使用RT-ICM毫米波簇的均匀平面阵列波束宽度选择

波束赋形是克服毫米波（mmWave）信道中高路径损耗的主要技术。因此，性能提升需要空间域的知识与控制。特别地，天线结构与辐射参数影响毫米波通信系统中的波束赋形性能。为解决波束失准、中断损耗、跟踪失效、阻塞等损伤，必须确定波束宽度的最优值。在我们之前的论文中，假设一个每簇生成一个波束的通信系统，我们从理论上研究了簇级毫米波信道中的波束宽度-接收功率关系。我们在分析中使用了均匀线性阵列（ULA）天线。在本文中，我们重新审视该分析并更新了使用矩形均匀平面阵列（R-UPA）天线场景下的表达式。考虑矩形波束模型来近似天线的主瓣方向图。对于信道，我们针对两种簇内信道模型IEEE 802.11ad和基于射线追踪（RT-ICM）的我们之前的工作，推导了依赖于波束宽度的提取功率表达式。结合天线与信道增益，在完美对齐的情况下，我们确认最优波束宽度收敛于零。对接收功率进行渐近分析，我们给出公式与见解：尽管牺牲了微小的最大接收功率，仍可实现实用的非零波束宽度值。我们的分析表明，对于典型的室内毫米波簇，达到最大功率的95%仅需3.5 deg的实用波束宽度。最后，我们的分析结果显示，使用UPA相比ULA，最大理论接收功率有13 dB的提升。我们表明，8 x 8 UPA可达到该最大接收功率的50%，同时接收功率仍比ULA场景大10 dB。