双时间尺度联合功率控制与波束成形设计及其在无蜂窝大规模 MIMO 中的应用
信息论
2025-04-24 v5 信号处理
math.IT
摘要
在本研究中，我们推导了现代大规模 MIMO 系统中联合功率控制与波束成形设计的新型最优算法，例如基于无蜂窝大规模 MIMO 和 XL-MIMO 概念的系统。特别地，出于对可扩展系统架构需求的动机，我们提出并求解了经典的上行链路功率最小化和最大-最小公平资源分配问题的非平凡双时间尺度扩展。在我们的公式化中，令波束成形器为将部分瞬时信道状态信息（CSI）映射到波束成形权重的函数，并基于长期统计 CSI 联合优化这些函数与功率控制系数。这种长期方法缓解了文献中竞争性短期迭代算法的严重可扩展性问题，在这些算法中，配备全局瞬时 CSI 的中央控制器必须针对每个信道实现求解复杂的优化问题，从而在计算复杂度和信令开销方面施加了极高的要求。此外，我们的方法优于现有的未联合优化功率和波束成形器的长期方法。随后，通过在不同合作级别的无蜂窝大规模 MIMO 设置下的数值仿真，对所得的最优长期算法进行了说明，并与现有的短期和长期算法进行了比较。
引用
@article{arxiv.2312.02080,
title = {Two-timescale joint power control and beamforming design with applications to cell-free massive MIMO},
author = {Lorenzo Miretti and Renato L. G. Cavalcante and Sławomir Stańczak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.02080},
year = {2025}
}
备注
Minor revision, accepted for publication