迈向大规模 MIMO 2.0：理解空间相关性、干扰抑制与导频污染

自 Marzetta 于 2010 年发表开创性论文以来，大规模 MIMO（Massive MIMO）已从具有无限天线数的理论概念转变为实用技术。其关键概念被 5G 所采用，具有 $M=64$ 全数字收发器的基站（BS）已在 sub-6\,GHz 频段商用部署。快速进展得益于许多扎实的研究贡献，其中绝大多数假设空间不相关信道以及为单小区运行开发的信号处理方案。这些假设使大规模 MIMO 的性能分析与优化易于处理，但存在三个主要缺陷：1）实际信道具有空间相关性；2）通过多小区处理（无需基站协作）可获得巨大性能增益；3）由导频污染引起的干扰造成了有限容量极限，当 $M\to\infty$ 时。已有少数论文规避了这些缺陷，但其结果易被忽视。因此，本教程文章阐释了考虑空间信道相关性及使用为多小区网络设计的信号处理方案的重要性。我们给出了关于大规模 MIMO 基本极限的最新结果，其并非由导频污染决定，而是由获取信道统计量的能力决定。这些结果将指引我们迈向下一代大规模 MIMO（称之为“大规模 MIMO 2.0”）的征程。