具有低分辨率 DAC 与有限量化移相器的毫米波系统安全混合数字模拟预编码器

毫米波（mmWave）通信因其提供超宽新频谱与超高数据传输速率的优势，被视为未来一代无线网络最有前景的技术之一。为降低毫米波系统的功耗与电路成本，此类场景下偏好混合数字模拟（HDA）架构。本文针对具有低分辨率数模转换器（DACs）与射频有限量化移相器的毫米波 MISO 系统，提出了一种人工噪声（AN）辅助的安全 HDA 波束成形方案。建立了 AN 辅助 HDA 系统的加性量化噪声模型，以分析此类系统的保密性能。在可获得窃听者部分信道知识的情况下，推导了保密速率（SR）的近似表达式。随后利用该近似公式，我们提出了一种双层交替迭代结构（TLAIS）用于优化保密消息（CM）的数字预编码器（DP）、数字 AN 投影矩阵（DANPM）与模拟预编码器（AP）。内层迭代循环是在给定固定 AP 矩阵下交替设计 CM 的 DP 与 DANPM。外层迭代循环位于数字基带部分与模拟部分之间，前者指 DP 与 DANPM，后者为 AP。然后对于给定的数字部分，我们提出梯度上升算法来寻找 AP 向量。给定 AP 矩阵时，我们利用广义幂迭代（GPI）方法计算 DP 与 DANPM。该过程重复直至达到终止条件。仿真结果表明，所提 TLAIS 相比现有方法能获得更好的 SR 性能，尤其是在高信噪比区域。