李新民 邱 玲

(中国科学技术大学电子工程与信息科学系 合肥 230027)

大规模MIMO系统中基于溢出概率的鲁棒协作波束设计

李新民 邱 玲*

(中国科学技术大学电子工程与信息科学系 合肥 230027)

大规模多输入多输出(Massive MIMO)技术通过在基站端配置大规模天线能有效提升5G蜂窝系统容量。考虑信道估计误差对系统性能的影响，该文在多小区大规模MIMO系统中形成了用户信干噪比的非溢出概率约束下最小化系统功率的优化问题。针对非凸概率约束中下行波束难于求解的问题，该文根据矩阵迹的性质将优化问题中的非凸约束缩放，进而提出上下行对偶算法求解波束矢量。为进一步减少多小区系统中信令开销，基于大系统分析，提出了仅采用大尺度信息的分布式算法。仿真结果表明，所提的分布式算法与对偶算法相比，在保证用户信干噪比的概率约束时，降低了大规模MIMO系统中传输瞬时信道状态信息的开销，同时具有良好的鲁棒性。

无线通信；大规模多输入多输出；鲁棒波束；上下行对偶；大系统分析

1 引言

当前无线通信系统中最大的挑战是满足日益增长的高速率需求和保证网络中用户服务质量(Quality of Service, QoS)。由于频谱资源有限，文献[1]首次提出采用大规模天线(Massive MIMO, large-scale MIMO)作为提升第5代(the fifth Generation, 5G)蜂窝系统频谱效率的关键技术。在相同时频资源下，大规模MIMO通过在基站端配置大规模天线，利用高的空间自由度消除干扰和调度更多用户提升系统性能。同时，在多小区MIMO系统中，由……