毫米波数字波束成形的案例
信息论
2019-01-28 v1 math.IT
摘要
由于毫米波无线系统严重依赖定向链路，采用高维阵列的波束成形（BF）对于这些频段的蜂窝系统至关重要。如何以高能效的方式进行阵列处理是一项根本性挑战。模拟和混合 BF 需要较少的模数转换器和数模转换器（ADC 和 DAC），但一次只能在少数几个方向上通信，限制了定向搜索、空间复用和控制信令。数字 BF 能够实现灵活的空间处理，但必须在低量化分辨率下运行以保持在合理的功耗水平内。量化器分辨率的降低会在接收信号中引入噪声并降低发射信号的质量。为了评估低分辨率量化对蜂窝系统的影响，我们提出了一种用于量化噪声的简单加性高斯白噪声（AWGN）模型。基于该模型的仿真表明，在中等分辨率（每个 ADC 3-4 比特）下，量化导致的下行链路蜂窝容量损失可以忽略不计。本质上，低分辨率 ADC 限制了高信噪比（SNR），而蜂窝系统通常不在高 SNR 下运行。对于发射机，研究表明具有 4 比特或更高分辨率的 DAC 不会违反第三代合作伙伴计划（3GPP）新空口（NR）标准对蜂窝操作设定的相邻载波泄漏限制。此外，本研究还考察了低分辨率量化对发射信号误差向量幅度（EVM）的影响。事实上，我们的研究结果表明，对于毫米波频段的发射机和接收机，低分辨率全数字 BF 架构可以作为一种高能效的模拟或混合波束成形替代方案。
引用
@article{arxiv.1901.08693,
title = {A Case for Digital Beamforming at mmWave},
author = {Sourjya Dutta and C. Nicolas Barati and Aditya Dhananjay and David A. Ramirez and James F. Buckwalter and Sundeep Rangan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.08693},
year = {2019}
}
备注
Submitted to IEEE Transactions on Wireless Communications