近场多用户 MIMO 通信中的波束聚焦
信号处理
2021-05-28 v1
摘要
大规模天线阵列与高频段是未来无线通信系统的两个关键特征。大规模天线与高传输频率的结合常使通信设备工作于近场（菲涅尔）区域。本文研究近场操作下可行的波束聚焦在促进高速率多用户下行多输入多输出（MIMO）系统中的潜力。由于实现波束聚焦的能力由发射天线决定，我们研究考虑不同天线结构的近场信令，包括全数字架构、基于混合移相器的预编码器，以及面向大规模 MIMO 阵列的新兴动态超表面天线（DMA）架构。我们首先提供数学模型以刻画近场无线信道及所考虑天线架构的传输方向图。然后，我们以提高多用户网络可达和速率为目标，建立波束聚焦问题。我们针对全数字、（基于移相器的）混合与 DMA 架构，基于和速率最大化任务提出高效求解方案。仿真结果表明所提波束聚焦方案在单用户与多用户场景下均可行。特别地，所设计的聚焦波束使得处于同一角度方向的用户能够可靠通信且互不干扰，这是传统远场波束导向无法实现的。
引用
@article{arxiv.2105.13087,
title = {Beam Focusing for Near-Field Multi-User MIMO Communications},
author = {Haiyang Zhang and Nir Shlezinger and Francesco Guidi and Davide Dardari and Mohammadreza F. Imani and Yonina C. Eldar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.13087},
year = {2021}
}
备注
This work has been submitted to the IEEE for possible publication