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全双工毫米波通信的混合波束成形设计

DOI：10.1109/TVT.2018.2884049 期刊：IEEE Transactions on Vehicular Technology 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 利用毫米波（mmWave）频段丰富的频谱资源是满足不断增长的数据速率需求的有效方案。研究表明，全双工（FD）通信能将带宽效率提升一倍。然而实际中硬件非线性导致的显著残余自干扰（SI）——尤其在毫米波频段更为突出——削弱了全双工的潜力。传统方法通过基带数字处理配合发射预编码器来消除残余SI。本研究提出一种FD毫米波通信的混合波束成形设计：通过射频波束权重与基带预编码器/合路器的联合设计实现自干扰抑制。该方案在保持发射信号维度不变的同时有效抑制SI，联合设计可实现最高30dB的自干扰抑制效果，其性能接近无干扰全双工系统且计算高效。仿真表明该设计显著优于特征波束成形方案。
作者： K. Satyanarayana，Mohammed El-Hajjar，Ping-Heng Kuo，Alain Mourad，Lajos Hanzo
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研究概述 实验方案

研究目的

提出一种全双工毫米波通信的混合波束成形设计方案，在保持信号维度的同时最小化自干扰。

研究成果

所提出的全双工毫米波通信混合波束成形设计能有效抑制高达30分贝的自干扰，其性能表现与无干扰系统相当。该方案保持信号维度并能在少量迭代中高效收敛。仿真结果表明，尤其在强自干扰场景下，其性能显著优于特征波束成形，是提升毫米波通信频谱效率的理想解决方案。

研究不足

所提出的设计假设初始数字解决方案具有完美的信道状态信息（CSI），这在现实场景中可能并不实际。此外，由于射频波束成形矩阵的限制，随着干扰噪声比（INR）的增加，混合波束成形设计的性能会偏离全数字设计。

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