面向中频 XL-MIMO 系统的可扩展原型设计与实现
信号处理
2025-10-06 v1 信息论
math.IT
摘要
中频频段结合超大规模多输入多输出（XL-MIMO）正逐成为未来通信系统的关键推动力。得益于新频谱资源和近场传播所带来的自由度，中频 XL-MIMO 系统有望显著提升吞吐量，并天然支持集成感知与通信等先进功能。尽管理论研究已凸显中频 XL-MIMO 系统的优势，但这些性能提升尚未在实际系统中得到验证，这构成了标准化面临的重大挑战。本文首先讨论了预备知识，随后分析了构建实际原型系统的关键挑战。随后，本文提出并实现了一个实时的中频 XL-MIMO 原型系统。凭借新颖的体系结构，该原型系统支持符合标准化要求的指标，包括 200 MHz 带宽、最高 1024 天线单元和最高 256 个收发链。工作于时分双工（TDD）模式下，支持最高 12 用户的多用户通信，同时保留标准通信程序。基于软件定义无线电（SDR）平台构建，系统可编程且允许灵活部署先进算法。此外，模块化体系结构确保了高可扩展性，使系统能够适应各种配置，包括分布式部署和去中心化信号处理。实验结果表明，该原型系统实现了 1167.85 Gbps 的实时数字样本处理，12 用户的峰值数据吞吐量达 15.81 Gbps，最大频谱效率接近 80 bit/s/Hz。
引用
@article{arxiv.2510.02793,
title = {Pioneering Scalable Prototyping for Mid-Band XL-MIMO Systems: Design and Implementation},
author = {Jiachen Tian and Yu Han and Zhengtao Jin and Xi Yang and Jie Yang and Wankai Tang and Xiao Li and Wenjin Wang and Shi Jin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.02793},
year = {2025}
}