شكل دهنده تركيبي پرتو در سيستم هاي MIMO به وسيله تجزيه ماتريس شكل دهي پرتو بهينه

سيستم‌هاي چندورودي چندخروجي (MIMO)، به ويژه سيستم‌هاي MIMO انبوه، با به كار گرفتن تعداد زياد آنتن بازده طيفي بزرگي به دست مي‌آورند. يك مسئله مهم در اين سيستم‌ها شكل‌دهي پرتو است. اگر شكل‌دهي پرتو به صورت كاملاً ديجيتال در باند پايه انجام شود، به ازاي هر آنتن يك زنجيره RF لازم است كه منجر به هزينه و مصرف توان بالا مي‌شود. در شكل‌دهي پرتو كاملاً آنالوگ، فقط يك زنجيره RF استفاده مي‌شود و الگوي انتشار توسط شيفت‌دهنده‌هاي فاز تنظيم مي‌شود ولي با اين روش نمي‌توان بازدهي طيفي بهينه را ايجاد كرد. به همين دليل روش‌هاي تركيبي آنالوگ ديجيتال براي شكل‌دهي پرتو مورد توجه هستند. در اين مقاله، يك روش شكل‌دهي تركيبي پرتو پيشنهاد مي‌شود كه در آن تعداد زنجيره RF مورد نياز نسبت به حالت كاملاً ديجيتال بسيار كمتر است. طراحي پيش‌كدگذار و فيلتر گيرنده بر اساس بيشينه‌كردن بازده طيفي انجام شده است. اين هدف در فرستنده، با نزديك‌كردن حاصل‌ضرب دو ماتريس شكل‌دهنده پرتو آنالوگ و ديجيتال به ماتريس شكل‌دهي پرتو بهينه (كه حاوي بردارهاي منفرد سمت راست ماتريس كانال است) و با يك روش تكراري برآورده مي‌شود. معيار نزديك‌بودن دو ماتريس، نرم فروبنيوس تفاضل در نظر گرفته مي‌شود. در گيرنده، طراحي شكل‌دهنده تركيبي پرتو به طريق مشابه و با استفاده از معيار كمترين ميانگين مربعات خطا انجام مي‌شود. همچنين براي بهبود روش، يك الگوريتم مبتني بر گراديان براي كمتركردن خطا پيشنهاد شده است. نتايج شبيه‌سازي، برتري عملكرد روش پيشنهادي نسبت به روش‌هاي مشابه و همچنين پيچيدگي كمتر آن را نشان مي‌دهد. بسته به سناريوي انتخابي، فاصله بازدهي طيفي روش پيشنهادي با روش بهينه به كمتر از dB 2 مي‌رسد.