无限维MIMO干扰信道中ZF协作发射策略的性能分析

"干扰信道中ZF协作MIMO发射的性能分析" 本文主要探讨了在多输入多输出（MIMO）干扰信道环境下，采用迫零（ZF）协作发射策略的性能表现。MIMO技术通过利用空间多径传播来提高无线通信系统的容量和可靠性，而在此基础上，协作发射策略进一步提升了系统性能，尤其是在存在多个相互干扰的通信链路时。 文章首先针对具有协作反馈的MIMO干扰信道，分析了迫零协作发射策略的性能指标。迫零算法是一种处理多用户干扰的方法，它试图通过预编码来消除接收端的干扰，从而提升信道容量。然而，在有限维的MIMO系统中，实现完全的干扰消除是困难的，因此，研究者关注于当MIMO的维数趋于无穷大时的系统性能。 在这一背景下，文章运用随机矩阵理论，这是处理大型随机矩阵问题的一种强大工具，首次提出了一种估算所有等效矩阵特征值的渐近方法。这些特征值对于理解和速率（即系统总的信息传输速率）的影响至关重要。基于这个估计，作者推导出了和速率的两个闭式表达式，并且发现和速率与MIMO维数之间存在一定的缩放关系。这表明，增加MIMO系统的天线数量可以显著提升系统容量。 此外，研究还利用了多元统计中的Wishart矩阵最小特征值的概率分布函数，这是描述随机矩阵特性的关键工具之一。在两种特定情况下，论文推导出了中断概率（即通信链路因干扰导致的中断概率）的表达式。中断概率是衡量系统稳定性的重要指标，它直接影响到通信质量和服务可靠性。 仿真结果证实了提出的性能指标解析表达式不仅适用于大维MIMO系统，而且在中等维度下同样有效。这意味着这些理论分析结果可以在实际系统设计和优化中提供指导，帮助工程师更好地理解系统的性能边界，并优化通信参数，以达到最佳性能。 该研究为MIMO干扰信道下的协作发射策略提供了深入的理论分析，特别是在高维和中等维情况下的性能评估，对无线通信系统的设计和优化具有重要的理论和实践价值。通过结合随机矩阵理论和多元统计，这项工作为处理复杂无线环境下的多用户干扰问题开辟了新的研究路径。