《毫米波大規模純相位MIMO信號處理關鍵技術研究》是依託北京郵電大學，由王生楚擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：毫米波大規模純相位MIMO信號處理關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王生楚
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
與傳統MIMO相比，毫米波大規模MIMO具有傳輸速度快、可靠性高等優勢，然而，天線數目的增長和毫米波電路的高功耗高成本將導致基站電路總功耗和成本的急劇增長。為解決上述問題，本申請提出採用廉價低耗器件的純相位MIMO設計，可有效解決電路設計難題，但是也帶來幅度損失、相位量化誤差、IQ失衡等硬體畸變，為後續基帶信號處理帶來困難。所以，本申請重點對純相位MIMO信號處理關鍵技術展開研究：1) 設計天線自校準方案，完成IQ失衡係數和信道校準係數的聯合估計；2) 基於貝葉斯近似訊息傳遞理論設計信道估計器和多用戶檢測器，並基於壓縮感知理論利用信道結構稀疏性降低導頻開銷；3) 基於狀態演進工具預測多用戶檢測誤碼率性能，進而最佳化系統參數以最大化純相位MIMO的能量效率。本項目研究有望突破毫米波大規模MIMO電路設計和基帶處理難題，為第五代蜂窩基站設計提供理論和實踐指導。
結題摘要
本項目研究了通過低成本/低功耗的非線性器件來降低射頻鏈路的功耗及製造成本，從而解決大規模MIMO由於天線數量龐大而帶來的硬體成本昂貴，系統功耗大的問題。（1）提出了一種稱為HPO-MIMO的新型非線性MIMO方案，其基站端通過相位檢測器僅獲取復基帶信號的π周期相位的觀測進行上行鏈路基帶處理。從貝葉斯推理的角度利用近似訊息傳遞（GAMP）算法和非凸最佳化的角度利用移位冪法構造了HPO-MIMO的兩種信道估計器和多用戶檢測器。仿真結果驗證了所提兩種算法可以有效套用於HPO-MIMO。（2）提出了針對HPO-MIMO的聯合時間頻率同步的算法。在實際的通信過程中，接收端與傳送端不可避免的存在時間和頻率的偏差，時間與頻率同步對於一個系統至關重要。該算法利用了導頻序列的可重複性，通過格線搜尋方式下進行時間和頻率同步。仿真證明了所提算法可以有效套用於HPO-MIMO同步中。（3）提出了一種稱為MO-MIMO的新型非線性MIMO方案，其基站端通過包絡檢波器和低精度ADC獲取復基帶信號的量化幅度。將MO-MIMO的信道估計和多用戶檢測問題歸納為量化相位復原的問題，通過在GAMP框架下建立兩種方案來解決。仿真結果驗證了兩種方案可以有效的套用於MO-MIMO中。（4）利用低精度IQ數據機和低解析度ADC設計新型低成本、低功耗的大規模MIMO系統，基於譜投影梯度法和矢量化訊息傳遞去量化算法，為等效IQ平衡系統構建了兩種信道估計器和多用戶檢測器。仿真結果驗證了上述基帶算法的有效性，且當信道相干時間足夠長時，所提出的大規模MIMO比傳統的MIMO更節能。除此之外將GAMP算法套用於定位領域，提出了3種協作定位器：WSN的通用協作定位器、到達時間的VANET地理信息增強協作定位器、WSN低複雜度協作定位。UCL適用於TOA、RSS、AOA、Doppler Frequency等各種類型的測距測量。通過將WSN節點位置表示為複數，將定位問題轉換為廣義線性混合問題，然後通過具有重要性採樣機制的GAMP來解決。對於VANET中NLOS的問題，GIE-CL在區域採樣的NLOS識別和EGAMP-CL之間疊代以估計出車輛的位置。
