具有实际约束的大规模云无线接入网络：渐近分析及其启示

大规模云无线接入网络(LS-CRAN)是一种极具前景的下一代蜂窝网络架构，其中大量配备大规模天线阵列的基站(BS)通过数字前传/回程链路连接到基于云计算的中央处理单元。本文研究了具有三种实际约束的 LS-CRAN 下行链路(DL)性能的渐近行为：1) 有限发射功率，2) 有限前传/回程容量，3) 有限导频资源。作为渐近性能度量，推导了无干扰(IF)、最大比传输(MRT)和迫零(ZF)操作下的信干噪比(SINR)缩放指数。我们的渐近分析揭示了四个基本运行体制，并且 MRT 和 ZF 操作的性能从根本上受限于用于估计用户信道状态信息的上行(UL)发射功率，而非 DL 发射功率。我们得到了 MRT 或 ZF 操作变得无干扰（即在这三种实际约束下阶最优）的条件。具体而言，当提供更高的 UL 发射功率时，只要总前传/回程开销为 $\Omega(N^{\eta_{\rm{bs}}+\eta_{\rm{ant}}+\eta_{\rm{user}}+\frac{2}{\alpha}\rho^{\rm{ul}}})$ 且有 $\Omega(N^{\eta_{\rm{user}}-\eta_{\rm{bs}}})$ 导频资源可用，就可以关联更多用户并同时提高每用户数据速率，同时保持阶最优性。研究还展示了以 SINR 衡量的目标服务质量(QoS)以及满足目标 QoS 的用户数如何随网络规模增大而同时增长，以及在实际约束下网络规模增大的方式，这可为未来蜂窝系统提供有意义的见解。