多天线上行C-RAN的前传压缩与发射波束成形优化

本文研究上行云无线接入网（C-RAN）的前传压缩与发射波束成形的联合设计，其中多天线用户终端通过作为中继节点的多天线基站（BS）与基于云计算的集中处理器（CP）通信。采用一种称为VMAC方案的压缩转发中继策略，其中基站可执行单用户压缩或Wyner-Ziv编码来量化接收信号，并通过容量受限的前传链路将量化比特发送给CP；CP使用连续干扰消除（SIC）接收机或线性最小均方误差（MMSE）接收机进行连续解码。在此设置下，本文研究用户端发射波束成形器与基站端量化噪声协方差矩阵的联合优化，以最大化网络效用。首先提出一种新颖的加权最小均方误差连续凸近似（WMMSE-SCA）算法，在单用户压缩下于用户发射功率和前传容量约束下最大化加权求和速率。假设一种启发式解压缩顺序，随后将该算法调整用于Wyner-Ziv编码下的发射波束成形与前传压缩优化。本文还提出了一种低复杂度分离设计，包括针对高斯矢量多址信道优化发射波束成形器，以及为每个基站的各天线配置跨天线均匀量化噪声水平的逐天线量化器。数值结果表明，通过优化波束成形与前传压缩，C-RAN可显著优于传统蜂窝网络。此外，该低复杂度分离设计已在实际关注的范围内表现得非常接近优化联合设计。