毫米波無線通信中的信道獲取與自適應傳輸技術研究.pdf

1、毫米波頻段的通信正在定義一個新的無線通信時代。與目前在商業(yè)無線系統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現更高速率的通信。與傳統的多輸入多輸出(MIMO)系統相比，毫米波MIMO系統中的硬件約束和功耗使得難以為每一根天線配備一個射頻鏈路，因此，數字/模擬混合預編碼架構成為毫米波MIMO系統中折中于硬件復雜性和系統性能的一個選擇，由此也給毫米波通信中的信道估計與自適應波束成型帶來新的嚴峻挑戰(zhàn)。針對該些問題，本文開展毫米波通信

2、中的信道獲取與自適應傳輸技術研究。本文的主要工作和創(chuàng)新點總結如下:
　　首先，本文從路徑損耗、阻塞效應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的MIMO數字/模擬混合預編碼架構，以及在毫米波混合預編碼架構下的信道獲取和波束成型技術。為后續(xù)章節(jié)的算法設計以及性能分析提供理論基礎與對照。
　　其次，研究了毫米波數字/模擬混合架構系統中的預編碼問題，提出了一種基于模擬波束量化碼本的毫米波混合預編碼優(yōu)

3、化設計方法，設計了一種有效的算法來解決數字/模擬混合系統中的功率最小化問題，數值仿真表明，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編碼和信道獲取方法，以毫米波下行多用戶MISO通信系統的和速率最大化為優(yōu)化目標，實現了模擬和數字預編碼的聯合優(yōu)化設計，同時根據毫米波信道稀疏特性設計了適用于毫米波系統的反饋和量化方案。仿真表明所提方案在

4、有限反饋下能夠取得接近最優(yōu)的系統性能，該方法只需獲得部分信道狀態(tài)信息，在實際應用中更具有可實現性。
　　最后，研究了寬帶毫米波系統中的混合預編碼與信道獲取技術，提出一種在基于OFDM的寬帶毫米波系統中利用部分信道狀態(tài)信息的多用戶混合預編碼方法，并根據各個子載波信道在空域上的特性，設計有限反饋降低反饋量，同時針對原始問題算法復雜度比較高的問題，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