THz-MIMO系统中基于深度学习的混合预编码算法研究

来源 :内蒙古大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:usuke
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
太赫兹频段的通信由于其具有巨大的带宽和提供超高传播速率的优点,被认为是未来6G无线系统中的关键技术,并且受到学术界越来越多的关注。为了克服严重的路径损耗衰落,缓解高功率消耗,采用混合预编码技术的太赫兹大规模多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)系统已被广泛考虑应用于太赫兹通信中。然而,在太赫兹大规模MIMO系统中,由于太赫兹大规模MIMO系统的带宽更大,在基站端配备的天线数目更多又导致波束宽度非常窄,因此不同子载波上的波束所对准的物理方向与目标物理方向之间的物理方向偏差将显著增大,将完全分裂成独立的物理方向。这种现象被称为波束分裂效应,将导致严重的阵列增益损失,这在太赫兹大规模MIMO系统中不可忽视。此外,混合预编码的复杂优化问题求解也一直是一个关键问题,在不完美信道状态信息(Channel State Information,CSI)的情况下变得更加具有挑战性。针对波束分裂效应,通过在射频链和移相器之间引入时延网络可以将移相器生成的与频率无关的波束转化成由时延和相位联合控制的与频率相关的波束,从而补偿阵列损失。然而,上述算法是基于假设已知完美CSI的基础上进行的,在现实中获取完美CSI非常困难。因此,受到深度学习方法的启发,利用基于无监督的深度学习方法无需大量标签数据的优势,针对此问题,本文提出了一种在不完美CSI的情况下基于无监督学习的深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)混合预编码方案,通过训练DNN模型来学习最优混合预编码矩阵,从而达到提升系统性能的目的。考虑多用户太赫兹大规模MIMO系统,基于全连接神经网络的算法并不能完全消除多用户干扰,导致基于无监督的学习方法性能受限。针对此问题,受到注意力机制的启发,提出了一种基于注意力机制的卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)混合预编码方案,注意力机制可以提取多用户间干扰的特征,根据此特征,CNN学习最优模拟预编码矩阵,从而最大化系统可达速率。通过算法仿真实验分析,所提出的算法可以在太赫兹频率下实现较优的可达速率性能,并且其鲁棒性也得到了验证。
其他文献
丁基羟基甲苯(butylated hydroxytoluene,BHT)是目前使用最广泛的合成酚类抗氧化剂,由于大量生产和使用,BHT及其代谢产物已在水环境和生物体中频繁检出。研究表明BHT具有潜在的内分泌干扰效应和发育毒性,然而关于BHTs对鱼类早期发育阶段的毒性效应仍缺乏系统性研究。本论文选取BHT及其4种代谢产物(BHT-Q,BHT-OH,BHT-CHO和BHT-COOH)在0.01、0.1
学位
许多的植物内生菌不仅可以促进宿主植物的生长,还能提高宿主的种子萌发率、根长及根的表面积。对其研究,可为利用植物内生促生菌提供重要理论支持。本研究采用多相分类方法对从采自内蒙古土默特右旗的细叶盐爪爪(Kalidium cuspidatum)的茎中分离的一株命名为HU2P27T菌株进行分类鉴定,得到以下结果:(1)菌株HU2P27T为革兰氏染色阳性、严格好氧、具有运动性、形成内芽孢、乳白色的中等嗜盐菌
学位
