This paper presents two hybrid beamforming (HYBF) designs for a multi-cell massive multiple-input-multiple-output (mMIMO) millimeter (mmWave) full duplex (FD) system under limited dynamic range (LDR). Firstly, we present a centralized HYBF (C-HYBF) scheme based on alternating optimization. In general, the complexity of C-HYBF schemes scales quadratically as a function of the number of users and cells, which may limit their scalability. Another major drawback is that significant communication overhead is required to transfer complete channel state information (CSI) to the central node every channel coherence time. The central node also requires very high computational power to jointly optimize many variables for the uplink (UL) and downlink (DL) users. To overcome these drawbacks, we present a very low-complexity and scalable cooperative per-link parallel and distributed (P$\&$D)-HYBF scheme. It allows each FD base station (BS) to update the beamformers for its users independently in parallel on different computational processors. Its complexity scales only linearly as the network size grows, making it desirable for the next generation of large and dense mmWave FD networks. Simulation results show that both designs significantly outperform the fully digital half duplex (HD) system with only a few radio-frequency (RF) chains, achieve similar performance, and the P$\&$D-HYBF design requires considerably less execution time.


翻译:本文展示了两种混合波束(HYBF)设计,用于在有限的动态范围(LDR)下建立一个多输出-多输出(mMIMIMO)毫米(mmWave)全双倍(FD)系统。首先,我们提出了一个基于交替优化的中央 HYBF(C-HYBF)计划。总的来说,C-HYBF计划的复杂性是用户和细胞数量的一个函数,这可能会限制它们的可缩放性。另一个主要缺点是,需要大量的通信间接费用才能将频道状态信息(CSI)传输到每个频道的中央节点。中央节点还需要非常高的计算能力,以便共同优化上链接(UL)和下链接(DL)用户的许多变量。为了克服这些缺陷,我们提出了一个非常低的复杂度和可扩缩的每链接合作(P$D)-HYBFB计划。它让每个FD基地(BS)能够为其用户更新最新版本,使其下半轨道设计系统独立地实现类似性能的运行过程。, 其模型的复杂度只能大幅显示成本的模型, 水平(RODFDFDM ) 的模 的计算系统, 的模型的模型的大小只能标 。

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