毫米波移动通信系统中的波束赋形

2024-06-24 05:44
文章标签 赋形 毫米波 波束 通信 移动 系统

本文主要是介绍毫米波移动通信系统中的波束赋形，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

在毫米波移动通信系统中，系统的频点较高，因此毫米波系统的射频器件易于小型化，然而同时也带来绕射能力差、穿透损耗大、路径损耗大[4][5]等缺点，这将大大降低了毫米波通信系统的接收功率，其中阻挡效应被认为是制约毫米波应用于移动通信系统的关键因素之一。为了对抗毫米波移动通信系统的噪声受限问题，目前普遍认为在毫米波移动通信系统中将会在发射端和接收端上同时使用天线阵列进行发送和接收[4][5]，因此必须要使用相应的波束赋形算法对收发端天线阵列的波束进行调整。

毫米波移动通信系统的波束赋形与传统的移动通信系统中的波束赋形在许多方面存在不同，其中非常关键的一点就是毫米波移动通信系统在极大的提升了系统的带宽的同时，也大大提高了对ADC和DAC的采样速率的要求，ADC与DAC的功耗和价格随着采样速率的增加而快速增加[6]，如果直接沿用传统的移动通信系统中的波束赋形的架构将会大大提升系统的成本和功耗，针对该问题，研究人员展开了大量的研究[18]，提出了模数混合的波束赋形和低位宽采样的波束赋形两种波束赋形的架构，其中低位宽采样的波束赋形算法性能相对较差，且约束较多，因此本文在这里主要研究基于模数混合的波束赋形架构的波束赋形算法。

基于模数混合的波束赋形架构的波束赋形算法主要分为主要包括基于码本的波束训练[7-10]和基于AOD估计的波束赋形[12][13]，基于码本的波束训练算法该方法在收发端都配置波束矢量的码本，通过波束搜索的方式发现最优的波束方向，已在WPAN系统中得到了广泛的应用[15]。文献[7][8]设计了一种应用于毫米波WPAN系统的基于码本的波束训练方法，采用多阶训练的形式进行波束训练，大大降低了波束训练的搜索时间。文献[9]中提出一种称为波束编码的波束训练方式，其给每个波束角度分配一个唯一的码字，可在一个符号内训练多个方向，同时可以有效地降低了信号方向波动引起的信号功率的波动。文献[10]设计一种双层圆形阵列用于毫米波移动通信系统的波束赋形，并设计了相应的码本和波束训练方法，仿真结果显示该方法可以有效地降低波束的建立时间。而基于AOD估计的波束赋形依据压缩感知理论，利用毫米波信道的稀疏特性[11][14][18][19]，提出对信号的AOA和AOD进行估计，根据估计方向进行波束赋形，该方法主要是面向5G毫米波移动通信系统的波束赋形，相应的研究较少。文献[12]基于毫米波信道的稀疏特性，将发送预编码与接收合并表示为一个稀疏重构问题，并设计了一种算法可以得到预编码的加权系数或合并的加权系数的近似最优解。文献[13]同样基于毫米波信道的稀疏特性，提出了一种可以对毫米波信道的参数进行自适应估计的、低复杂度的信道估计算法，并提出了一种适用于模/数混合结构的波束赋形算法。本文在接下来的内容中，首先简单地介绍下模数混合的波束赋形的基本原理和接收信号数学模型，然后具体介绍下文献[10]和文献[13]中的波束赋形算法，最后对毫米波移动通信系统的波束赋形研究现状进行总结，并分析了未来可能的研究方向。

