基于FDD的无蜂窝大规模MIMO系统的高效角度域处理
信息论
2020-01-22 v1 信号处理
math.IT
摘要
无蜂窝大规模MIMO通信是5G无线通信中一种新兴的网络技术，其中分布式多天线接入点（AP）同时服务许多用户。大多数关于无蜂窝大规模MIMO系统的先前工作假设时分双工模式，尽管频分双工（FDD）系统主导了当前的无线标准。FDD大规模MIMO系统中的关键挑战是信道状态信息（CSI）获取与反馈开销。为应对这些挑战，我们利用上行链路与下行链路中多径分量的所谓角度互易性，使得所需CSI获取开销仅随服务用户数缩放，而不随AP天线数或AP数缩放。我们提出了一种低复杂度多径分量估计技术，并给出了基于到达角（AoA）的线性波束赋形/合并方案，用于基于FDD的无蜂窝大规模MIMO系统。我们通过推导估计多径分量的均方误差的闭式表达式以及上行链路和下行链路频谱效率的表达式，分析了这些方案的性能。利用半定规划，我们求解了一个在每用户功率约束下最大化最小用户速率的极大极小功率分配问题。此外，我们提出了一种以用户为中心（UC）的AP选择方案，其中每个用户选择AP子集以提升系统整体能量效率。仿真结果表明，所提出的多径分量估计技术优于传统的基于子空间和基于梯度下降的技术。我们还展示了所提出的波束赋形与合并技术以及所提出的功率控制方案，在AP具有适当数量天线时显著增强了频谱与能量效率。
引用
@article{arxiv.2001.07438,
title = {Efficient Angle-Domain Processing for FDD-based Cell-free Massive MIMO Systems},
author = {Asmaa Abdallah and Mohammad M. Mansour},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.07438},
year = {2020}
}