太赫兹集成UM-MIMO与IRS系统的混合球面波与平面波信道建模与估计
信息论
2022-05-27 v1 信号处理
math.IT
摘要
集成超大规模多输入多输出(UM-MIMO)与智能反射面(IRS)系统有望用于6G及更高频段的太赫兹(0.1-10 THz)通信，以有效克服覆盖受限和视距阻塞的障碍。然而，UM-MIMO与IRS的超大维度扩大了近场区域，而远场中强烈的太赫兹信道稀疏性不利于空间复用。此外，由于射频链有限，信道估计(CE)需要从严重压缩的观测中恢复大规模信道。为应对这些挑战，针对该集成系统的级联信道，提出了一种混合球面波与平面波信道模型(HSPM)。分析了近场与远场下的空间复用增益，发现其受低秩分段信道的限制。此外，提出了一种基于压缩感知的CE框架，包括稀疏信道表示方法、分侧估计(SSE)与字典收缩估计(DSE)算法。数值结果验证了HSPM的有效性，在256个阵元下其容量与真实球面波模型所得结果仅偏差 bits/s/Hz。SSE相比基准算法实现了更高的CE精度，而DSE在噪声环境中更具吸引力，其归一化均方误差比SSE低0.8 dB。
引用
@article{arxiv.2205.13113,
title = {Hybrid Spherical- and Planar-Wave Channel Modeling and Estimation for Terahertz Integrated UM-MIMO and IRS Systems},
author = {Yuhang Chen and Renwang Li and Chong Han and Shu Sun and Meixia Tao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.13113},
year = {2022}
}