太赫兹超大规模 MIMO 系统的混合球面-与平面波信道建模及 DCNN 赋能的估计
信息论
2021-06-11 v1 信号处理
math.IT
摘要
太赫兹频段被设想用于满足 6G 无线通信所要求的 100 Gbps 数据速率。为以低硬件成本克服距离限制问题，采用混合波束赋形的超大规模 MIMO 颇具前景。然而，波长、阵列尺寸与天线间距之间的关系导致平面波信道模型（PWM）的不准确，而增大的信道矩阵维度则使得应用球面波信道模型（SWM）的参数过多。此外，由于采用混合波束赋形，信道估计（CE）需要从严重压缩的信道观测中恢复高维信道。本文研究了一种混合球面-与平面波信道模型（HSPM），并证明通过在子阵列内采用 PWM、子阵列间采用 SWM，该模型准确且高效。进一步，提出了一种两阶段 HSPM 信道估计机制。第一阶段设计深度卷积神经网络（DCNN）用于参考子阵列的参数估计，第二阶段利用其余信道参数在参考子阵列间的几何关系完成信道估计。大量数值结果表明，HSPM 在不同通信距离、阵列尺寸和载波频率下均准确。该 DCNN 收敛快，与文献方法相比归一化均方误差改善 5.2 dB，且复杂度大幅降低。
引用
@article{arxiv.2106.05491,
title = {Hybrid Spherical- and Planar-Wave Channel Modeling and DCNN-powered Estimation for Terahertz Ultra-massive MIMO Systems},
author = {Yuhang Chen and Longfei Yan and Chong Han},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.05491},
year = {2021}
}