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...     

CDMA系统下行波束赋形算法

未来的移动通信业务需求将导致下行容量远大于上行容量。在基站端采用智能天线下行波束赋形技术可以解决这一问题。本文系统分析了CDMA系统下行波束赋形的两个主要技术难点,即下行信道协方差矩阵的估计和下行波束赋形算法．并简要介绍了几种下行波束赋形算法。     

TD-LTE双流波束赋形技术分析

文章介绍了3GPP Release 9中提出的双流波束赋形技术,对双流波束赋形技术的实现原理以及两种不同的应用场景进行了阐述。通过仿真,文章对单用户双流波束赋形时TM8与TM3和TM7进行了性能对比,并对单用户双流波束赋形和多用户双流波束赋形下的小区吞吐量增益进行了比较分析,分别给出了它们的信噪比适用门限。最后,文章通过外场测试评估,对仿真结果进行了验证,并给出双流波束赋形技术对系统吞吐量增益的结论。     

波束赋形技术在TD-SCDMA网络优化中的应用

波束赋形技术是智能天线在TD-SCDMA系统中的主要应用之一,简要介绍了智能天线波束赋形的原理,并对比了天津地区无线设备厂家和天线厂家的权值设置的波束赋形的仿真效果。在天津TD-SCDMA系统的网络优化中,根据地域信号覆盖特点,通过修改天线权值参数、优化广播信道波速赋形效果达到了改善TD网络信号覆盖的目地。     

LTE系统的多天线技术探讨

LTE的多天线技术包含了分集、空间复用和波束赋形技术。与之相对应,LTE规定了8种传输模式。文章介绍了多天线技术的分类,对TM3与TM7的切换做了简要分析,探讨了波束赋形与发送分集的性能对比。     

智能天线在TD-LTE中的应用分析

文章从技术层面介绍了智能天线的基础技术、波束赋形技术和自适应算法,介绍了TD-LTE中智能天线的单流波束赋形、双流波束赋形技术及相关算法,分析了智能天线在TD-LTE中的应用情况,最后简述了智能天线技术的发展态势。     

LTE中双流波束赋型的标准化进展

双流波束赋形是3GPP RAN1 R9的工作项目,目的是将LTE R8中的单流波束赋形扩展到双流,要求所有增强的能力在网络侧和终端侧均后向兼容R8。介绍了双流波束赋形的标准进展,并简要分析了相关的问题。     

基于差分进化算法的阵列天线波束赋形研究

在阵列天线波束赋形设计中,通常方法是对阵列的阵因子进行分析,这类方法没有考虑阵列单元的影响,所设计的波束形状与要求的有一定差异。本文将差分进化算法(DE)与高频电磁仿真软件HFSS相结合,分析阵中每个单元的影响,减少波束赋形结果与天线实际方向图之间的差异。文中对一个微带缝隙阵列天线进行了低副瓣优化设计,设计结果和HFSS仿真结果吻合良好,两者之间差异在0.3dB范围之内,验证了设计方法的可行性。     

LTE系统中的双流波束赋形技术研究

通过洋细分析波束赋形算法及其在LTE系统甲的实现方式,对波束赋形性能以及发射天线数对波束赋形系统性能的影响进行了仿真,仿真结果表明,双流波束赋形适用于小区中心区域SINR高的区域：增加发射天线的数量能够改蓠波束赋形系统的SINR性能,从而提升系统的容量。最后指出了波束赋形技术进一步的研究方向。     

一种阵列天线快速波束赋形方法

介绍了一种阵列天线快速赋形方法,该方法基于Orchard综合,采用遗传算法对Schelkunoff单位圆零点的位置移动实现波束赋形。波束赋形分为两个步骤:1)根据副瓣电平采用解析法确定初始零点位置;2)以赋形区域内零点径向位移作为自由度,用遗传算法进行赋形区域单目标寻优。相对常见以阵元的幅度相位作为自由度编码的遗传算法赋形,该方法不仅有效避免了副瓣和赋形区的多目标均衡问题,而且算法自由度大幅减少,收敛速度快,能够同时实现较低副瓣电平和赋形区精度要求。通过余割平方赋形和扇形波束两个实例说明该方法的有效性,可以应用于阵列天线快速赋形设计。     

