超低成本混合波束成形：一种具有稀疏移相器共享的新型静态连接架构
信息论
2026-07-02 v1
摘要
混合波束成形式高频多天线无线系统的一种有前景的解决方案，但其实现受到模拟移相器（PS）网络的成本和复杂性的限制。尽管子连接架构简化了模拟网络，但其传统实现仍然需要为每个天线配备专用PS，导致相当大的布局面积、布线、校准和控制开销。为解决此问题，本文提出了一种用于超低成本子连接混合波束成形的新型静态连接架构，其中每个子阵列内的天线通过优化的固定PS到天线连接矩阵共享一个PS。所提出的架构保持了静态连接，同时通过自适应PS相移调整和数字预编码实现动态波束控制。对于单射频（RF）链场景，稀疏PS连接设计被转化为天线分组问题，具有解析表征的结构特性和高效算法。对于多RF链场景，我们开发了一种服务质量（QoS）-主化-最小化（MM）算法来处理混合离散-连续优化问题。数值结果表明，所提出的架构减少了PS数量，同时保留了传统全PS子连接架构的大部分波束成形能力。特别是，所提出的设计在单RF链和多RF链系统中分别实现了37.5%和62.5%的PS数量减少，同时避免了与确定性连接方案相关的深零点和栅瓣退化。这些结果为静态稀疏PS共享提供了工程见解：硬件高效混合波束成形的关键不仅在于减少PS数量，还在于通过优化的PS连接拓扑保留必要的模拟域自由度。
引用
@article{arxiv.2607.02393,
title = {Ultra-Low-Cost Hybrid Beamforming: A New Static-Connection Architecture with Sparse Phase-Shifter Sharing},
author = {Honghao Wang and Qingqing Wu and Yifei Wu and Yuxuan Chen and Wen Chen and Derrick Wing Kwan Ng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.02393},
year = {2026}
}