谢振山 周志刚

(中国科学院上海微系统与信息技术研究所 上海 200050)

一种基于异构随机矢量的波束赋形方法

谢振山 周志刚

(中国科学院上海微系统与信息技术研究所 上海 200050)

为克服迭代波束赋形方法在低信噪比下性能差的问题，针对毫米波MIMO系统提出一种基于异构随机矢量的波束赋形方法。通过在发射机和接收机之间来回发送异构随机矢量，所提出方法能在低复杂度下获得信道自相关矩阵的估计。进而基带处理器可通过奇异值分解的经典幂方法来快速获得近似最优的发送波束赋形矢量。而接收机可通过相同的过程获得对应的接收波束赋形矢量。所提出的方法采用高斯随机变量和正负随机变量所构成的异构随机矢量，能在理论上消除加性高斯白噪声的影响从而获得近似最优等效信道增益。仿真结果表明，所提出的方法有渐进最优的信道增益，在低信噪比下显著优于迭代方法。因此在保密通信等高功率波束训练不允许的场景下具有实用意义。

波束赋形 毫米波 MIMO

0 引 言

随着移动通信的高速发展，传统3 GHz以下的频谱资源已经十分紧张。毫米波(30～300 GHz)在支持高速率通信方面有更多的优势[1-2]。然而，由于在60 GHz附近的氧气吸收作用、雨衰和障碍物衰减等因素，毫米波频段有更高的路径损耗，尤其在非视距条件下[3]。波束赋形技术已应用于MIMO通信系统，可应用于能效优化，即在尽量少的能量消耗下尽可能地提升系统数据率[4]。当然，波束赋形技术主要可用于补偿路径损耗提升信道增益[5]，甚至还能够从物理层实现通信系统保密安全[6-7]。……