Rainbow-link：基于真时延阵列的免波束对准与免授权毫米波多址接入
信号处理
2022-01-19 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
毫米波通信是5G中提供超高吞吐量的关键使能技术。当前毫米波技术依赖模拟相控阵来实现波束成形增益并克服高路径损耗。然而，由于模拟/混合相控天线阵列可同时生成的波束数量有限，波束训练和波束调度的开销成为需要支持大量用户和低时延应用的新兴网络的瓶颈。本文引入了 rainbow-link，一种新颖的多址接入协议，它通过利用毫米波频段的宽带宽和具有频率相关波束成形能力的新颖模拟真时延阵列架构，可以实现低时延和海量连接。在所提出的设计中，网络基础设施配备真时延阵列，以将不同的频率资源块同时导向覆盖整个小区扇区的不同方向。配备窄带接收机和单天线或小型相控天线阵列的用户或设备，通过在其彩虹波束分配内选择频率资源，根据其角位置连接到网络。Rainbow-link 结合基于竞争的免授权接入，消除了显式的波束训练和用户调度。所提出的设计和分析表明，rainbow-link 免授权接入是海量连接中时延关键用例的潜在候选方案。我们的结果表明，在丢包率小于 1e-5 的情况下，使用 64 元件天线阵列、带宽超过 1 GHz 的 rainbow-link 小区可实现亚毫秒级的用户面时延和 Mbps 级的用户速率，视距覆盖范围约为 400m，且活动单天线用户密度高达每秒每平方米 5 个。
引用
@article{arxiv.2109.04357,
title = {Rainbow-link: Beam-Alignment-Free and Grant-Free mmW Multiple Access using True-Time-Delay Array},
author = {Ruifu Li and Han Yan and Danijela Cabric},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.04357},
year = {2022}
}
备注
Accepted for JSAC issue on Next Generation Multiple Access (NGMA). Available on IEEE Xplore JSAC Early Access