毫米波蜂窝小区发现方法研究

摘要

随着无线通信用户量的增加与用户需求的不断上升，移动通信数据量呈现出爆发性增长，传统微波频段有限的频谱资源难以满足更大的传输数据量要求，毫米波频段由于其丰富的频谱资源，成为下一代移动通信研究的热点内容。但相比工作在微波频段的传统4G LTE系统而言，5G毫米波通信系统虽然有频谱资源丰富，吞吐量成倍提升，抗干扰能力增加的优点，同时由于其绕射能力差，路径损耗大，大气吸收衰减和降雨衰减高等缺点，所以有必要重新设计5G通信网络结构。 本文首先对毫米波通信的信道特性做了介绍，给出了毫米波信道的基本特点，重点分析了自由空间损耗。随后提出了异构网络模型，提出了用户面和控制面分离的思想，即工作在微波频段的4G基站负责传输控制面数据，而用户面数据由工作在毫米波频段的5G基站负责。这种结构既节约了成本又能够避免毫米波基站覆盖范围太小的缺点，在5G网络中有重要意义。 接下来本文对于毫米波通信系统中小区搜索算法进行了分析研究。本文中引入了系统背景信息的概念，即微波基站在用户进入其服务区域后，获得用户的位置信息并发送给毫米波基站，这样就可以通过波束赋形技术由毫米波基站发射定向波束完成小区搜索。第三章中提出了穷举算法并进行了仿真，根据仿真结果进一步提出了自适应小区搜索算法和多基站联合搜索算法，仿真结果表明多基站联合搜索算法性能最优并且对定位误差具有鲁棒性，是最优算法。 最后本文在前文场景下基于ABF结构，提出了移相器网络结构并对其小区搜索误差概率和功耗等性能进行了仿真，仿真中对比了ABF, DBF和HBF等不同结构。仿真结果表明，所提出的移相器网络结构在小区搜索性能上和DBF结构相比差距不大，而且由于具有 ABF 的基本结构，功耗相对较低，综合性能表现更好，因此是未来毫米波小区搜索结构的可行方案。

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