频率选择性衰落下太赫兹多载波系统的混合波束成形

我们针对太赫兹（THz）无线系统提出了新颖的混合波束成形方案，其中多天线基站（BS）通过频率选择性衰落与多天线用户通信。此处，我们假设基站采用子连接混合波束成形和多载波调制来提供超高数据速率。我们考虑一个三维宽带太赫兹信道，综合了分子吸收、高稀疏性和多径衰落的联合效应，并考虑了多载波系统中的载波频偏。基于该模型，我们首先提出一种两阶段宽带混合波束成形方案，包括用于模拟波束成形的波束导向码本搜索算法和用于数字波束成形的正则化信道求逆方法。随后我们提出一种带两个数字波束成形器的新颖宽带混合波束成形方案。在该方案中，额外开发一个数字波束成形器，以补偿由恒幅硬件约束和子载波间信道矩阵差异引起的性能损失。此外，我们考虑不完美的信道状态信息（CSI），并提出一种概率鲁棒混合波束成形方案来对抗信道估计误差。数值结果证明了我们所提方案在实际实现中的优势，特别是考虑到其高频谱效率、低复杂度以及对不完美CSI的鲁棒性。