Energy-Efficient Hybrid Precoding for Massive MIMO mmWave Systems With a Fully-Adaptive-Connected Structure
Energy-Efficient Hybrid Precoding for Massive MIMO mmWave Systems With a Fully-Adaptive-Connected Structure
复制标题
具有完全自适应连接结构的大规模 MIMO 毫米波系统的节能混合预编码
DOI：
10.1109/tcomm.2020.2979139
复制
发表时间：
2019-07
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Zan Li
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
X. Xue;Y. Wang;L. Yang;Jia Shi;Zan Li
本文研究了毫米波系统中的混合预编码设计，该系统采用全自适应连接预编码结构，在每个天线和每个射频（RF）链之间部署开关控制连接。为了最大限度地提高该结构下的混合预编码的能量效率（EE），将开关控制连接和混合预编码器的联合优化问题转化为一个具有高维功率约束的大规模混合整数非凸问题.为了有效地解决这样一个具有挑战性的问题，我们首先将其解耦成一个连续的混合预编码（CHP）子问题。然后，从CHP子问题得到的混合预编码器，原问题可以等价地重新表示为一个离散的连接状态（DCS）的问题，只有0 - 1整数变量。对于CHP子问题，我们提出了一种交替混合预编码（AHP）算法。然后，利用AHP算法提供的混合预编码器，提出了一种匹配辅助的全自适应混合预编码算法（MA-FAHP）来解决DCS问题。理论证明了该算法总是收敛于多项式复杂度的稳定解。最后，仿真结果表明，所提出的MA-FAHP算法在EE和波束方向图方面具有上级性能。
This paper investigates the hybrid precoding design in millimeter-wave (mmWave) systems with a fully-adaptive-connected precoding structure, where a switch-controlled connection is deployed between every antenna and every radio frequency (RF) chain. To maximally enhance the energy efficiency (EE) of hybrid precoding under this structure, the joint optimization of switch-controlled connections and the hybrid precoders is formulated as a large-scale mixed-integer non-convex problem with high-dimensional power constraints. To efficiently solve such a challenging problem, we first decouple it into a continuous hybrid precoding (CHP) subproblem. Then, with the hybrid precoders obtained from the CHP subproblem, the original problem can be equivalently reformulated as a discrete connection-state (DCS) problem with only 0-1 integer variables. For the CHP subproblem, we propose an alternating hybrid precoding (AHP) algorithm. Then, with the hybrid precoders provided by the AHP algorithm, we develop a matching assisted fully-adaptive hybrid precoding (MA-FAHP) algorithm to solve the DCS problem. It is theoretically shown that the proposed MA-FAHP algorithm always converges to a stable solution with the polynomial complexity. Finally, simulation results demonstrate the superior performance of the proposed MA-FAHP algorithm in terms of EE and beampattern.
登录
查看更多内容
影响因子：
16.4
作者：
Yong Zeng;Rui Zhang;Zhi Ning Chen
通讯作者：
Yong Zeng;Rui Zhang;Zhi Ning Chen
影响因子：
8.3
作者：
Weiheng Ni;Xiaodai Dong
通讯作者：
Weiheng Ni;Xiaodai Dong
影响因子：
12.9
作者：
Auer, Gunther;Giannini, Vito;Fehske, Albrecht
通讯作者：
Fehske, Albrecht
DOI：
10.1109/icc.2019.8761071
发表时间：
2019-05
期刊：
ICC 2019 - 2019 IEEE International Conference on Communications (ICC)
影响因子：
--
作者：
Xuan Xue;Yongchao Wang;Long Yang;Jia Shi;Zan Li
通讯作者：
Xuan Xue;Yongchao Wang;Long Yang;Jia Shi;Zan Li
影响因子：
16.4
作者：
Yoo, T;Goldsmith, A
通讯作者：
Goldsmith, A