毫米波MIMO系統(tǒng)低峰均比序列與預(yù)編碼研究.pdf

1、隨著移動互聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的激增令移動通信技術(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)成為了其中一個亮點。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)對高峰均比問題更加敏感;另外毫米波MIMO陣列中低能耗低復(fù)雜度的分離型數(shù)模混合架構(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)編碼問題、多用戶數(shù)?；旌项A(yù)編碼問題等仍待進一步解決。因此，本文以毫米波無線局域網(wǎng)IEEE802.11 aj的標準化為契機，研究了毫米波MIMO通信系統(tǒng)中的低峰均比訓練序列優(yōu)化設(shè)計、分離型數(shù)?；旌霞軜?gòu)下陣列模擬波束對準和多用戶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)勢與挑戰(zhàn)。以毫米波無線局域網(wǎng)為例，闡述了毫米波通信面

3、臨的高峰均比問題、毫米波MIMO陣列的模擬波束對準問題、毫米波MIMO陣列的多用戶混合預(yù)編碼問題。以IEEE802.11aj為主要研究場景，詳細闡述了該協(xié)議物理層技術(shù)規(guī)范。同時參考IEEE802.11ad/ay/ax等協(xié)議，對相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進行了前瞻性探索與討論。
　　2.研究了毫米波無線局域網(wǎng)中低峰均比訓練序列的優(yōu)化設(shè)計問題，提出了基于交叉熵的低峰均比序列設(shè)計算法。該算法有三個特點: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)中實現(xiàn)簡單。第二，設(shè)計的算法對序列的長度沒有限制，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。仿真結(jié)果驗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)?；旌霞軜?gòu)下毫米波MIMO陣列模擬波束對準問題，提出了基于蒙特卡洛信心上界樹的毫米波MIMO陣列模擬波束矢量對準算法。該算法針對單用

5、戶的毫米波MIMO陣列場景，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練次數(shù)。仿真結(jié)果驗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追零迭代的多用戶預(yù)編碼算法。兩種算法可相互補充，靈活運用。數(shù)值仿真證明了