Auswirkungen der Rangdefizite auf die Leistungsfähigkeit von Massive-MIMO-Systemen über Rayleigh-Produkt-Kanälen

Belangrijkste concepten

Die Rangdefizite in Rayleigh-Produkt-Kanälen führen zu einer größeren Fluktuation der Mutual Information Density und einer höheren Paketfehlerwahrscheinlichkeit als in Rayleigh-Kanälen.

Samenvatting

In dieser Arbeit wird die Mutual Information Density (MID) von Massive-MIMO-Systemen über Rayleigh-Produkt-Kanälen charakterisiert und der Einfluss der Rangdefizite auf die Leistungsfähigkeit im Regime der begrenzten Blocklänge analysiert.

Zunächst wird ein zentraler Grenzwertsatz für die MID über Rayleigh-Produkt-MIMO-Kanäle im asymptotischen Regime hergeleitet, in dem die Anzahl der Streuer, die Anzahl der Antennen und die Blocklänge im gleichen Tempo gegen unendlich gehen. Basierend darauf werden dann die obere und untere Schranke für die Paketfehlerwahrscheinlichkeit bestimmt, deren Approximationen im hohen und niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis-Bereich abgeleitet werden, um den Einfluss der Rangdefizite zu veranschaulichen.

Ein interessanter Beobachtung ist, dass die Rangdefizite die Leistung von MIMO-Systemen mit begrenzter Blocklänge verschlechtern und die fundamentalen Grenzen von Rayleigh-Produkt-Kanälen zu denen von Rayleigh-Kanälen degenerieren, wenn die Anzahl der Streuer gegen unendlich geht.

Statistieken

Die Leistungsfähigkeit von Massive-MIMO-Systemen über Rayleigh-Produkt-Kanäle wird durch folgende Kenngrößen charakterisiert:

Die mittlere Mutual Information (C(σ2)) hängt von der Lösung einer kubischen Gleichung ab, die vom Signal-Rausch-Verhältnis (σ2) und den Verhältnissen der Systemparameter (η, κ) bestimmt wird.
Die Varianz der Mutual Information Density (V-) und (V+) beinhalten Terme, die vom Signal-Rausch-Verhältnis, den Verhältnissen der Systemparameter und der Ableitung der Lösung der kubischen Gleichung abhängen.

Citaten

"Rank-deficiency degrades the performance of MIMO systems with FBL and the fundamental limits of Rayleigh-product channels degenerate to those of the Rayleigh case when the number of scatterers approaches infinity."
"One interesting observation is that rank-deficiency degrades the performance of MIMO systems with FBL and the fundamental limits of Rayleigh-product channels degenerate to those of the Rayleigh case when the number of scatterers approaches infinity."

Belangrijkste Inzichten Gedestilleerd Uit

Mutual Information Density of Massive MIMO Systems over Rayleigh-Product Channels

by Xin Zhang,Sh... om arxiv.org 04-10-2024

https://arxiv.org/pdf/2210.08832.pdf

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