面向前传约束细胞免费大规模 MIMO 系统的仿真启用混合数字波形波束成形

随着细胞内大量天线阵列（LAA）部署的日益密集，细胞免费大规模多输入多输出（CF-mMIMO）系统面临着显著的挑战。然而，单AP覆盖范围可通过大规模天线阵列（LAA）来扩展，但这种方法由于需要为所有天线配备专用射频链，导致高额实施成本和巨大的前传需求。为此，我们提出一种集成仿真启用波形波束成形的混合波束成形框架，将堆叠式智能超透明表面（SIM）与常规数字处理相结合。通过动态操控电磁波，配备SIM的AP可在显著减少射频链要求的同时提升波束成形增益。我们构建了针对上行和下行传输在有限容量前传约束下的数字波形波束成形及前传压缩的联合优化问题。鉴于该问题的高维度和非凸性，我们开发了基于交替优化的算法，迭代优化数字和波形域变量。数值结果表明，所提出的混合方案在常规混合方案（依赖随机设置的波形波束成形器或限制数字波束成形为简单功率控制）方面表现更优；此外，所提出的方案在高信噪比 regime 下通过采用足够深的SIM可实现近似全数字性能，仅需更少的射频链。