دانلود ترجمه مقاله تخمین کانال Beam space قابل اعتماد برای سامانه‏ های چندورودی-چندخروجی

1. مقدمه 2. مدل سیستم 3. تخمین کانال beamspace 4. نتایج شبیه‏ سازی 5. نتیجه گیری

چکیده – MIMO حجیم موج میلیمتری با آرایه آنتن لنز می‏تواند به طور قابل توجهی تعداد زنجیره‏ های رادیو فرکانسی (RF) را با انتخاب پرتو (beam) کاهش دهد، در هرصورت انتخاب پرتو به ایستگاه پایه نیاز دارد برای آنکه اطلاعات دقیقی را از فضای پرتو بدست آورد این یک کار چالش‏ برانگیز است مثلا اینکه اندازه‏ ی کانال Beam space بزرگ است در حالیکه تعداد زنجیره ‏های RF محدود است. در این مقاله ما مسئله ‏ی تخمین کانال Beam space را در MIMO حجیم موج میلیمتری با آرایه آنتن لنز بررسی می‏کنیم. به طور خاص در این مقاله برای اولین بار یک شبکه‏ ی منتخب وفقی را طراحی می‏کنیم برای سیستم ‏های MIMO حجیم موج میلیمتری با آرایه آنتن لنز و بر اساس این شبکه مسئله‏ ی تخمین کانال Beam space را مثل مسئله ‏ی بازیابی سیگنال تک فرموله می‏کنیم. سپس به طور کامل با استفاده از ویژگی‏ های ساختاری کانال Beam space موج میلیمتری یک تابع support مبتنی بر طرح تخمین کانال با عملکرد قابل اطمینان و سربار آموزشی پایین انجام می‏دهیم. سرانجام تجزیه وتحلیل عملکرد و پیچیدگی ارائه شده ثابت می‏کند که طرح تخمین کانال مبتنی بر SD می‏تواند کانال Beam spaceتنک را با دقت قابل مقایسه‏ ای یا بالاتر از طرح ‏های معمولی برآورد کند. نتایج شبیه‏ سازی نشان می ‏دهد که طرح تخمین SD حتی در SNR های پایین از طرح ‏های متداول بهتر عمل می‏کند. مقدمه: موج میلیمتری کلید اصلی نسل پنجم است، چون موجب افزایش قابل ملاحظه‏ ای نرخ داده و بازده طیفی بالاتر و پهنای باند وسیعتر می‏شود. در هرحال عملی کردن و تحقق MIMO حجیم موج میلیمتری کار ساده وبیهوده‏ ای نیست. یکی از مشکلات این است که آنتن در سیستم‏ های MIMO حجیم موج میلیمتری معمولا به یک زنجیره رادیو فرکانسی (RF) اختصاصی شامل مبل آنالوگ به دیجیتال، تقویت کننده، مبدل بالاتر و ... نیاز دارد که این به هزینه‏ ی سخت‏ افزاری غیر قابل دسترس و مصرف انرژی در سیستم ‏های MIMO حجیم موج میلیمتری منجر می‏شود؛ چون تعداد آنتن ‏ها زیاد بوده و مصرف انرژی زنجیره ‏ی رادیو فرکانسی بالاست. برای مثال 250 میلی وات در هر زنجیره RF در فرکانس ‏های موج میلیمتری در مقایسه با 30 میلی وات در هر زنجیره رادیو فرکانسی در فرکانس سلولی است. اگر ما ایستگاه پایه (BS) را در یک سیستم‏ MIMO حجیم موج میلیمتری معمولی با 256 آنتن بررسی کنیم فقط زنجیره‏ های RF 64 وات را مصرف می‏کنند که بسیار بزرگتر از انرژی مصرفی میکروسل‏ های 4G فعلی هستند.

Millimeter-wave massive MIMO with lens antenna array can considerably reduce the number of required radiofrequency (RF) chains by beam selection. However, beam selection requires the base station to acquire the accurate information of beamspace channel. This is a challenging task, as the size of beamspace channel is large while the number of RF chains is limited. In this paper, we investigate the beamspace channel estimation problem in mmWave massive MIMO systems with lens antenna array. Specifically, we first design an adaptive selecting network for mmWave massive MIMO systems with lens antenna array, and based on this network, we further formulate the beamspace channel estimation problem as a sparse signal recovery problem. Then, by fully utilizing the structural characteristics of mmWave beamspace channel, we propose a support detection (SD)-based channel estimation scheme with reliable performance and low pilot overhead. Finally, the performance and complexity analyses are provided to prove that the proposed SD-based channel estimation scheme can estimate the support of sparse beamspace channel with comparable or higher accuracy than conventional schemes. Simulation results verify that the proposed SD-based channel estimation scheme outperforms conventional schemes and enjoys satisfying accuracy, even in the low SNR region as the structural characteristics of beamspace channel can be exploited. INTRODUCTION: MIllimeter-wave (mmWave) massive multiple-input multiple-output (MIMO) has been considered as a key technique for future 5G wireless communications [1], since it can achieve significant increase in data rates due to its wider bandwidth [2] and higher spectral efficiency [3]. However, realizing mmWave massive MIMO in practice is not a trivial task. One key challenging problem is that each antenna in MIMO systems usually requires one dedicated radio-frequency (RF) chain (including digital-to-analog converter, up converter, etc.) [4]. This results in unaffordable hardware cost and energy consumption in mmWave massive MIMO systems, as the number of antennas becomes huge (e.g., 256 antennas) [1], and the energy consumption of RF chain is high (e.g., about 250 mW per RF chain at mmWave frequencies, compared with 30 mW per RF chain at cellular frequencies) [5]. If we consider the base station (BS) in a typical mmWave massive MIMO system with 256 antennas, only the RF chains will consume 64 Watts, which is much higher than the energy consumption of current 4G micro-cell BS (several Watts) [1].