60GHz超寬帶系統(tǒng)中波束成形算法的研究.pdf

1、多媒體應用日漸發(fā)展，也對無線通信的傳輸速率和信號帶寬提出與日俱增的需求，這就為60GHz無線通信的研究提出了市場需求。然而，由于它的鏈路預算約束，毫米波無線電設計面臨一些挑戰(zhàn)。對于60GHz系統(tǒng)來說，為了克服巨大的路徑損耗，采用波束成形技術同時利用發(fā)送和接收的多天線陣列將是非常重要的技術。
　　本文圍繞60GHz通信系統(tǒng)中的波束成形這一關鍵技術，首先簡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性，提出了一種新的一階擾動補償?shù)奶卣鞑ㄊ尚嗡惴?，并引入分塊的思想，均用來降低系統(tǒng)的操作復雜度。然后通過研究一種級數(shù)迭代波束成形技術，獲得對無需信道估計的迭代波束成形的基礎認識，以此為基礎提出了一種

3、正交迭代波束成形，最后均對其性能進行了驗證和分析。
　　第一章主要概述了60GHz通信系統(tǒng)和其中的波束成形技術的研究背景和現(xiàn)狀，介紹了本文的研究思路、基本架構和作者的主要工作。
　　第二章為了便于設計與仿真后續(xù)算法，先簡述了MIMO-OFDM系統(tǒng)下單用戶波束成形技術的信號模型，然后討論了60GHz系統(tǒng)中 IEEE802.15.3c標準中的信道傳輸特性、信道脈沖響應和功率延遲分布等，以及目前幾類典型的波束成形技術。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分雙工（TimeDivision Duplex，TDD）系統(tǒng)中基于信道互易性的波束成形技術——特征波束成形技術（EBB）、一階擾動補償（First Order Perturbation Compensation，F(xiàn)OPC）以及對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性來降低系統(tǒng)處理的復雜度。該算法通過對所

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