基于低精度ADC和GSIC检测的无蜂窝大规模MIMO系统性能分析

作     者：李倩 李正权 

作者机构：江南大学物联网工程学院 北京邮电大学网络与交换技术全国重点实验室 

出 版 物：《光电子·激光》 (Journal of Optoelectronics·Laser)

年 卷 期：2024年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080902[工学-电路与系统] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

基　　金：北京邮电大学网络与交换技术全国重点实验室开放课题资助项目(SKLNST-2023-1-13) 111计划项目(B23008) 

主　　题：无蜂窝大规模多输入多输出 低精度模数转换器 加性量化噪声模型 串行干扰消除 频谱效率 能量效率 

摘      要：针对无蜂窝大规模MIMO系统中接入点(access points，APs)的激增，其硬件成本成为了一个重要问题。为了有效降低硬件成本，可以考虑在APs处配置低精度ADC，所以本文研究了在空间相关的瑞利衰落信道上使用低精度模数转换器(analog to digital converter， ADC)的无蜂窝大规模多输入多输出(multiple input multiple output， MIMO)系统的性能。提出分组串行干扰消除(group successive interference cancellation，GSIC)检测，并将线性最大比值合并(maximum ratio combining，MRC)检测、迫零(zero forcing，ZF)检测和非线性MRC-SIC、ZF-SIC检测作为其特殊情况。利用加性量化噪声模型，推导了非理想信道状态信息(channel state information，CSI)下的频谱效率的闭式表达式。为了进一步研究低精度ADC架构的潜力，还研究了该系统的能量效率。仿真结果表明，与线性检测相比，SIC检测系统具有较高的频谱效率和能量效率，并且ZF-GSIC检测下的系统性能高于MRC-GSIC检测。此外，使用低精度ADC，在较少的组数下，本文所提GSIC检测下的系统的频谱效率和能量效率非常接近传统SIC检测。