面向毫米波MU-MISO系统的动态子阵列与低分辨率移相器混合波束成形

在毫米波（mmWave）通信系统中，配备大规模天线阵列的模拟/数字混合波束成形架构已被广泛研究，因为与传统全数字波束成形相比，它们能应对性能与硬件效率之间的权衡。现有关于混合波束成形的工作大多聚焦于全连接架构或具有固定子阵列的部分连接方案，其中模拟波束成形器通常由无限分辨率移相器（PSs）实现。本文中，我们提出了一种面向毫米波多用户多输入单输出（MU-MISO）系统的新型混合波束成形架构，其具有动态子阵列和硬件高效的低分辨率PSs。通过交换网络与PSs将每个RF链动态连接至一个不重叠子阵列，我们可以利用多天线与多用户分集来缓解因使用实际低分辨率PSs带来的性能损失。首先基于分数规划（FP）提出一种迭代混合波束成形器设计算法，旨在最大化MU-MISO系统的和速率性能。为降低复杂度，我们还给出了一种针对动态子阵列方案的简单启发式混合波束成形器设计算法。大量仿真结果证明了所提动态子阵列与低分辨率PSs混合波束成形架构相较于现有固定子阵列方案的优势。