qū)域,然后基站發(fā)射波束覆蓋該區(qū)域,接著用戶使用壓縮感知方法找到最佳波束來直接設計波束成形。仿真結(jié)果表明,該方法不僅具有極低的波束訓練復雜度,而且性能接近上界。2.針對毫米波... 

【文章來源】：北京郵電大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－?１固定權(quán)重的波束成形框架??

?北京郵電大學工學博士學位論文???此需要對權(quán)重向量不斷進行遞歸更新。自適應天線陣列可以利用有效的信號處理??算法根據(jù)多徑和干擾信號來連續(xù)處理天線權(quán)重發(fā)射波束［７１］。如圖２－２所示的自適??應信號處理模塊會不斷更新天線權(quán)重，基于指定的誤差最小化標準確定最佳權(quán)向??量，使波束在所需方向上動態(tài)轉(zhuǎn)向。傳統(tǒng)的算法是需要有一個參考信號來計算波??束成形，但實際盲估計算法并不知道波束方向，則需要估計ＤｏＡ，從接收到的信??號里估計到其余信息。??放大器?Ｙ移相器??０???＾?＾?一輸出??八■?■車??■?■??■?■??—［＞—一―＾—??號處理??圖２－２自適應波束成形框架??在時域中，天線權(quán)重既可以使用時延元件，也可以在模擬基帶波束成形或模??擬ＲＦ波束成形中等效地對信號進行相移＾，７３］。數(shù)字波束成形是在數(shù)字基帶上使??用數(shù)字信號處理器來設計波束成形，具有更大的自由度來進行波束成形處理，完??成最優(yōu)化的波束成形。數(shù)字波束成形是需要每個天線都連著ＲＦ鏈，但是當天線??足夠多的時候會導致功耗增加。波束成形同樣可以在頻域上進行，需要通過變換??域工具將信號轉(zhuǎn)換到在頻域上處理，最后再逆變換成原信號［７３］。??波束成形技術(shù)在很大程度上取決于發(fā)射機和接收機處理信號能力、無線通信??信道特性以及發(fā)射信號的帶寬。在發(fā)射機處中的信號源和輻射元件之間采用波束??預編碼器，根據(jù)接收機與發(fā)射機之間的角度，將信號電磁波聚焦集中發(fā)射到接收??１２??

?北京郵電大學工學博士學位論文???線單元（即覆蓋大規(guī)模ＭＩＭＯ和小型陣列）的ＭＩＭＯ而制定的，但該方法尤其??適合大規(guī)模ＭＩＭＯ。因此混合收發(fā)器引起學者的注意，提出了多種混合收發(fā)器的??結(jié)構(gòu)方案［８＼??數(shù)字預編碼?模擬預編碼??ｎ?ｊ??Ｄｉｇｉｔａｌ?；?｜?；?｜??Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ?■?｜?Ｚｒｘ｜＿ｒ＼?Ｙ??Ｉ?１??－Ｊ?＾?ｉ?天線??Ｃｈａｉｎ??■????｜?■????｜???｜??！?ｉ??圖２－３混合波束成形框架??２．２毫米波波束訓練標準??本節(jié)介紹當前在ＩＥＥＥ標準中６０ＧＨｚ無線通信中采用的毫米波波束訓練算??法，即?ＩＥＥＥ?８０２．１５．３ｃ?ＷＰＡＮ［８１］和?ＩＥＥＥ?８０２．１１ａｄ?ＷＬＡＮ［８２］標準。??ＩＥＥＥ?８０２．１１ａｄ?ＷＬＡＮ?和?ＩＥＥＥ?８０２．１５．３ｃ?ＷＰＡＮ?的波束訓練［３９，８１，８２］是基于兩??階段理論來實現(xiàn)的，即粗粒度波束訓練（在ＩＥＥＥ?８０２．１１ａｄ中稱為扇區(qū)掃描，在??ＩＥＥＥ?８０２．１５．３ｃ中為稱為低分辨率波束訓練）和細粒度波束訓練（在ＩＥＥＥ?８０２．１１?ａｄ??中的稱為波束細化以及在ＩＥＥＥ?８０２．１５．３ｃ中被稱為高分辨率波束訓練）。兩個協(xié)??議都考慮發(fā)射端波束成形和波束響應，第一階段根據(jù)波束搜索協(xié)議確定最佳的粗??粒波束，下一階段（細粒度波束訓練），使用相同類型的協(xié)議來識別每個細粒度??１４??


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