Published January 1, 2019
| Version v1
Publication
Open
Multiuser Massive MIMO Systems With Time-Offset Pilots and Successive Interference Cancellation
- 1. University of Saskatchewan
- 2. Hanoi University of Science and Technology
Description
This paper proposes time-offset pilots for a single-cell multiuser massive multiple-input multiple-output (MIMO) system and studies its performance under the minimum mean-squared error channel estimator and successive interference cancellation. With the proposed time-offset pilots, users are divided into two groups and the uplink pilots from one group are transmitted simultaneously with the uplink data of the other group, which allows the system to accommodate more users for a given number of pilots. Successive interference cancellation is developed to ease the effect of pilot contamination and enhance data detection. Closed-form expressions for lower bounds of the uplink spectral efficiencies in both the training and data phases are derived when the maximum-ratio combining receiver is used at the base station. The power control problem is formulated with the objective of either maximizing the quality of service that can be equally provided to all users, or minimizing the total transmit power. Since the original power control problems are NP-hard, we also propose algorithms based on the bisection method to solve the problems separately in training and data phases. Analysis and numerical results show that the effect of pilot contamination can be mitigated by successive interference cancellation and proper power control.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تقترح هذه الورقة برامج تجريبية للإزاحة الزمنية لنظام متعدد المدخلات متعدد المدخلات أحادي الخلية (MIMO) ويدرس أدائه بموجب الحد الأدنى من مقدر قناة الخطأ لمتوسط التربيع وإلغاء التداخل المتتالي. مع مرشدي الإزاحة الزمنية المقترحين، يتم تقسيم المستخدمين إلى مجموعتين ويتم إرسال مرشدي الوصلة الصاعدة من مجموعة واحدة في وقت واحد مع بيانات الوصلة الصاعدة للمجموعة الأخرى، مما يسمح للنظام باستيعاب المزيد من المستخدمين لعدد معين من المرشدين. تم تطوير إلغاء التداخل المتتالي لتخفيف تأثير التلوث التجريبي وتعزيز الكشف عن البيانات. يتم اشتقاق تعبيرات الشكل المغلق للحدود السفلية للكفاءات الطيفية للوصلة الصاعدة في كل من مرحلتي التدريب والبيانات عند استخدام جهاز الاستقبال ذو النسبة القصوى في المحطة الأساسية. تتم صياغة مشكلة التحكم في الطاقة بهدف إما زيادة جودة الخدمة التي يمكن توفيرها بالتساوي لجميع المستخدمين، أو تقليل إجمالي طاقة الإرسال. نظرًا لأن مشكلات التحكم في الطاقة الأصلية صعبة، فإننا نقترح أيضًا خوارزميات تعتمد على طريقة التقسيم لحل المشكلات بشكل منفصل في مرحلتي التدريب والبيانات. يُظهر التحليل والنتائج العددية أنه يمكن التخفيف من تأثير التلوث التجريبي عن طريق إلغاء التداخل المتتالي والتحكم المناسب في الطاقة.Translated Description (French)
Cet article propose des pilotes de décalage temporel pour un système MIMO (entrée multiple sortie multiple) massif multi-utilisateur à cellule unique et étudie ses performances sous l'estimateur de canal d'erreur quadratique moyenne minimale et l'annulation d'interférence successive. Avec les pilotes de décalage horaire proposés, les utilisateurs sont divisés en deux groupes et les pilotes de liaison montante d'un groupe sont transmis simultanément avec les données de liaison montante de l'autre groupe, ce qui permet au système d'accueillir plus d'utilisateurs pour un nombre donné de pilotes. L'annulation successive des interférences est développée pour atténuer l'effet de la contamination du pilote et améliorer la détection des données. Les expressions de forme fermée pour les limites inférieures des efficacités spectrales de liaison montante à la fois dans les phases d'entraînement et de données sont dérivées lorsque le récepteur combinant le rapport maximal est utilisé au niveau de la station de base. Le problème de contrôle de la puissance est formulé dans le but soit de maximiser la qualité de service qui peut être fournie de manière égale à tous les utilisateurs, soit de minimiser la puissance totale de transmission. Étant donné que les problèmes de contrôle de puissance d'origine sont NP-difficiles, nous proposons également des algorithmes basés sur la méthode de bissection pour résoudre les problèmes séparément dans les phases d'entraînement et de données. L'analyse et les résultats numériques montrent que l'effet de la contamination du pilote peut être atténué par une annulation successive des interférences et un contrôle approprié de la puissance.Translated Description (Spanish)
