通过大规模MIMO系统渐近分析的有限信噪比分集-复用权衡

Zheng 和 Tse [1] 对独立同分布瑞利衰落信道渐近地（信噪比趋于无穷大）刻画了分集-复用权衡（DMT）。信噪比渐近 DMT 高估了有限信噪比下的 DMT [2]。本文概述了 DMT 框架的一些额外局限性和困难，并讨论了它们的影响。利用最近关于天线数量渐近的中断容量分布的结果，针对一大类衰落分布推导出了有限信噪比、天线数量渐近的 DMT。刻画了有限信噪比 DMT 能被信噪比渐近 DMT 精确近似的信噪比范围。结果表明，复用增益的定义会严重影响该范围，因此应谨慎选择，以便信噪比渐近 DMT 在实际信噪比值下是精确近似，从而具有作为设计准则的操作意义。结果表明，在一大类衰落信道中，有限信噪比分集增益随相关性和功率不平衡而降低，并且这种效应以紧凑的闭式形式描述。中断概率（或中断容量）的完整刻画不仅需要有限信噪比 DMT，还需要信噪比偏移量，本文也对此进行了引入和研究。结果表明，这个在 DMT 框架中未被考虑的偏移量，对一大类衰落信道的中断概率有显著影响，尤其是在复用增益较小时。通过广泛的蒙特卡洛仿真验证了分析结果和结论。总体而言，天线数量渐近 DMT 代表了信噪比渐近 DMT 的一个有价值的替代方案。