毫米波無線通信中的信道獲取與自適應(yīng)傳輸技術(shù)研究.pdf

1、毫米波頻段的通信正在定義一個(gè)新的無線通信時(shí)代。與目前在商業(yè)無線系統(tǒng)中使用的微波頻帶相比，毫米波頻帶提供了更大帶寬可以實(shí)現(xiàn)更高速率的通信。與傳統(tǒng)的多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)相比，毫米波MIMO系統(tǒng)中的硬件約束和功耗使得難以為每一根天線配備一個(gè)射頻鏈路，因此，數(shù)字/模擬混合預(yù)編碼架構(gòu)成為毫米波MIMO系統(tǒng)中折中于硬件復(fù)雜性和系統(tǒng)性能的一個(gè)選擇，由此也給毫米波通信中的信道估計(jì)與自適應(yīng)波束成型帶來新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。針對(duì)該些問題，本文開展毫米波通信

2、中的信道獲取與自適應(yīng)傳輸技術(shù)研究。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:
　　首先，本文從路徑損耗、阻塞效應(yīng)以及空域特性方面分析研究了毫米波信道傳播特性，介紹分析了適用于毫米波系統(tǒng)的MIMO數(shù)字/模擬混合預(yù)編碼架構(gòu)，以及在毫米波混合預(yù)編碼架構(gòu)下的信道獲取和波束成型技術(shù)。為后續(xù)章節(jié)的算法設(shè)計(jì)以及性能分析提供理論基礎(chǔ)與對(duì)照。
　　其次，研究了毫米波數(shù)字/模擬混合架構(gòu)系統(tǒng)中的預(yù)編碼問題，提出了一種基于模擬波束量化碼本的毫米波混合預(yù)編碼優(yōu)

3、化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了一種有效的算法來解決數(shù)字/模擬混合系統(tǒng)中的功率最小化問題，數(shù)值仿真表明，所提出的算法能夠逼近窮舉搜索最優(yōu)方法的性能。
　　接著，研究了毫米波多用戶混合預(yù)編碼和信道獲取問題，提出了一種基于波束掃描的毫米波多用戶混合預(yù)編碼和信道獲取方法，以毫米波下行多用戶MISO通信系統(tǒng)的和速率最大化為優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了模擬和數(shù)字預(yù)編碼的聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)根據(jù)毫米波信道稀疏特性設(shè)計(jì)了適用于毫米波系統(tǒng)的反饋和量化方案。仿真表明所提方案在

4、有限反饋下能夠取得接近最優(yōu)的系統(tǒng)性能，該方法只需獲得部分信道狀態(tài)信息，在實(shí)際應(yīng)用中更具有可實(shí)現(xiàn)性。
　　最后，研究了寬帶毫米波系統(tǒng)中的混合預(yù)編碼與信道獲取技術(shù)，提出一種在基于OFDM的寬帶毫米波系統(tǒng)中利用部分信道狀態(tài)信息的多用戶混合預(yù)編碼方法，并根據(jù)各個(gè)子載波信道在空域上的特性，設(shè)計(jì)有限反饋降低反饋量，同時(shí)針對(duì)原始問題算法復(fù)雜度比較高的問題，提出通過將子載波分組優(yōu)化以及子載波等功率分配的方法，能夠在幾乎不影響性能情況下顯著降低算法