Abstract-potentialen att använda millimetervåg (mmWave) frekvens för framtida trådlösa cellulära kommunikationssystem har motiverat studien av storskaliga antenn matriser för att uppnå mycket riktad strålformning. De konventionella helt digitala strålformningsmetoderna, som kräver en radiofrekvenskedja (RF) per antennelement, är dock inte genomförbara för storskaliga antennsystem på grund av den höga kostnaden och den höga energiförbrukningen för RF-kedjekomponenter i höga frekvenser. För att ta itu med utmaningen med denna hårdvarubegränsning, överväger detta papper en hybridstråleformande arkitektur där den totala strålformaren består av en lågdimensionell digital strålformare följt av en RF-strålebildare som genomförs med hjälp av analoga fasskiftare. Vårt mål är att visa att en sådan arkitektur kan närma sig ett helt digitalt system med mycket färre RF-kedjor. Specifikt fastslår detta dokument att om antalet RF-kedjor är dubbelt så många som det totala antalet dataströmmar, kan hybridstrålformningsstrukturen realisera en helt digital strålformare exakt, oberoende av antalet antennelement. För fall med färre RF-kedjor tar detta dokument vidare upp problemet med konstruktionen av hybridstrålkastare för både överföringsscenariot för ett flerflödessystem med flera ingångar från punkt till punkt (MIMO) och ett flerkanalssystem med flera ingångar med flera ingångar (MU-MISO). För varje scenario föreslår vi en heuristisk hybridstråleformningsdesign som uppnår en prestanda som ligger nära prestandan för den helt digitala strålformningsgrunden. Slutligen ändras de föreslagna algoritmerna för den mer praktiska inställningen där endast finita fasskiftare för upplösning finns tillgängliga. Numeriska simuleringar visar att de föreslagna systemen är effektiva även när fasskiftare med mycket låg upplösning används. Index Terms-Millimetervåg, storskaliga antennmatriser, multi-input multiple-output (MIMO), multi-user multipleinput single-output (MU-MISO), massiv MIMO, linjär strålformning, förkodning, kombinerar, ändliga upplösning fasskiftare.
För att närma sig prestandan hos den fullständiga digitala precodern visar författarna i REF att det räcker med att antalet RF-kedjor är dubbelt så många som antalet dataströmmar och att de ger de slutna formuttrycken för förkodningsdesignen.
Hybrid Digital and Analog Beamforming Design for Large-Scale Antenna Arrays
{'venue': 'IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing', 'journal': 'IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing', 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Mathematics']}