大型波束码表的理论与实验评估：够不够？

现代毫米波 (mmWave) 收发器配备大量天线，每个天线可支持数千种相位调制器配置。这种能力使波束扫描可实现细粒度角分辨率，但导致码书规模超过六个数量级。相反，用户终端的移动性及其随机更换的方向要求持续调整波束方向。近期研究的焦点是设计在可实现增益与波束搜索时间之间取得平衡的波束扫描码书，后者由码书规模决定。本文我们考察了大型码书可被压缩为更少波束矢量而仍覆盖整个角空间并保持接近最大阵列增益的程度。我们推导了在保持相对于无限大码书所实现最大增益损失在 $\gamma$ dB (例如 2 dB) 范围内的波束矢量角覆盖范围的闭式表达式。我们在理论与实验层面表明，大型波束扫描码书（如本文所考察的 $1024^{16}$ 集合）可被压缩为仅少数波束矢量。该框架证明了仅需少数波束矢量即可实现接近最大增益，挑战了码书规模大且角分辨率细的观念，即它是完全发挥天线阵列优势的必需条件。