毫米波MIMO系统中有限分辨率PS的预编码器与组合器设计优化

本文主要探讨了毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）系统中的关键设计问题，特别是针对具有有限分辨率相位 Shifters (PS) 的混合预编码器和组合器。随着无线设备的快速发展，数据流量的急剧增长对下一代移动通信系统提出了更高的要求，5G技术的研究与开发成为当务之急。毫米波频段因其高带宽潜力而被广泛视为实现高效传输的重要选择，尤其是在解决当前蜂窝网络频谱效率不足的问题上。 在传统的MIMO系统中，全数字预编码通常在数字域中进行，能够精确控制信号的幅度和相位。然而，随着mmWave系统中大规模天线阵列的应用，由于物理尺寸的限制，采用全数字方案可能存在成本和技术上的挑战。有限分辨率的相位移器作为解决方案被提出，它们能够在硬件层面实现部分数字处理，降低复杂度同时保持一定程度的性能。 文章详细介绍了如何设计和实现具有有限分辨率PS的混合预编码器，这涉及到如何在保证信号质量的同时，兼顾功耗和成本效益。混合预编码器结合了数字和模拟信号处理技术，通过在射频前端部分使用低分辨率相位器来调整信号，同时在基带部分进行更精细的数字调制。这种设计有助于克服毫米波环境下信号衰减，并支持多流传输，从而显著提升频谱效率。 组合器的设计也同样关键，它负责接收和合并来自多个天线单元的信号，以便解码和处理。文章可能会深入探讨如何优化组合器的结构和算法，确保在有限的PS分辨率下，信号的合并效果接近于全数字系统，或者找到一个在性能和成本之间的平衡点。 此外，文中可能还涉及了仿真和实验结果，展示了所提出的混合预编码器和组合器在实际毫米波MIMO系统中的性能评估，包括信号增益、误码率以及与传统全数字方法的比较。这对于理解在现实无线环境中的有效性，以及为未来无线通信标准的制定提供理论依据至关重要。 这篇研究论文为毫米波MIMO系统中利用有限分辨率PS的混合预编码器和组合器的设计提供了有价值的理论指导和实践经验，对于推动5G及后续通信技术的发展具有重要意义。