面向 mmWave OFDM 大规模天线阵列的混合模拟与数字波束成形
信息论
2017-11-23 v1 math.IT
摘要
混合模拟与数字波束成形是大规模 mmWave MIMO 系统的有前景候选方案，因为它能显著降低传统全数字波束成形方案的硬件复杂度，同时又能接近全数字方案的性能。大多数先前关于混合波束成形的工作考虑窄带信道。然而，如 mmWave 系统这样的宽带系统具有频率选择性。在宽带系统中，期望为整个频带设计通用模拟波束成形器，同时在不同的频率子带采用不同的数字波束成形器。本文考虑具有 OFDM 调制的系统的混合波束成形设计。首先，对于在收发两端均采用混合波束成形架构的单用户 MIMO (SU-MIMO)系统，我们表明由于 mmWave 信道的稀疏特性，具有少量 RF 链的混合波束成形能在收发天线数量足够大时渐近接近全数字波束成形的性能。对于具有实际天线数量的系统，我们随后针对两种不同混合波束成形结构(全连接与部分连接结构)提出统一的启发式设计，以最大化 mmWave MIMO 系统的整体频谱效率。数值结果表明所提算法优于现有混合波束成形方法，且对于全连接架构，所提算法能以少得多的 RF 链实现非常接近最优全数字波束成形的频谱效率。其次，对于多用户多输入单输出(MU-MISO)情形，我们提出启发式混合预编码设计以最大化下行链路加权求和速率，并以数值表明具有实际数量 RF 链的所提算法已可接近全数字波束成形的性能。
引用
@article{arxiv.1711.08408,
title = {Hybrid Analog and Digital Beamforming for mmWave OFDM Large-Scale Antenna Arrays},
author = {Foad Sohrabi and Wei Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.08408},
year = {2017}
}
备注
12 Pages, 8 Figures; Published in IEEE Journal on Selected Areas in Communications, July 2017