2010年--外文翻译--基站端无穷天线的非协作蜂窝无线通信（译文）

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1、10400 汉字 ,8000 单词， 42000 英文字符 出处： Marzetta T L. Noncooperative cellular wireless with unlimited numbers of base station antennasJ. Wireless Communications, IEEE Transactions on, 2010, 9(11): 3590-3600. 基站端无穷天线的非协作蜂窝无线通信 Thomas L. Marzetta 摘要： 蜂窝基站在相同的时频间隔中服务许多单天线终端。在时分双工系统中，反向链路的导频使基站估计互易的前向链路和反向链路的

2、信道。信道估计的共轭转置 在前向和反向链路中分别被用作线性预编码和合并器。传播环境包括快衰落，对数正态阴影衰落以及几何衰减对于终端和基站端都是未知的。天线数量趋于无穷时，完整的多小区分析解释了小区内干扰，额外开销以及有信道状态信息引起的误差，得出了许多数学上准确的结论，并指出了 蜂窝无线可能发展的令人满意的反向。尤其是不相关噪声和快衰落的消失，吞吐量以及终端数量与小区尺寸无关，频谱效率与带宽无关，并 消 除了每比特最小传输能量的要求。 唯一剩下的不足是由小区间导频序列复用引起的小区间干扰（导频污染）不能随着天线数趋于无穷而消失。 关键词： 多用户 MIMO，导频污染，非协作蜂窝无线，有源天线阵

3、列 I. 介绍 多天线（传统意义上的 MIMO）技术在所有高级蜂窝无线系统是都是一个关键技术，但还没有被挖掘出其真正的潜能。这是有一定原因的。提高吞吐量的其他便宜的替代方案，譬如使用更多的频谱资源 来取代更贵且复杂的技术方案。点对点 MIMO 系统需要昂贵的多天线终端。 在小区边缘的时候，由于信号幅度与干扰相当，因而没有复用增益，同样在没有充分散射的传播环境中也没有复用增益。 取代点对点 MIMO 系统的是多用户 MIMO 系统，天线阵列同时服务许多独立终端。 这些终端可以是便宜的单天线设备，所有终端均有复用增益。多用户MIMO 系统相比于点对点系统有更强的适应性：在有直达径的传播环境中，点对

4、点系统没有复用增益，而多用户系统中由于终端的角度间隔大于天线阵列的瑞利分辨因而可以提供复用增益。 在多用户 MIMO 系统中，信道状态信息（ CSI）是非常重要的。前向链路数据传输需要基站已知前向链路信 道，而反向链路数据传输需要基站已知反向信道。 A. 大规模天线阵列的多用户 MIMO系统 文献 7中提出了基站端配置数量远超过用户端的多用户 MIMO 系统，其考虑了单小区时分双工（ TDD）场景，假设信道在一段时隙中保持恒定 不变，包括反向链路导频和前向链路数据传输。由于互易性，导频向 基站 提供前向信道的估计，从而产生线性预编码进行数据传输。 导频的时间正比于终端的数量而与基站端的天线数量

5、无关。 不考虑基站天线的数量，服务的用户数受限于相干时间，而相干时间与终端的移动性有关。 文献 7中最重要的发现是即使是有噪声信道的估计，基站端增加天线数量总是有好处的，并且在天线数量趋于无穷时，快衰落和不相关噪声的影响消失。通过增加足够数量的天线，总可以从低信噪比条件下恢复信号。 本文考虑多小区蜂窝环境多用户 MIMO系统，基站端有无穷个天线的情况。在此场景中出现了一个 7中单小区场景中没有的新的现象：导频污染 9。小区中同一段频率的复用因子分别为 1,3,7。不可避免的， 相同的正交导频序列在小区间复用，或者乘以一个正交变换。 基站在估计其用户信道的过程中，不可避免的获得其他小区使用相同

6、或相关 导频序列用户的信道。 当基站向其用户发送数据的时候， 其也有选择的想其他小区的用户发送了数据。同样的，当基站合并反向链路信号接收用户独立数据传输时，其也合并了其他小区中的用户信号。 其导致了即使天线趋于无穷，小区间干扰依然存在。 导频污染时一个基本问题，如果假设信道状态信息已知则可以忽略这个问题。本文研究的一个优点就是把信道信息的获取当作一个核心问题。 B. 传输和多用户 MIMO 本文的特点有如下两个：其一， MIMO 系统是多用户的而不是单用户，其二，基站端无穷个天线服务数量固定的单天线用户。 这两个条件使我们能 够摆脱典型传播环境的限制 。 单用户 MIMO 系统的大规模天线情况已经被考虑了，例如文献 10,11,以及 12。这些文章将空间传播系数不相关的简单模型（对于高信噪比情况，容量随着收发端天线数量较少的线性增长）与传播系数相关的物理实际模型（容量以低于线性的速率增长）进行对比。 然而，对于本文考虑的多用户 MIMO，单天线用户在小区中随机分布，他们之间的间隔达到成百上千个波长，甚至更长。 在本文