异步小区自由毫米波大规模MIMO-OFDM系统的基于波束的每波束定时提前混合预编码
信号处理
2024-11-11 v1
摘要
小区自由大规模多输入多输出（CF-mMIMO）被视为下一代无线网络的有前景技术之一。然而，由于其分布式架构，地理上分离的接入点（AP）联合服务大量用户设备（UE），传输信号的到达时间不可避免地存在差异。本文研究毫米波（mmWave）CF-mMIMO正交频分复用（OFDM）系统在广域覆盖场景下的异步接收问题，其中异步定时偏移可能远超循环前缀（CP）范围。提出了一种面向毫米波CF-mMIMO-OFDM系统的全面异步波束域信号传输模型，涵盖下行链路和上行链路，纳入相位偏移、载波间干扰（ICI）和符号间干扰（ISI）。为解决异步接收问题，提出了一种新颖的每波束定时提前（PBTA）混合预编码架构，并在波束域分析了下行链路和上行链路异步接收的频谱效率（SE）。同时考虑了可扩展的中心化和分布式实现，并利用异步延迟相位来设计预编码/合并向量。此外，构建了和速率最大化问题，并开发了两种低复杂度联合波束选择与UE关联算法，考虑了异步定时偏移超出CP范围的影响。仿真结果表明性能将受到ICI和ISI的严重限制，所提出的PBTA混合预编码架构相比最近AAU/UE的定时提前方案有效缓解了异步干扰。此外，数值结果表明所提出的低复杂度联合波束选择与UE关联算法取得了优越的SE性能。
引用
@article{arxiv.2411.05305,
title = {Hybrid Precoding with Per-Beam Timing Advance for Asynchronous Cell-free mmWave Massive MIMO-OFDM Systems},
author = {Pengzhe Xin and Yang Cao and Yue Wu and Dongming Wang and Xiaohu You and Jiangzhou Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.05305},
year = {2024}
}