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Cell-Free Massive MIMO with Multi-Antenna Users and Phase Misalignments: A Novel Partially Coherent Transmission Framework


Core Concepts
Cell-Free Massive MIMO technology can overcome phase misalignment challenges with a Partially Coherent Transmission Framework, improving data rates.
Abstract
Cell-Free Massive MIMO is a promising technology for next-generation communication systems. Precise phase alignment of Access Points (APs) is crucial for unlocking the full potential of Cell-Free Massive MIMO. Partially Coherent (PC) operation allows for higher data rates compared to Fully Non-Coherent (FNC) operation. Proposed framework includes AP clustering, precoding optimization, and data stream allocation. Algorithm developed to group APs into phase-aligned clusters based on reference distance. Optimization algorithm proposed for maximizing downlink sum data rates. Greedy data stream allocation algorithm for multi-antenna User Equipments (UEs). Numerical results show PC operation can offer performance close to Fully Coherent (FC) operation. PC operation is practical and feasible for future Cell-Free Massive MIMO networks.
Stats
"Numerical results show that the PC operation using the proposed framework with a sufficiently small reference distance can offer a sum rate close to the sum rate of the ideal fully coherent (FC) operation that requires network-wide phase alignment."
Quotes
"Cell-Free Massive MIMO is a promising technology for next-generation communication systems." "Proposed framework includes AP clustering, precoding optimization, and data stream allocation."

Deeper Inquiries

질문 1

전통적인 MIMO 시스템에서 위상 불일치의 함의는 무엇인가요?

답변 1

전통적인 MIMO 시스템에서 위상 불일치는 수신기와 송신기 간의 시간 및 주파수 동기화 문제로 인해 발생합니다. 이는 수신기가 여러 개의 안테나를 통해 동시에 수신하는 신호들의 위상이 정확하게 일치하지 않을 때 발생합니다. 이러한 위상 불일치는 신호 간 간섭을 증가시키고 전체 시스템 성능을 저하시킬 수 있습니다.

질문 2

PC 작업이 Cell-Free Massive MIMO 네트워크의 확장성에 미치는 영향은 무엇인가요?

답변 2

PC 작업은 Cell-Free Massive MIMO 네트워크의 확장성을 향상시킵니다. PC 작업은 AP를 클러스터로 그룹화하여 각 클러스터에서 상호간의 위상을 정렬함으로써 전체 네트워크의 성능을 향상시킵니다. 이는 네트워크의 복잡성을 줄이고 AP 간의 협력을 촉진하여 확장성을 향상시킵니다. 또한 PC 작업은 네트워크 전체의 엄격한 위상 정렬을 요구하지 않기 때문에 대규모 네트워크에서도 효과적으로 확장될 수 있습니다.

질문 3

제안된 프레임워크를 통신 시스템의 다른 주파수 대역에 맞게 어떻게 조정할 수 있나요?

답변 3

제안된 프레임워크는 다른 주파수 대역에 맞게 조정될 수 있습니다. 다른 주파수 대역에서는 채널 특성이 다를 수 있으므로 클러스터링 알고리즘과 전송 최적화 알고리즘을 해당 주파수 대역에 맞게 조정해야 합니다. 또한 주파수 대역에 따라 채널 모델링 및 전파 특성이 달라지므로 이러한 변화를 고려하여 프레임워크를 조정해야 합니다. 주파수 대역에 따라 최적의 클러스터링 및 전송 방법을 선택하여 시스템의 성능을 최적화할 수 있습니다.
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