低成本高效能毫米波大规模MIMO传输理论与关键技术研究

基本信息
批准号:61801132
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.50
负责人:谭伟强
学科分类:
依托单位:广州大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:范立生,李俊,夏隽娟,徐秋霞,黄星,莫文英,林晓升,徐艳,李超
关键词:
MIMO系统容量空分多址MIMO系统多用户检测Massive
结项摘要

Millimeter wave (mmWave) massive multiple-input multiple-output (MIMO) systems have become promising technologies for the fifth-generation (5G) mobile communication systems since it enable to provide the both vast space spectrum and degree resources. However, deploying tens of to hundreds of antennas at the base station imposes great challenge on the system design and will possibly soon become the system bottleneck. Therefore, it is desired to realize a mmWave massive MIMO system with high-efficiency and low-cost, which strike a reasonable balance between system performance and hardware cost as well as energy consumption. The project aims to study the mmWave massive MIMO system combing hybrid analog-to-digital converter (ADC) and analog/digital hybrid precoding architectures, and systematically study theoretical transmission and key technologies for such system. Firstly, we consider the hybrid fixed ADCs architectures and investigate spectral efficiency (SE) and the energy efficiency (EE) of mmWave massive MIMO system. Then, based on the hybrid adaptive ADCs architectures, we study the receiver design of mmWave massive MIMO system, which mainly includes the bit switch strategy and channel status information acquisition. Finally, in order to obtain better performance, we further optimize the receiver design and propose a low complexity algorithm, by joint optimize both the number of adaptive ADCs and the number of ADC bits. In particular, we maximize the SE of system under the constraint of total power and the limited number of ADCs. The research of this project will offer the fundamental theoretical for the mmWave massive MIMO system with high-efficiency and low-cost.

毫米波大规模MIMO系统能充分利用空间频谱和维度资源,是下一代移动通信系统的关键技术。然而系统收发端配置大规模天线阵列导致系统硬件成本昂贵且电路功耗过高,成为阻碍其发展的主要瓶颈。亟待探索低成本高效能的毫米波大规模MIMO通信系统,以实现系统性能、硬件成本及电路功耗的最佳平衡。本项目基于混合预编码与混合ADC架构,拟开展毫米波大规模MIMO传输理论与关键技术研究。首先针对混合固定精度ADC模式,研究在毫米波信道模型下大规模MIMO系统的频谱和能量效率。进而探索在混合可调精度ADC模式下毫米波大规模MIMO接收机的设计,主要包括比特开关切换策略和信道状态信息获取。最后对接收机进一步优化设计,通过构造可调精度ADC的数量和比特数参数为目标函数,提出低复杂度的联合优化算法,在总功率约束和射频通道数目受限下实现频谱效率的最大化。本项目的研究为低成本高效能的毫米波大规模MIMO系统奠定理论基础。

项目摘要

项目主要围绕低成本高效能毫米波大规模MIMO系统展开了3个方面的研究工作,包括:基于混合精度ADC架构下毫米波信道模型下大规模MIMO系统的理论性能分析,基于混合可调精度ADC模式下毫米波大规模MIMO系统的无线传输方案以及接收机设计,并提出低复杂度的联合优化算法,在总功率约束和射频通道数目受限下实现系统总频谱效率的最大化。所提方案和算法显著提高了无线通信的传输速率并有效降低了系统的能量消耗和硬件成本,探索了若干具有创新的收发传输方案,助力我国在下一代移动通信领域的学术创新和技术支持。发表了学术论文16篇,其中SCI论文15篇,国家发明专利6项,软著作权1部,培养在读研究生3名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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