MIMO 蜂窝网络的自由度：分解与线性波束成形设计
信息论
2013-12-11 v1 math.IT
摘要
本文研究了具有 G 个小区、每小区 K 个用户、每个基站 N 根天线且每个用户 M 根天线的 MIMO 蜂窝网络的对称自由度 (DoF)。特别地，我们研究了基于分解结合渐近干扰对齐 (IA) 或线性波束成形方案的可达性技术，并表明存在不同的 (G,K,M,N) 机制，其中一种方案优于另一种。我们首先指出，单侧和双侧分解结合渐近 IA 实现了相同的自由度。随后，我们通过对称 DoF 的外界推导，确立了在特定天线配置下，基于分解的方案所实现的 DoF 是最优的。对于线性波束成形方案，我们首先关注小型网络，并提出了一种基于“打包比”(packing ratios) 概念的结构化线性波束成形方法。打包比描述了一组发射波束成形器产生的干扰足迹或阴影，使我们能够识别对齐干扰的底层结构。这种结构化波束成形设计被证明可以实现两小区每小区两用户网络和两小区每小区三用户网络的最优空间归一化 DoF (sDoF)。对于大型网络，我们开发了一种非结构化的线性干扰对齐方法，其中发射波束成形器的设计旨在满足 IA 条件，而无需显式识别 IA 的底层结构。本文的主要数值见解是，这种方法似乎能够在线性波束成形主导渐近分解的机制中实现 MIMO 蜂窝网络的最优 sDoF，并在其他机制中实现相当大比例的 sDoF。值得注意的是，多项式恒等测试似乎在识别前一种情况下可达 sDoF 区域的边界方面发挥了关键作用。
引用
@article{arxiv.1312.2681,
title = {Degrees of Freedom of MIMO Cellular Networks: Decomposition and Linear Beamforming Design},
author = {Gokul Sridharan and Wei Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1312.2681},
year = {2013}
}
备注
25 pages, 14 figures, submitted to IEEE Transactions on Information Theory