多小区随机波束赋形：可达速率与自由度区域
摘要
随机波束赋形（RBF）是一种实际中受欢迎的多用户多天线下行链路传输方案，因为它只需要发射端具有部分信道状态信息（CSI）。在传统的单小区设置下，由于多用户分集使能的传输调度几乎消除了小区内干扰，RBF 已知可以在用户数趋于无穷时达到最优的和容量缩放律。本文将 RBF 的研究扩展到更实际的多小区下行链路系统，其中接收端为单天线并受到额外的小区间干扰（ICI）。首先，我们考虑每个接收端有限信噪比（SNR）的情况。我们推导了多小区 RBF 可达和速率的闭式表达式，并基于此展示了当用户数趋于无穷时的渐近和容量缩放律。接下来，我们考虑高 SNR 区域，并为了可处理分析，假设每个小区中的用户数以某种顺序随每小区 SNR 缩放。在此设置下，我们刻画了单小区 RBF 情况下的可达自由度（DoF）。然后，我们将分析扩展到多小区 RBF 情况，通过刻画 DoF 区域。结果表明，DoF 区域的刻画为如何设计协作多小区 RBF 系统以实现不同小区间的最优吞吐量权衡提供了有用指导。此外，我们的结果揭示，只要每小区用户数相对于 SNR 具有足够大的缩放阶数，多小区 RBF 方案就能达到多小区系统的“无干扰 DoF”区域上界。因此，我们的结果证实了即使发射端没有完整 CSI，多小区 RBF 在该区域的最优性，而其他需要完整 CSI 的传输方案（如干扰对齐）则不然。
引用
@article{arxiv.1205.5849,
title = {Multi-Cell Random Beamforming: Achievable Rate and Degrees of Freedom Region},
author = {Hieu Duy Nguyen and Rui Zhang and Hon Tat Hui},
journal= {arXiv preprint arXiv:1205.5849},
year = {2016}
}
备注
28 pages, 6 figures, to appear in IEEE Transactions of Signal Processing. This work was presented in part at IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP), Kyoto, Japan, March 25-30, 2012. The authors are with the Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore (emails: {hieudn, elezhang, elehht}@nus.edu.sg)