面向波束斜视宽带通信的开关式混合波束成形收发机设计
信号处理
2024-09-27 v3
摘要
基于频率无关移相器（PS-HBF）的混合波束成形（HBF）收发机架构对相位和物理方向敏感，补偿波束斜视有害效应的能力有限。鉴于开关与移相器相比具有相位无关性且更省功耗/成本，本文考虑将基于开关的 HBF（SW-HBF）用于宽带大规模多输入多输出系统。我们首先推导波束斜视比的闭式表达式，并比较 SW-HBF 与 PS-HBF 架构的预期阵列增益。结果表明 SW-HBF 对波束斜视效应更具鲁棒性。随后我们聚焦于 SW-HBF 设计，以在单用户与多用户系统中最大化频谱效率（SE），二者均为非凸混合整数问题。对于前者，通过结合禁忌搜索（TS）方法与投影梯度上升（PGA），我们提出一种高效的启发式 PGA-TS 算法来设计模拟波束成形器，而数字波束成形器具有闭式解。对于后者，我们开发了基于分数规划与 PGA-TS 方法的两步算法。仿真表明，所提 SW-HBF 方案高效，并且在太赫兹通信系统中于 SE 与能量效率方面均优于基于 PS 的 HBF 架构。
引用
@article{arxiv.2210.06890,
title = {Switch-based Hybrid Beamforming Transceiver Design for Wideband Communications with Beam Squint},
author = {Mengyuan Ma and Nhan Thanh Nguyen and Markku Juntti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.06890},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 20 figures