Full-Duplex (FD) communication can revolutionize wireless communications as it doubles the spectral efficiency and offers numerous other advantages over a half-duplex (HD) system. In this paper, we present a novel and practical joint hybrid beamforming (HYBF) and combining scheme for millimeter-wave (mmWave) massive multiple-input-multiple-output (MIMO) multi-user FD system for weighted sum-rate (WSR) maximization. All the devices are assumed to have a limited dynamic range (LDR), and we adopt an impairment-aware HYBF approach. We also present a novel interference and self-interference (SI) power allocation scheme to include the optimal power allocation. The analog processing stage is assumed to be quantized, and we consider both the unit-modulus and unconstrained cases. Compared to the traditional designs, the proposed design considers the joint sum-power and the practical per-antenna power constraints. To model the non-ideal hardware of a hybrid FD transceiver, we extend the traditional LDR noise model to mmWave. Our HYBF design relies on alternating optimization based on the minorization-maximization method. We investigate the maximum achievable gain of a hybrid multi-user FD system with different levels of the LDR noise variance and with different numbers of radio-frequency (RF) chains. Simulation results show that our HYBF scheme can significantly outperform the fully digital HD systems with only a few RF chains. We also show that amplitude manipulation at the analog stage can improve the performance when the number of RF chains is small.


翻译:全方位(FD)通信可以使无线通信发生革命性变化,因为它使光谱效率翻倍,并为半双倍(HD)系统提供了许多其他优势。在本文中,我们提出了一个新颖而实用的混合混合波形(HYBF)和组合机制,用于毫米波(mmWave)大规模多投入-多输出(MIMO)的大规模多用户多功能系统(MIMO),用于加权总和(WSR)最大化的多用户FD系统。所有装置都假定具有有限的动态范围(LDR),而且我们采用了一种低度觉悟的HyBFB方法。我们还提出了一个新型的干扰和自我干扰(SI)权力分配方案,以包括最佳的电力分配。模拟处理阶段假定是四分级化,我们考虑的是单位-模范(mmWM)大规模多功能(MIMU)和未加限制的案例。与传统设计相比,拟议的设计认为联合总和实用的安纳电能制约。为了充分模拟一种混合的RODRF系统非性硬件,我们将传统的LDRM噪音模型扩展到MWDRDF的微模模模模模模模模模模模模模模范,我们在LWDFDFDFDRDRDRDRDF的系统上也的模化了一种低的模范的模范。我们HDFDFDF的模化方法,要以不同的数字化方法的模化方法的模化。

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