毫米波移动通信系统中的波束赋形

2024-06-24 05:44

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

不懂推荐算法也能设计推荐系统

本文以商业化应用推荐为例,告诉我们不懂推荐算法的产品,也能从产品侧出发, 设计出一款不错的推荐系统。 相信很多新手产品,看到算法二字,多是懵圈的。 什么排序算法、最短路径等都是相对传统的算法(注:传统是指科班出身的产品都会接触过)。但对于推荐算法,多数产品对着网上搜到的资源,都会无从下手。特别当某些推荐算法 和 “AI”扯上关系后,更是加大了理解的难度。 但,不了解推荐算法,就无法做推荐系

基于人工智能的图像分类系统

目录 引言项目背景环境准备 硬件要求软件安装与配置系统设计 系统架构关键技术代码示例 数据预处理模型训练模型预测应用场景结论 1. 引言 图像分类是计算机视觉中的一个重要任务,目标是自动识别图像中的对象类别。通过卷积神经网络(CNN)等深度学习技术,我们可以构建高效的图像分类系统,广泛应用于自动驾驶、医疗影像诊断、监控分析等领域。本文将介绍如何构建一个基于人工智能的图像分类系统,包括环境

水位雨量在线监测系统概述及应用介绍

在当今社会,随着科技的飞速发展,各种智能监测系统已成为保障公共安全、促进资源管理和环境保护的重要工具。其中,水位雨量在线监测系统作为自然灾害预警、水资源管理及水利工程运行的关键技术,其重要性不言而喻。 一、水位雨量在线监测系统的基本原理 水位雨量在线监测系统主要由数据采集单元、数据传输网络、数据处理中心及用户终端四大部分构成,形成了一个完整的闭环系统。 数据采集单元:这是系统的“眼睛”,

嵌入式QT开发:构建高效智能的嵌入式系统

摘要: 本文深入探讨了嵌入式 QT 相关的各个方面。从 QT 框架的基础架构和核心概念出发,详细阐述了其在嵌入式环境中的优势与特点。文中分析了嵌入式 QT 的开发环境搭建过程,包括交叉编译工具链的配置等关键步骤。进一步探讨了嵌入式 QT 的界面设计与开发,涵盖了从基本控件的使用到复杂界面布局的构建。同时也深入研究了信号与槽机制在嵌入式系统中的应用,以及嵌入式 QT 与硬件设备的交互,包括输入输出设

JAVA智听未来一站式有声阅读平台听书系统小程序源码

智听未来,一站式有声阅读平台听书系统 🌟 开篇:遇见未来,从“智听”开始 在这个快节奏的时代,你是否渴望在忙碌的间隙,找到一片属于自己的宁静角落?是否梦想着能随时随地,沉浸在知识的海洋,或是故事的奇幻世界里?今天,就让我带你一起探索“智听未来”——这一站式有声阅读平台听书系统,它正悄悄改变着我们的阅读方式,让未来触手可及! 📚 第一站:海量资源,应有尽有 走进“智听

【区块链 + 人才服务】可信教育区块链治理系统 | FISCO BCOS应用案例

伴随着区块链技术的不断完善,其在教育信息化中的应用也在持续发展。利用区块链数据共识、不可篡改的特性, 将与教育相关的数据要素在区块链上进行存证确权,在确保数据可信的前提下,促进教育的公平、透明、开放,为教育教学质量提升赋能,实现教育数据的安全共享、高等教育体系的智慧治理。 可信教育区块链治理系统的顶层治理架构由教育部、高校、企业、学生等多方角色共同参与建设、维护,支撑教育资源共享、教学质量评估、

软考系统规划与管理师考试证书含金量高吗?

2024年软考系统规划与管理师考试报名时间节点: 报名时间:2024年上半年软考将于3月中旬陆续开始报名 考试时间:上半年5月25日到28日,下半年11月9日到12日 分数线:所有科目成绩均须达到45分以上(包括45分)方可通过考试 成绩查询:可在“中国计算机技术职业资格网”上查询软考成绩 出成绩时间:预计在11月左右 证书领取时间:一般在考试成绩公布后3~4个月,各地领取时间有所不同

系统架构师考试学习笔记第三篇——架构设计高级知识(20)通信系统架构设计理论与实践

本章知识考点:         第20课时主要学习通信系统架构设计的理论和工作中的实践。根据新版考试大纲,本课时知识点会涉及案例分析题(25分),而在历年考试中,案例题对该部分内容的考查并不多,虽在综合知识选择题目中经常考查,但分值也不高。本课时内容侧重于对知识点的记忆和理解,按照以往的出题规律,通信系统架构设计基础知识点多来源于教材内的基础网络设备、网络架构和教材外最新时事热点技术。本课时知识

计算机毕业设计 大学志愿填报系统 Java+SpringBoot+Vue 前后端分离 文档报告 代码讲解 安装调试

🍊作者:计算机编程-吉哥 🍊简介:专业从事JavaWeb程序开发,微信小程序开发,定制化项目、 源码、代码讲解、文档撰写、ppt制作。做自己喜欢的事,生活就是快乐的。 🍊心愿:点赞 👍 收藏 ⭐评论 📝 🍅 文末获取源码联系 👇🏻 精彩专栏推荐订阅 👇🏻 不然下次找不到哟~Java毕业设计项目~热门选题推荐《1000套》 目录 1.技术选型 2.开发工具 3.功能

【STM32】SPI通信-软件与硬件读写SPI

SPI通信-软件与硬件读写SPI 软件SPI一、SPI通信协议1、SPI通信2、硬件电路3、移位示意图4、SPI时序基本单元(1)开始通信和结束通信(2)模式0---用的最多(3)模式1(4)模式2(5)模式3 5、SPI时序(1)写使能(2)指定地址写(3)指定地址读 二、W25Q64模块介绍1、W25Q64简介2、硬件电路3、W25Q64框图4、Flash操作注意事项软件SPI读写W2