無蜂窩大規模MIMO系統接入點動態選擇算法*

申 敏,裘德市

(重慶郵電大學 通信與信息工程學院,重慶 40065)

0 引 言

無蜂窩大規模多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系統是文獻[1]中引入的一個新概念,大量地理分布的接入點(Access Point,AP)為少量用戶(User Equipment,UE)共同提供服務。每個AP通過前傳鏈路連接到中央處理單元(Central Processing Unit,CPU),該單元主要用于信號處理。在傳統蜂窩網絡中小區邊緣用戶會受到鄰近小區的干擾,而無蜂窩大規模MIMO系統通過消除蜂窩邊界抑制小區間干擾,因此無蜂窩大規模MIMO系統可以為其覆蓋范圍的用戶提供統一的服務質量。

該系統早期的設想是所有AP都為每個UE提供服務,然而這會增加CPU信號處理的計算復雜度和前傳鏈路的負載,隨著AP和UE數量的增加,使系統的可擴展性大大降低,難以實際實現。為了解決這個問題,文獻[2]提出了一種以“用戶為中心”的無蜂窩大規模MIMO系統,該系統中的每個UE由一組具有最佳信道條件的AP子集提供服務,不僅大大降低了前傳鏈路的壓力,并且以“用戶為中心”的AP選擇方案,其系統和速率和能量效率均優于全連接方案[3]。近幾年來,許多文獻研究了無蜂窩大規模MIMO系統AP選擇算法[4-8],但是,文獻[4]算法主要問題是系統和速率不是最優的;文獻[5]算法未考慮每個AP服務UE的最大數量,當主AP服務的UE數量較多時,應當選擇次優AP作為主AP;文獻[6]算法其競爭原則是AP優先選擇具有最大大尺度衰落系數的UE,若UE數量小于等于正交導頻的數量時,該算法與全連接的方案一致;文獻[7]算法通過連續凸優化實現AP選擇,仿真結果表明具有較好的系統,計算復雜度較高;文獻[8]算法在AP數量較多時預測準確率有所下降。……