能效多用户 MIMO 系统的最优设计：大规模 MIMO 是答案吗？
信息论
2016-02-22 v2 网络与互联网体系结构
math.IT
摘要
假设从头设计一个多用户多输入多输出 (MIMO) 系统，以最大能效 (EE) 均匀覆盖给定区域。最优的天线数量、活跃用户数和发射功率是多少？本文旨在回答这一基本问题。我们联合考虑上行链路和下行链路，针对基站采用不同的处理方案，并提出了一种新的现实功耗模型，揭示了上述参数如何影响能效。针对单小区场景中的迫零 (ZF) 处理，提供了当其他两个参数固定时，每个参数的能效最优值的闭式表达式。这些表达式证明了参数之间的相互作用。例如，与普遍信念截然相反，我们发现发射功率随天线数量的增加而增加（而非减少）。这意味着能效系统可以在高信噪比制度下运行，而在该制度下抑制干扰的信号处理是必需的。数值和解析结果表明，最大能效是通过大规模 MIMO 设置实现的，其中部署数百根天线，利用 ZF 处理为相对大量的用户提供服务。数值结果显示，在不完美信道状态信息和对称多小区场景下，行为表现相同。
引用
@article{arxiv.1403.6150,
title = {Optimal Design of Energy-Efficient Multi-User MIMO Systems: Is Massive MIMO the Answer?},
author = {Emil Björnson and Luca Sanguinetti and Jakob Hoydis and Mérouane Debbah},
journal= {arXiv preprint arXiv:1403.6150},
year = {2016}
}
备注
To appear in IEEE Transactions on Wireless Communications, 16 pages, 14 figures, 2 tables. The results can be reproduced using the following Matlab code: https://github.com/emilbjornson/is-massive-MIMO-the-answer