用于毫米波通信的非均匀线性天线阵列设计与优化

Peng Wang; Yonghui Li; Yuexing Peng; Soung Chang Liew; Branka Vucetic

doi:10.1109/TWC.2016.2601088

用于毫米波通信的非均匀线性天线阵列设计与优化

信息论 2016-11-15 v1 math.IT

作者: Peng Wang , Yonghui Li , Yuexing Peng , Soung Chang Liew , Branka Vucetic

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摘要

在本文中，我们研究用于毫米波 (mmWave) 视距 (LoS) 多输入多输出 (MIMO) 信道的非均匀线性天线阵列 (NULA) 的优化。我们的重点是通过优化发射/接收 NULA 中各个天线的位置，使系统有效复用增益 (EMG) 最大化。此处 EMG 定义为在有限信噪比下信道实际支持的信号流数量。我们首先推导了在任意部署 NULA 情况下渐近信道特征值的解析表达式，其中渐近地，端到端距离相对于发射/接收 NULA 的孔径尺寸足够大。基于推导的表达式，我们证明，最大化可实现 EMG 的渐近最优 NULA 部署应遵循分组 Fekete 点分布。具体而言，天线应在物理上被分组为 K 个独立的均匀线性天线阵列 (ULA)，每个 ULA 内采用最小可行天线间距，其中 K 是要实现的目标 EMG；此外，这 K 个 ULA 的中心遵循 Fekete 点分布。我们通过数值验证了此种 NULA 部署的渐近最优性，并将其扩展为分组投影拱形 (PAT) NULA 部署，这为具有实际非渐近配置的真实毫米波 LoS MIMO 系统提供了更实用的选项。提供了数值例子以证明优化后的 NULA 相对于传统 ULA 的显著容量增益。

关键词

毫米波通信非均匀线性天线阵列 LoS MIMO 有效复用增益 Fekete 点分布天线位置优化容量增益

引用

@article{arxiv.1608.04771,
  title  = {Non-Uniform Linear Antenna Array Design and Optimization for Millimeter Wave Communications},
  author = {Peng Wang and Yonghui Li and Yuexing Peng and Soung Chang Liew and Branka Vucetic},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1608.04771},
  year   = {2016}
}

备注

14 pages, 10 figures, 2 tables, accepted by IEEE Transactions on Wireless Communications

用于毫米波通信的非均匀线性天线阵列设计与优化

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关键词

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