毫米波通信系统中的波束成形技术性能分析

宇熙 刘(大连交通大学，中国)
瑞琳 吴(大连交通大学，中国)

摘要

在新一代移动通信技术快速迭代的背景下，毫米波通信凭借频谱资源充裕、传输速率较高等优势，成为5G-A与6G网络的核心技术之一。然而毫米波信号在空间传输过程中损耗显著、抗遮挡能力较弱，必须借助波束成形技术增强信号的定向传输能力，以此改善通信链路质量。本文针对毫米波系统中的波束成形方案展开研究，阐述该技术的基本工作机制以及与毫米波信道环境的适配方式，分析模拟、数字、混合三类波束成形架构的实现方式与运行特性，搭建多维度性能评价框架并完成方案对比，同时探究硬件非理想因素对系统整体表现的作用规律。研究结果显示，混合波束成形可以在传输性能、硬件成本与功耗消耗之间取得最佳平衡，适合在实际毫米波网络中推广使用；基于智能学习策略的波束成形方法能够有效提升时变信道与高速移动场景下的通信稳定性。本文成果可为毫米波通信系统的工程设计、方案选型与算法改进提供理论支撑与实践参考。

关键词

毫米波通信；波束成形；混合波束成形；性能分析

参考

王海舟, 李建清. 毫米波大规模MIMO系统混合波束成形技术综述[J]. 通信学报, 2024,45(02):156-174.

张平, 陶小峰, 王莹. 6G毫米波与太赫兹通信理论与关键技术[M]. 北京:人民邮电出版社,2023.

王承祥, 张建华, 张雷. 毫米波通信信道建模与测量研究进展[J]. 电子与信息学报,2024,46(01):1-18.

杨应平, 刘旭, 周为. 毫米波模拟与数字波束成形性能对比研究[J]. 电子测量与仪器学报,2023,37(08):90-99.

高镇, 彭启琮, 阎啸. 面向5G-Advanced的毫米波波束成形码本设计与优化[J]. 移动通信,2023,47(05):34-40.

赵力, 陈庆华. 大规模MIMO系统混合波束成形算法性能分析[J]. 计算机工程与应用,2024,60(03):201-208.

吴伟陵, 牛凯. 移动通信原理与系统[M]. 北京:北京邮电大学出版社,2022.

刘光毅, 王强, 黄宇红. 6G无线网络架构与关键技术发展趋势[J]. 电信科学,2023,39(01):1-12.

DOI: http://dx.doi.org/10.12345/gcjsygl.v10i7.38038