功率放大器非线性下毫米波大规模 MIMO 混合波束赋形综合性能分析

本文建立了一个框架，用于研究受功率放大器（PA）非线性损伤的大规模多输入多输出（MIMO）系统中不同混合波束赋形架构的性能。为补偿 PA 引起的非线性失真，在数字预失真（DPD）设计中采用了基于反波束赋形后反馈的间接学习架构。此外，我们提出了一种基于广义特征波束赋形器（GEB）方法的针对部分连接架构的新型模拟波束赋形器设计。文献中已研究了非线性 PA 对带外（OOB）辐射和所得信号干扰加噪声比（SINR）的影响。然而，这些研究局限于全数字或部分连接混合波束赋形架构，且在 PA 基础上部署 Bussgang 分解而未在性能分析中考虑阵列架构类型。本研究中，我们基于矩阵形式的时空 Bussgang 分解推导了误码率（BER）解析表达式，并在 PA 非线性下针对不同的混合大规模 MIMO 架构通过广义互信息（GMI）获得了失配译码容量。分析结果表明，非线性失真显著影响系统性能，且 DPD 能在一定程度上减轻这些影响。最后，通过数值结果验证了所得解析 BER 表达式。