有限块长度下的相干多天线块衰落信道

在本文中，我们考虑一个常用于描述移动无线场景的信道模型：具有随机（衰落）增益且在接收端拥有完全信道状态信息的多天线加性白高斯噪声信道。衰落过程的动态特性由分段常数过程（频率非选择性各向同性块衰落）近似。本工作探讨该信道模型的有限块长度基本极限。具体而言，我们给出了信道色散的公式——这是一个决定达到容量所需延迟的量。衰落干扰的乘法性质导致了一些有趣的技术困难，要求我们改进寻找信道色散的传统方法。遗憾的是，一个困难仍然存在：我们结果的逆（不可能性）部分在峰值功率随块长度增长的额外约束下成立。我们的结果表明，例如，尽管 $n_t\times n_r$ 和 $n_r \times n_t$ 天线配置的容量（在固定接收功率下）一致，但编码延迟对此切换可能相当敏感。例如，在 $20$ dB 的接收信噪比下，$16\times 100$ 系统达到容量所需的码长（延迟）仅为 $100\times 16$ 系统所需长度的 $60\%$。另一个有趣的推论是，对于 MISO 信道，色散最优编码方案需要采用正交设计，例如 Alamouti 方案——考虑到 Alamouti 方案是为减少解调错误而非提高编码速率而设计，这是一个令人惊讶的观察。找到这些色散最优编码方案自然给出了在不存在正交设计的维度中生成类正交设计输入的标准。