集中式与分布式方案下 Massive MIMO 系统的频谱效率分析

本文分析了大规模多输入多输出（MIMO）系统在集中式和分布式配置下的频谱效率，分别称为 C-MIMO 和 D-MIMO。通过考虑真实的环境参数和天线特性，即路径损耗、阴影效应、多径衰落和天线相关性，首先提出了一种新颖的闭式综合信道模型，该模型适用于两种 MIMO 方案。然后，基于所提出的模型，利用极长随机向量理论，以精确形式分析并比较了集中式和分布式配置下 MIMO 信道频谱效率的渐近行为。随后，通过将所得结果应用于具有圆形覆盖的 MIMO 网络，进行了一个案例研究。在这种情况下，证明了对于小区半径为 $r_{\mathrm{c}}$ 的 D-MIMO 和半径为 $r_{\mathrm{a}}$ 的圆形天线阵列，最大化平均频谱效率的 $r_{\mathrm{a}}$ 的最优值由 $r_{\mathrm{a}}^{\mathrm{opt}}=r_{\mathrm{c}}/1.31$ 精确确定。Monte Carlo 模拟结果证实了所开发的频谱效率分析。