Due to the power consumption and high circuit cost in antenna arrays, the practical application of massive multipleinput multiple-output (MIMO) in the sixth generation (6G) and future wireless networks is still challenging. Employing lowresolution analog-to-digital converters (ADCs) and hybrid analog and digital (HAD) structure is two low-cost choice with acceptable performance loss. In this paper, the combination of the mixedADC architecture and HAD structure employed at receiver is proposed for direction of arrival (DOA) estimation, which will be applied to the beamforming tracking and alignment in 6G. By adopting the additive quantization noise model, the exact closedform expression of the Cramer-Rao lower bound (CRLB) for the HAD architecture with mixed-ADCs is derived. Moreover, the closed-form expression of the performance loss factor is derived as a benchmark. In addition, to take power consumption into account, energy efficiency is also investigated in our paper. The numerical results reveal that the HAD structure with mixedADCs can significantly reduce the power consumption and hardware cost. Furthermore, that architecture is able to achieve a better trade-off between the performance loss and the power consumption. Finally, adopting 2-4 bits of resolution may be a good choice in practical massive MIMO systems.


翻译:由于天线阵列的电力消耗和高电路成本,在第六代(6G)和未来无线网络中大规模多输入多输出量(MIMO)的实际应用仍然具有挑战性。使用低分辨率模拟数字转换器(ADCs)和混合模拟和数字结构是两种低成本选择,造成可接受的性能损失。在本文件中,混合ADC结构与接收器中采用的HAD结构相结合,以进行抵达(DOA)估计,这将适用于6G的对流跟踪和调整。通过采用添加式定量噪声模型,对有混合ADCs结构的Cramer-Rao较低约束线(CRLB)的准确封闭式表达方式得到推算。此外,绩效损失因子的封闭式表达作为基准。此外,考虑到电力消耗,我们的文件还对能源效率进行了调查。数字结果显示,混合ADADA结构可以大幅降低电力消耗和硬件成本。此外,通过采用添加分量定式音器的CRLB(CRLB)对HADS结构的精确封闭式表达。此外,在IMF2号系统中可以实现更好的实际消费损失。

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