张振宇，邹润民，惠峥，闫甜甜，张雨轩，戴晓明**

（1.北京科技大学计算机与通信工程学院，北京 100083； 2.中南大学自动化学院，湖南 长沙 410083）

0 引言

大规模MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出）系统通过在基站装配成百上千根天线[1-3]，同时为同一频带内的数十个用户服务，可将传统MIMO系统的频谱效率和能量效率提升一个数量级。现有大规模MIMO系统通常采用集中式基带处理架构，从基站的射频单元到基带处理单元需要传递海量的前传数据[4]。例如，在基站装配128根天线的大规模MIMO系统中，采用10比特模数转换器且工作在40 MHz带宽，原始基带数据速率超过200 Gbit/s[4]；在基站装配256根天线的大规模MIMO系统中，采用12比特模数转换器且工作在80 MHz带宽，原始基带数据速率接近1 Tbit/s[5]。如此高的原始基带数据速率超出现有高速互联标准的带宽并且接近现有芯片输入/输出接口的带宽和功耗限制。此外，现有大规模MIMO系统接收机，例如线性MMSE（Minimum Mean Square Error，最小均方误差）等，通常在基站处进行集中式处理，需要获知全接收信号和全信道状态信息，因此产生极高的数据速率[6]。

为缓解大规模MIMO系统集中式基带处理架构的带宽和计算瓶颈，近些年研究人员提出一种DBP（Decentralized Baseband Processing，分布式基带处理）架构[4-8]。DBP的核心思想是将基站天线划分为多个天线簇，每个天线簇包含局部的射频电路、信道估计器、信号检测器以及相关的硬件计算单元。每个天线簇独立并行地进行信道估计及信号检测，并且将消息传递给中心处理单元。中心处理单元根据给定的消息混合规则，计算得到全局估计符号或全局对数似然比进行硬判决或软判决。……