多用户 MIMO 系统中利用大天线阵列进行功率高效下行链路的恒包络预编码
信息论
2011-11-07 v1 math.IT
摘要
我们考虑具有 N 根天线基站与 M 个单天线用户之间的下行蜂窝多用户通信，即 N×M 高斯广播信道 (GBC)。在仅平均总发射功率约束 (APC) 下，基站的大天线阵列（拥有数十至数百根天线）已被证明能通过简单的预编码技术实现显著的多用户干扰 (MUI) 抑制。然而，实际构建大阵列需要廉价且功率高效的射频 (RF) 电子元件。最有利于使用此类高效射频元件的发射信号类型是恒包络 (CE) 信号。在特定温和信道条件下（包括独立同分布衰落），我们分析证明，即使在更严格的每天线 CE 传输约束（相较于 APC）下，利用大天线阵列仍可实现 MUI 抑制。我们的分析还揭示，在 M 固定而 N 增加的情况下，可在保持每个用户信干噪比 (SINR) 恒定的同时降低总发射功率。此外，我们提出了一种新型低复杂度 CE 预编码方案，并通过蒙特卡洛仿真验证了该方案在独立同分布瑞利衰落信道下的分析结果。在每天线 CE 约束下对信息总和速率的仿真表明，对于固定的 M 和期望的总和速率，所需总发射功率随 N 的增加呈线性下降，即具有 O(N) 的阵列功率增益。同时，就实现固定期望信息总和速率所需的总发射功率而言，尽管存在严格的每天线 CE 约束，所提出的 CE 预编码方案的性能仍接近于在 APC 下达到 GBC 总和容量的方案。
引用
@article{arxiv.1111.1191,
title = {Constant Envelope Precoding for Power-Efficient Downlink Wireless Communication in Multi-User MIMO Systems Using Large Antenna Arrays},
author = {Saif Khan Mohammed and Erik G. Larsson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1111.1191},
year = {2011}
}
备注
Submitted to 2012 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP' 2012)