随着移动终端的普及,数字多媒体业务取得了巨大的发展,移动通信对数据传输速率的需求呈大幅度增长,在可预见的未来,在保证用户能够获得无处不在的移动性和连通性的数据通信服务的前提下,全球移动数据通信流量将达到数倍于现今通信流量,目前无线个域网(Wireless Personal Area Netowrks,WPANs)和无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLANs)所能提供的数百Mbps峰值传输速率已经难以满足应用需求。针对这一问题,国内外研究人士提出了毫米波混合波束成形,而新兴的毫米波频率提出了许多移动无线通信的新挑战。主要的挑战是任何标准信道模型的不可用性。研究人员对信道行为的技术理解提出了新的架构技术,不同的多址和空中接口的新方法。还分析了安全问题的毫米波的非电离和热特性。此外,毫米波频率的生物安全性也在审查。针对上述问题,根据实现方式的不同,波束成形技术可分为数字波束成形和模拟波束成形;数字波束成形允许采用先进的传输策略,但同时也带来了更高的功耗和实现复杂度;模拟波束成形在实现上相对简单,但仅支持单流传输。通过在数字和模拟域进行联合波束成形,使得混合波束成形技术中射频链路数远小于阵列天线数,从而降低了数字信号的处理量,在性能下降可接受的情况下降低实现难度,同时在性能和复杂度间保持一定的平衡。基于此,本文对毫米波无线通信技术进行了全面的分析。通过对基于波束搜索的毫米波波束成形的相关技术进行了研究与分析,分析了基于全遍历、有效功率及全遍历改进的波束搜索算法的原理。对基于码本的波束搜索改进算法和基于到达角估计的编码矩阵运算方法进行了改进,对比分析了相关算法的复杂度及性能,并通过MATLAB仿真对基于Saleh-Valenzuela的稀疏信道的波束搜索和矩阵运算算法进行了仿真分析。仿真结果表明改进算法的平均搜索复杂度最低,通过对误码率和频谱效率的仿真,可以得出改进算法在保持较低搜索次数的同时取得不错的性能,基于MUSIC到达角估计的编码算法性能较好,且复杂度较低。本文通过对天线阵列技术、协议标准、毫米波通信信道模型、波束搜索机制、混合编解码矩阵求解算法等关键技术进行研究和探讨,重点研究了毫米波无线通信系统中的波束成形技术,主要内容包括:一、毫米波波束成形相关技术研究,如均匀直线和平面阵天线;,围绕毫米波大规模阵列天线的MIMO信道进行分析,对毫米波信道模型进行了简单介绍,其主要包括IEEE协议信道模型、IMT-Advaced信道模型、稀疏信道模型等三种信道模型;IEEE协议规定的波束成形的三个阶段:扇区级扫描阶段、波束优化阶段和波束跟踪阶段。二、对毫米波的三种信道模型进行了分析,包括IEEE协议信道模型、IMT-Advaced信道模型和稀疏信道模型;三、分析了基于全遍历的波束搜索和基于有效功率的波束搜索,尝试了基于全遍历改进的波束搜索;分析了三种方法的搜索复杂度,并设置不同的收发天线数量,通过仿真对比分析了三种算法的频谱效率和误码率性能。