有限天线 MIMO 放大转发中继网络的容量与功率缩放律

本文提出一个新颖的框架，可用于研究线性多输入多输出 (MIMO) $d\times d$ 天线放大转发 (AF) 中继网络的容量与功率缩放特性。具体而言，我们将这些网络建模为随机动力系统 (RDS)，并计算其 $d$ 个李雅普诺夫指数。我们的分析可应用于具有任意逐跳信道衰落分布的系统，尽管本文主要关注瑞利衰落。我们的主要结果有两点：1) 第 $n$ 个节点的总发射功率将遵循由网络最大李雅普诺夫指数决定的确定性轨迹在网络中传播；2) 第 $n$ 个节点处第 $i$ 个特征信道的容量将遵循由网络第 $i$ 个李雅普诺夫指数决定的确定性轨迹在网络中传播。在总结之前，我们集中讨论结果的一些应用。特别地，我们展示了李雅普诺夫指数如何与特征信道容量彼此发散的速度密切相关，以及这如何与每个中继的放大策略和天线数量相关联。我们还利用它们来确定与每个额外复用的数据流相关的额外功率成本。