毫米波MIMO系统中初始UE发现的波束成形权衡

毫米波MIMO系统已日益受到关注，旨在满足下一代无线系统的高数据速率需求。本工作的重点在于此类系统中用于初始UE发现的低复杂度波束成形方法。针对该目标，我们首先指出了具有每天线增益和相位控制的最优波束成形器的结构，以及具有每天线仅相位控制的良好波束成形器的结构。在毫米波（mmW）系统中学习这些波束成形结构充满了相当大的复杂性，例如需要非广播系统设计、波束成形近似对微小路径长度变化的敏感性等。为克服这些问题，我们建立了这些波束成形结构与主导路径的离开/到达角之间的物理解释。这一物理解释为新兴的关注于对微小路径长度变化较不敏感的方向性波束成形方法提供了理论基础。尽管诸如MUSIC之类的方向学习经典方法已被充分理解，它们在毫米波背景下遭受许多实际困难，例如非广播系统设计和计算复杂度高。毫米波系统的一个更简单的广播解决方案是在两端采用方向性码本进行波束成形。我们建立了最佳波束展宽码本的基本极限，并提出了一种受虚拟子阵列架构启发的构造，其在所有有用波束展宽因子下均处于最佳权衡曲线几个dB之内。我们最终给出了采用所提构造的接收SNR损失-UE发现时延权衡。我们的结果表明，具有合理链路裕量的用户可通过所提设计快速发现，且随着链路裕量恶化性能平滑滚降。