تخصیص بهینه‌ی توان پایلوت و داده در سیستم چند-ورودی چند-خروجی ابعاد بزرگ با در نظر گرفتن نارسایی سخت‌افزار

در این مقاله، لینک فراسوی سیستم چندورودی چندخروجی ابعاد بزرگ تک سلولی با فرض غیرایده‌آل بودن آنتن‌های گیرنده در نظر گرفته می‌شود. از آن جایی که کاربران انرژی محدودی در هر بازه‌ی همدوسی دارند، باید آن را به صورت بهینه‌ برای ارسال پایلوت به منظور تخمین کانال در گیرنده و ارسال سمبل‌های اطلاعات خود تخصیص دهند. غیرایده‌آلی آنتن‌های گیرنده در هر دو مرحله‌ی تخمین کانال و دریافت اطلاعات در گیرنده در نظر گرفته می‌شود. بنابراین، ابتدا تخمین کانال کاربران در گیرنده انجام می‌شود و سپس با استفاده از کانال‌های تخمین زده شده و با به کار گیری گیرنده‌ی ترکیب بیشینه نسبت، نرخ قابل حصول برای هر کاربر با توان پایلوت و داده‌ی متفاوت استخراج می‌شود. سپس مسئله‌ی بیشینه سازی کمترین نرخ کاربران با فرض محدودیت انرژی در بازه‌ی همدوسی ارائه می‌شود. مسئله‌ی مطرح شده که یک مسئله‌ی غیر محدب است به یک مسئله‌ی برنامه‌ریزی هندسی تبدیل می‌شود که با توجه به الگوریتم‌های موجود به طور بهینه‌ای قابل حل است. در نهایت نتایج شبیه‌سازی که نشان دهنده‌ی بهبود قابل توجه نرخ کاربران با تخصیص توام توان پایلوت و داده نسبت به حالت‌های ساده‌ی تخصیص فقط توان داده و تخصیص توان یکسان برای پایلوت و داده است، ارائه شده است.

Optimal Pilot and Data Power Allocation in Massive MIMO System with Hardware Impairment

In this paper, uplink of singlecell massive multipleinput multipleoutput (mMIMO) system with receiver hardware impairment is considered. Users have limited energy budget in each coherence interval which should be allocated optimally for uplink pilot and data symbol transmission. Also, we assume that for both channel estimation and data transmission phases receiver suffers from hardware impairments. Hence, using the received pilots the estimates of the channels are obtained at the receiver then by use of these estimates and maximum ratio combining (MRC) technique achievable rate of the users are derived for different values of the transmitted pilot and data powers. Next, a fairness optimization problem is proposed so as to maximize the minimum rate of the users by considering energy budget constraint in a coherence interval. The original optimization problem is a nonconvex one. However, we reformulate it such that it can be solved efficiently using geometric programming. Finally, numerical results are provided which signify the considerable improvements by jointly allocating pilot and data powers in comparison with simple equal power allocation or only optimizing the data power.