Belangrijkste concepten
Eine hierarchische Clusterung-Methode wird vorgeschlagen, um Benutzer in virtuelle Sektoren einzuteilen, um so Hybrid-Beamforming in mm-Wellen Massive MIMO Systemen zu ermöglichen.
Samenvatting
Der Artikel untersucht die Verwendung von Hybrid-Beamforming (HBF) als Schlüsseltechnologie, um mm-Wellen Massive MIMO (mMIMO) Empfänger für zukünftige Mobilfunkgenerationen zu ermöglichen. HBF kombiniert Beamforming in analoger (über Phasenschieber) und digitaler Domäne, was zu geringem Energieverbrauch und hoher spektraler Effizienz führt.
Das Hauptproblem von HBF ist jedoch das Design des Beamforming-Algorithmus für Mehrbenutzer-Szenarien. In solchen Fällen sollte der Analogstrahl alle Benutzer im räumlichen Bereich gleichzeitig abdecken, um Leistungseinbußen zu vermeiden. Da dies in den meisten Mehrbenutzer-Szenarien nicht möglich ist, schlagen die Autoren einen hierarchischen Clusterungsansatz vor.
Dabei werden die Benutzer in Cluster eingeteilt, wobei jeder Cluster Benutzer innerhalb eines virtuellen Sektors umfasst, der durch das Analogbeamforming des HBF-basierten mMIMO-Empfängers erzeugt wird. Innerhalb jedes Sektors dient ein kostengünstigeres digitales Beamforming dann einer begrenzten Anzahl von Benutzern innerhalb desselben Clusters.
Realistische Simulationen mit Nicht-Sichtverbindungs-Szenarien, die mit dem QuaDRiGa 2.0-Tool generiert wurden, zeigen, dass der vorgeschlagene Ansatz die Standardalternativen auf Basis der Schnellen Fourier-Transformation (FFT) übertrifft und fast an die Leistungsgrenze des auf der Singulärwertzerlegung (SVD) basierenden Beamspace herankommt.
Statistieken
Die Komplexität des Empfängers wächst mit dem Quadrat der Anzahl der Antennen, was bei extrem großen Antennenfeldern (Ultra Massive MIMO) zu prohibitiv hoher Komplexität und Leistungsaufnahme führt.
Citaten
"Hybrid-Beamforming (HBF) ist eine Schlüsseltechnologie, um mm-Wellen Massive MIMO-Empfänger für zukünftige Mobilfunkgenerationen zu ermöglichen."
"Das Hauptproblem von HBF ist das Design des Beamforming-Algorithmus für Mehrbenutzer-Szenarien."