多天线 C-RAN 中基于空间压缩与转发的优化上行传输

大规模 MIMO 和 C-RAN（集中式无线接入网）是实现未来无线通信系统的两种有前景的技术，其中大量天线要么共址部署在基站（BS），要么完全分布在称为远端射频头（RRH）的独立站点上。本文考虑一种称为多天线 C-RAN 的通用天线部署设计，其中每个 RRH 可配备灵活数量的天线，以更有效地平衡性能与前传复杂度之间的权衡，超越传统的大规模 MIMO 和单天线 C-RAN。在上行通信设置下，我们提出了一种新的"空间压缩与转发（SCF）"方案，其中每个 RRH 首先执行线性空间滤波以去噪并将其来自多用户的接收信号最大程度地压缩到减少的维度数，然后对每个所得维度并行执行均匀标量量化，最后通过有限速率前传链路将总量化比特发送至基带单元（BBU）进行联合信息解码。在该方案下，我们通过联合优化无线传输和前传链路来最大化 BBU 处所有用户的信干噪比（SINR）。具体而言，每个 RRH 以分布式方式确定其自身的空间滤波方案以减少与 BBU 的信令开销，而 BBU 联合优化用户的发送功率、RRH 的前传比特分配以及 BBU 的接收波束成形（各 RRH 处空间滤波器固定）。数值结果表明，给定部署的总天线数，采用所提 SCF 和联合优化的多天线 C-RAN 在实际前传容量约束下显著优于大规模 MIMO 和单天线 C-RAN。