高速列车通信中大规模MIMO上行波束赋形的方向性-波束宽度权衡
信息论
2017-04-12 v1 math.IT
摘要
下一代高速列车(HST)无线通信系统的两个主要演进目标是高移动性适应和大规模多输入多输出(MIMO)应用。本文考虑如何在高交通密度HST网络的大规模MIMO系统中设计位置感知波束赋形。我们首先分析波束方向性与波束宽度之间的权衡，并基于此给出定位精度的敏感性分析。然后，为保证高效传输，我们推导了一个在多种定位精度限制下最大化波束方向性的优化问题。此后，我们利用位置信息提出了一种低复杂度波束赋形设计，该设计既不需要对上行信道协方差矩阵(CCM)进行特征分解(ED)，也不需要对下行CCM(DCCM)进行特征分解。最后，我们研究了未来高交通密度HST网络中的波束赋形方案，重点强调了两列HST相遇的场景。通过利用实时位置信息，我们提出了一种最优自适应波束赋形方案，在有限信道资源约束下最大化可达速率区域。数值仿真表明，在高交通密度HST场景中，定位误差小于一定值的大规模MIMO系统能够保证所需的性能并满足传输效率，且两列HST相遇时的可达速率区域也得到了极大提升。
引用
@article{arxiv.1704.03446,
title = {Directivity-Beamwidth Tradeoff of Massive MIMO Uplink Beamforming for High Speed Train Communication},
author = {Xuhong Chen and Jiaxun Lu and Tao Li and Pingyi Fan and Khaled Ben Letaief},
journal= {arXiv preprint arXiv:1704.03446},
year = {2017}
}
备注
This paper has been accepted for future publication in IEEE ACCESS. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1702.02121