多项式求解器在毫米波模拟无线电波束成形中的新颖应用
符号计算
2023-10-30 v1
摘要
波束成形是一种信号处理技术，其中天线阵列可被导向以在特定方向发射和接收无线电信号。毫米波（mmWave）频率与多输入多输出（MIMO）波束成形的使用被视为第五代（5G）及更先进通信系统的关键创新。该技术首先执行波束对齐过程，随后在发射机与接收机之间已对齐的方向上进行数据传输。传统上，波束对齐涉及发射机和接收机周期性的穷举波束扫描，这是一个缓慢的过程，并在 MIMO 与大规模 MIMO 无线电单元中造成额外的通信开销。在波束跟踪、角速度、波束导向等应用中，波束对齐过程通过一阶多项式近似估计波束方向得以优化。近期基于学习的用于快速毫米波波束对齐的 SOTA 策略在训练过程中仍需对穷举波束对进行探索，从而在更高天线配置下给学习策略带来开销。在本工作中，我们首先优化波束对齐代价函数（例如数据速率），通过对其偏导数应用多项式近似来减少波束扫描开销，这些偏导数随后可作为多项式方程组利用代数几何中知名工具求解。此时一个问题浮现：'什么是好的多项式近似？'在本工作中，我们试图获得一个'好的多项式近似'。初步实验表明，当在测试波束成形问题上评估时，我们所估计的多项式近似在求解器速度与精度方面达到了所谓的甜点（sweet-spot）。
引用
@article{arxiv.2310.18103,
title = {A Novel Application of Polynomial Solvers in mmWave Analog Radio Beamforming},
author = {Snehal Bhayani and Praneeth Susarla and S. S. Krishna Chaitanya Bulusu and Olli Silven and Markku Juntti and Janne Heikkila},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.18103},
year = {2023}
}
备注
Accepted for publication in the SIGSAM's ACM Communications in Computer Algebra, as an extended abstract