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IEEE transactions on wireless communications v.16 no.1, 2017년, pp.141 - 153   SCI SCIE
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Codebook Design for Millimeter-Wave Channel Estimation With Hybrid Precoding Structure

Xiao, Zhenyu (Key Laboratory of Embedded System and Service Computing, School of Electronics and Information Engineering, Tongji University, Shanghai, China ); Xia, Pengfei (School of Information Engineering, Shenzhen University, Shenzhen, China ); Xia, Xiang-Gen ( );
  • 초록  

    In this paper, we study hierarchical codebook design for channel estimation in millimeter-wave (mmWave) communications with a hybrid precoding structure. Due to the limited saturation power of the mmWave power amplifier, we consider the per-antenna power constraint (PAPC). We first propose a metric, termed generalized detection probability (GDP), to evaluate the quality of an arbitrary codeword . This metric not only enables an optimization approach for mmWave codebook design, but also can be used to compare the performance of two different codewords/codebooks. To the best of our knowledge, GDP is the first such metric, particularly for mmWave codebook design. We then propose a heuristic approach to design a hierarchical codebook exploiting beam widening with the multi-RF-chain sub-array (BMW-MS) technique. To obtain crucial parameters of BMW-MS, we provide two solutions, namely, a low-complexity search (LCS) solution to optimize the GDP metric and a closed-form (CF) solution to pursue a flat beam pattern. Performance comparisons show that BMW-MS/LCS and BMW-MS/CF achieve very close performances, and they outperform the existing alternatives under the PAPC.


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