基于虚拟小区的大规模分布式天线系统下行速率分析

尽管由大量地理分布的天线协同传输带来了显著的速率增益，但由此产生的计算成本和信道测量开销对于大规模分布式天线系统（DAS）而言可能难以承受。因此，亟需一种可扩展的信号处理框架，正如最近在\cite{Dai_TWireless}中所展示的，可基于虚拟小区的概念建立。在基于虚拟小区的 DAS 中，每个用户选择少数最近的基站（BS）天线组成其虚拟小区，即其自身的服务基站天线集合。本文关注于在某个区域内均匀分布的大量用户和基站天线下的下行 DAS，旨在研究虚拟小区大小对用户平均速率的影响。具体而言，假设每个用户的虚拟小区内采用最大比传输（MRT），推导出每个用户可达的遍历速率作为从所有用户到其虚拟小区的大尺度衰落系数的显式函数，并建立了用户平均速率的上界，基于此给出了确定最优虚拟小区大小以最大化用户平均速率的经验准则。分析进一步扩展到考虑多个用户分组并以其虚拟小区使用迫零波束赋形（ZFBF）联合服务的情况。与偏好较小虚拟小区大小的无分组情况相反，研究表明，通过对具有重叠虚拟小区的用户进行分组，可通过增大虚拟小区大小显著提升用户平均速率，尽管代价是更高的信号处理复杂度。