[雙語翻譯]--外文翻譯--基站端無窮天線的非協(xié)作蜂窩無線通信（譯文）

1、10400 漢字 漢字,8000 單詞， 單詞，42000 英文字符 英文字符出處： 出處：Marzetta T L. Noncooperative cellular wireless with unlimited numbers of base station antennas[J]. Wireless Communications, IEEE Transactions on, 2010, 9(11): 3590-3600.基站端無窮

2、天線的非協(xié)作蜂窩無線通信 基站端無窮天線的非協(xié)作蜂窩無線通信Thomas L. Marzetta摘要： 摘要：蜂窩基站在相同的時頻間隔中服務(wù)許多單天線終端。在時分雙工系統(tǒng)中，反向鏈路的導(dǎo)頻使基站估計互易的前向鏈路和反向鏈路的信道。信道估計的共軛轉(zhuǎn)置在前向和反向鏈路中分別被用作線性預(yù)編碼和合并器。傳播環(huán)境包括快衰落，對數(shù)正態(tài)陰影衰落以及幾何衰減對于終端和基站端都是未知的。天線數(shù)量趨于無窮時，完整的多小區(qū)分析解釋了小區(qū)內(nèi)干擾，額外開銷以及有

3、信道狀態(tài)信息引起的誤差，得出了許多數(shù)學上準確的結(jié)論，并指出了蜂窩無線可能發(fā)展的令人滿意的反向。尤其是不相關(guān)噪聲和快衰落的消失，吞吐量以及終端數(shù)量與小區(qū)尺寸無關(guān)，頻譜效率與帶寬無關(guān)，并消除了每比特最小傳輸能量的要求。唯一剩下的不足是由小區(qū)間導(dǎo)頻序列復(fù)用引起的小區(qū)間干擾（導(dǎo)頻污染）不能隨著天線數(shù)趨于無窮而消失。關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：多用戶 MIMO，導(dǎo)頻污染，非協(xié)作蜂窩無線，有源天線陣列I. 介紹 介紹多天線（傳統(tǒng)意義上的 MIMO）技術(shù)在所有

4、高級蜂窩無線系統(tǒng)是都是一個關(guān)鍵技術(shù)，但還沒有被挖掘出其真正的潛能。這是有一定原因的。提高吞吐量的其他便宜的替代方案，譬如使用更多的頻譜資源來取代更貴且復(fù)雜的技術(shù)方案。點對點 MIMO 系統(tǒng)需要昂貴的多天線終端。在小區(qū)邊緣的時候，由于信號幅度與干擾相當，因而沒有復(fù)用增益，同樣在沒有充分散射的傳播環(huán)境中也沒有復(fù)用增益。取代點對點 MIMO 系統(tǒng)的是多用戶 MIMO 系統(tǒng)，天線陣列同時服務(wù)許多獨立終端。這些終端可以是便宜的單天線設(shè)備，所有終端

5、均有復(fù)用增益。多用戶 MIMO 系統(tǒng)相比于點對點系統(tǒng)有更強的適應(yīng)性：在有直達徑的傳播環(huán)境中，點對點系統(tǒng)沒有復(fù)用增益，而多用戶系統(tǒng)中由于終端的角度間隔大于天線陣列的瑞利分辨因而可以提供復(fù)用增益。在多用戶 MIMO 系統(tǒng)中，信道狀態(tài)信息（CSI）是非常重要的。前向鏈路數(shù)據(jù)傳輸需要基站已知前向鏈路信道，而反向鏈路數(shù)據(jù)傳輸需要基站已知反向中均勻分布，則可以證明任意兩個用戶的傳播向量的內(nèi)積的標準差為 ? ? 1,1 ?，其值與獨立瑞利衰落的情況相

