米来短距离高速无线通信中,需要提供更高的传输速率以及传输速率差异更大的服务。毫米波段频率资源丰富,而且易于集成更多天线,适用于短跑离高速无线通信,受到广泛关注及研究。因此本文将针对毫米波段的多天线技术,以及其在多用户传输中的应用展开以下研究。1)在毫米波相控阵天线系统中采用基于波束切换的波束赋形,所需的最主要的信道信息便是离散的AOD(Angle of Departure)信息。本文从信息论角度分析了几种现有的波束搜索方法,指出寻找最优通信波束的波束搜索过程,本质上也是为得到离散AOD信息的信道估计过程,其利用波束增益高低的状态来估计离散的AOD信息。传统的搜索方法包括遍历搜索、基于二分的分级搜索方法等。这两种方法可估计出的离散AOD数目与训练波束数目之比不超过1,未充分利用波束重叠的状态,AOD信息估计效率还有提高空间。此外,基于二分的分级搜索方式在一个阶段内只能确定的2个离散AOD,导致在估计多个用户的AOD时复杂度急剧上升。针对上述两个缺陷,设计了LOS(Line of Sight视距)条件下改进的利用波束重叠的搜索方案。该方案设计的训练波束,其主瓣根据格雷映射规则互有重叠,使得某一 AOD可通过多个波束的增益状态来估计。本方案中,离散AOD数目与训练波束数目之比可达2K:K,提高了 AOD信息的估计效率,从而降低单用户搜索时整体复杂度;不仅如此,该方案在一个阶段内确定的离散AOD数目可达2K,在用于多用户的AOD估计时更加快捷。由此可见,该方案更适合用于LOS条件下移动性更强、用户数更多的场景,而且天线数目增加后,该方案优势更明显。2)相控阵产生的模拟波束,某个旁瓣或零陷处的增益会随着其与主瓣间距的增大而减小,即该波束对此方向上的干扰减小。利用这一规律,设计基于数模混合阵列天线的空间多用户传输方案,一方面采用模拟波束赋形区分多用户并进行基于分组的空间多用户调度,通过控制波束覆盖区域的间隔来控制组内多用户间干扰,进而控制各用户的容量,可以避免逐个衡量用户间干扰的复杂过程;另一方面通过数字MIMO技术进行用户内多流传输,并通过空间流数目控制用户传输速率。仿真表明,该空间多用户调度方式可提供差异化的容量,单流传输时容量差异程度最高可达2倍以上,速率差异程度最高可达4倍以上;在此基础上的空间流数目控制可进一步提高各用户的速率差异程度,多流传输时容量差异最高可达8倍以上,速率差异最高可达15倍以上。