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基于非均匀量化码本的混合预编码以降低毫米波MIMO系统中的反馈开销

DOI：10.1109/TCOMM.2018.2890227 期刊：IEEE Transactions on Communications 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 本文针对全连接结构和子连接结构这两种主要混合预编码实现方式，提出两种基于非均匀量化（NUQ）码本的混合预编码方案，以降低毫米波单用户多输入多输出（SU-MIMO）系统中的反馈开销。具体而言，我们首先利用毫米波在角度域的稀疏特性，将散射路径的到达角/出发角（AOAs/AODs）划分为若干空间波瓣，从而将总角度域划分为有效空间波瓣覆盖角和无效覆盖角。随后，我们对不同覆盖角非均匀分配量化比特并构建NUQ码本——对有效覆盖角采用较多量化比特进行AoAs/AoDs量化，而对无效覆盖角不分配量化比特。最终提出两种利用NUQ码本的低复杂度混合模拟/数字预编码方案。仿真结果表明，所提两种基于NUQ码本的混合预编码方案能实现接近最优的频谱效率，且在降低反馈开销方面较基于均匀量化码本的研究具有显著优势。
作者： Yun Chen，Da Chen，Tao Jiang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过为全连接和子连接结构提出基于非均匀量化码本的混合预编码方案，以降低毫米波单用户MIMO系统中的反馈开销。

研究成果

与基于均匀量化的方法相比，所提出的NUQ-HYP-Full和NUQ-HYP-Sub方案在降低反馈开销（至少减少12.5%）的同时实现了近乎最优的频谱效率。对于相似性能表现，子连接结构所需的量化比特数少于全连接结构，这为毫米波MIMO系统中的低反馈开销设计提供了新思路。

研究不足

该研究仅假设接收端具有完美的信道状态信息，且未考虑宽带或时变信道场景。忽略了突变旋转对角度的影响，并假定移相器的量化分辨率足够大。仿真基于特定城市环境测量数据，可能无法推广至所有场景。

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