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基于压缩感知的宽带毫米波大规模MIMO系统的信道估计

基于压缩感知的宽带毫米波大规模MIMO系统的信道估计

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作者：李杨杭州电子科技大学

学位级别：硕士

在毫米通信系统中,可以使用较大的天线阵列和较宽的带宽,以提高数据传输的效率。但是,在这种通信系统中,不仅会导致基站天线上每条路径会出现相位差,还会导致宽带下脉冲响应延迟,称为空间宽带效应。本文着重研究了毫米波宽带引起的空间... 详细信息

在毫米通信系统中,可以使用较大的天线阵列和较宽的带宽,以提高数据传输的效率。但是,在这种通信系统中,不仅会导致基站天线上每条路径会出现相位差,还会导致宽带下脉冲响应延迟,称为空间宽带效应。本文着重研究了毫米波宽带引起的空间宽带效应,并同时探讨了该状态下毫米波大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系统的信道估计和混合预编码,在该系统中使用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)对信号进行调制。内容如下:(1)研究了宽带毫米波OFDM上行传输系统,在接收端通过使用混合架构来接收信号。通过考虑信道模型中的空间宽带效应和频段宽带效应,分析了系统的频谱效率。分析和仿真结果表明,宽带引起了波束偏斜效应。此外,还揭示了带宽和子载波数量对波束偏斜效应的影响。(2)考虑到频率空间宽带效应,本文提出了一种基于子载波分组和压缩感知的信道估计方案。此外,对本文提出的载波分组算法和对比算法的每一个步骤的复杂度进行分析计算,结果表明,本文提出的分组算法具有较低的复杂度。同时还分析了频谱效率和归一化均方误差对应的克拉美罗界。通过仿真的结果可以表明,本文提出的分组算法的性能都要优于现有的方法。(3)考虑到频率空间宽带效应,本文提出了一种基于正交匹配追踪的码本设计算法。该算法考虑到宽带引起的波束偏斜效应,为每个子载波都设计了对应码本。仿真结果表明,在该通信系统中,本文提出的码本设计算法的性能更优。

关键词：毫米波大规模MIMO 信道估计宽带效应 OFDM 预编码

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基于相位梯度超表面的太赫兹波前调制

基于相位梯度超表面的太赫兹波前调制

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作者：任海洋山东师范大学

学位级别：硕士

超表面是一种能够控制光的振幅、相位和偏振的二维超材料。近年来随着超表面技术的不断发展,不同功能的超表面器件被设计出来。与传统光学元件相比,超表面器件在电磁波调制领域具有明显的优势。同时,超表面器件在太赫兹波调制领域也具... 详细信息

超表面是一种能够控制光的振幅、相位和偏振的二维超材料。近年来随着超表面技术的不断发展,不同功能的超表面器件被设计出来。与传统光学元件相比,超表面器件在电磁波调制领域具有明显的优势。同时,超表面器件在太赫兹波调制领域也具有很大的发展前景。本文着眼于太赫兹波的调制,利用相位梯度超表面等原理构建了一系列太赫兹波调制器件,具体内容如下:(1)提出了一种具有宽带效应的柔性超表面,选用低折射率的柔性Parylene-C薄膜作为衬底能够有效地增加宽带效应。构建的光束偏转超表面能够在宽频段范围内(0.6-1.6THz)实现对透射太赫兹波不同角度的偏转(38°-13.5°)。仿真结果能够与理论计算结果较好地吻合。构建的三维空间中的光束偏转超表面能使透射太赫兹波在出射口的半三维空间内发生偏转。构建了不同阶数的涡旋超表面,其在0.8-1.4THz范围内调制效果较为理想,能够产生携带轨道角动量(OAM)的涡旋太赫兹波。(2)分析了柔性超表面发生弯曲形变后的工作特性,分别将超表面向上和向下弯曲不同的曲率。根据仿真结果得到,柔性超表面在宽带范围内(0.8-1.5THz),发生小曲率弯曲形变(上弯曲形变、下弯曲形变)时依然具有对透射太赫兹波偏转调制的功能,且弯曲形变后的电场偏转角度与未发生弯曲形变时的电场偏转角度相差不大。(3)最后构建了一种基于Mg F衬底的涡旋超表面,其单个天线单元的透射率达到了80%以上。当0.8THz的线偏振电磁波垂直入射超表面底部时,能在出射口检测到两种不同类型涡旋太赫兹波,并且当偏振方向与x轴方向的夹角发生变化时,两种不同类型的涡旋电磁波的电场强度也会随着发生变化。本文中的研究促进了柔性超表面在THz光场调控、极化转换等领域的应用,同时也为THz超表面在通信领域上的应用提供了一些思路。

关键词：太赫兹相位梯度柔性超表面宽带效应全介质超表面

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