多用户毫米波大规模MIMO系统的波束训练与混合波束成形

As an important candidate technology for future mobile communication systems, the millimeter-wave (mmWave) massive MIMO is receiving extensive attention. This project will focus on three key techniques in multiuser mmWave massive MIMO wireless transmission, including multiuser parallel beam training, multiuser beam assignment and hybrid beamforming. Aiming at reducing the overhead of beam training, avoiding multiuser beam conflict, increasing the system overall sum-rate, enlarging the number of simultaneously served users, as well as improving the user fairness, the project will exploit the channel sparsity and power leakage and fully consider the constrains coming from the constant envelop and limited resolution of phase shifters in mmWave massive MIMO systems. Specifically, it will investigate the nonideal channel sparsity based multiuser parallel beam training and SDMA-based multiuser beam assignment and hybrid beamforming. This work will provide theoretical and technical support for the application of mmWave massive MIMO in future mobile communication systems.

作为未来移动通信系统重要的候选技术之一，毫米波大规模MIMO受到广泛关注。本项目将围绕多用户并行波束训练、多用户波束分配及混合波束成形这三个多用户毫米波大规模MIMO无线传输中的关键技术，以降低波束训练开销、避免波束冲突、提高系统总的和速率、增加同时服务的用户数目、兼顾用户公平性为总的研究目标，通过将混合波束成形设计问题分解，发掘并利用信道的稀疏性及能量泄漏，充分考虑毫米波大规模MIMO受到的移相器恒包络、移相器精度有限等约束条件，研究基于非理想稀疏性的多用户并行波束训练和基于SDMA的多用户波束分配与混合波束成形。本项目的研究工作将为毫米波大规模MIMO在未来移动通信系统中的应用提供理论和技术支撑。

作为未来移动通信无线传输的重要候选技术之一，毫米波大规模MIMO备受学术界和工业界的关注。项目充分考虑了毫米波大规模MIMO受到的移相器恒包络、移相器精度有限等约束条件以及毫米波信道非理想的稀疏性及能量泄漏等特点，以降低波束训练开销、避免波束冲突、提高系统总的和速率、兼顾用户公平性为总的研究目标，紧紧围绕“波束训练”和“混合波束成形”这两项关键技术开展研究工作。研究获得的相关技术整理成论文，已在IEEE信号处理汇刊、IEEE无线通信汇刊等期刊上发表SCI论文11篇，在IEEE全球通信年会GlobeCOM、IEEE国际通信年会ICC等知名国际会议上发表EI论文8篇，项目负责人均为这19篇论文的第一作者或通讯作者。相关技术申请国家发明专利8项，另获国家发明专利授权2项，项目负责人均为这10项专利的第一发明人。特别地，本项目研究获得的“毫米波大规模MIMO基于自适应分层码本的多用户同时波束训练”成果，获得了2019年度的IEEE全球通信年会GlobeCOM最佳论文奖。项目研究获得的“毫米波大规模MIMO基于深度学习的压缩感知信道估计”成果，获得了2019年度第11届无线通信与信号处理国际会议（WCSP）的最佳论文奖。本项目的研究工作将为毫米波大规模MIMO技术工程应用及下一代移动通信标准化提供参考和依据。