针对手部遮挡的毫米波手机快速天线与波束切换方法

许多运营商对毫米波（mmWave）通信在第五代（5G）移动宽带中的作用持乐观态度，因为其能够提供极高的数据速率和容量。然而，毫米波面临着与显著高路径损耗和易受遮挡相关的挑战。特别是当毫米波通信应用于移动终端设备时，由于普遍存在的手部遮挡，通信可能频繁中断。尽管许多手机公司建议通过在手机不同位置配置多组天线模块来规避此问题，但同时开启多组天线模块以确定最优天线模块与波束对会导致功耗过大和设备成本过高的问题。在本研究中，提出了一种称为Fast-ABS的快速天线与波束切换方法。在该方法中，仅使用一个天线模块进行接收，以预测其他天线模块的最佳波束。由此，可快速选择未被遮挡的天线模块及其对应波束对进行切换，从而避免由手部遮挡引起的通信质量差或中断问题。通过详尽分析和广泛仿真（包括相关克拉美-罗下界的推导）表明，即使在复杂多径场景下，Fast-ABS的性能也接近于能够瞬时识别其他天线模块最佳波束的预言机方案。此外，Fast-ABS在软件定义无线电上实现，并集成到5G新空口物理层中。空中实验显示，尽管存在手部遮挡，Fast-ABS仍可实现高效无缝连接。