大规模MIMO中继系统基于LoS的等增益传输方案

岳殿武, 孟子琦, 孙 玉, 闫秋娜

(1. 大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026;2. 北京通广龙电子科技有限公司, 北京 100094)

0 引 言

大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO),可以大幅度提高蜂窝系统的频谱效率和能量效率[1-2],故成为面向5G最具发展前景的新技术之一[3-4]。

莱斯衰落模型,适用于具有莱斯视距(line-of-sight, LoS)传播的环境,除了应用于传统微波中继系统和卫星通信系统外,还可以应用于小蜂窝网络和毫米波通信[6-9]。特别,其中的毫米波通信是面向5G最富有发展前景的技术之一[10]。明显不同于瑞利衰落信道,莱斯衰落信道是由LoS分量和散射分量两个信道分量构成。和散射分量相比,很容易估计与LoS分量相关的信道信息。这启发我们形成一个有效避免导频污染问题的思路:忽略莱斯衰落环境下的散射分量,只基于LoS分量进行信号处理。为此,对于接收端和发送端都配置有大规模多天线的单用户系统,在文献[11]中提出了一个仅基于LoS分量的等增益合并(equal gain combining, EGC)与等增益传输(equal gain transmission, EGT)相结合的系统方案。对于所提出的方案,只要接收端和发送端的天线数趋于无穷大且保持一个固定的比例,文献[11]指出,如果发射功率按发送端和接收端的天线数的乘积成比例的缩小,与具有理想CSI下MRC/MRT方案相比,两个方案的可达速率可以渐近相等。受上述结果的鼓舞,对于分布大规模MIMO的多用户上行系统,在文献[12]中继续研究了只基于LoS分量的线性传输方案的可达速率,并获得了几个功率缩放律。

值得一提的是,在莱斯衰落中,LoS分量是缓慢变化,而散射分量是快速变化的。……