【摘 要】
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MIMO-LPWAN系统是为了解决现有的LPWAN技术（例如:NB-Io T,Lo Ra等）在面对海量终端并行接入时,存在着信令开销高,接入成功率低,系统容量不足等问题而研发的。针对这些问题,一个解决方案是MIMO-LPWAN技术。目前,MIMO-LPWAN的上行通信部分已经完成了理论分析与实现验证,还需改进LPWAN系统的下行部分使支持MIMO。本文在MIMO-LPWAN下行通信中,针对单用户和
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MIMO-LPWAN系统是为了解决现有的LPWAN技术（例如:NB-Io T,Lo Ra等）在面对海量终端并行接入时,存在着信令开销高,接入成功率低,系统容量不足等问题而研发的。针对这些问题,一个解决方案是MIMO-LPWAN技术。目前,MIMO-LPWAN的上行通信部分已经完成了理论分析与实现验证,还需改进LPWAN系统的下行部分使支持MIMO。本文在MIMO-LPWAN下行通信中,针对单用户和多用户,分别设计了多种波束成形方案,并在实际场景中进行测试。通过测试数据分析MIMO-LPWAN系统中各种波束成形方案对用户终端接收信号强度提升及干扰信号抑制的性能影响,从而为MIMO-LPWAN系统的下行波束成形提供合适方案。在MIMO-LPWAN系统中,由于每个射频单元的收发链路存在着误差,导致系统的总体上下行信道不互易,如果直接将上行信道状态当作下行信道状态,则会影响MIMO-LPWAN下行波束成形的性能。本文主要工作之一是在MIMO-LPWAN系统中对互易性校准进行了方案设计、实现,并将互易性校准所获取的校准因子应用到下行波束成形。本文主要工作之二是在MIMO-LPWAN系统中分别对单用户波束成形与多用户波束成形设计和实现了各种天线数量下的共轭波束成形和迫零波束成形方案,并且在实际场景中完成测试。针对单用户下行波束成形,设计了5种不同天线情况的共轭波束成形方案,用来验证MIMO-LPWAN系统中不同天线数目对下行波束成形的性能影响,测试结果表明:在目前的测试环境中,随着天线数目的增加,用户接收信号强度也随之提升,相比于固定单天线,8天线的共轭波束成形能够提升9.06dB的接收信号强度,与理论相符。针对多用户下行波束成形,评估了几种常用波束成形的算法及实现复杂度,并设计和实现了共轭波束成形与迫零波束成形两种方案,测试结果表明:在提升接收信号强度上,8天线的共轭波束成形为较优的选择;在干扰抑制能力上,8天线迫零波束成形比8天线共轭波束成形具有非常明显的优势。
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