特殊覆盖场景下的广播波束赋形应用研究

利用广播波束赋形技术实现小区覆盖优化是近来智能天线的一个研究热点,但是目前的研究主要集中在65°、90°等常见广播波束赋形应用上。首先介绍了智能天线广播波束赋形的基本方法,在此基础上总结了有特殊广播覆盖需求的几种常见场景,将其作为目标覆盖分析了如何生成对应的广播波束权值,并通过实验验证了特殊广播覆盖场景下权值的赋形效果。     

TD-LTE双流波束赋形测试解决方案

双流波束赋形是LTE标准3GPP R9中引进的技术,对于TD-LTE是必选技术,对于FDD-LTE是可选技术。该技术主要优势在于多天线情况下,可以增加覆盖范围,提高系统吞吐量,减少干扰,提高边缘用户的可靠性,同时也可以提升小区中心用户的吞吐量。本文简要介绍了罗德与施瓦茨公司针对TD-LTE双流波束赋形完整的测试解决方案。     

TD-LTE系统中MIMO技术的应用场景与介绍

从大规模试验网络需要的布网技术角度,对几种MIMO的原理以及应用场景进行描述,对波束赋形的天线模式、物理层过程、波束赋形在TD-LTE基站系统中的实现和原理以及几种Beam forming算法的特点和应用场景进行了介绍与分析.     

TD-LTE系统中MIMO技术的应用场景与介绍

从大规模试验网络需要的布网技术角度,对几种MIMO的原理以及应用场景进行描述,对波束赋形的天线模式、物理层过程、波束赋形在TD-LTE基站系统中的实现和原理以及几种Beam forming算法的特点和应用场景进行了介绍与分析.     

60 GHz毫米波通信中上行链路混合波束赋形技术研究

该文针对60 GHz通信网络上行链路提出一种基于码本的混合波束赋形技术,实现复杂度与接收性能之间的折中。用户设备采用固定码本波束切换发射信号,接收设备首先利用码本执行到达角预估,在此基础上进一步设计最佳接收波束,以抑制上行链路相互干扰;并设计一种改进的最小均方误差(LMS)波束形成算法,通过设置有效初值提升迭代性能。仿真结果表明,混合波束赋形算法可有效提升60 GHz通信系统传输性能,同时验证新算法能显著提高接收信号的信干噪比。     

八天线TD-LTE系统的波束赋形算法分析

多天线是天线技术的发展趋势,TD-LTE引入了8发2收的天线配置.基于小间距多天线阵列,利用TDD系统信道互易性,波束赋形技术可以根据上行导频获得信道信息,形成对基带(中频)信号的最佳组合或者分配,补偿无线传播过程中由空间损耗、多径效应等因素引入的信号衰落与失真,同时降低同信道用户间的干扰.EBB(Eigen-based Beamforming)算法是波束赋形主要算法之一,该算法中在整个波束空间中,找到使接收信号功率最大的赋形权矢量.通过仿真,对EBB算法在各种应用场景下的性能进行了分析,结果表明八天线EBB波束赋形算法可以正确实现波束合成,在低速或上行信道信息估计误差较小情况下能够明显提高系统性能.     

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。     

方位数字波束形成SAR系统的性能分析

讨论了数字波束形成(DBF,digital beamforming)技术在星载合成孔径雷达(SAR,synthetic aperture radar)系统中的应用.详细讨论了天线尺寸,方位分辨率,脉冲重复频率等系统参数,分析了数字波束形成SAR系统的性能,并与常规SAR系统的这些参数做了比较.分析表明,在SAR系统接收端应用数字波束形成技术可以在实现高方位分辨率的同时展宽测绘带.     

TD-SCDMA智能天线系统的特点及测试

本文简要介绍了智能天线的原理、智能天线阵的物理特性和波束赋形、智能天线算法的实现,最后对TD-SCDMA智能天线的现场测试进行了分析,指出了测试时应注意的事项.