时变信道下多小区多用户分布式大规模MIMO系统上行可达速率分析

摘要：

针对多小区多用户分布式大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)上行系统,考虑移动环境下信道时变特性,并结合多小区导频污染和信道估计误差条件,分析这类因素对系统可达速率的性能影响.采用一阶高斯马尔科夫过程对时变信道进行建模,以时间相关性系数为时变信道参量描述信道系数随时间变化的快慢程度.当基站采用最大比合并(Maximum Ratio Combining,MRC)接收机时,利用Jensen不等式、随机矩阵理论和Gamma随机变量的各阶矩,推导得出了包含导频污染、信道估计误差和信道时变参量的可达速率解析表达式.基于此,分析得出在多小区分布式大规模MIMO系统中,时变信道参量只会影响系统的可达速率绝对值,而不会影响发射功率缩放律.更重要的是,当不考虑发射功率缩放时,随总天线数增加,可达速率将不受时变信道的影响,而只由导频污染所决定,这表明该系统对时变信道具有良好的鲁棒性.最后,利用蒙特卡洛数值仿真验证了所得出的结论的正确性和有效性.

关键词：分布式大规模多输入多输出、多小区、导频污染、时变信道、可达速率、功率缩放律

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分类号：TN92

资助基金：国家自然科学基金61801435,61671144,61801170,61501405,61801434,U1833203;中央军委十三五预研基金6140311030207;中国博士后科学基金项目2018M633733.2018M633351;河南省科技攻关计划项目182102210449,172102210080,192102210246;河南省高等学校重点科研项目计划19A51024,19A510025;河南省高校科技创新团队支持计划17IRTSTHN014

在线出版日期：2019-04-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：225-239