基于Sigma-Delta技术的宽频同步双向分布式MU-MIMO射频前端：与同位置MIMO相比的端到端性能提升

《IEEE Open Journal of the Communications Society》：Wideband Synchronized Bidirectional Distributed MU-MIMO with Sigma-Delta RoF: E2E Experimental Gains Compared to Collocated MIMO

　　

摘要：

无细胞大规模MIMO技术，在室内环境中也被称为分布式MIMO，由于其具备宏分集优势、良好的传播特性以及多接入点联合处理带来的好处，已成为5G后续无线系统的重要支撑技术。尽管已有大量理论研究证明了该技术的潜力，但实验验证仍相对有限。在本研究中，我们构建了一个端到端的、支持多用户、多流、宽频OFDM的分布式MIMO实验平台，该平台由一个集中式处理单元通过光纤前传链路与地理位置上分散的接入点相连。通过采用基于sigma-delta调制的光纤无线电技术来实现各接入点之间的精确同步，该技术结合了模拟光纤无线电的同步优势与数字光纤无线电的成本效益。利用这一平台，我们在包含数据包结构设计、导频信号传输、宽频OFDM处理以及空间处理算法的完整端到端物理层框架下，对三种无细胞处理架构进行了实验评估，这三种架构分别是集中式处理（L4级）、混合集中式-分布式处理（L3级）以及完全分布式处理（L2级），同时还将这些架构与传统的蜂窝MIMO系统进行了对比。我们详细探讨了上行链路和下行链路的时序与频率同步方法，以及数据包解复用技术。实验结果表明，这种技术能够带来显著的宏分集效应和良好的传播增益。在8×4 MIMO场景中，当有四个用户且两个接入点之间的距离为3米时，集中式无细胞处理方式可使每个用户的信号干扰加噪声加失真比达到24 dB，而传统蜂窝MIMO系统在相同条件下仅为8 dB，两者相比有16 dB的增益。在存在遮挡的情况下，无细胞处理架构仍能保持至少30 dB的SINDR值，而传统蜂窝系统在用户数为2时仅为22 dB。此外，我们还通过实验验证了上行链路与下行链路之间的对称性，并量化了互易性不匹配带来的影响，结果显示其影响约为10 dB……

显示更多内容