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

2、用戶集體流量需求提供了有效的方法，同時，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MIMO通信機理以及常用波束賦形算法研究的基礎之上，深入分析了Capon波束賦形算法，算法的核心是通過調(diào)整波束賦形權(quán)值向量，實現(xiàn)在期望方向無失真條件下，使得陣列輸出功率達到最小化。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)用戶的角度信息進行有效而準確的波束賦形，為此，針對上述局限性問題，通過增加垂直空

3、間自由度，將傳統(tǒng)2D Capon算法改進為3D Capon算法，使得改進后算法適合在3D MIMO場景下使用。同時針對改進后算法在求解波束賦形權(quán)值向量過程中復雜度為3O(n)的問題，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波束賦形算法的復雜度降低到了2O(n)。進一步，利用該優(yōu)化算法設計了多用戶波束賦形方案，方案分別選擇在垂直場景和水平場景中具有代表性的高樓場景和廣場