毫米波无蜂窝大规模 MIMO 系统中的联合模拟波束选择与数字波束成形

无蜂窝大规模 MIMO 系统由许多具有简单组件的分布式接入点组成，这些接入点联合为用户提供服务。在毫米波频段，仅能支持一组有限的预定波束。在融合这些技术的网络中，下行模拟波束选择是网络总和速率最大化的一项具有挑战性的任务。低成本数字滤波器可进一步提高网络总和速率。在本工作中，我们提出了模拟波束选择与数字滤波器的低成本联合设计。所提出的联合设计比分离式设计基准实现了显著更高的总和速率。监督机器学习（ML）算法能够以低计算复杂度高效地逼近联合设计的波束选择决策的输入-输出映射函数。由于 ML 算法的训练是离线进行的，我们提出了一种构造良好的联合设计，其结合了多重初始化、迭代与选择特征，以及波束冲突控制，即同一波束不能用于多个用户。数值结果表明，ML 算法可保留所提出的构造良好设计所达到的原始总和速率结果的 99%–100%。