《60GHz毫米波通信系統關鍵技術研究》是依託北京郵電大學，由鄒衛霞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：60GHz毫米波通信系統關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄒衛霞
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
60GHz無線通信技術以其高達5GHz頻寬、免許可特性及高保密性成為短距離高速傳輸最具競爭力的技術，其廣闊的套用前景必將對社會生活各領域產生巨大的影響。本項目作為一種套用基礎研究，將分別從非相干接收機設計、空間復用方式和MAC幀設計三方面展開對60GHz相關技術的探索與研究。首先，研究一種全新的基於模式識別的非相干接收方案，希望在沒有信道估計情況下亦能正確解調信息,且具備良好穩健性；其次研究基於多波束智慧型天線空間復用模式，擬將Rosenbrock最佳化算法套用于波束搜尋過程，以期有效降低波束搜尋耗費的時間複雜度；最後針對MAC幀設計探索相應的改進方案：通過在MAC層中設定不同優先權別的延遲B-ACK來提高網路吞吐量，以及採用自適應超幀來提高網路靈活性。本項目研究成果將有助於推動60GHz關鍵技術的突破，為我國60GHz的標準化工作提供參考方案和理論依據，對中國標準的制定將起到一定的促進作用。
結題摘要
60GHz無線通信技術以其高達5GHz頻寬、免許可特性及高保密性成為短距離高速傳輸最具競爭力的技術，其廣闊的套用前景必將對社會生活各領域產生巨大的影響。本項目從新型寬頻信號非相干接收技術、基於預定義波束碼本的相控陣天線波束形成、毫米波系統信號功率控制與MAC接入等幾個方面展開了深入研究，並取得了重要成果： （1）本項目基於模式識別的原理與思想提出了新型非相干接收方案。首先從協方差矩陣入手，設計了接收信號的特徵譜，並提出了一組信號量化特徵值，將密集信道下的接收信號映射到高維信號特徵空間，由此將信號的非相干檢測建模為模式分類問題。基於該模型，分別提出了基於模糊C-均值聚類和蟻群聚類的盲信號檢測算法，前者具有較快收斂速度和較低計算複雜度，後者則具有更加優良的檢測性能。 （2）本項目針對基於預定義波束碼本的波束形成系統，提出了快速波束搜尋技術。以收發雙方的波束編號為自變數，以接收信號的信號噪聲比為目標函式值，將波束搜尋問題建模為無約束最最佳化問題，並為避免最佳化搜尋算法陷入局部最優值，本項目結合Rosenbrock與Powell直接搜尋技術提出了逐步細化的快速波束搜尋算法。該算法利用寬窄波束逐步縮小搜尋範圍，以對數級搜尋時間複雜度收斂於全局最優點。 （3）考慮採用離散相位移相器的相控陣天線，針對不同的陣列天線規模，本項目提出了N相位波束碼本設計方案，該方案適用於多種規模的相控陣天線，並可根據系統的設計複雜度來生成不同規模的碼本空間。此後本項目利用天線的輻射因子建立無約束最佳化問題，提出了任意波束碼本設計方案，並設計了適合於快速波束搜尋技術的波束碼本。該碼本可利用全部相控陣天線單元產生不同寬度與形狀的波束碼本，以滿足不同套用場景的需求。 （4）本項目針對多波束智慧型天線空間復用資源管理，提出一種ER算法與功率控制相結合的改進的時隙分配方案。通過在ER算法中加入功率控制，並根據信道質量合理分配ER半徑，該方案能夠獲得更好的空間復用效果，改善了信道容量。此後，基於自適應幀聚合提出了新型MAC多播協定，該協定以誤包率作為信道質量標誌，並調整聚合幀中子幀的大小，最終實現網路吞吐量的最大化。最後，基於非合作博弈論，提出了一種多用戶功率控制算法，該算法通過設計系統的效用函式與代價函式，能夠實現在滿足系統QoS需求前提下的最低信號發射功率，有效降低了網路的共道干擾，提升了網路的容量。
