[论文解读] An Enhanced Leakage-Based Precoding Scheme for Multi-User Multi-Layer MIMO Systems

Chun-Liang Yang|arXiv (Cornell University)|Jul 15, 2014

Advanced MIMO Systems Optimization参考文献 6被引用 3

一句话总结

本文提出了一种增强型基于泄漏的预编码方案，称为层信噪比-泄漏加噪声比（层SLNR），用于多用户多层MIMO系统。通过将MIMO接收机结构整合到预编码器设计中，并同时考虑用户间与用户内层间干扰，该方案改善了信号与干扰的平衡，从而在性能上优于传统方法。

ABSTRACT

In this paper, we propose an enhanced leakage-based precoding scheme, i.e., layer signal to leakage plus noise ratio (layer SLNR) scheme, for multi-user multi-layer MIMO systems. Specifically, the layer SLNR scheme incorporates the MIMO receiver structure into the precoder design procedure, which makes the formulation of signal power and interference / leakage power more accurate. Besides, the layer SLNR scheme not only takes into account the inter-layer interference from different users, but also takes care of the inter-layer interference from the same user which is usually assumed to be zero in previous studies. As a result, the proposed layer SLNR scheme produces a good balance between the layer signal power and layer interference power in a multi-user multi-layer MIMO system, therefore achieves better system performance. The effectiveness and superiority of the proposed layer SLNR scheme are validated via simulations.

研究动机与目标

• 解决现有基于泄漏的预编码方案忽略用户内层间干扰的局限性。
• 通过改进信号与干扰功率建模，提升多用户多层MIMO系统性能。
• 通过接收机感知设计，更精确地平衡层信号功率与干扰功率，开发一种预编码方案。
• 通过在真实多层MIMO条件下进行仿真，验证所提方案的优越性。

提出的方法

• 所提出的层SLNR方案将MIMO接收机结构融入预编码器设计过程，以提高信号与干扰功率建模的准确性。
• 基于实际接收机配置，建立信号功率与干扰/泄漏功率的公式，相比传统方法更具精确性。
• 该方案显式建模了用户间与用户内层间干扰，而这些干扰在以往工作中常被忽略或假设为零。
• 预编码器通过最大化层信噪比-泄漏加噪声比（层SLNR）进行优化，以平衡期望信号功率与干扰功率。
• 优化过程在功率约束下进行，以确保实际可行性。
• 所得预编码器旨在提升多用户多层MIMO系统的频谱效率与鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在多用户多层MIMO系统中，考虑用户内层间干扰对预编码性能有何影响？
• RQ2 将MIMO接收机结构整合到预编码器设计中，能否实现更精确的信号与干扰功率建模？
• RQ3 与传统基于泄漏的预编码相比，优化层SLNR可实现多大的性能增益？
• RQ4 在频谱效率与干扰抑制方面，所提方案与现有预编码方法相比表现如何？
• RQ5 在真实多层MIMO信道条件下，层SLNR方案是否保持鲁棒性？

主要发现

• 所提出的层SLNR方案通过显式建模用户间与用户内层间干扰，实现了优于传统基于泄漏的预编码的系统性能。
• 将接收机结构融入预编码器设计，使信号与干扰功率的建模更加精确，从而提升了整体系统效率。
• 该方案在期望信号功率与干扰功率之间实现了更好的平衡，从而提升了频谱效率。
• 仿真结果证实，层SLNR方案在和速率与误码率性能方面均表现出优越性。
• 由于其全面的干扰建模，该方法在高阶层间干扰场景下优于现有方法。