下行链路云无线接入网络的稀疏波束成形与以用户为中心的聚类

本文考虑一种下行链路云无线接入网络 (C-RAN)，其中所有基站 (BS) 均通过具有有限容量的数字回程链路连接至中央计算云。每个用户关联一个以用户为中心的基站集群；中央处理器将用户数据共享给集群中的基站，随后这些基站通过联合波束成形协同服务该用户。在此设置下，本文从网络效用最大化的角度研究了用户调度、基站聚类和波束成形设计问题。与以往工作不同，本文明确考虑了每基站的回程容量约束。我们针对下行链路 C-RAN formulated 了两种不同模型下的网络效用最大化问题，取决于每个用户的基站聚类在不同用户调度时隙中是动态的还是静态的。在前一种情况下，以用户为中心的基站集群随每个时频时隙中的波束成形向量一起为每个调度用户进行动态优化；而在后一种情况下，以用户为中心的基站集群对每个用户是固定的，我们联合优化用户调度和波束成形向量以考虑回程约束。在这两种情况下，非凸的每基站回程约束均使用重加权 l1-范数技术进行近似。这种近似允许我们将每基站回程约束重构为加权每基站功率约束，并通过广义加权最小均方误差方法求解加权和速率最大化问题。本文表明，所提出的动态聚类算法相较于现有的朴素聚类方案可实现显著的性能增益。本文还提出了两种启发式静态聚类方案，它们已能实现大部分增益。