Millimeter wave (mmWave) full-duplex (FD) is a promising technique for improving capacity by maximizing the utilization of both time and the rich mmWave frequency resources. Still, it has restrictions due to FD self-interference (SI) and mmWave's limited coverage. Therefore, this study dives into FD mmWave MIMO with the assistance of reconfigurable intelligent surfaces (RIS) for capacity improvement. First, we demonstrate the angular-domain reciprocity of FD antenna arrays under the far-field planar wavefront assumption. Accordingly, a strategy for joint downlink-uplink (DL-UL) channel estimation is presented. For estimating the SI channel, the direct channel, and the cascaded channel, the Khatri-Rao product-based compressive sensing (KR-CS), distributed CS (D-CS), and two-stage multiple measurement vector-based D-CS (M-D-CS) frameworks are proposed, respectively. Additionally, we propose a passive beamforming optimization solution based on the angular-domain cascaded channel. With hybrid beamforming architectures, a novel hybrid weighted minimum mean squared error method for SI cancellation (H-WMMSE-SIC) is proposed. Simulations have revealed that joint DL-UL processing significantly improves estimation performance in comparison to separate DL/UL channel estimation. Particularly, when the interference-to-noise ratio is less than 35 dB, our proposed H-WMMSE-SIC offers spectral efficiency performance comparable to fully-digital WMMSE-SIC. Finally, the computational complexity is analyzed for our proposed methods.


翻译:毫米波(MmWave)全双工(FD)技术是利用时间和丰富的MmWave频谱资源最大化利用容量的一种有前途的技术。尽管如此,由于自干扰(FD SI)和mmWave的有限覆盖范围,它还是有限制的。因此,本研究针对使用可重构智能表面 (RIS) 辅助FD mmWave MIMO,以提高容量的问题进行了深入研究。首先,我们证明了FD天线阵列在远场平面波前提下的角度域的对称性。根据角度域互易性,提出了联合下行-上行(DL-UL)信道估计策略。为了估计SI信道、直达通道和级联通道,提出了基于Khatri-Rao乘积的压缩感知(KR-CS)、分布式CS(D-CS)和两阶段多重测量向量D-CS(M-D-CS)框架。另外,提出了基于角度域级联信道的被动波束成形优化方案。使用混合波束成形架构,提出了一种新的用于SI抵消的混合加权最小均方误差方法(H-WMMSE-SIC)。模拟结果表明,联合下行-上行处理显著提高了估计性能,相对于DL/UL信道分开估计而言。特别是当干扰噪声比小于35 dB时,我们提出的 H-WMMSE-SIC 提供了与全数字WMMSE-SIC相媲美的频谱效率性能。最后,分析了所提出方法的计算复杂度。

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