다중 시간 척도 기반 그룹별 하이브리드 전송전처리 기법을 이용한 다수신자 대규모 MIMO 시스템
📝 원문 정보
- Title: Mixed-timescale Per-group Hybrid Precoding for Multiuser Massive MIMO Systems
- ArXiv ID: 1803.07731
- 발행일: 2018-03-22
- 저자: Yinglei Teng, Min Wei, An Liu, Vincent Lau and Yong Zhang
📝 초록 (Abstract)
대용량 MIMO 시스템에서 라디오 주파수 (RF) 체인의 비용, 엄청난 훈련 오버헤드 및 피드백 부담 문제를 고려하여 본 논문에서는 적응적으로 연결된 부분 연결 RF 전송기 구조(PRPS) 하에 혼합 시간 스케일 그룹별 하이브리드 전송기(MPHP) 방식을 제안한다. 여기서 RF 전송기는 적응적 연결 네트워크(ACN)와 M개의 아날로그 위상 시프터(APSs)를 사용하여 구현되며, M은 기지국(BS)에 있는 안테나의 수이다. 혼합 시간 단계 채널 상태 정보(CSI) 구조를 활용하여 ACN과 APS들의 연동 설계는 통계적 신호 대 누설 및 잡음 비율(SSLNR) 최대화 문제로 표현되며, 근사적 최적해를 제공하기 위해 휴리스틱 그룹 RF 전송기(GRFP) 알고리즘이 제안된다. 시뮬레이션 결과는 제안된 설계가 기존의 하이브리드 전송기(HP) 방식보다 더 높은 에너지 효율, 낮은 하드웨어 비용, CSI 신호링 오버헤드 및 계산 복잡도를 제공함을 보여준다.💡 논문 핵심 해설 (Deep Analysis)
This paper proposes a Mixed-timescale Per-group Hybrid Precoding (MPHP) scheme to tackle the issues of expensive RF chains and high feedback overhead in massive MIMO systems. The MPHP approach utilizes an adaptive partially-connected radio frequency precoding structure (PRPS), which is built on Adaptive Connection Networks (ACNs) and Analog Phase Shifters (APSs). This method aims at maximizing the Statistical Signal-to-Leakage-and-Noise Ratio (SSLNR).The primary issue addressed in this research is the high cost associated with RF chains and the significant feedback overhead required for effective signal transmission among multiple users. The proposed solution, MPHP, leverages ACNs and APSs to dynamically adjust the connection between antennas based on user groups at different timescales. By focusing on these elements, the scheme aims to optimize SSLNR through a heuristic Group RF Precoding (GRFP) algorithm.
Simulation results demonstrate that the MPHP approach outperforms conventional hybrid precoding schemes in terms of energy efficiency, lower hardware costs, reduced CSI signaling overhead, and computational complexity. This suggests significant improvements for practical MIMO systems, leading to more efficient signal transmission.
The significance of this research lies in its potential to enhance future 5G and 6G communication networks by providing a cost-effective and efficient method for massive MIMO systems. By reducing RF chain costs and minimizing feedback overhead, the MPHP scheme paves the way for high data throughput with low latency in next-generation wireless communications.