Este documento propone pilotos de compensación de tiempo para un sistema de entrada múltiple y salida múltiple (mimo) masivo multiusuario de una sola célula y estudia su rendimiento bajo el estimador de canal de error cuadrático medio mínimo y la cancelación sucesiva de interferencias. Con los pilotos de compensación de tiempo propuestos, los usuarios se dividen en dos grupos y los pilotos de enlace ascendente de un grupo se transmiten simultáneamente con los datos de enlace ascendente del otro grupo, lo que permite al sistema acomodar más usuarios para un número determinado de pilotos. La cancelación sucesiva de interferencias se desarrolla para aliviar el efecto de la contaminación piloto y mejorar la detección de datos. Las expresiones de forma cerrada para los límites inferiores de las eficiencias espectrales del enlace ascendente tanto en la fase de entrenamiento como en la de datos se derivan cuando se utiliza el receptor de combinación de relación máxima en la estación base. El problema de control de potencia se formula con el objetivo de maximizar la calidad del servicio que se puede proporcionar por igual a todos los usuarios o minimizar la potencia total de transmisión. Dado que los problemas de control de potencia originales son NP-hard, también proponemos algoritmos basados en el método de bisección para resolver los problemas por separado en las fases de entrenamiento y datos. El análisis y los resultados numéricos muestran que el efecto de la contaminación piloto puede mitigarse mediante la cancelación sucesiva de interferencias y el control adecuado de la potencia.Files
08831383.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f5b3188f9e7afc128368942b127c275d
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- أنظمة MIMO ضخمة متعددة المستخدمين مع برامج تجريبية لتعويض الوقت وإلغاء التداخل المتتالي
- Translated title (French)
- Systèmes MIMO massifs multi-utilisateurs avec pilotes de décalage temporel et annulation d'interférence successive
- Translated title (Spanish)
- Sistemas mimo masivos multiusuario con pilotos de compensación de tiempo y cancelación sucesiva de interferencias
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2973078122
- DOI
- 10.1109/access.2019.2940458
References
- https://openalex.org/W1518945650
- https://openalex.org/W1645823567
- https://openalex.org/W1971443733
- https://openalex.org/W1986586714
- https://openalex.org/W1997834106
- https://openalex.org/W2017907646
- https://openalex.org/W2039531842
- https://openalex.org/W2040209771
- https://openalex.org/W2105392125
- https://openalex.org/W2111113050
- https://openalex.org/W2112820013
- https://openalex.org/W2121315337
- https://openalex.org/W2136644341
- https://openalex.org/W2147601077
- https://openalex.org/W2152999056
- https://openalex.org/W2194569170
- https://openalex.org/W2238937638
- https://openalex.org/W2240613635
- https://openalex.org/W2286275639
- https://openalex.org/W2293467174
- https://openalex.org/W2293606211
- https://openalex.org/W2338465892
- https://openalex.org/W2343491855
- https://openalex.org/W2530073819
- https://openalex.org/W2561146563
- https://openalex.org/W2607814989
- https://openalex.org/W2739040955
- https://openalex.org/W2783638393
- https://openalex.org/W2800222781
- https://openalex.org/W2810990271
- https://openalex.org/W2962860833
- https://openalex.org/W2963151934
- https://openalex.org/W2963545705
- https://openalex.org/W3098980465
- https://openalex.org/W3102913791
- https://openalex.org/W3106282754