支持毫米波 mMIMO 中混合波束成形的虚拟扇区化
Virtual Sectorization to Enable Hybrid Beamforming in mm-Wave mMIMO
AI总结：
针对毫米波 mMIMO 多用户 HBF 中模拟波束难以同时覆盖全部用户的问题，提出虚拟扇区分簇与分层模拟/数字波束成形方法，仿真显示其优于 FFT 方案并接近 SVD 性能界。
摘要：
混合波束成形（HBF）是在下一代无线通信中实现毫米波大规模多输入多输出（mMIMO）接收机的关键技术。它结合了模拟域（通过移相器）和数字域的波束成形，从而带来低功耗和高频谱效率。在实际中，多用户场景下的联合波束成形问题仍未解决，因为一个模拟波束无法同时覆盖所有用户。本文提出一种将用户划分为簇的分层方法。每个簇由位于虚拟扇区内的用户组成，该虚拟扇区由基于 HBF 的 mMIMO 接收机的模拟波束成形产生。因此，在每个扇区内部，成本较低的数字波束成形为同一簇内数量有限的用户提供服务。使用由 QuaDRiGa 2.0 生成的真实非视距场景进行的仿真表明，我们的方法优于基于 FFT 的标准替代方案，并几乎达到基于 SVD 的波束空间性能界。
英文摘要：
Hybrid beamforming (HBF) is a key technology to enable mm-wave Massive multiple-input multiple-output (mMIMO) receivers for future-generation wireless communications. It combines beamforming in both analog (via phase shifters) and digital domains, resulting in low power consumption and high spectral efficiency. In practice, the problem of joint beamforming in multi-user scenarios is still open because an analog beam can't cover all users simultaneously. In this paper, we propose a hierarchical approach to divide users into clusters. Each cluster consists of users inside a virtual sector produced by the analog beamforming of an HBF-based mMIMO receiver. Thus, inside each sector, a lower-cost digital beamforming serves a limited number of users within the same cluster. Simulations with realistic non-line-of-sight scenarios generated by the QuaDRiGa 2.0 demonstrate that our methods outperform standard FFT-based alternatives and almost achieve SVD-based beamspace performance bound.
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