In this paper, we present a novel joint hybrid beamforming (HYBF) and combining scheme in a single-cell millimeter wave (mmWave) massive MIMO full-duplex (FD) system for weighted sum-rate (WSR) maximization with multi-antenna half-duplex (HD) uplink and downlink users with non-ideal hardware. Moreover, we present a novel interference and self-interference (SI) aware power allocation scheme for the optimal beamforming directions. Compared to the traditional sum-power constraints, the proposed algorithm is designed under the joint sum-power and per-antenna power constraints. The sum-power constraints are naturally imposed to limit the maximum transmission power. However, each antenna has its power amplifier (PA), and the per-antenna power constraints consider the physical limits of each PA while maximizing the communication system's performance. To model the non-ideal hardware of the FD base station and the half-duplex users, we extend the traditional limited dynamic range (LDR) noise model to mmWave with a FD hybrid transceiver. Our design relies on alternating optimization based on the minorization-maximization method. A detailed numerical analysis is presented, and the impact of the different levels of the LDR noise variance on the maximum achievable performance for HYBF in a practical FD system is investigated. Simulation results show significant performance improvement compared to the traditional HD system. However, the maximum achievable performance gain results to be limited by the LDR noise level.


翻译:在本文中,我们提出了一个新型的混合混合波状(HYBF)和组合办法,用于一个单细胞混合波(mmWave)大型混合波(MmmWave)大型混合(FD)系统,用于加权总和率(WSR)最大化,配有多antenna半双双双上链接(HD)上链接和下链接用户和非理想硬件;此外,我们提出了一个新型的干预和自干预(SI)认知权力分配机制,用于最佳的波形成形方向。与传统的总和强力制约相比,拟议的算法是在联合总和和每安纳功率限制下设计的。总功率限制自然是限制最大传输功率的。然而,每个天线都有其最大功率增强器(PA)和每安特纳功率限制考虑每个PA的物理限制,同时最大限度地发挥通信系统性能。为了模拟FDM基站站和半混合用户的非理想的非理想性能分配模式,我们将传统的有限动态噪音模型(LDR)模型推广到有MDM 和自动混合转接轨的MLMLA,我们设计的最大性能水平的升级分析基于可变压的细度,而以小的硬化的硬化和可实现性能分析。

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