【摘 要】
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基于波束的通信和毫米波传输是NR的关键技术。毫米波通信存在严重的路径损耗问题,采用大型天线阵列及波束对准等技术有助于改善链路质量。本文对毫米波传输的天线阵列配置、波束选择及波束训练等问题进行了研究,主要的研究内容如下:（1）基于均匀平面天线阵列的系统平均可达和速率的研究。研究了均匀矩形平面阵列（Uniform Rectangular Planar Array,URPA）的天线结构,分析了其方向矢量
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基于波束的通信和毫米波传输是NR的关键技术。毫米波通信存在严重的路径损耗问题,采用大型天线阵列及波束对准等技术有助于改善链路质量。本文对毫米波传输的天线阵列配置、波束选择及波束训练等问题进行了研究,主要的研究内容如下:（1）基于均匀平面天线阵列的系统平均可达和速率的研究。研究了均匀矩形平面阵列（Uniform Rectangular Planar Array,URPA）的天线结构,分析了其方向矢量特点,根据水平和垂直的二维方向模型,给出系统平均可达和速率的表达式。研究表明采用平面天线阵列比线性阵列能更好实现空域分割,天线所占用空间更小。（2）基于QR分解的波束选择算法的研究。基于数字域与链路域预编码的场景,其中链路数目小于天线元数目,提出了一种波束选择方法。该方法将用户分成非干扰用户（Noninterference-Users,NIUs）和干扰用户（Interference-Users,IUs）两组,对于NIUs组选择对应其中用户接收功率最大的波束,对于IUS组用户采用QR分解和迭代方法寻找使系统和速率最大的波束组合,然后对NIUs组和IUs组的波束组合构成的矩阵进行对角化处理以消除用户间干扰。将所提出的算法与最大化幅度算法、干扰感知算法及ZF方法进行了性能比较,在频谱效率和功率效率上均有所提升。（3）MU-MIMO中单RF链的波束训练方案的研究。提出了两种基于单RF链的波束训练方案:顺序下行-上行（Sequential Downlink-Uplink,SDU）扇区扫描方案和顺序下行-下行（Sequential Downlink-Downlink,SDD）扇区扫描方案。分析了用户数量趋向于无穷大及传输趋于Lo S路径传播两种场景下单RF波束训练方案的平均速率及有效速率。推导和仿真结果表明,随着用户数量增多,SDU和SDD方案平均速率趋近穷举搜索法,而有效速率方面SDD方案优于SDU方案。同穷举搜索法相比,SDU和SDD方案可以减少波束训练开销。
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