实现毫米波大规模MIMO系统混合波束赋形的容量优化设计
信息论
2025-09-30 v1 信号处理
math.IT
摘要
混合数字和模拟波束赋形是实现毫米波（mmWave）系统中波束赋形方法的高效技术，为取代复杂的全数字波束赋形技术提供了可行方案。然而，当前混合波束赋形中译码器和组合矩阵的设计仅依赖于信道信息，忽略了传送信号协方差矩阵结构的关键考虑。本文提出了一种新颖的方法，用于联合设计发射端和接收端的混合波束赋形矩阵。该方法以优化传送信号协方差矩阵为中心。我们的目标是通过实现发射协方差矩阵的最优设计，最大化系统的下行总速率容量。我们通过利用广播信道（BC）与多址信道（MAC）之间的对偶关系，来解决该问题的非凸性。通过在各种场景中的大量仿真，包括点对点多输入多输出（MIMO）、多用户（MU）多输入单输出（MISO）和MU-MIMO， 我们展示了我们所提出方法的优于传统设计。这些结果突显了该方法在优化mmWave系统波束赋形方面的有效性和灵活性。
引用
@article{arxiv.2509.25067,
title = {Capacity Achieving Design for Hybrid Beamforming in Millimeter Wave Massive MIMO Systems},
author = {Rohollah Vahdani and S. Mohammad Razavizadeh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.25067},
year = {2025}
}
备注
Published in IEEE Transactions on Vehicular Technology, Volume: 74, Issue: 3, March 2025