【摘要】：同时，在高铁环境下，基于轨旁基站和车载终端的点对点的毫米波大规模MIMO 波束成形技术用于点对点的第一跳链路可支持高速铁路的高速无线通信，其传输模型如图2.1 所示。同时，由于毫米波波长较短，使其在大规模MIMO 中配置大量天线阵列变得可能。由于毫米波在传输过程中散射体的个数有限，低频段中假设的丰富散射体模型并不适用于毫米波信道[80]。
毫米波以其独特的超大带宽和丰富的频带资源，为无线通信性能的提升带来巨大的发展潜力。同时，在高铁环境下，基于轨旁基站和车载终端的点对点的毫米波大规模MIMO 波束成形技术用于点对点的第一跳链路可支持高速铁路的高速无线通信，其传输模型如图2.1 所示。在毫米波频率下的蜂窝无线通信中，由于毫米波路径损耗较大，传输距离受到一定限制，这是亟待解决的问题。而大规模MIMO 技术和波束成形技术可以利用大规模天线阵列的高指向性波束所提供巨大的增益，来消除毫米波在传输过程中的路径损耗。同时，由于毫米波波长较短，使其在大规模MIMO 中配置大量天线阵列变得可能。
毫米波在无线传播时，其空间路径中的散射体的个数是有限的[23]。此外，由于毫米波自身频率与波长的特性，在自由信道传输的电磁波无法在周围的环境中很好地被反射，且当遇到的物体表面较为粗糙时会加剧信道的分散，使得信号的损耗增加。由于毫米波在传输过程中散射体的个数有限，低频段中假设的丰富散射体模型并不适用于毫米波信道[80]。为了更好地展示高铁场景下的毫米波信道的低秩和空间相关特性，通常采用Saleh-Valenzuela（SV）几何信道模型[56，81，82]来表示。
图2.1 高铁场景下毫米波大规模MIMO 波束成形
假设毫米波信道中具有L 个散射体，且每个散射体只散射或反射一条路径，则系统的毫米波信道矩阵H 可以写成[56，59](www.xing528.com)
为了便于表示，可将式（2.1）中的信道H 分解为阵列相应矢量的形式，进而可以表示为
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