上行 - 下行多天线蜂窝网络的自由度

本文研究了一个上行 - 下行两小区蜂窝网络，其中第一个基站 (BS) 拥有 $M_1$ 根天线，从其服务的 $N_1$ 个用户接收独立消息，而第二个基站拥有 $M_2$ 根天线，向其服务的 $N_2$ 个用户发送独立消息。即，第一和第二小区分别作为上行和下行运行。假设每个用户拥有一根天线。在此上行 - 下行设置下，总自由度 (DoF) 被完全表征为 $(N_1N_2+\min(M_1,N_1)(N_1-N_2)^++\min(M_2,N_2)(N_2-N_1)^+)/\max(N_1,N_2)$、$M_1+N_2$、$M_2+N_1$、$\max(M_1,M_2)$ 和 $\max(N_1,N_2)$ 中的最小值，其中 $a^+$ 表示 $\max(0,a)$。结果表明，对于广泛类的网络配置，将两个小区中的一个作为上行运行而另一个作为下行运行，相比于两个小区均作为上行或均作为下行的传统上行或下行操作，可以严格提高总 DoF。进一步证明，这种上行 - 下行操作带来的 DoF 增益在具有热点且信道状态信息延迟的异构蜂窝网络中也是可实现的。