毫米波网络中高能效的交互式波束对齐
信息论
2018-12-11 v4 math.IT
摘要
得益于丰富的可用带宽，毫米波将成为下一代无线网络中的一项关键技术。然而，使用带有波束赋形的大型天线阵列要求发射机与接收机之间精确的波束对齐，并且在移动环境中可能带来巨大的开销。本文研究了一种最优的交互式波束对齐与数据通信协议的设计，目标是在最小速率约束下最小化功耗。基站根据用户端的反馈，选择波束对齐或数据通信以及波束参数。基于扇形天线模型以及离开角与到达角（AoD/AoA）的均匀先验，证明了由固定长度波束对齐阶段后接数据通信阶段的最优性。此外，证明了一种解耦的分数波束对齐方法是最优的，该方法在时间上解耦 AoD 与 AoA 的对齐，并迭代地扫描其不确定性区域的一部分。针对 AoD/AoA 非均匀先验，提出了一种具有可证明性能保证的启发式策略，并表明均匀先验是最坏情况。解析地并通过仿真研究了由检测误差引起的性能退化。采用模拟波束的数值结果表明，相较于最先进的二分法、常规穷举搜索策略以及交互式穷举搜索策略，分别获得了高达 4dB、7.5dB 和 14dB 的增益，并且表明扇形模型为波束对齐设计提供了有价值的见解。
引用
@article{arxiv.1805.06089,
title = {Energy-Efficient Interactive Beam-Alignment for Millimeter-Wave Networks},
author = {Muddassar Hussain and Nicolo Michelusi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.06089},
year = {2018}
}
备注
Accepted for publication in IEEE Transactions on Wireless Communications