5G大规模波束赋形技术综述

大规模波束赋形技术是5G新空口(NR)满足增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延(URLLC)以及海量机器间通信(mMTC)三大场景性能指标的核心技术。从学术研究和产业发展两个角度回顾了大规模波束赋形技术的发展历史,探究了大规模波束赋形技术性能增益的理论源头,分析了验证和测试结果,进一步说明了理论的正确性和大规模波束赋形技术的可行性;针对大规模波束赋形的关键技术展开讨论,从信道建模、传输/接收方案、反馈方案、参考信号设计和天线阵列设计等角度分析大规模波束赋形的技术瓶颈和可能的解决方案;介绍了大规模波束赋形技术在5G NR中的标准化方案,包括传输方案、信道状态信息获取机制、参考信号设计、协作方案和波束管理等,剖析其设计机理并指出了设计上的一些缺陷。最后对大规模波束赋形技术的演进方向做了总结和展望,梳理了进一步增强的技术方向。从产学研用等多个角度解析大规模波束赋形技术的发展脉络,希望为相关研究提供有益的指导和借鉴。     

5G毫米波端到端性能测试技术研究

面向5G毫米波大规模阵列天线基站,创新提出了端到端性能测试系统。从技术原理、硬件架构、系统校准这几个维讨论了如何完成毫米波基站的性能验证。依据3GPP定义的信道模型,仿真了暗室静区中的最关键指标角度功率谱相似度百分比,并且给出了指标建议。     

多波束赋形在非正交多址接入技术中的应用研究

为解决非正交多址接入(NOMA)技术在毫米波Massive MIMO系统中用户的分组受限于基站波束宽度的问题,提出了一种能够产生指向多个方向的波束的波束赋形方案.基于该多波束波束赋形方案,建立了多小区多用户场景下的用户资源分配的数学模型.为降低计算的复杂性,采用两阶段的资源分配算法.在第一阶段中,在给定的功率分配条件下将模型转化为联盟博弈中联盟的生成问题,并提出一种通过迭代确定用户分组和天线单元分配的算法;在第二阶段中,通过将非凸的数学优化问题转化为DC规划问题,提出用户功率分配的算法.仿真结果表明,本文所提多波束波束赋形方案能够有效产生指向多个方向的波束,且所提资源分配算法能够有效提高系统的性能.     

遗传算法在赋形波束阵列天线优化中的应用

本文对遗传算法应用于赋形波束阵列天线优化进行了研究,通过对算法的综合和改进,使赋形波束阵列天线在给定副瓣电平和波束覆盖的条件下,增益得到了明显改善,达到了优化的目的,证实了遗传算法应用于此类问题的可行性和有效性.     

5G毫米波基站的OTA 校准与测试方法研究

5G毫米波基站采用大规模多输入多输出(Massive MIMO)阵列的形式,且空口(Over the Air, OTA)测试将成为首选的5G 毫米波基站测试方案。文中针对数字波束成形形式的5G 毫米波基站大规模MIMO 阵列,给出了相应的OTA 校准与测试解决方案,提出了波束等效全向辐射功率(Beam Equivalent Isotropic Radiated Power,BEIRP)的概念,并将传统的射频传导测试指标进行了波束域的拓展,即定义了波束误差矢量幅度(Beam Error Vector Magnitude,BEVM)和波束邻道功率抑制比(Beam Adjacent Channel Leakage Ratio,BACLR)的指标。通过仿真与实验, 验证了相关方法、指标的可操作性与合理性,以期对5G 毫米波测试规范的制订有参考价值。     

基于时域调制反射阵列的波束赋形技术

传统的反射阵利用相控器件与微带线实现波束赋形。为了降低相控成本与系统复杂度,提出基于时域调制阵列波束赋形技术。时域调制反射阵列是一种基于简单可重构反射单元的反射阵,它利用控制可重构反射单元的开与关,达到控制阵列输出,实现旁瓣抑制、波束赋形等功能。通过理论推导及仿真,结果表明,时域调制反射阵可以在不采用传统阵列中的相控器件及馈电网络的前提下,采用最小方差无失真响应波束赋形方法与时间调制法,生成理想的方向图,实现波束赋形功能。此特性将有利于推广波束赋形技术在毫米波频段反射阵的应用。     

基于5G大规模阵列天线的传输协议之空口协议

移动通信在过去的十年里,4G已经在全球范围内实现大规模商用.如今,通过关键技术的引入,5G即将成为全世界通信行业研发的焦点,如何制定全球统一的5G行业标准,已经成为行业的共识.如何设计5G接入网统一空口(Unified Air Interface)及模块间传输协议来有效且灵活开放地支持各种不同类型的业务,如何考虑多天线传播兼容问题,是目前当务之急.     

5G波束赋形优化的典型场景立体覆盖研究

5G波束赋形技术是5G NR满足增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延(uRLLC)以及大规模机器类通信(mMTC)三大场景的核心技术之一.本研究采用大规模波束赋形增益计算方法对大规模波束赋形技术的实现原理、CSI反馈机制、波束扫描和波束管理的实现机制进行分析,研究发现波束赋形技术可以对水平和垂直方向进行扫描,增加了...     