未来第六代无线通信系统向万物互联方向发展。随着移动设备和物联网设备数量的快速增长,以及移动数据流量需求的激增,频谱资源消耗殆尽和系统容量不足等问题逐渐涌现出来。为满足无线通信需求,异构组网技术可以通过增加多类型小型基站数目,进而缩短终端设备与基站间距离,有效提高系统容量。同时,异构网络可以通过微基站与宏基站共享相同的信道的方式提高频谱效率来解决频谱短缺的问题。但是在异构网络中,大量微基站与海量终端
学位
在内陆盐碱土可培养微生物多样性的调查中,从内蒙古土默特右旗盐采集的盐碱土样本中分离到一株放线菌,命名为RN3S43T。该菌株与现有模式菌株的16S r RNA基因序列的同源性均较低。本文采用多相分类方法对该菌株进行鉴定,并分析了它的基因组,主要研究结论如下:(1)菌株RN3S43T的革兰氏染色反应阳性、严格好氧,细胞呈杆状,菌株在10~40℃(最适温度为30℃)、p H 6.0~10.0(最适p
学位
集约化农田剖面土壤累积的过量的硝态氮(NO3--N)会导致地下水污染及氧化亚氮(N2O)的间接排放。但对剖面土壤NO3-的去除过程--反硝化氮气(N2)损失的定量存在很大的不确定性,以往的研究大多基于无氧条件下的测定,而剖面不同深度土壤氧气(O2)浓度的变化如何影响各层土壤N2的产生仍缺乏科学认知。本研究依托长期集约化管理的夏玉米-冬小麦轮作农田实验平台,基于在玉米生长季田间原位观测的不同深度土壤
学位
本文采用有限差分法和密度矩阵原理研究了抛物势InGaN/GaN核壳量子点(CSQD)和GaN/InGaN反核壳量子点(ICSQD)两种结构中电子的带内跃迁光吸收,详细讨论了无杂质和有杂质存在两种情形下的尺寸和混晶效应,并对两种结构的研究结果进行了分析和比较.InGaN/GaN CSQD中带内跃迁光吸收的计算结果表明:随着核半径的增加,光吸收系数的吸收峰位均呈现明显的先蓝移后红移的现象,总光吸收系数
学位
Mg2Ni具有很强的氢吸附能力,理论储氢含量大,利用电化学储氢方式将其作为储氢材料载体,有望实现氢能的可逆循环储氢。但Mg2Ni合金的储氢动力学性能及循环稳定性较差,用于电池材料进行放电时条件苛刻,限制了其实际应用。研究发现,通过添加催化剂的方式能够改善镁基储氢材料吸放氢速度和电化学性能。因此本文在系统梳理Mg2Ni合金的储氢性能和电化学性能研究现状的基础上,采用湿法球磨添加催化剂的方法将G(石墨
学位
近年来移动通信快速发展,为了满足日益增长的用户数量、更高的数据传输速率和更加严格的服务质量的需求,无蜂窝大规模MIMO作为一项新的解决方案应运而生。以用户为中心的无蜂窝大规模MIMO取消了传统蜂窝以及蜂窝边缘的概念,在区域内部署远多于用户数量的接入点联合服务于用户,能够在减少用户间干扰的同时为用户提供较为一致的高效服务。但是,由于接入点数量较多,多接入点协作以及单接入点服务多个用户时,如何选择合适
学位
深入认识冻土在复杂应力条件下的力学行为是冻土工程设计和建设的重要依据。本文以冻结根河粉质黏土为研究对象,通过不同加载条件的力学试验,研究其力学行为;根据实测的热耗散能与应变比能数据,从能量演化的角度研究了冻土力学行为的内在机理。最后根据力学试验获取的冻结根河粉质黏土的力学特性,应用热力学理论构建了冻结粉质黏土的热力学本构模型并进行了验证。主要研究结论与成果如下:(1)通过不同应力路径的三轴单调和加
学位
采场结构参数的优化选择对采矿的安全生产和经济效益有着重要意义。以云南香格里拉某铜矿为背景,结合矿山采用的分段空场嗣后充填采矿法,根据矿山岩体力学参数、充填体力学参数以及采场的布置特征,运用FLAC3D软件建立采场模型,通过正交设计试验设计了16种不同的采场结构参数方案,对所有采场方案进行稳定性分析,并用建立FAHP-CRITIC法组合赋权的综合评价模型进行优选,得到最优采场结构参数尺寸及最佳充填配
期刊