参考文献

  • Forecast C V N I. Cisco Visual Networking Index: Global Mobile data Traffic Forecast Update 2014–2019[J]. Cisco Public Information, February, 2015, 3.
  • Andrews J G, Buzzi S, Choi W, et al. What will 5G be?[J]. Selected Areas in Communications, IEEE Journal on , 2014 , 32(6): 1065-1082.
  • Schotten H D, Uusitalo M A. Intermediate description of the spectrum needs and usage principles[J]. Deliverable D5, 1: V1.
  • Rappaport T S, Heath Jr R W, Daniels R C, et al. Millimeter Wave Wireless Communications[M]. Pearson Education, 2014.
  • Rappaport T S, Sun S, Mayzus R, et al. Millimeter wave mobile communications for 5G cellular: It will work![J]. Access, IEEE, 2013, 1: 335-349.
  • Le B, Rondeau T W, Reed J H, et al. Analog-to-digital converters[J]. Signal Processing Magazine, IEEE, 2005, 22(6): 69-77.
  • Wang J, Lan Z, Pyo C W, et al. Beam codebook based beamforming protocol for multi-Gbps millimeter-wave WPAN systems[J]. Selected Areas in Communications, IEEE Journal on, 2009, 27(8): 1390-1399.
  • Chen L, Yang Y, Chen X, et al. Multi-stage beamforming codebook for 60GHz WPAN[C]//Communications and Networking in China (CHINACOM), 2011 6th International ICST Conference on. IEEE, 2011: 361-365.
  • Tsang Y M, Poon A S Y, Addepalli S. Coding the beams: Improving beamforming training in mmwave communication system[C]//Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2011), 2011 IEEE. IEEE, 2011: 1-6.
  • Feng W, Xiao Z, Jin D, et al. Circular-antenna-array-based codebook design and training method for 60GHz beamforming[C]//Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 2013 IEEE. IEEE, 2013: 4140-4145.
  • Azar Y, Wong G N, Wang K, et al. 28 GHz propagation measurements for outdoor cellular communications using steerable beam antennas in New York City[C]//Communications (ICC), 2013 IEEE International Conference on. IEEE, 2013: 5143-5147.
  • El Ayach O, Rajagopal S, Abu-Surra S, et al. Spatially sparse precoding in millimeter wave MIMO systems[J]. Wireless Communications, IEEE Transactions on, 2014, 13(3): 1499-1513.
  • Alkhateeb A, El Ayach O, Leus G, et al. Channel estimation and hybrid precoding for millimeter wave cellular systems[J]. Selected Topics in Signal Processing, IEEE Journal of , 2014, 8(5): 831-846.
  • Akdeniz M R, Liu Y, Samimi M K, et al. Millimeter wave channel modeling and cellular capacity evaluation[J]. Selected Areas in Communications, IEEE Journal on , 2014, 32(6): 1164-1179.
  • IEEE Standard for Information technology Part 15.3: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for High Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs). IEEE Std 802.15.3c-2009.
  • Xue, W. Li, W. Ren, et al. Antenna Array Analysis and Synthesis[M]. Beihang University Press, 2011.
  • Balanis C A. Antenna theory: analysis and design[M]. John Wiley & Sons, 2012.
  • Sun S, Rappaport T S, Heath R W, et al. Mimo for millimeter-wave wireless communications: beamforming, spatial multiplexing, or both?[J]. Communications Magazine, IEEE, 2014, 52(12): 110-121.
  • Rappaport T S, Ben-Dor E, Murdock J N, et al. 38 GHz and 60 GHz angle-dependent propagation for cellular & peer-to-peer wireless communications[C]//Communications (ICC), 2012 IEEE International Conference on. IEEE, 2012: 4568-4573.
  • Malloy M L, Nowak R D. Near-optimal compressive binary search[J]. arXiv preprint arXiv:1203.1804, 2012.
  • Iwen M A, Tewfik A H. Adaptive strategies for target detection and localization in noisy environments[J]. Signal Processing, IEEE Transactions on, 2012, 60(5): 2344-2353.

这篇关于毫米波移动通信系统中的波束赋形的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1089327。

相关文章

通信系统网络架构_2.广域网网络架构

通信系统网络架构_2.广域网网络架构

1.概述          通俗来讲，广域网是将分布于相比局域网络更广区域的计算机设备联接起来的网络。广域网由通信子网于资源子网组成。通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网构建，将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，实现资源子网的共享。 2.网络组成          广域网属于多级网络，通常由骨干网、分布网、接入网组成。在网络规模较小时，可仅由骨干网和接入网组成
阅读更多...
ROS话题通信流程自定义数据格式

ROS话题通信流程自定义数据格式

ROS话题通信流程自定义数据格式 需求流程实现步骤定义msg文件编辑配置文件编译 在 ROS 通信协议中，数据载体是一个较为重要组成部分，ROS 中通过 std_msgs 封装了一些原生的数据类型,比如:String、Int32、Int64、Char、Bool、Empty… 但是，这些数据一般只包含一个 data 字段，结构的单一意味着功能上的局限性，当传输一些复杂的数据，比如:
阅读更多...
移动硬盘盒：便携与交互的完美结合 PD 充电IC

移动硬盘盒：便携与交互的完美结合 PD 充电IC

在数字化时代的浪潮中，数据已成为我们生活中不可或缺的一部分。随着数据的不断增长，人们对于数据存储的需求也在不断增加。传统的存储设备如U盘、光盘等，虽然具有一定的便携性，但在容量和稳定性方面往往难以满足现代人的需求。而移动硬盘，以其大容量、高稳定性和可移动性，成为了数据存储的优选方案。然而，单纯的移动硬盘在携带和使用上仍存在诸多不便，于是，移动硬盘盒应运而生，以其独特的便携性和交互性，成为了数据存储
阅读更多...
Linux系统稳定性的奥秘：探究其背后的机制与哲学

