【摘 要】
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随着无线通信技术的不断发展与广泛应用,无线数据业务呈爆炸式增长,将毫米波用于无线通信成为解决频谱资源短缺、提高系统容量的根本途径。为了抵制毫米波信号严重的路径衰落,必须采用大规模MIMO结构提高信号的收发增益。然而,对于大规模MIMO天线阵列,系统很难为每根天线提供独立的射频链路及其配套硬件电路,信号发射端也很难获得完备的信道状态信息。因此,有必要对信道的统计特性进行有效估计,提出适用于毫米波系统
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随着无线通信技术的不断发展与广泛应用,无线数据业务呈爆炸式增长,将毫米波用于无线通信成为解决频谱资源短缺、提高系统容量的根本途径。为了抵制毫米波信号严重的路径衰落,必须采用大规模MIMO结构提高信号的收发增益。然而,对于大规模MIMO天线阵列,系统很难为每根天线提供独立的射频链路及其配套硬件电路,信号发射端也很难获得完备的信道状态信息。因此,有必要对信道的统计特性进行有效估计,提出适用于毫米波系统的低复杂度混合预编码策略。针对此问题,本论文主要完成以下工作:(1)基于连续基追踪(CBP)原理构造了一种波束字典矩阵,并设计了一种多分辨率码本,以降低毫米波大规模MIMO系统信道参数估计的复杂度。同时,利用估计的信道参数完成了信道状态信息重构,并通过SOMP混合预编码算法对该混合预编码的性能进行了评估。实验表明基于连续基追踪的波束字典能够提高信道估计精度。(2)基于均匀网格字典的信道估计方法得到包含路径增益信息较低维度的波束空间信道,并对波束空间信道矩阵进行奇异值分解获得最优预编码矩阵。然后,为了降低混合预编码的计算复杂度,设计了一种离散傅立叶变换—互相无偏基(DFT-MUB)码本,将互相无偏基码本应用于数字波束成形,而离散傅立叶码本应用于射频模拟波束成形。同时,利用波束空间混合预编码算法(BHP)完成模拟预编码与数字预编码设计,避免了常规迭代算法中大量的“矩阵求逆”。与全数字预编码方式相比,不仅保证性能损失小于5%,还降低了计算复杂度。
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