多天线蜂窝网络中的面积频谱效率与 SINR 缩放定律

我们研究了多天线蜂窝网络中信干噪比（SINR）和面积频谱效率（ASE）的缩放定律，其中天线数量随基站（BS）空间密度 $\lambda$ 缩放。我们从具有 $N_t(\lambda)$ 根发射天线和单根接收天线的 MISO 情形入手，证明了平均 SINR 随 $\frac{N_t(\lambda)}{\lambda}$ 缩放，平均 ASE 随 $\lambda\log\left(1+\frac{N_t(\lambda)}{\lambda}\right)$ 缩放。对于采用单流特征波束成形且 $N_r(\lambda) \leq N_t(\lambda)$ 根接收天线的 MIMO 情形，我们证明了条件 SINR 和 ASE 的缩放定律与 MISO 情形完全相同，即不依赖于 $N_r(\lambda)$。我们还表明，在 $K\leq N_t(\lambda)$ 个相邻 BS 间进行协调波束成形无论 $K$ 取何值均不能改善缩放定律。从系统设计角度看，我们的结果表明部署多天线 BS 有助于维持每用户吞吐量和 ASE 随 BS 密度的线性增长，而用户设备天线数和 BS 协作的使用则无关紧要。