毫米波无线系统中最优多用户波束对齐研究
信息论
2020-05-29 v2 信号处理
math.IT
摘要
定向传输模式（又称窄波束）是毫米波 (mmWave) 频段无线通信的关键，该频段存在高路径损耗与严重阴影效应。此外，毫米波频段的传播信道仅包含少数空间簇，需要一种将相应窄波束与信道簇离开角 (AoD) 对齐的过程。该过程称为波束对齐 (BA)，其目标是为后续数据通信提升波束赋形增益。若干先前研究考虑优化 BA 过程以实现降低 BA 开销、提升吞吐量与降低功耗等多种目标。尽管这些研究大多针对单活跃用户场景提供优化 BA 方案，实际网络中常存在多个活跃用户。因此，设计能集体为多用户执行波束管理的多用户 BA 方案，在 BA 开销与延迟方面更为高效。本文考虑一类多用户 BA 方案，其中基站在角度域进行一次扫描以同时定位多个用户。目标是在接收用户反馈后，最小化 AoD 上剩余不确定区域 (UR) 期望宽度的平均值。利用信息论工具分析了最优性能的基本界。此外，构建了波束设计优化问题，并提出了一种实用 BA 方案，相较 5G 标准中所用波束扫描具有显著增益。
引用
@article{arxiv.2001.06595,
title = {On Optimal Multi-user Beam Alignment in Millimeter Wave Wireless Systems},
author = {Abbas Khalili and Shahram Shahsavari and Mohammad A. Amir Khojastepour and Elza Erkip},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.06595},
year = {2020}
}