毫米波中继性能分析：波束宽度与自干扰的影响

我们研究了两跳放大转发（AF）中继毫米波（mm-wave）系统的最大可达速率，其中讨论了两种 AF 中继方案，即半双工（HD）和全双工（FD）。通过联合考虑双射线毫米波信道和高斯型定向天线，研究了波束宽度和自干扰系数对最大可达速率的影响。结果表明，在总功率约束下，仅当采用具有更窄波束宽度和更小自干扰系数的天线时，FD-AF 毫米波中继的速率才优于其 HD 对应方案。然而，当总功率预算足够高或定向天线的波束宽度足够小时，直接传输成为最佳策略，而非 AF 中继方案。对于两种中继方案，我们表明两种 AF 中继方案的速率关于波束宽度 $\theta_m$ 的标度均为 $\mathcal{O}\left(\min\left\lbrace\theta_m^{-1},\theta_m^{-2}\right\rbrace\right)$，而 FD-AF 中继的速率关于自干扰系数 $\mu$ 的标度为 $\mathcal{O}\left(\mu^{-\frac{1}{2}}\right)$。此外，我们表明地面反射可能对毫米波通信的性能产生显著影响，无论是建设性的还是破坏性的。因此，在分析或设计未来毫米波无线网络时，地面反射的影响值得仔细考虑。