This paper presents two novel hybrid beamforming (HYBF) designs for a multi-cell massive multiple-input-multiple-output (mMIMO) millimeter wave (mmWave) full duplex (FD) system under limited dynamic range (LDR). Firstly, we present a novel 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. Moreover, they require significant communication overhead to transfer complete channel state information (CSI) to the central node every channel coherence time for optimization. The central node also requires very high computational power to jointly optimize many variables for the uplink (UL) and downlink (DL) users in FD systems. To overcome these drawbacks, we propose a very low-complexity and scalable cooperative per-link parallel and distributed (P$\&$D)-HYBF scheme. It allows each mmWave FD base station (BS) to update the beamformers for its users in a distributed fashion and independently in parallel on different computational processors. The complexity of P$\&$D-HYBF 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:本文展示了两种新型混合波形(HYBF)设计,用于在有限的动态范围(LDR)下,为多细胞大规模多投入-多输出(mMIMIMO)毫米(mmWave)全双倍(FD)系统设计。首先,我们展示了基于交替优化的新型中央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。此外,它们要求大量的通信间接费用将频道国家信息(CSI)传输到每个频道一致性时间的中央节点。中央节点还需要非常高的计算能力,以联合优化FD系统上链接(UL)和下链接用户的许多变量。为了克服这些脱钩,我们提出了一个非常低的相容和可缩缩缩缩缩放的每链接(P$=D)-HYBFFC计划(P$(P_D)-DFD基础站台(BS)仅允许每毫米基站(C)将完整的频道信息传送到中央节点点信息, 数字网络的精度运行需要大量的精细化数据, 和正缩缩缩化的运行。

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