多用户毫米波系统中存在相位移器非理想性时的混合波束成形设计与性能

混合波束成形（HBF）包括射频域带相移阵列的模拟波束成形与基带域的数字波束成形。相移阵列通常由大量相位移器组成。受制造工艺限制，相位移器不可避免地存在相移误差和增益误差。本文研究了在无线信道建模为莱斯（Rice）衰落的多用户毫米波大规模 MIMO 系统中，非理想相位移器对系统性能的影响。我们推导了存在相位移器非理想性时可实现和速率的上界，当基站天线数远大于用户数时该上界非常紧。结果表明，相移误差和增益误差会导致性能天花板。随后我们提出了一种新颖的信道估计与混合波束成形方法，以低训练开销解决该问题。该方法在信道路径少且信道莱斯 K 因子大时表现良好，而这在外毫米波通信环境中容易满足。我们进一步在性能与训练开销之间做出权衡，使算法能在更多类传播环境中良好工作。