Linux系统稳定性的奥秘：探究其背后的机制与哲学

在计算机操作系统的世界里，Linux以其卓越的稳定性和可靠性著称，成为服务器、嵌入式系统乃至个人电脑用户的首选。那么，是什么造就了Linux如此之高的稳定性呢？本文将深入解析Linux系统稳定性的几个关键因素，揭示其背后的技术哲学与实践。 1. 开源协作的力量Linux是一个开源项目，意味着任何人都可以查看、修改和贡献其源代码。这种开放性吸引了全球成千上万的开发者参与到内核的维护与优化中，形成了
阅读更多...
VirtualBox中，虚拟系统文件VDI移动或者复制

VirtualBox中，虚拟系统文件VDI移动或者复制

在安装virtualbox以后有时需要复制，移动虚拟磁盘等操作，这些操作在vmware的虚拟机下面可以直接操作虚拟磁盘即可使用，但是在virtualbox环境 下每个VDI 文件都有一个唯一的uuid，而VirtualBox 不允许注册重复的uuid，所以直接复制的VDI文件是不能拿来使用的，我们就需要使用到virtualbox自带的管理命令来克隆一个VDI，这样通过命令克隆的VDI文件会重
阅读更多...
PS系统教程25

PS系统教程25

介绍软件 BR（bridge） PS 配套软件，方便素材整理、管理素材 作用：起到桥梁作用 注意：PS和BR尽量保持版本一致 下载和安装可通过CSDN社区搜索，有免费安装指导。 安装之后，我们打开照片只需双击照片，就自动在Ps软件中打开。 前提：电脑上有PS软件 三种预览格式 全屏预览 评星级 直接按数字键就可以 方向键可以更换图片 esc退出 幻灯片放
阅读更多...
风水研究会官网源码系统-可展示自己的领域内容-商品售卖等

风水研究会官网源码系统-可展示自己的领域内容-商品售卖等

一款用于展示风水行业，周易测算行业，玄学行业的系统，并支持售卖自己的商品。 整洁大气，非常漂亮，前端内容均可通过后台修改。 大致功能： 支持前端内容通过后端自定义支持开启关闭会员功能，会员等级设置支持对接官方支付支持添加商品类支持添加虚拟下载类支持自定义其他类型字段支持生成虚拟激活卡支持采集其他站点文章支持对接收益广告支持文章评论支持积分功能支持推广功能更多功能，搭建完成自行体验吧！ 原文
阅读更多...
使用JWT进行安全通信

使用JWT进行安全通信

在现代Web应用中，安全通信是至关重要的。JSON Web Token（JWT）是一种流行的安全通信方式，它允许用户和服务器之间安全地传输信息。JWT是一种紧凑的、URL安全的表示方法，用于在两方之间传输信息。本文将详细介绍JWT的工作原理，并提供代码示例帮助新人理解和实现JWT。 什么是JWT？ JWT是一种开放标准（RFC 7519），它定义了一种紧凑且自包含的方式，用于在各方之间以JSO
阅读更多...
Django 路由系统详解

Django 路由系统详解

Django 路由系统详解 引言 Django 是一个高级 Python Web 框架，它鼓励快速开发和干净、实用的设计。在 Django 中，路由系统是其核心组件之一，负责将用户的请求映射到相应的视图函数或类。本文将深入探讨 Django 的路由系统，包括其工作原理、配置方式以及高级功能。 目录 路由基础URL 映射路由参数命名空间URL 反向解析路由分发include 路由路由修饰符自
阅读更多...
【图像识别系统】昆虫识别Python+卷积神经网络算法+人工智能+深度学习+机器学习+TensorFlow+ResNet50

【图像识别系统】昆虫识别Python+卷积神经网络算法+人工智能+深度学习+机器学习+TensorFlow+ResNet50

一、介绍 昆虫识别系统，使用Python作为主要开发语言。通过TensorFlow搭建ResNet50卷积神经网络算法（CNN）模型。通过对10种常见的昆虫图片数据集（‘蜜蜂’, ‘甲虫’, ‘蝴蝶’, ‘蝉’, ‘蜻蜓’, ‘蚱蜢’, ‘蛾’, ‘蝎子’, ‘蜗牛’, ‘蜘蛛’）进行训练，得到一个识别精度较高的H5格式模型文件，然后使用Django搭建Web网页端可视化操作界面，实现用户上传一
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2