5G移動(dòng)通信系統(tǒng)中3D MIMO的波束形成.pdf

1、移動(dòng)通信即將進(jìn)入到第五代(5G)，在5G時(shí)代，天線(xiàn)大規(guī)模3D MIMO成為其中的一個(gè)技術(shù)亮點(diǎn)。大規(guī)模3D MIMO由于增加了垂直維度空間分量并且采用大規(guī)模天線(xiàn)陣列，使得分辨率得到了極大的提高，但同時(shí)也增加了其波束形成的難度，因此大規(guī)模3D MIMO的波束形成成為了一個(gè)技術(shù)焦點(diǎn)。本文以5G中3D MIMO為背景，通過(guò)狼群算法對(duì)波束形成進(jìn)行了分析與研究。
　　狼群算法(WPA)是一種適用于多目標(biāo)優(yōu)化的算法，應(yīng)用WPA算法可以有效的對(duì)權(quán)

2、值進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)對(duì)權(quán)值優(yōu)化的推導(dǎo)過(guò)程，我們對(duì)WPA算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種改進(jìn)型的WPA算法，即:采用佳點(diǎn)集均勻初始化方法，提高WPA算法收斂速度;采用自適應(yīng)變步長(zhǎng)，提高群體機(jī)動(dòng)性;通過(guò)將過(guò)度集中的個(gè)體進(jìn)行分散化來(lái)提高種群搜索多樣性，避免陷入局部最優(yōu)。
　　波束形成過(guò)程中難免存在導(dǎo)向矢量誤差，利用WPA算法，對(duì)導(dǎo)向失配因子進(jìn)行修正，最大程度的降低導(dǎo)向失配;加入導(dǎo)向失配修正的波束形成，結(jié)合旁瓣約束，有效的抑制了旁瓣干擾。
　

3、　進(jìn)一步利用WPA算法對(duì)波束形成權(quán)值與天線(xiàn)陣元間距進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化。在基站端陣元通過(guò)開(kāi)關(guān)控制陣元接入與斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)陣元間距的調(diào)整。以WPA算法實(shí)現(xiàn)的聯(lián)合優(yōu)化，在角度域信號(hào)導(dǎo)向矢量波束形成時(shí)可以實(shí)現(xiàn)低旁瓣干擾與高精度波束指向;在信道域預(yù)編碼波束形成時(shí)，可以加強(qiáng)權(quán)值與天線(xiàn)陣列匹配，降低不同用戶(hù)間信道相關(guān)性，從而降低同信道干擾。
　　最后對(duì)算法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該算法不僅可以進(jìn)行導(dǎo)向失配修正，而且可以很好的對(duì)權(quán)值、天線(xiàn)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)