混合 ADC 大规模 MIMO 检测器：性能分析与设计优化

在每个天线使用极低分辨率模数转换器（ADC）单元可以显著降低大规模多输入多输出（MIMO）系统的硬件成本和功耗。然而，这种纯低分辨率 ADC 架构也使参数估计问题（如时间/频率同步和信道估计）变得复杂。一种混合 ADC 架构，即大多数天线配备低精度 ADC 而少数天线具有全精度 ADC，可以解决这些问题并发挥纯低分辨率 ADC 架构的潜力。本文提出了一个统一框架，通过利用概率贝叶斯推理，在具有混合 ADC 接收机架构的大规模 MIMO 上行链路系统上开发一系列检测器。作为基本设置，开发了一种最优检测器，以提供对数据符号的最小均方误差（MMSE）估计。考虑到量化过程中涉及的高度非线性步骤，我们还通过假设常见的伪量化噪声（PQN）模型，研究了降低最优检测器复杂度的可能性。特别地，我们为最优和次优 MIMO 检测器提供了包括 MSE 和误码率在内的渐近性能表达式。这些渐近性能表达式可以快速有效地评估，因此在系统设计优化中非常有用。我们表明，在低信噪比（SNR）区域，由 PQN 模型引起的失真可以忽略，而在高 SNR 区域，这种失真可能导致 1 比特检测性能损失。由 PQN 模型导致的性能差距可以通过混合 ADC 架构中的一小部分高精度 ADC 来缩小。