[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許多單天線終端。在時分雙工系統(tǒng)中，反向鏈路的導頻使基站估計互易的前向鏈路和反向鏈路的信道。信道估計的共軛轉置在前向和反向鏈路中分別被用作線性預編碼和合并器。傳播環(huán)境包括快衰落，對數正態(tài)陰影衰落以及幾何衰減對于終端和基站端都是未知的。天線數量趨于無窮時，完整的多小區(qū)分析解釋了小區(qū)內干擾，額外開銷以及有

3、信道狀態(tài)信息引起的誤差，得出了許多數學上準確的結論，并指出了蜂窩無線可能發(fā)展的令人滿意的反向。尤其是不相關噪聲和快衰落的消失，吞吐量以及終端數量與小區(qū)尺寸無關，頻譜效率與帶寬無關，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)間導頻序列復用引起的小區(qū)間干擾（導頻污染）不能隨著天線數趨于無窮而消失。關鍵詞： 關鍵詞：多用戶 MIMO，導頻污染，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）技術在所有

4、高級蜂窩無線系統(tǒng)是都是一個關鍵技術，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雜的技術方案。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，因而沒有復用增益，同樣在沒有充分散射的傳播環(huán)境中也沒有復用增益。取代點對點 MIMO 系統(tǒng)的是多用戶 MIMO 系統(tǒng)，天線陣列同時服務許多獨立終端。這些終端可以是便宜的單天線設備，所有終端

5、均有復用增益。多用戶 MIMO 系統(tǒng)相比于點對點系統(tǒng)有更強的適應性：在有直達徑的傳播環(huán)境中，點對點系統(tǒng)沒有復用增益，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。前向鏈路數據傳輸需要基站已知前向鏈路信道，而反向鏈路數據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]考慮了無線網絡的情況。傳播媒介建模為二維的，其結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量的方根增長。因而，一個密集的無線網絡獲得的和吞吐量僅與節(jié)點的個數的方根成正比。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）服務數量固定的用戶：無法將服務的用戶數隨著基站端天線數量的增長而增 長。實際上能夠服務的最大用戶數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，基站端天線數量遠大于用戶數量是一個合適的條件。本文分析中關于傳播所做的最重要的假設是，隨著基站端天線數量的增長，不同用戶之間的傳播向量的內積增長速率小于用戶自身的內積。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中，其一般模式小于用戶數，該假設將不成立。C. 方法和結論概要 方法和結論概要考慮一個蜂窩系統(tǒng)由非協(xié)作的六邊形小區(qū)構成，小區(qū)間頻率復用因子為1,3,7，使用 TDD，以及正交頻分復用（OFD

8、M） ?；径擞?個天線， M M ? ?，每個基站服務 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 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 通過反向鏈路的導頻獲得，其需要在前向和反向鏈路數據傳輸之前，并且在一個相干時隙內。在一個小區(qū)內，每個用戶被分配一個正交的時頻導頻序列。根據頻率復用因子，相同的導頻序列在其他小區(qū)中復用

9、?；靖鶕邮盏降膶ьl傳輸信號-其被相鄰小區(qū)的導頻傳輸破壞-進行信道估計。假設所有的發(fā)送和接收是同步的 （之后討論，從導頻污染的角度來說，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置的標量形式進 行預編碼，反向鏈路中基站通過乘以反向信道估計的共軛轉置將接收天線的信號進行合并。本文分析中令天線數 增長到無窮。假設任

10、意用戶和基站之間的 個分量 M M快傳播向量的 L2 范數隨著 增長，然而任意兩個不同的傳播向量之間的內積 M增長較慢，因而加性接收機噪聲以及快衰落消失，小區(qū)內干擾同樣消失。唯一 剩下的影響是由相同導頻序列引起的小區(qū)間干擾。本文推導信干比（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。本文數值確定了前向和反向鏈路 SIR 的累積分布函數。通過假設使用高斯信號并將干擾當作噪聲，可以