A Hardware-Efficient Hybrid Beamforming Solution for mmWave MIMO Systems
A Hardware-Efficient Hybrid Beamforming Solution for mmWave MIMO Systems
复制标题
适用于毫米波 MIMO 系统的硬件高效混合波束形成解决方案
DOI：
10.1109/mwc.2018.1700391
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发表时间：
2018-12
影响因子：
12.9
通讯作者：
Zhou Liang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li Ming;Wang Zihuang;Li Hongyu;Liu Qian;Zhou Liang
在毫米波通信系统中，现有的混合波束成形解决方案通常需要大量的高分辨率移相器（PS）来实现模拟波束成形器，其仍然遭受高硬件复杂度和功耗。针对这一问题，本文提出了一种新的硬件高效的混合预编码/合并架构，该架构仅使用有限数量的简单相位过采样器（POS）和一个开关（SW）网络，在保持满意的频谱效率性能的同时实现最大的硬件效率。该POS可以用简单的电路实现，同时输出多个不同相位的并行信号。借助于简单的开关网络，通过将具有适当相位的信号馈送到天线阵列或RF链来实现模拟预编码器/组合器。我们分析了这种基于POS-SW的混合波束形成架构的设计挑战，并提出了潜在的解决方案的基本问题，特别是预编码器/组合器的设计和信道估计策略。仿真结果表明，这种硬件有效的结构可以实现相当的频谱效率，但远高于传统的结构的能量效率。
In mmWave communication systems, existing hybrid beamforming solutions generally require a large number of high-resolution phase shifters (PSs) to realize analog beamformers, which still suffer from high hardware complexity and power consumption. Targeting at this problem, this article introduces a novel hardware-efficient hybrid precoding/combining architecture, which only employs a limited number of simple phase over-samplers (POSs) and a switch (SW) network to achieve maximum hardware efficiency while maintaining satisfactory spectral efficiency performance. The POS can be realized by a simple circuit and simultaneously outputs several parallel signals with different phases. With the aid of a simple switch network, the analog precoder/ combiner is implemented by feeding the signals with appropriate phases to antenna arrays or RF chains. We analyze the design challenges of this POS-SW-based hybrid beamforming architecture and present potential solutions to the fundamental issues, especially the precoder/combiner design and the channel estimation strategy. Simulation results demonstrate that this hardware-efficient structure can achieve comparable spectral efficiency but much higher energy efficiency than that of traditional structures.
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影响因子：
20.6
作者：
A. Poon;M. Taghivand
通讯作者：
A. Poon;M. Taghivand
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作者：
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通讯作者：
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10.1109/icc.2017.7997065
发表时间：
2017-05
期刊：
2017 IEEE International Conference on Communications (ICC)
影响因子：
--
作者：
Xinyu Gao;L. Dai;Ying Sun;Shuangfeng Han;I. Chih-Lin
通讯作者：
Xinyu Gao;L. Dai;Ying Sun;Shuangfeng Han;I. Chih-Lin
DOI：
10.1109/jstsp.2014.2334278
发表时间：
2014-10-01
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