具有量化预编码矩阵的多天线衰落信道容量
信息论
2010-08-27 v2 math.IT
摘要
给定一个多输入多输出（MIMO）信道，来自接收机的反馈可用于指定一个发射预编码矩阵，该矩阵选择性地激活最强的信道模式。本文分析了随机矢量量化（RVQ）的性能，其中预编码矩阵选自一个包含独立、各向同性分布条目的随机码本。我们假设信道元素是独立同分布的，且为接收机所知，接收机使用B比特将最优（速率最大化）预编码器码本索引转发给发射机。我们首先推导了波束成形（秩一预编码矩阵）的大系统容量作为B的函数，其中大系统指的是B以及发射和接收天线数量均以固定比例趋于无穷大的极限。对于波束成形，RVQ是渐近最优的，即没有其他量化方案能达到更大的渐近速率。还将RVQ的性能与一种更简单的降秩标量量化方案进行了比较，在该方案中，波束成形器被约束在一个随机子空间内。随后，我们考虑了具有任意秩的预编码矩阵，并近似了采用最优接收机和线性接收机（匹配滤波器和最小均方误差（MMSE））时的渐近RVQ性能。数值算例表明，这些近似能准确预测所关注有限尺寸系统的性能。给定一个目标频谱效率，数值算例显示，线性MMSE接收机所需的反馈量仅略多于最优接收机所需的反馈量，而匹配滤波器可能需要显著更多的反馈。
引用
@article{arxiv.0704.0217,
title = {Capacity of a Multiple-Antenna Fading Channel with a Quantized Precoding Matrix},
author = {Wiroonsak Santipach and Michael L. Honig},
journal= {arXiv preprint arXiv:0704.0217},
year = {2010}
}