毫米波网络的覆盖分析：定向天线阵列的影响

毫米波（mm-wave）通信被认为是5G网络的一项有前景的技术。利用大规模天线阵列的波束成形增益来克服毫米波频段增加的路径损耗是其定义特征之一。然而，先前关于毫米波网络分析的工作通常采用过度简化的天线方向图以便于处理，这可能导致与实际天线方向图性能显著偏差。在本文中，利用随机几何工具，我们对毫米波网络中定向天线阵列的影响进行了全面调查。我们首先提出了一个通用且易于处理的框架，用于具有任意干扰功率分布和任意天线方向图的覆盖分析。然后将其应用于毫米波自组织和蜂窝网络，其中提出了两种具有理想精度和解析易处理性的复杂天线方向图来近似实际天线方向图。与先前工作相比，所提出的近似天线方向图有助于获得关于定向天线阵列在毫米波网络中作用的更多见解。特别地，结果表明两种类型网络的覆盖概率都随着天线阵列规模呈非递减凹函数增加。通过仿真验证了分析结果的有效性和可靠性，数值结果也表明毫米波网络中需要大规模天线阵列以获得满意覆盖。