毫米波MIMO系統(tǒng)低峰均比序列與預(yù)編碼研究.pdf

1、隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的激增令移動(dòng)通信技術(shù)面臨著更新與變革。毫米波通信作為下一代通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。毫米波通信與大規(guī)模MIMO相結(jié)合的數(shù)?；旌虾撩撞∕IMO陣列技術(shù)成為了其中一個(gè)亮點(diǎn)。毫米波MIMO通信系統(tǒng)仍將采用OFDM技術(shù)，但毫米波的高損耗、大帶寬、超高頻段特性令其相比傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)對(duì)高峰均比問(wèn)題更加敏感;另外毫米波MIMO陣列中低能耗低復(fù)雜度的分離型數(shù)?；旌霞軜?gòu)也引起了廣泛關(guān)注，分離型數(shù)?；旌霞軜?gòu)目前研究

2、尚不充分，其在大規(guī)模MIMO下的單用戶模擬預(yù)編碼問(wèn)題、多用戶數(shù)?；旌项A(yù)編碼問(wèn)題等仍待進(jìn)一步解決。因此，本文以毫米波無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.11 aj的標(biāo)準(zhǔn)化為契機(jī)，研究了毫米波MIMO通信系統(tǒng)中的低峰均比訓(xùn)練序列優(yōu)化設(shè)計(jì)、分離型數(shù)?；旌霞軜?gòu)下陣列模擬波束對(duì)準(zhǔn)和多用戶MIMO混合預(yù)編碼等關(guān)鍵技術(shù)。本文主要工作如下:
　　1.對(duì)毫米波通信做了概述，分析了毫米波的特性、毫米波通信的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)。以毫米波無(wú)線局域網(wǎng)為例，闡述了毫米波通信面

3、臨的高峰均比問(wèn)題、毫米波MIMO陣列的模擬波束對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題、毫米波MIMO陣列的多用戶混合預(yù)編碼問(wèn)題。以IEEE802.11aj為主要研究場(chǎng)景，詳細(xì)闡述了該協(xié)議物理層技術(shù)規(guī)范。同時(shí)參考IEEE802.11ad/ay/ax等協(xié)議，對(duì)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了前瞻性探索與討論。
　　2.研究了毫米波無(wú)線局域網(wǎng)中低峰均比訓(xùn)練序列的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，提出了基于交叉熵的低峰均比序列設(shè)計(jì)算法。該算法有三個(gè)特點(diǎn):第一，它可以使二元序列獲得極低的峰均比(PAP

4、R)，在通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。第二，設(shè)計(jì)的算法對(duì)序列的長(zhǎng)度沒(méi)有限制，可用于不同帶寬不同子載波數(shù)目的通信系統(tǒng)中。第三，算法可以有效地適應(yīng)各種實(shí)際系統(tǒng)出現(xiàn)的頻譜限制，具有良好的適應(yīng)性。另外該設(shè)計(jì)算法還可推廣應(yīng)用至其他系統(tǒng)的低峰均比序列設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性和適應(yīng)性。
　　3.研究了低復(fù)雜度分離型數(shù)模混合架構(gòu)下毫米波MIMO陣列模擬波束對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題，提出了基于蒙特卡洛信心上界樹(shù)的毫米波MIMO陣列模擬波束矢量對(duì)準(zhǔn)算法。該算法針對(duì)單用

5、戶的毫米波MIMO陣列場(chǎng)景，采用分離型數(shù)?；旌霞軜?gòu)。相比已有算法，該算法在保持性能幾乎不損失的前提下，大幅降低了波束矢量訓(xùn)練次數(shù)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了算法在各種天線配置下的有效性。
　　4.研究了分離型數(shù)?；旌虾撩撞∕U-MIMO預(yù)編碼問(wèn)題，提出了兩種有限反饋預(yù)編碼算法。一種是低復(fù)雜度的基于碼本的多用戶預(yù)編碼算法;一種是復(fù)雜度稍高但性能有提升的基于蒙特卡洛信心上界樹(shù)追零迭代的多用戶預(yù)編碼算法。兩種算法可相互補(bǔ)充，靈活運(yùn)用。數(shù)值仿真證明了