大规模MU-MIMO的波束空间降维：几何洞察与信息论极限
信号处理
2025-12-09 v1 信息论
math.IT
摘要
波束空间降维是阵列处理中的经典工具，近期研究表明其可显著降低大规模多用户（MU）MIMO中自适应接收的计算复杂度和训练开销。对于稀疏多径传播和均匀排列的天线阵列，波束空间变换或应用空间FFT可将每个用户的能量集中到少数几个空间频率槽中。即使在天线数目和用户数目不断增大的情形下，线性均方误差（LMMSE）检测在每个用户固定小尺寸的波束空间窗口中并行实现，仍显示出良好的性能，同时对用户相对功率的中度变化具有鲁棒性。本文在零强制解不存在的稀疏 regime 下，发展对此“难以置信的有效性”的根本性几何理解。对于简化的信道模型，我们表明，当在空间频率上对用户进行适当分离时，进入所需用户波束空间窗口大小为 的干扰功集中到少于 个主导特征向量中，而该用户在这些特征向量上的投影相对较小。因此，可通过小噪声增强实现对主导干扰模式的线性抑制。我们表明，类似观察同样适用于由测量28 GHz数据合成的宽带多径信道上的MIMO-OFDM。我们提出并通过信息论基准评估了每子载波降维波束空间LMMSE方案。
关键词
引用
@article{arxiv.2512.06234,
title = {Beamspace Dimensionality Reduction for Massive MU-MIMO: Geometric Insights and Information-Theoretic Limits},
author = {Canan Cebeci and Oveys Delafrooz Noroozi and Upamanyu Madhow},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.06234},
year = {2025}
}
备注
13 pages