具有均匀圆阵列的视距 MIMO 系统的设计与分析
信号处理
2024-10-30 v1
摘要
我们考虑在存在阵列失准的视距（LoS）环境下基于均匀圆阵列（UCA）的多输入多输出（MIMO）系统的设计。特别地，给出了在不知晓失准分量的情况下实现最大信道容量的 UCA 最优天线布设与收发机架构。为此，我们首先推导了基于 UCA 的 LoS MIMO 系统的通用信道模型，其中同时反映了相对阵列旋转、倾斜与中心偏移三种失准因素。通过将信道矩阵分解为奇异值分解（SVD）形式，我们证明了基于 UCA 的 LoS MIMO 系统的奇异值与倾斜和中心偏移无关，而是可表示为半径乘积与距离之比（RPDR）和相对阵列旋转角的函数。奇异值的数值分析表明 RPDR 是 UCA 系统的关键设计参数。基于此结果，我们提出了一种 UCA 系统的最优设计方法，通过对 RPDR 的一维搜索来最大化信道容量。观察到最优设计的 UCA 系统信道矩阵接近于正交矩阵；这一事实使得通过简单的迫零（ZF）接收机即可达到信道容量。此外，我们提出了一种低复杂度预编码方案，用于因阵列尺寸限制而无法满足最优设计准则的 UCA 系统。仿真结果验证了所提设计方法与收发机架构的有效性。
引用
@article{arxiv.2006.16515,
title = {Design and Analysis of LoS MIMO Systems with Uniform Circular Arrays},
author = {Yuri Jeon and Gye-Tae Gil and Yong H. Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.16515},
year = {2024}
}
备注
13 pages, 10 figures, This work has been submitted to the IEEE for possible publication