60GHz超寬帶系統(tǒng)中波束成形算法的研究.pdf

1、多媒體應(yīng)用日漸發(fā)展，也對(duì)無(wú)線通信的傳輸速率和信號(hào)帶寬提出與日俱增的需求，這就為60GHz無(wú)線通信的研究提出了市場(chǎng)需求。然而，由于它的鏈路預(yù)算約束，毫米波無(wú)線電設(shè)計(jì)面臨一些挑戰(zhàn)。對(duì)于60GHz系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，為了克服巨大的路徑損耗，采用波束成形技術(shù)同時(shí)利用發(fā)送和接收的多天線陣列將是非常重要的技術(shù)。
　　本文圍繞60GHz通信系統(tǒng)中的波束成形這一關(guān)鍵技術(shù)，首先簡(jiǎn)要研究了較為典型的幾類波束成形算法，然后著重研究了最具代表性的特征波束成形（Ei

2、gen Based Beamforming，EBB）算法?？紤]到MIMO-OFDM（Multi-Input Multi-Output—Orthogonal Frequency Division Multiplex）系統(tǒng)中各子載波之間的頻域相關(guān)性，提出了一種新的一階擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)奶卣鞑ㄊ尚嗡惴?，并引入分塊的思想，均用來(lái)降低系統(tǒng)的操作復(fù)雜度。然后通過(guò)研究一種級(jí)數(shù)迭代波束成形技術(shù)，獲得對(duì)無(wú)需信道估計(jì)的迭代波束成形的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)，以此為基礎(chǔ)提出了一種

3、正交迭代波束成形，最后均對(duì)其性能進(jìn)行了驗(yàn)證和分析。
　　第一章主要概述了60GHz通信系統(tǒng)和其中的波束成形技術(shù)的研究背景和現(xiàn)狀，介紹了本文的研究思路、基本架構(gòu)和作者的主要工作。
　　第二章為了便于設(shè)計(jì)與仿真后續(xù)算法，先簡(jiǎn)述了MIMO-OFDM系統(tǒng)下單用戶波束成形技術(shù)的信號(hào)模型，然后討論了60GHz系統(tǒng)中 IEEE802.15.3c標(biāo)準(zhǔn)中的信道傳輸特性、信道脈沖響應(yīng)和功率延遲分布等，以及目前幾類典型的波束成形技術(shù)。其中，著重研

4、究了特征波束成形算法。
　　第三章主要研究了時(shí)分雙工（TimeDivision Duplex，TDD）系統(tǒng)中基于信道互易性的波束成形技術(shù)——特征波束成形技術(shù)（EBB）、一階擾動(dòng)補(bǔ)償（First Order Perturbation Compensation，F(xiàn)OPC）以及對(duì)子載波分塊的思想和原則。在綜合三者之后，提出了FOPC-EBB-BLOCK波束成形算法，該算法可以利用頻域信道矩陣的相關(guān)性來(lái)降低系統(tǒng)處理的復(fù)雜度。該算法通過(guò)對(duì)所

5、有子載波進(jìn)行分塊操作和設(shè)置相應(yīng)的門(mén)限閾值，減少了系統(tǒng)波束成形所需要的矩陣分解的次數(shù)，進(jìn)而降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。然后，分別針對(duì)60GHz室內(nèi)傳輸系統(tǒng)在視距（Line of Sight，LOS）和非視距（No Line of Sight，NLOS）兩種不同的情形，進(jìn)行性能的仿真和比較分析。
　　第四章針對(duì)當(dāng)前波束成形技術(shù)需要信道估計(jì)和反饋波束成形矢量這一復(fù)雜度較高的問(wèn)題，研究分析了級(jí)數(shù)迭代波束成形算法，發(fā)現(xiàn)其對(duì)于傳輸多流數(shù)據(jù)的系統(tǒng)復(fù)雜度