利用堆叠式智能超导体增强细胞免费大规模MIMO系统性能: 低功耗与低成本方法
信息论
2024-09-20 v1 信号处理
math.IT
摘要
本文探索了将低功耗、低成本的堆叠式智能超导体(SIM)集成到细胞免费(CF)大规模多输入多输出(mMIMO)系统中以提升接入点(AP)能力,并解决高功耗和高成本挑战。具体而言,我们研究了SIM增强型CF mMIMO系统的上行性能,并提出了新颖的系统框架。首先,利用CF mMIMO系统独特的两层信号处理框架,获得了谱效率(SE)的闭式表达式。其次,为缓解用户间干扰,引入一种基于干扰的贪心算法进行信号电磁覆盖。第三,提出一种基于统计信道状态信息的波束成形算法,有效降低了前haul成本。最后,提出一种最大最小SE功率控制算法,提高性能较差信道条件用户的性能。结果表明,增加SIM层数和meta原子数可显著提升性能,并允许减少AP数量和AP天线数量,从而降低成本。特别地,部署20个AP外加1200个SIM meta原子可实现最佳SE性能。最后,提出的波束成形算法可使SIM增强型CF-mMIMO系统的SE性能提升57%,显著优于传统CF mMIMO系统。
关键词
引用
@article{arxiv.2409.12851,
title = {Harnessing Stacked Intelligent Metasurface for Enhanced Cell-Free Massive MIMO Systems: A Low-Power and Cost Approach},
author = {Enyu Shi and Jiayi Zhang and Yiyang Zhu and Jiancheng An and Chau Yuen and Bo Ai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.12851},
year = {2024}
}