毫米波通信系统中采用多天线阵列进行波束成形的可行性研究
信息论
2014-10-22 v1 math.IT
摘要
利用毫米波频谱用于下一代（5G）移动通信近来已引起广泛关注。毫米波频率下较小的载波波长使得紧凑型天线阵列的合成成为可能，从而提供波束成形增益以补偿增加的传播损耗。在本工作中，我们研究了在毫米波系统中采用多个天线阵列以获得分集/复用增益的可行性，其中每个阵列均能独立进行波束成形。考虑一个基于码本的波束成形系统（例如，为了便于有限反馈），我们观察到，即使对于非常合理的系统参数，跨多个阵列联合优化波束成形方向的复杂度也极其高昂。为克服这一瓶颈，我们基于毫米波信道的稀疏多径结构，开发了用于优化波束成形方向选择的降复杂度算法。具体而言，我们通过将注意力限制在一小组主导候选方向上，来降低联合波束成形搜索空间的基数。为获得这组主导方向，我们开发了两种互补的方法：(a) 基于一种新型空间功率度量的计算；对该度量的详细分析表明，在大天线阵列的极限下，所选候选方向趋近于信道的主导到达角和离开角，以及 (b) 利用不同接收子阵列间接收信号的相关性，精确估计信道的（长期）主导到达角。我们的方法能够大幅缩减优化搜索空间（缩减100倍），同时提供接近最优的性能，从而表明在毫米波系统中实现分集和复用增益的潜在可行性。
引用
@article{arxiv.1410.5509,
title = {On the feasibility of beamforming in millimeter wave communication systems with multiple antenna arrays},
author = {Jaspreet Singh and Sudhir Ramakrishna},
journal= {arXiv preprint arXiv:1410.5509},
year = {2014}
}