毫米波物联网系统：基于空间瓣分部的低复杂度混合预编码与分集结合

"mmWave IoT系统基于空间瓣分部的低复杂度混合预编码和分集组合，通过利用毫米波在角度域的稀疏性，将毫米波信道的全部路径划分为若干个空间瓣（SLs），每个空间瓣形成一个低秩子信道。进而提出了一种基于空间瓣分部的低复杂度混合预编码方案（HYP-SLD），以及一种基于最大比合并的分集结合方案（HYP-SLD-MRC），以提高毫米波物联网系统的比特错误率性能。" 毫米波（mmWave）技术在物联网（IoT）系统中的应用日益受到关注，因其能提供巨大的带宽，从而实现高速率的数据传输。然而，由于毫米波信号的传播特性，其在通信过程中容易受到衰减和多径效应的影响，导致信道条件恶劣。针对这些问题，本研究论文提出了一种创新的解决方案。 首先，文章引入了空间瓣分部（Spatial Lobe Division, SLD）的概念，这是对毫米波信道建模的一个新方法。通过对信道的分析，发现毫米波信号在角度域上具有显著的稀疏性。利用这一特性，可以将所有传播路径分为多个空间瓣，每个空间瓣内的路径构成一个低秩子信道。这种方法有助于简化信道的处理，降低系统的复杂度。 接着，论文提出了基于空间瓣分部的低复杂度混合预编码策略（HYP-SLD）。对于每一个低秩子信道，将混合预编码设计转化为稀疏重构问题，旨在最大化频谱效率。这种预编码方案能够在保持较低计算复杂度的同时，有效利用有限的射频链资源。 最后，为了进一步提升系统的误比特率（BER）性能，论文提出了一种基于最大比合并（Maximum Ratio Combining, MRC）的分集结合策略（HYP-SLD-MRC）。MRC是一种经典的分集技术，它能有效地合并来自不同路径的信号，增强接收信号的功率，从而改善系统性能。 这篇研究论文为毫米波物联网系统设计了新的预编码和分集技术，通过巧妙利用信道的结构特性，实现了低复杂度和高性能的权衡，对于毫米波通信技术在物联网中的实际应用具有重要的理论与实践价值。