毫米波信道中波束成形矢量的波束寬度

樓斌劍，王海泉，黃怡，李紫薇，俞蕓蕓

毫米波信道中波束成形矢量的波束寬度

樓斌劍，王海泉，黃怡，李紫薇，俞蕓蕓

（杭州電子科技大學，浙江 杭州 310018）

波束成形矢量技術能夠集中所發送的能量于某一指定區域，從而提高系統性能，是5G的核心技術之一。但正是由于能量被集中這一特點，信道的任何變化都可能會使接收方越出此特定區域，從而使系統的魯棒性能降低。波束成形矢量的波束寬度這一概念就是衡量這對矛盾的指標之一。已有的波束寬度大多針對天線而言，并非針對波束成形矢量。針對波束成形矢量，借助格拉斯曼流形中的概念，給出并研究了波束寬度的定義，在此基礎上，探討了拓寬波束寬度的方法。研究發現，天線數越多，能量越能夠集中，但波束寬度受限，從而魯棒性越弱。

毫米波；波束成形；波束寬度；格拉斯曼流形；波束拓寬

0 引言

隨著無線通信技術的發展，無線電頻譜的低頻段趨于飽和，毫米波的高頻段因可以提供充裕帶寬而受到廣泛關注，但是由于其波長短、對材料的穿透性差，相較于低頻段的傳輸，其路徑損耗嚴重。為了解決上述問題，毫米波通信通常采用大型的天線陣列以及波束成形矢量技術，把有限的能量覆蓋到指定的區域，以對抗較大的路徑損失[1-3]。但是，如果波束變窄，用戶或目標的微小變化就會使用戶或目標離開波束覆蓋區域，導致波束的魯棒性變差；另一方面，如果波束變寬，則有限的能量就被分散，從而降低了系統性能。……