3D MIMO場(chǎng)景下的波束賦形技術(shù)研究.pdf

1、3D MIMO是LTE-Advanced多天線技術(shù)后續(xù)演進(jìn)的重要技術(shù)方向，也是5G通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一，得到了眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注和深入研究。傳統(tǒng)MIMO天線陣列波束賦形只能通過(guò)利用水平維度信息來(lái)改變期望方向波束主瓣的指向，而3D MIMO場(chǎng)景下天線陣列可以有效的利用水平和垂直兩個(gè)空間自由度使得波束主瓣的指向性更加精確和靈活。面對(duì)日益增加的用戶通信容量和網(wǎng)絡(luò)流量需求，3D MIMO場(chǎng)景下波束賦形技術(shù)為解決城市高層樓宇網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及廣場(chǎng)場(chǎng)景多

2、用戶集體流量需求提供了有效的方法，同時(shí)，也為小區(qū)通信速率的提升提供了新的處理手段。
　　本文在對(duì)MIMO通信機(jī)理以及常用波束賦形算法研究的基礎(chǔ)之上，深入分析了Capon波束賦形算法，算法的核心是通過(guò)調(diào)整波束賦形權(quán)值向量，實(shí)現(xiàn)在期望方向無(wú)失真條件下，使得陣列輸出功率達(dá)到最小化。但傳統(tǒng)的Capon波束賦形算法由于其只能利用水平空間自由度的局限性，并不能根據(jù)用戶的角度信息進(jìn)行有效而準(zhǔn)確的波束賦形，為此，針對(duì)上述局限性問(wèn)題，通過(guò)增加垂直空

3、間自由度，將傳統(tǒng)2D Capon算法改進(jìn)為3D Capon算法，使得改進(jìn)后算法適合在3D MIMO場(chǎng)景下使用。同時(shí)針對(duì)改進(jìn)后算法在求解波束賦形權(quán)值向量過(guò)程中復(fù)雜度為3O(n)的問(wèn)題，提出了基于QR分解的3D Capon優(yōu)化波束賦形算法，算法聯(lián)合了QR分解以及三角矩陣求逆算法將3D Capon波束賦形算法的復(fù)雜度降低到了2O(n)。進(jìn)一步，利用該優(yōu)化算法設(shè)計(jì)了多用戶波束賦形方案，方案分別選擇在垂直場(chǎng)景和水平場(chǎng)景中具有代表性的高樓場(chǎng)景和廣場(chǎng)