高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

毫米波单用户多天线系统的混合预编码设计

刘文龙 黄雯静 王本巍 金明录

刘文龙, 黄雯静, 王本巍, 金明录. 毫米波单用户多天线系统的混合预编码设计[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(2): 620-626. doi: 10.11999/JEIT202019
引用本文: 刘文龙, 黄雯静, 王本巍, 金明录. 毫米波单用户多天线系统的混合预编码设计[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(2): 620-626. doi: 10.11999/JEIT202019
LIU Wenlong, HUANG Wenjing, WANG Benwei, JIN Minglu. Hybrid Precoding Design in Millimeter Wave Single-user Large-scale Multiple-Input Multiple-Output System[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(2): 620-626. doi: 10.11999/JEIT202019
Citation: LIU Wenlong, HUANG Wenjing, WANG Benwei, JIN Minglu. Hybrid Precoding Design in Millimeter Wave Single-user Large-scale Multiple-Input Multiple-Output System[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(2): 620-626. doi: 10.11999/JEIT202019

毫米波单用户多天线系统的混合预编码设计

doi: 10.11999/JEIT202019
基金项目: 国家重点研究发展计划(2018YFE0197700)
详细信息
    作者简介:

    刘文龙:男,1973年生,教授,研究方向为信息与信号处理

    黄雯静:女,1995年生,硕士生,研究方向为MIMO预编码算法

    王本巍:男,1996年生,硕士生,研究方向为峰均比抑制算法

    金明录:男,1958年生,教授,研究方向为现代通信关键技术、无线传感器网络、雷达信号处理

    通讯作者:

    金明录 mljin @dlut.edu.cn

  • 中图分类号: TN929.5

Hybrid Precoding Design in Millimeter Wave Single-user Large-scale Multiple-Input Multiple-Output System

Funds: The National Key Research and Development Program of China (2018YFE0197700)
  • 摘要: 在毫米波MIMO通信系统中,针对如何提升频谱效率的问题,该文提出一种有效的混合预编码双层交替迭代算法。外层交替使用分解的方法解耦收发端,减少1次计算中所求变量的个数;而内层交替只对接收或者发送端进行,利用模拟域矩阵按列分解,数字域矩阵按行分解,将频谱效率表达式化简为一系列子问题。考虑到模拟域矩阵中单个元素对函数的影响和模为1的限制,对列元素采取逐个优化的方案,并对每一次的解加上约束,使解始终处在收敛域内。实验结果表明,所提交替优化解决方案可以获得更好的性能且有着较低的复杂度。
  • 图  1  单用户毫米波大规模MIMO混合预编码系统模型

    图  2  不同算法的频谱效率

    图  3  不同算法的频谱效率(量化比特数:2)

    图  4  频率效率随着数据流的变化情况

    图  5  所提算法的收敛性

  • [1] RAPPAPORT T S, SUN Shu, MAYZUS R, et al. Millimeter wave mobile communications for 5G cellular: It will Work![J]. IEEE Access, 2013, 1: 335–349. doi: 10.1109/ACCESS.2013.2260813
    [2] WEI Lili, HU R Q, QIAN Yi, et al. Key elements to enable millimeter wave communications for 5G wireless systems[J]. IEEE Wireless Communications, 2014, 21(6): 136–143. doi: 10.1109/MWC.2014.7000981
    [3] ALKHATEEB A, MO Jianhua, GONZALEZ-PRELCIC N, et al. MIMO precoding and combining solutions for millimeter-wave systems[J]. IEEE Communications Magazine, 2014, 52(12): 122–131. doi: 10.1109/MCOM.2014.6979963
    [4] EL AYACH O, RAJAGOPAL S, ABU-SURRA S, et al. Spatially sparse precoding in millimeter wave MIMO systems[J]. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2014, 13(3): 1499–1513. doi: 10.1109/TWC.2014.011714.130846
    [5] UWAECHIA A N, MAHYUDDIN N M, AIN M F, et al. On the spectral-efficiency of low-complexity and resolution hybrid precoding and combining transceivers for mmWave MIMO systems[J]. IEEE Access, 2019, 7: 109259–109277. doi: 10.1109/ACCESS.2019.2933785
    [6] LIU Xianru, LI Xueming, CAO Shu, et al. Hybrid precoding for massive mmWave MIMO systems[J]. IEEE Access, 2019, 7: 33577–33586. doi: 10.1109/ACCESS.2019.2903166
    [7] 袁怡圃, 吴健. 毫米波大规模MIMO系统预编码算法[J]. 泉州师范学院学报, 2019, 37(2): 46–51. doi: 10.16125/j.cnki.1009-8224.2019.02.009

    YUAN Yipu and WU Jian. Hybrid beamforming based on SLNR for mmWave multi-user massive MIMO system[J]. Journal of Quanzhou Normal University, 2019, 37(2): 46–51. doi: 10.16125/j.cnki.1009-8224.2019.02.009
    [8] GAO Xinyu, DAI Linglong, HAN Shuangfeng, et al. Energy-efficient hybrid analog and digital precoding for mmWave MIMO systems with large antenna arrays[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2016, 34(4): 998–1009. doi: 10.1109/JSAC.2016.2549418
    [9] YU Xianghao, SHEN J C, ZHANG Jun, et al. Alternating minimization algorithms for hybrid precoding in millimeter wave MIMO systems[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, 2016, 10(3): 485–500. doi: 10.1109/JSTSP.2016.2523903
    [10] WANG Ye and ZOU Weixia. Low complexity hybrid precoder design for millimeter wave MIMO systems[J]. IEEE Communications Letters, 2019, 23(7): 1259–1262. doi: 10.1109/LCOMM.2019.2917090
    [11] CUI Mingyang and ZOU Weixia. Low complexity joint hybrid precoding for millimeter wave MIMO systems[J]. China Communications, 2019, 16(2): 49–58. doi: 10.12676/j.cc.2019.02.003
    [12] AKDENIZ M R, LIU Yuanpeng, SAMIMI M K, et al. Millimeter wave channel modeling and cellular capacity evaluation[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2014, 32(6): 1164–1179. doi: 10.1109/JSAC.2014.2328154
    [13] RAGHAVAN V and SAYEED A M. Sublinear capacity scaling laws for sparse MIMO channels[J]. IEEE Transactions on Information Theory, 2011, 57(1): 345–364. doi: 10.1109/TIT.2010.2090255
    [14] SOHRABI F and YU Wei. Hybrid digital and analog beamforming design for large-scale antenna arrays[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, 2016, 10(3): 501–513. doi: 10.1109/JSTSP.2016.2520912
    [15] WANG Zihuan, LI Ming, LI Hongyu, et al. Hybrid beamforming with one-bit quantized phase shifters in mmWave MIMO systems[C]. 2018 IEEE International Conference on Communications (ICC), Kansas, USA, 2018: 1–6.
  • 加载中
图(5)
计量
  • 文章访问数:  814
  • HTML全文浏览量:  529
  • PDF下载量:  93
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-04
  • 修回日期:  2021-07-10
  • 录用日期:  2021-07-10
  • 网络出版日期:  2021-12-06
  • 刊出日期:  2022-02-25

目录

    /

    返回文章
    返回