宽带波束偏斜对相控阵无线系统码本设计的影响
信息论
2016-09-23 v2 math.IT
摘要
采用相控阵的模拟波束成形是毫米波频段 5G 无线通信的一项极具前景的技术。使用由多个模拟波束组成的离散码本时，每个波束聚焦于特定的到达角或离开角范围，并且出于实际硬件考虑，对应于跨频率的一组固定相移。然而，对于足够大的带宽，相控阵提供的增益实际上是依赖于频率的，这种效应称为波束偏斜，即使天线单元的辐射方向图与频率无关，该效应也会发生。本文研究了均匀线阵（ULA）中波束偏斜的性质，并分析了其作为天线数量和由载波频率归一化的系统带宽的函数对码本设计的影响。码本设计的准则是保证每个波束在宽带系统中针对一定角度范围和所有频率的最小增益超过目标阈值，例如低于阵列最大增益 3 dB。分析和数值算例表明，需要更密集的码本来补偿波束偏斜。例如，对于在 73 GHz 载波频率和 2.5 GHz 带宽下工作的 32 天线 ULA，与忽略波束偏斜的码本设计相比，需要增加 54% 的波束。此外，在此设计准则下，若固定带宽或天线数量之一，波束偏斜会限制阵列的另一参数。
引用
@article{arxiv.1609.03160,
title = {Effect of Wideband Beam Squint on Codebook Design in Phased-Array Wireless Systems},
author = {Mingming Cai and Kang Gao and Ding Nie and Bertrand Hochwald and J. Nicholas Laneman and Huang Huang and Kunpeng Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.03160},
year = {2016}
}
备注
6 pages, to be published in Proc. IEEE GLOBECOM 2016, Washington, D.C., USA