基于混合波束赋形的室内毫米波MIMO系统性能分析.pdfVIP

第６期 电　　子　　学　　报 Ｖｏｌ．４５　Ｎｏ．６ ２０１７年６月 ＡＣＴＡＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＡＳＩＮＩＣＡ Ｊｕｎ．　２０１７ 基于混合波束赋形的室内毫米波 ＭＩＭＯ系统性能分析 冯子奇，牛　勇，苏　厉，金德鹏 （清华大学电子工程系，北京 １０００８４） 　　摘　要：　混合波束赋形在射频模拟域波束赋形的基础上，通过在基带实现数字域波束赋形来进一步提高数据速 率．本文针对基于混合波束赋形的室内毫米波ＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）系统进行性能分析，分别评估了迫 零（ＺｅｒｏＦｏｒｃｅ，ＺＦ）接收机、最小均方误差（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ，ＭＭＳＥ）接收机以及匹配滤波（ＭａｔｃｈｅｄＦｉｌｔｅｒ， ＭＦ）接收机在基于码本的最优波束选择下的传输速率，并对接收机在不同的信道环境下进行性能评估．仿真结果表 明，无论视距（ＬｉｎｅＯｆＳｉｇｈｔ，ＬＯＳ）传播路径是否被遮挡，ＭＭＳＥ接收机和ＺＦ接收机在总发射功率较高时均具有接近 容量的性能；在总发射功率较低时ＭＭＳＥ接收机的性能则略优于ＺＦ接收机．相反，ＭＦ接收机始终保持较差的性能． 系统可根据总发射功率大小以及接收机的实现复杂度来选取合适的接收机．本文所研究的系统可应用于实际室内无 线个域网（ＷｉｒｅｌｅｓｓＰｅｒｓｏｎａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＷＰＡＮ）以实现高速短距无线通信． 关键词：　毫米波通信；ＭＩＭＯ；混合波束赋形；性能分析 中图分类号：　ＴＮ９２８　　　文献标识码：　Ａ　　　文章编号：　０３７２２１１２（２０１７）０６１２８１０７ 电子学报ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｊｏｕｒｎａｌ．ｏｒｇ．ｃｎ　 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０３７２２１１２．２０１７．０６．００１ ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＨｙｂｒｉｄＢｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ＢａｓｅｄＩｎｄｏｏｒＭｉｌｌｉｍｅｔｅｒＷａｖｅＭＩＭＯＳｙｓｔｅｍ ＦＥＮＧＺｉｑｉ，ＮＩＵＹｏｎｇ，ＳＵＬｉ，ＪＩＮＤｅｐｅｎｇ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｈｙｂｒｉｄｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｉｎｃｒｅａｓｅｓｄａｔａｒａｔｅｔｈｒｏｕｇｈｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｉｎｂａｓｅｂａｎｄａｎｄａｎａｌｏｇｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｉｎｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆｉｎｄｏｏｒｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ（ＭＩＭＯ）ｓｙｓ ｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｈｙｂｒｉｄｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ，ｗｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｚｅｒｏｆｏｒｃｅ（ＺＦ）ｒｅｃｅｉｖｅｒ，ｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｍｅａｎｓｑｕａｒｅｅｒｒｏｒ（ＭＭＳＥ） ｒｅｃｅｉｖｅｒ，ａｎｄｔｈｅｍａｔｃｈｅｄｆｉｌｔｅｒ（ＭＦ）ｒｅｃｅｉｖｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｄａｔａｒａｔｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｄｅｂｏｏｋｂａｓｅｄｂｅａｍ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｌｉｎｅｏｆｓｉｇｈｔｐａｔｈｉｓｂｌｏｃｋｅｄ，ｂｏｔｈｔｈｅＭＭＳＥ ｒｅｃｅｉｖｅｒａｎｄｔｈｅＺＦｒｅｃｅｉｖｅｒａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｈｉｃｈｉｓｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙｕｎｄｅｒｈｉｇｈ