FDD无蜂窝大规模MIMO系统CSI反馈及预编码研究

• Published in: 电信科学 Vol. 40; no. 12; pp. 63 - 73
• Main Authors: 张德坤, 白宝明
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中兴通讯股份有限公司,广东 深圳 518055%西安电子科技大学空天地一体化综合业务网全国重点实验室,陕西 西安 710071 2024; 西安电子科技大学空天地一体化综合业务网全国重点实验室,陕西 西安 710071
• Subjects: 频分复用无蜂窝大规模多输入多输出; 共址空间用户簇; two-stage precoding; co-located spatial user cluster; 信道状态信息测量和反馈; 两段式预编码; CSI measurement and feedback; FDD cell-free massive MIMO
• ISSN: 1000-0801
• DOI: 10.11959/j.issn.1000-0801.2024253

TN929.5; 实现频分复用(frequency division duplexing,FDD)无蜂窝大规模多输入多输出(multiple input mul-tiple output,MIMO)系统的下行系统容量最大化,关键在于设计既具有高成形增益又能强效抑制多用户间干扰的预编码矩阵,而精准的下行链路信道状态信息(channel state information,CSI)的获取则是计算预编码矩阵的基础.FDD制式由于上下行链路不具备完美互易性,故低开销、高精度的下行CSI获取是业界难题.为此,提出了一种基于共址空间用户簇的CSI测量和反馈方案,同时设计了联合簇级CSI反馈的两段式预编码优化方案.首先,基于上下行统计互易性计算获得等效下行空间相关性,利用用户反馈的信道质量和等效空间相关性联合构建了共址空间用户簇.其次,基于大尺度衰落特征和CSI导频端口能力约束,设计了CSI相干测量动态方案,以及共址空间簇的统计CSI反馈方案,显著地降低了反馈开销.最后,在CSI测量阶段通过簇间用户统计协方差矩阵设计了大尺度缓变干扰消除预编码,在下行调度阶段基于信号泄露噪声比(signal-to-leakage-and-noise ratio,SLNR)算法设计了簇内实时多用户干扰消除预编码,二者级联构成每个用户的下行预编码优化权值.仿真结果表明,提出的CSI反馈优化方案相对于文献中主路径增益信息反馈策略降低反馈开销34%,两段式预编码优化方案相对于SLNR预编码提升FDD无蜂窝大规模MIMO频谱效率10.8%.