论文研究-混合波束成形系统中一种两阶段波束搜索算法 .pdf

在分析给定文件的内容时，我们可以提取到关于混合波束成形系统以及两阶段波束搜索算法的关键知识点，以及无线通信和波束成形技术的发展和优化方面的丰富信息。 混合波束成形系统是无线通信领域的一项关键技术，特别是它在5G通信系统中扮演着重要角色。混合波束成形技术结合了传统模拟波束成形与数字波束成形的优势，能够在毫米波频段发挥关键作用。毫米波由于其高频特性，能够提供大带宽以满足5G网络的高速数据传输需求，例如吉比特级别的峰值速率。同时，大规模MIMO（多输入多输出）技术能够通过波束成形显著提高信号的定向传输能力，补偿毫米波信号因穿透力较弱而较高的路径损耗问题，进而提升系统频谱效率。 然而，随着天线数量的增加，为了对准精确的波束，搜索过程中的波束对齐变得困难，同时波束的过细和数量的增多会带来指数级的搜索复杂度。在固定子阵结构的波束成形系统中，天线子阵的划分会加剧这一问题。因此，设计和优化一种高效的搜索算法变得至关重要。 本文提出了一种针对固定子阵结构下波束搜索问题的两阶段搜索算法。该算法利用单边搜索模式，逐步确定每个子阵的最佳波束，从而将搜索复杂度从指数级降低到线性关系。通过这种方法，系统性能能够逼近暴力搜索，同时大大降低复杂度，确保了波束搜索结果的准确性。仿真结果证明了该方案的有效性。 该论文由李兆强和刘丹谱合作完成，两人分别来自北京邮电大学网络体系构建与融合北京市重点实验室。其中李兆强是一位硕士研究生，研究方向为毫米波通信和波束成形技术。刘丹谱则是一位教授，研究方向包括网络层视频通信和毫米波通信。他们在论文中详细描述了混合波束成形技术在无线通信领域的应用及其优化，尤其关注了如何通过改进搜索算法来克服毫米波通信中的复杂性问题。 关键词“无线通信”表明了文章的研究背景；“混合波束成形”指出了一种将模拟和数字波束成形相结合的技术；“波束搜索”则反映了通信系统中一个关键的过程，即寻找最优波束以实现有效通信；“固定子阵”则是指在搜索过程中固定划分的天线子阵。 文章提到的引言部分概述了毫米波通信和大规模MIMO技术，这是未来5G系统的核心技术。这两种技术结合波束成形技术能够实现信号的定向传输，提高频谱效率，并且因为毫米波的短波长特性，可以降低天线阵列的尺寸，使其更适合便携设备。 本文所探讨的两阶段波束搜索算法为混合波束成形系统提供了一种新的解决方案，对于提升毫米波通信系统的性能具有重要的实践意义，同时也为无线通信领域的研究者们提供了宝贵的研究思路和实证数据。该研究也得到了包括863项目和国家自然科学基金资助项目在内的多项科研基金的资助，体现了其在学术界和工业界的认可和重要性。