用于降低高移动性大规模 MIMO 中信道时变性的波束成形网络优化
信号处理
2019-07-02 v3
摘要
高移动性环境中的通信近来受到大量关注。在本文中，讨论了大规模多输入多输出（MIMO）系统的快时变信道。我们推导了从高速铁路（HSR）到基站（BS）上行链路的精确信道功率谱密度（PSD），并提议通过波束成形网络优化进一步降低信道时变性。HSR 配备大规模均匀线性阵列（ULA），通过高分辨率发射波束成形在角度域分离多个多普勒频移。每个分支包含一个主导多普勒频移，可对其进行补偿以抑制信道时变性，我们推导了信道 PSD 与多普勒扩展以评估残余信道时变性。有趣的是，信道 PSD 可精确表示为方向图函数与波束失真函数的乘积。前者反映阵列孔径的影响并是 ULA 的转换辐射方向图，而后者取决于波束成形方向的配置。受 PSD 分析启发，我们引入通用可配置幅度与相位（CCAP）参数来优化波束成形网络，通过部分去除匹配滤波器（MF）波束成形器的恒模量化相位约束。以此方式，残余多普勒频移可进一步被抑制，从而降低残余信道时变性。以闭式推导了使多普勒扩展最小的 optimal CCAP 参数。给出了数值结果以验证信道 PSD 分析及波束成形网络优化技术的优越性。
引用
@article{arxiv.1809.00137,
title = {Beamforming Network Optimization for Reducing Channel Time Variation in High-Mobility Massive MIMO},
author = {Yinghao Ge and Weile Zhang and Feifei Gao and Shun Zhang and Xiaoli Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.00137},
year = {2019}
}
备注
Double columns, 13 pages, 10 figures, transactions paper