大规模MIMO系统中底层多天线D2D对蜂窝下行链路的影响

本文考虑一个大规模多输入多输出(MIMO)下行链路系统，其底层部署了一个由多天线D2D用户设备(UEs)组成的网络。每个D2D发射机(Tx)使用其全部天线向期望的D2D接收机波束赋形信息，而该接收机仅用单天线接收。尽管D2D Tx处的波束赋形降低了至相邻蜂窝UEs(CUEs)的D2D干扰，但由于大规模MIMO基站处高度定向的波束赋形，蜂窝到D2D的干扰亦可忽略。针对上述系统，我们分析了CUEs的平均每用户频谱效率(SE)（$R^{c,d}$）作为D2D区域频谱效率(ASE)的函数。分析揭示，对于固定的D2D ASE（$R_0^{(d)}$）和固定的D2D天线数（$N$），随着D2D Tx密度（$\lambda$）增大，$R^{c,d}$增加（当$\lambda$足够大时）并在$\lambda \to \infty$时趋近于基本极限$R_{\infty}^{c,d}$。此外，$R_{\infty}^{c,d}$仅通过比值$\frac{R_{0}^{(d)}}{N-1}$依赖于$R_{0}^{(d)}$与$N$，即对于给定的基本极限$R_{\infty}^{c,d}$，D2D ASE可随$N$每翻一倍而近似翻一倍。