6G毫米波-亚太赫兹超大规模MIMO传输技术

高镇

北京理工大学前沿交叉科学研究院特别研究员，长聘副教授，博士生导师。主要从事宽带通信与智能信号处理，包括物联网机器类通信、智能边缘计算、空天地一体化信息网络、6G大规模MIMO通信等。获得IEEETransactions Broadcast 2016最佳论文奖、IET Electronics Letters 2016最佳论文奖、UCET 2020最佳论文、IEEE/CIC ICCC 2021最佳论文。发表SCI论文40余篇，包括7篇ESI高被of Science数据库SCI他引1475次。2018年入选中国科协青年人才托举工程，入选爱思唯尔2020年、2021年中国高被引学者，2021年获得中国电子学会自然科学一等奖。担任IEEECommunications Letters编委、IEEESystems Journal编委、Frontiers inCommunications and Networks编委。

第1章绪论

1.1毫米波/太赫兹技术助力6G通信

1.2从5G大规模MIMO 到6G超大规模MIMO

1.3国内外研究现状

1.3.1毫米波大规模MIMO中的信道估计研究

1.3.2毫米波大规模MIMO中的波束赋形研究

1.3.3海量物联网接入中的信道估计研究

1.3.4超大规模MIMO近场信道估计研究

1.3.5高动态快时变信道的估计与跟踪研究

1.4本书主要研究内容与章节安排

第2章宽带毫米波全维MIMO系统中基于多维阵列信号处理

的闭环稀疏信道估计

2.1引言

2.2所提闭环稀疏信道估计方案概述

2.2.1所提方案的流程

2.2.2所提方案的贡献

2.3用户端下行信道估计阶段

2.3.1下行信道估计问题数学建模

2.3.2用户端估计方位角与俯仰角

2.3.3用户端设计接收合并矩阵

2.3.4基于特征值分解的多径估计

2.4基站端上行信道估计阶段

2.4.1基站端估计方位角/俯仰角及时延

2.4.2用户端设计多波来发射预编码矩阵

2.5多维酉 ESPRIT算法

2.6基于ML的参数配对与信道增益估计

2.7性能评估

2.7.1信道估计性能评估

2.7.2计算复杂比较

2.8本章小结

第3章毫米波全维透镜天线阵列中基于压缩感知的导频设计与

信道估计

3.1引言

3.2透镜天线阵列原理概述

3.3压缩感知理论概述

3.3.1压缩感知的数学模型

3.3.2感知矩阵相关理论介绍

3.4基于压缩感知的全维透镜天线阵列信道估计方案

3.4.1系统模型

3.4.2导频训练方案设计

3.4.3冗余字典设计

3.4.4基于压缩感知理论的导频设计

3.4.5计算复杂度分析

3.4.6仿真分析

3.5本章小结

第4章毫米波大规模MIMO 混合波束赋形设计

4.1引言

4.2多用户窄带全连接混合波束赋形设计

4.2.1系统模型

4.2.2数字波束赋形设计

4.2.3模拟波束赋形设计

4.2.4仿真分析

4.3多用户宽带全连接混合波束赋形设计

4.3.1系统模型

……

6.4.2多普勒偏移效应下的精确多普勒频移估计6.4.3路径时延与信道增益估计

6.5数据辅助的信道跟踪阶段

6.6导频辅助的信道跟踪阶段

6.7性能分析

6.7.1信道参数估计的CRLB 分析

6.7.2计算复杂度分析

6.8仿真数值评估

6.8.1仿真参数设置

6.8.2仿真结果

6.9本章小结

第7章总结与展望

7.1研究总结..

7.2下一步研究方向

参考文献

附录A公式(2-7)的推导

附录B引理3.1的证明

附录C定理3.2的证明

附录D定理3.3的证明附录E公式 (6-4)的推导附录F引理6.1的证明

本书共分为七章, 介绍了与米波/亚太赫兹超大规模MIIMO传输技术。第一章为绪论, 介绍了米波/亚太赫兹超大规模MIMO在6G研究中的现状 ; 第二章介绍了宽带毫米波全维MIMO系统中基于多维阵列信号处理的闭环稀疏信道估计方案 ; 第三章介绍了毫米波全维透镜天线阵列中基于压缩感知的导频设计与信道估计方案 ; 第四章介绍了米波大规模MIMO的混合波束赋形设计: 第五章介绍了米波XLMIMO系统中基于压缩感知的联合活跃用户检测与信道估计方案 ; 第六章介绍了空天地一体化网络中基于太赫兹UM-MIMO的信道估计与数据传输案 ; 第七章总结全书, 并给出未来相关研究方向。