60GHz毫米波通信系统先进信号处理机制研究

基本信息
批准号:61271180
项目类别:面上项目
资助金额:86.00
负责人:赵成林
学科分类:
依托单位:北京邮电大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:宋起超,赵龙,姚海鹏,李斌,李德建,赵建飞,张鹏,孙梦巍,马强
关键词:
马尔科夫链蒙特卡洛法联合参数估计与信号检测信号处理与传输粒子滤波60GHz毫米波通信
结项摘要

As a promising candidate for high-speed wireless personal area networks (WPAN), 60GHz millimeter-wave communication has emerged as a popular technique drawing the worldwide interests. Unfortunately, the most current researches on 60GHz millimeter-wave communications mainly focus on the development of radio-frequency devices, while the signal processing of great importance to practical communications and transmissions procedure has not yet been thoroughly investigated. The remarkable nonlinearity of radio-frequency (RF) devices is usually inevitable for millimeter-wave systems. Also, the diffracting ablity of millimeter-wave signal is significantly limited. Taking these unique properties of 60GHz millimeter-wave systems into considerations, this project will carry out an in-depth study on the signal processing and transmissions in 60GHz millimeter-wave communications. Our investigations will concentrate on the following aspects: (1) Joint power-amplifier nonlinearity estimation and data detection; (2) joint carrier frequency shift estimation and data detection; and (3) the algorithms to ensure the transmission continuity and link stability in the presence of obstruction-introduced non-line-of-sight links. From the two perspectives (perspectives) of both physical design and MAC schedule, this research aims to provide a promising low-complexity and high-performance implementation solution to the 60GHz millimeter-wave communications. The developed new signal processing/transmission framework in this research is also supposed to achieve many breakthroughs in other related field. The results of our studies may have important theoretical and practical significances to the practice design of 60GHz millimeter-wave communication systems, which also may lay a basic foundation for the ongoing 60GHz standardization in China.

作为无线高速个域网中一项强有力的候选技术,60GHz毫米波通信技术成为当前学术界的研究热点。60GHz系统中的射频器件非线性将在实际设计中在所难免,而毫米波系统中载波频率偏移现象也非常严重,同时毫米波信号衍射能力十分有限,毫米波系统所具备的上述特殊已然使传统的信号处理框架难以适用。本课题旨在探索研究适合于60GHz毫米波系统的先进信号处理框架。针对存在射频非线性下的信号检测问题,拟分别基于粒子滤波与马尔科夫链蒙特卡洛算法,设计一类低复杂度、高性能的联合参数估计与数据检测方案;为了有效降低载频偏移所带来的负面影响,基于粒子滤波进一步提出一种高性能的频偏与数据联合估计方案;最后,从虚拟反光镜理论与物理层编码两个全新角度出发,研究链路遮挡情况下的信号连续性传输方案。本课题研究有望在新型高性能信号处理与传输机制方面取得突破性进展,对60GHz毫米波无线通信系统设计具重要理论意义与良好应用价值。

项目摘要

60GHz毫米波无线通信已成为未来5G网络的关键技术,本课题主要针对60GHz毫米波系统呈现出的诸多特殊性,探讨和研究了60GHz通信系统先进的信号处理与传输机制。按照课题的预定目标,课题组圆满地完成了计划书中所明确的主要研究计划,主要研究成果包括:(1)针对60GHz毫米波通信系统射频功放器件的非线性特性,提出了一种扩展非线性均衡算法并设计了联合信道盲估计与信号检测算法;(2)针对高频段本振频率易受环境影响的难题,基于贝叶斯统计推理原理与卡尔曼滤波对动态频率偏移量进行预测与跟踪,设计了一种低复杂度、高性能的频率跟踪与同步方案;(3)针对毫米波信号指向性强但易遮挡的难题,分别基于两向中继转发机制和虚拟反光镜思想,提出了两种应对60GHz信号遮挡传输情况下的高效方案,前者利用两向中继提高了网络吞吐量,而后者则通过布置虚拟发射镜显著降低了NLOS遮挡损耗。在完成上述既定目标的同时,进一步对其他关键性技术进行了深入研究,包括60GHz毫米波系统高效联合编码调制方案、混合波束赋形方案、相位噪声补偿方案以及基于经验似然的信道估计等,这些技术均有效增强了接收性能。综上所述,本研究深入解决了60GHz系统中涉及的多项信号传输/处理难题,并从不同角度为实际应用提供了低复杂度、高性能的解决方案。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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