采用 MMSE 接收器的大规模 MIMO 时空二维极化码性能分析
信息论
2025-08-07 v2 math.IT
摘要
随着从 5G 向 6G 演进，超可靠低延迟通信(URLLC)面临日益严格的性能要求。更低的延迟约束要求更短的信道编码长度，这可能严重降低解码性能。大规模多输入多输出(MIMO)系统因其丰富的空间自由度(DoF)被认为是应对这一挑战的关键技术。虽然极化码在无限码长极限下理论上可达信道容量，但其实际适用性因显著的解码延迟而受限。本文建立了一个统一的理论框架，并提出了一种适用于采用最小均方误差(MMSE)接收器的大规模 MIMO 系统的新型时空二维(2-D)极化编码方案。极化变换被联合应用于空间和时间维度，以充分利用大的空间自由度。通过利用 MMSE 检测的近确定性信号与干扰加噪声比(SINR)特性，空间域被建模为一组并行的高斯子信道。在此框架内，我们利用高斯近似方法对 2-D 极化行为进行了理论分析，并在有限块长度约束和大的空间自由度下证明了所提方案的可达容量性质。仿真结果进一步表明，与传统的时域极化码相比，所提 2-D 方案在保证可靠性的同时能显著降低延迟，或者在相同延迟约束下提高可靠性——为未来 6G URLLC 场景下的大规模 MIMO 系统提供了一种达容量且高效的信道编码方案。
引用
@article{arxiv.2507.19986,
title = {Performance Analysis of Spatiotemporal 2-D Polar Codes for Massive MIMO with MMSE Receivers},
author = {Yaqi Li and Xiaohu You and Jiamin Li and Chen Ji and Bin Sheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.19986},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 17 figures