Optimal feedback rate for multi-antenna maximum ratio transmission in single-user MIMO systems with one-bit analog-to-digital converters in dense cellular networks
Autores: Lee, Sungmin; Min, Moonsik
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimal feedback rate for multi-antenna maximum ratio transmission in single-user MIMO systems with one-bit analog-to-digital converters in dense cellular networks
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Geometría estocástica
Redes celulares
Información del estado del canal
ADCs
Eficiencia espectral
Tasa de retroalimentación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
La geometría estocástica ha surgido como una herramienta poderosa para modelar redes celulares, especialmente en escenarios de despliegue denso donde la interferencia entre celdas es significativa. Estudios previos han analizado extensamente sistemas multi-antena con información parcial del estado del canal en el transmisor (CSIT) utilizando modelos de geometría estocástica. Sin embargo, la mayoría de estos trabajos asumen el uso de convertidores analógico-digitales (ADC) de resolución infinita en los receptores. Los avances recientes en ADC de baja resolución, como los ADC de un bit, ofrecen una alternativa energéticamente eficiente para sistemas de ondas milimétricas, pero la interacción entre la retroalimentación limitada y los ADC de un bit sigue siendo poco explorada en tales redes. Este documento aborda esta brecha mediante el análisis de la tasa de retroalimentación óptima que maximiza la eficiencia espectral neta en redes celulares densas, modeladas utilizando geometría estocástica, con retroalimentación limitada y receptores ADC de un bit. Introducimos una aproximación de la eficiencia espectral alcanzable para derivar una expresión diferenciable de la tasa de retroalimentación óptima. Los resultados muestran que, si bien el comportamiento de escalamiento de la tasa de retroalimentación óptima con respecto al tiempo de coherencia del canal no se ve afectado por la resolución del ADC, los valores absolutos son significativamente más bajos para los ADC de un bit en comparación con los ADC de resolución infinita. Los resultados de la simulación confirman la precisión de nuestras aproximaciones teóricas y demuestran el impacto de la resolución del ADC en la optimización de la tasa de retroalimentación.
Descripción
La geometría estocástica ha surgido como una herramienta poderosa para modelar redes celulares, especialmente en escenarios de despliegue denso donde la interferencia entre celdas es significativa. Estudios previos han analizado extensamente sistemas multi-antena con información parcial del estado del canal en el transmisor (CSIT) utilizando modelos de geometría estocástica. Sin embargo, la mayoría de estos trabajos asumen el uso de convertidores analógico-digitales (ADC) de resolución infinita en los receptores. Los avances recientes en ADC de baja resolución, como los ADC de un bit, ofrecen una alternativa energéticamente eficiente para sistemas de ondas milimétricas, pero la interacción entre la retroalimentación limitada y los ADC de un bit sigue siendo poco explorada en tales redes. Este documento aborda esta brecha mediante el análisis de la tasa de retroalimentación óptima que maximiza la eficiencia espectral neta en redes celulares densas, modeladas utilizando geometría estocástica, con retroalimentación limitada y receptores ADC de un bit. Introducimos una aproximación de la eficiencia espectral alcanzable para derivar una expresión diferenciable de la tasa de retroalimentación óptima. Los resultados muestran que, si bien el comportamiento de escalamiento de la tasa de retroalimentación óptima con respecto al tiempo de coherencia del canal no se ve afectado por la resolución del ADC, los valores absolutos son significativamente más bajos para los ADC de un bit en comparación con los ADC de resolución infinita. Los resultados de la simulación confirman la precisión de nuestras aproximaciones teóricas y demuestran el impacto de la resolución del ADC en la optimización de la tasa de retroalimentación.