6、同。 M文獻[13]考慮了無線網(wǎng)絡(luò)的情況。傳播媒介建模為二維的，其結(jié)論為間隔為半波長的矩形陣列僅能夠獲得的自由度隨著天線數(shù)量的方根增長。因而，一個密集的無線網(wǎng)絡(luò)獲得的和吞吐量僅與節(jié)點的個數(shù)的方根成正比。而本文的多 用戶 MIMO 場景，基站端有無窮個天線（其可以排成圓周間隔半波長的圓形）服務(wù)數(shù)量固定的用戶：無法將服務(wù)的用戶數(shù)隨著基站端天線數(shù)量的增長而增 長。實際上能夠服務(wù)的最大用戶數(shù)量受限于獲得移動用戶 CSI 所需要的時間。正如后面將

7、指出，基站端天線數(shù)量遠大于用戶數(shù)量是一個合適的條件。本文分析中關(guān)于傳播所做的最重要的假設(shè)是，隨著基站端天線數(shù)量的增長，不同用戶之間的傳播向量的內(nèi)積增長速率小于用戶自身的內(nèi)積。這個條件在上述傳播模型中時成立的，在直達徑中依然成立。如果用戶分布在一個波導(dǎo)中，其一般模式小于用戶數(shù)，該假設(shè)將不成立。C. 方法和結(jié)論概要 方法和結(jié)論概要考慮一個蜂窩系統(tǒng)由非協(xié)作的六邊形小區(qū)構(gòu)成，小區(qū)間頻率復(fù)用因子為1,3,7，使用 TDD，以及正交頻分復(fù)用（OFD

8、M） ?；径擞?個天線， M M ? ?，每個基站服務(wù) 個單天線用戶。用戶均勻分布在小區(qū)中（排除以基站為中心 K的圓形區(qū)域） 。傳播環(huán)境包括快衰落（其在波長尺度上變化）以及慢衰落（對數(shù) 正態(tài)并且?guī)缀嗡p） ?；竞陀脩艟鶝]有信道的先驗信息，所有的 CSI 通過反向鏈路的導(dǎo)頻獲得，其需要在前向和反向鏈路數(shù)據(jù)傳輸之前，并且在一個相干時隙內(nèi)。在一個小區(qū)內(nèi)，每個用戶被分配一個正交的時頻導(dǎo)頻序列。根據(jù)頻率復(fù)用因子，相同的導(dǎo)頻序列在其他小區(qū)中復(fù)用

9、。基站根據(jù)接收到的導(dǎo)頻傳輸信號-其被相鄰小區(qū)的導(dǎo)頻傳輸破壞-進行信道估計。假設(shè)所有的發(fā)送和接收是同步的 （之后討論，從導(dǎo)頻污染的角度來說，這是最壞的情況） 。小區(qū)間沒有協(xié)作或者信息共享，也沒有功率控制。前向和反向多用戶 MIMO 傳輸使用最簡單的線性 預(yù)編碼和合并。在前向鏈路中基站使用前向信道估計的共軛轉(zhuǎn)置的標量形式進 行預(yù)編碼，反向鏈路中基站通過乘以反向信道估計的共軛轉(zhuǎn)置將接收天線的信號進行合并。本文分析中令天線數(shù) 增長到無窮。假設(shè)任

10、意用戶和基站之間的 個分量 M M快傳播向量的 L2 范數(shù)隨著 增長，然而任意兩個不同的傳播向量之間的內(nèi)積 M增長較慢，因而加性接收機噪聲以及快衰落消失，小區(qū)內(nèi)干擾同樣消失。唯一 剩下的影響是由相同導(dǎo)頻序列引起的小區(qū)間干擾。本文推導(dǎo)信干比（SIR）的簡單表達式，由于其慢衰落的獨立性 SIR 是隨機的，并且對于所有的 OFDM 載波 是相同的。本文數(shù)值確定了前向和反向鏈路 SIR 的累積分布函數(shù)。通過假設(shè)使用高斯信號并將干擾當作噪聲，可以