毫米波大規(guī)模MIMO射頻鏈路壓縮技術(shù)對(duì)部署5G無(wú)線通信系統(tǒng)具有什么意義

近日，由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所團(tuán)隊(duì)與以色列魏茨曼科學(xué)院 (Weizmann Institute of Science) 研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合提出了針對(duì)多輸入多輸出 (MulTIple-Input MulTIple-Output, MIMO) 無(wú)線通信系統(tǒng)的射頻鏈路壓縮理論與算法，并搭建了相應(yīng)的硬件原型系統(tǒng)。該成果獲期刊IEEE Systems Journal刊載。

近年來(lái)，為提升無(wú)線通信系統(tǒng)容量，緩解頻譜資源緊缺以及提升通信數(shù)據(jù)傳輸速率，配備大量天線陣列的大規(guī)模MIMO技術(shù)與利用高頻段頻譜資源的毫米波通信技術(shù)逐漸成為第五代移動(dòng)通信 (5G) 的重要使能手段。然而傳統(tǒng)大規(guī)模MIMO技術(shù)采用每根天線配備一條射頻鏈路的技術(shù)方案在其工作在毫米波頻段時(shí)會(huì)面臨巨大功耗和高昂成本等問(wèn)題。因此，研究毫米波大規(guī)模MIMO射頻鏈路壓縮技術(shù)對(duì)部署5G無(wú)線通信系統(tǒng)具有重要意義。然而已有方案只考慮利用瞬時(shí)信道信息，導(dǎo)致配置頻繁復(fù)雜度極高，且同時(shí)受無(wú)線信道量化精度影響，導(dǎo)致性能損失較大。

沈陽(yáng)自動(dòng)化所工業(yè)通信與片上系統(tǒng)（iComSoC）團(tuán)隊(duì)與魏茨曼科學(xué)院SAMPL實(shí)驗(yàn)室針對(duì)上述關(guān)鍵問(wèn)題，提出了利用信道二階特性的全連接硬件網(wǎng)絡(luò)方案以實(shí)現(xiàn)射頻鏈路的壓縮，進(jìn)而極大地降低了硬件網(wǎng)絡(luò)配置的復(fù)雜度。以信道估計(jì)為優(yōu)化準(zhǔn)則，團(tuán)隊(duì)給出了噪聲條件下的全連接復(fù)增益硬件網(wǎng)絡(luò)配置的理論最優(yōu)解，并通過(guò)提出多自由度的交替迭代優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)了逼近理論最優(yōu)解的高性能全連接移相器硬件網(wǎng)絡(luò)配置。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步搭建了實(shí)現(xiàn)相關(guān)理論與算法的硬件原型系統(tǒng)，在實(shí)際環(huán)境下驗(yàn)證了提出理論與算法的正確性。該成果為5G無(wú)線通信系統(tǒng)的部署提供了有效方案，并以RF Chain ReducTIon for MIMO Systems: A Hardware Prototype 為題發(fā)表學(xué)術(shù)論文。