一种阵列天线赋形波束综合方法

给出一种基于反离散傅里叶变换阵列天线赋形波束的综合算法,综合后的阵列天线波束形状与预给的波束形状吻合较好,从而达到设计要求。该方法具有计算速度快、计算量小、计算数值稳定性好的优点。是一种阵列天线波束赋形的实用方法。     

一种圆形天线阵列的波束赋形算法

基于自适应天线阵理论,给出一种用于圆形阵列天线方向图的波束赋形算法。该方法通过迭代获得一组最优权值,用来减小加权赋形方向图和期望方向图在主波束上的差别,同时将旁瓣电平降低到期望值。通过具体圆形阵列的算例说明了这种算法的有效性。     

基于GGASA算法优化信号互相关的MIMO雷达波束形成技术

MIMO(Multiple-input Multiple-output)雷达系统的单元或子阵辐射互不相同的波形,提供了足够的自由度用于天线波束的灵活成形和捷变,可以作为常规相控阵和正交雷达信号MIMO体制的通用化推广。在研究分析具有任意互相关特性的信号集合的选择综合波束方向图的基础上,采用全局遗传模拟退火算法对MIMO雷达的波束综合问题进行了最优化搜索,仿真结果显示,该算法获得了较好的结果。     

Mobile-Fi无线接入技术研究

在3G系统全面铺开的时候,一种新出台的无线通信标准却有可能对它的前景构成威胁,这就是Mobile-Fi,即IEEE 802．20标准,也称移动宽带无线接入(MBWA)标准。文章首先对最近提出的移动无线宽带接入标准Mobile-Fi作了介绍,并与Wi-Fi、WiMAX、3G、4G等进行了比较,分析了其发展所面临的挑战。     

基于扩频信号的MIMO雷达波束形成研究

多输入多输出雷达使用多个发射天线发射独立的信号,使用多个天线接收回波信号,对回波信号进行分离,相当于形成一个大的虚拟阵列。这里使用二进制扩频码分多址信号作为不同发射天线的发射信号。由于编码相关产生的高旁瓣,传统距离压缩方法不能产生恰当的目标距离像。使用Capon波束形成方法来降低距离旁瓣,同时产生更高的角度分辨率,可用于对目标成像。     

多入多出正交频分复用多播波束成形优化

为保证多播服务质量(QoS)要求,建议一种所有组成员满足信号与干扰加噪声比(SINR)门限的功率约束下多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)波束成形优化模型,提出在最大化多播MIMO分集策略下接收波成形算法,并得到发射波成形和接收波成形矢量及满足QoS要求所需最小发射功率。通过仿真与性能分析,证明满足最小SINR要求的波成形优化方法不仅能得到最小发射功率,同时具有改善多播用户间公平性的特性,并得到一些重要结论。     

Design and Implementation of An Active Multibeam Antenna System with 64 RF Channels and 256 Antenna Elements for Massive MIMO Application in 5G Wireless Communications

This paper focuses on the design and implementation of an active multibeam antenna system for massive MIMO applications in 5G wireless communications. The highly integrated active multibeam antenna system is designed and implemented at 5.8 GHz with 64 RF Channels and 256 antenna elements. The 64-channel highly integrated active multibeam antenna system provides a verification platform for digital beamforming algorithm and massive MIMO channel estimation for next generation wireless communications.     

基于“无线城市”的无线宽带接入技术应用

"无线城市"正成为衡量一座城市整体运行效率、信息化程度及国际竞争力的重要尺度。WiMAX WiFi Mesh是组建"无线城市"模型的主流技术。基本方法是在城市部署若干个WiMAX基站及遍布城市的无线接入点,进而通过接入点实现无处不在的无线接入。围绕"无线城市"介绍了相关概念、采用技术、组成结构及发展趋势。     

Channel Capacity of TDD-OFDM-MIMO for Multiple Access Points in a Wireless Single-Frequency-Network

The multiple-input-multiple-output (MIMO) technique is the most attractive candidate to improve the spectrum efficiency in the next generation wireless communication systems. However, the efficiency of MIMO techniques reduces in the line of sight (LOS) environments. In this paper, we propose a new MIMO data transmission scheme, which combines Single-Frequency-Network (SFN) with TDD-OFDM-MIMO applied for wireless LAN networks. In our proposal, we advocate to use SFN for multiple access points (MAP) MIMO data transmission. The goal of this approach is to achieve very high channel capacity in both LOS and non line of sight (NLOS) environments. The channel capacity of the proposed method is derived for the direct path environments and it confirms the effectiveness of the proposed scheme in the LOS scenario. Moreover, solid computer simulation results confirm the effectiveness of the proposed method in both, single user and multiuser scenarios.     

新时期5G无线通信技术发展跟踪与应用研究

通信技术在现代社会不可替代,而5G技术是目前无线通信领域的核心技术,其发展和应用得到了广泛重视。因此,以5G无线通信技术发展与应用现状作为切入点,分析国内外5G技术的发展和应用动态、新时期5G无线通信技术发展与应用趋势等,以更好地发挥5G无线通信技术的作用。     

任意形状旁瓣波束形成技术研究

在自适应零陷形成的基础上,提出了一种自适应加权算法,用于任意阵型阵列构成具有任意形状旁瓣的波束图,并考虑基元方向性对波束图的影响.给出了实现自适应加权算法的三个步骤,预先设定所需旁瓣形状及旁瓣级,采用循环,最终使旁瓣与预设形状吻合.将该算法用于均匀线阵和抛物线阵,均得到期望的结果,并与道夫-切比雪夫加权作了相应比较.研究表明,基元的方向性对该算法波束形成的影响很小,新算法可以消除基元宽带方向性对波束的影响.     

MIMO无线技术的研究现状

MIMO无线技术是通信领域的一项重要技术突破,堪称新一代无线通信系统中的文章详细探讨了MIMO无线通信技术的原理,并与智能天线技术进行对比,分析了国内外研究现状与发展趋势,包括MIMO的算法开发、信道建模、天线设计、测试平台构建、芯片开发与技术标准化进展等,为深入认识与研究MIMO通信技术奠定了基础.