【摘 要】
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为了满足飞速增长的通信需求,多天线通信技术也在不断进步。随着信道容量不断增大以及通信频段的不断提高,大规模毫米波阵列天线也将成为研究与应用的焦点。本文主要针对毫米
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为了满足飞速增长的通信需求,多天线通信技术也在不断进步。随着信道容量不断增大以及通信频段的不断提高,大规模毫米波阵列天线也将成为研究与应用的焦点。本文主要针对毫米波频段的大规模天线阵列系统进行了研究,通过对传统阵列天线的重新设计,从而使阵列阵元数量达到大规模天线阵列的水平,但是将天线阵列的硬件复杂度以及算法复杂度维持在一个较小的水平,使整个天线阵列系统保持较好的性能。本文在介绍大规模阵列天线的研究背景及其研究意义的基础上,提出了两种新的阵列模型:大规模均匀弧形阵列及大规模模数混合矩形平面阵列,并设计了针对这些阵型的算法,实现完整的系统流程,同时对性能进行了仿真,从而验证了这些天线阵列系统的可行性和有效性。我们的大规模均匀弧形阵列相较于传统均匀圆阵,不仅能够保持非常精确且稳定的全向赋形能力以及同等的硬件复杂度,而且拥有更窄的主瓣宽度、更高的主瓣增益、更好的旁瓣抑制性和更小的数字处理复杂度。我们的大规模模数混合矩形平面阵列则能有效减小模拟元器件的数量和数字处理的复杂度,在有效工作区域内保持优秀的性能,并且其能够满足多元的通信场景,具有很好的普适性。文中更是针对多种会对天线阵列系统性能带来负面影响的因素,分析并设计有效的补偿方法,去消去这些负面因素,从而提升天线阵列系统最终的赋形通信性能。本文所提出的设计与算法在采用大规模阵列天线的通信领域拥有相当广泛的适用性,并且通过引入对实际误差的分析和消除,对于实际工程上的实现具有最直接的应用和价值。
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