MIMO衰落信道中线性接收机的渐近性能

线性接收机是多天线MIMO通信中一种有吸引力的低复杂度替代方案，以替代最优处理。本文在两种不同的渐近机制下刻画了MIMO线性接收机的信息论性能。对于固定天线数，我们研究了高信噪比机制下误码概率的极限，以分集-复用权衡表示。随后，我们刻画了在大（但有限）天线数机制下固定信噪比时的误码概率。就分集-复用权衡而言，我们报告了一个负面结果：我们证明线性迫零和线性最小均方误差接收机实现了相同的分集-复用权衡，即使在天线间进行外编码和译码的情况下，该权衡也远非最优。我们还对MMSE和ZF接收机在有限速率和非渐近信噪比下的显著不同行为进行了近似定量分析，并表明虽然ZF接收机在任何有限速率下都实现较差的分集，但MMSE接收机的误码曲线斜率随着编码速率的增加而逐渐变平。当信噪比固定且天线数变大时，我们证明MMSE或ZF线性接收机输出端的互信息波动在分布上收敛于一个高斯随机变量，其均值和方差可以闭式刻画。这一分析将先前针对最优接收机得到的著名结果推广到了线性接收机情形。仿真表明，渐近分析能够准确捕捉即使具有中等天线数的系统的中断行为。