毫米波通信混合波束賦形技術研究.pdf

1、無線通信技術因為其成本較低和使用、部署簡單方便的特點在人們的生活、工作中有了越來越重要的地位。目前普遍使用的無線終端的工作頻段都在微波頻段，主要是2.4G和5G頻段，這些頻段可用帶寬小。相反的，隨著各類無線終端設備數(shù)量的大量增加，現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸速率無法滿足龐大用戶群體日益增加的高傳輸速率需求，現(xiàn)階段用戶追求的傳輸速率高達多個Gbps。鑒于2.4G和5G頻段頻譜資源的不足，可用帶寬少，因此開發(fā)新的頻段勢在必行，而毫米波段因為

2、具有更大帶寬，正受到越來越多的關注。
　　毫米波因為其頻譜特性，在傳播過程中有很大的損耗，因此需要使用波束成形技術，將復用增益、分集增益、天線增益、陣列增益以及干擾消除等進行結合，進一步增加通信鏈路的容量。在IEEE802.11ad等毫米波通信系統(tǒng)中，普遍采用了混合波束賦形技術，即通過陣列天線波束成形而獲得的天線增益和陣列增益，有效補償毫米波頻段過大的路徑損耗和穿透損耗，將數(shù)字波束成形和模擬波束成形進行級聯(lián)，進一步充分利用其復用增

3、益和分集增益。
　　論文重點圍繞IEEE802.11ad標準的波束訓練流程，詳細地說明了毫米波通信系統(tǒng)中所采用的扇區(qū)級掃描和波束優(yōu)化過程，并分析了每個階段中收發(fā)端的天線波束狀態(tài)。然后對IEEE802.11ad進行了鏈路級仿真，搭建了仿真平臺，并給出了仿真曲線進行校準。針對混合波束賦形接收端反饋開銷過大的問題，論文給了一種適用于IEEE802.11ad波束成形訓練反饋設計方案，以有效滿足毫米波通信系統(tǒng)波束賦形訓練要求。
　　在

4、毫米波無線通信系統(tǒng)中很容易配置使用更多天線單元，而天線數(shù)量的增多意味著仍然使用傳統(tǒng)的數(shù)字波束成形技術在成本和復雜度上變得無法接受。論文圍繞低復雜度的部分連接架構，研究了射頻鏈路數(shù)與能效和譜效的關系，重點研究在保證增益的前提下最優(yōu)的射頻鏈路數(shù)。論文首先分析了部分連接架構下，能效、譜效和射頻鏈路數(shù)之間的關系，然后證明了在考慮鏈路器件功率的前提下，存在一個最佳功率點，也就是綠點(Green Point)。其次分析了給定譜效的條件下，鏈路數(shù)對能