Extremely large-scale multiple-input multiple-output (XL-MIMO) is a promising technology for the sixth-generation (6G) mobile communication networks. By significantly boosting the antenna number or size to at least an order of magnitude beyond current massive MIMO systems, XL-MIMO is expected to unprecedentedly enhance the spectral efficiency and spatial resolution for wireless communication. The evolution from massive MIMO to XL-MIMO is not simply an increase in the array size, but faces new design challenges, in terms of near-field channel modelling, performance analysis, channel estimation, and practical implementation. In this article, we give a comprehensive tutorial overview on near-field XL-MIMO communications, aiming to provide useful guidance for tackling the above challenges. First, the basic near-field modelling for XL-MIMO is established, by considering the new characteristics of non-uniform spherical wave (NUSW) and spatial non-stationarity. Next, based on the near-field modelling, the performance analysis of XL-MIMO is presented, including the near-field signal-to-noise ratio (SNR) scaling laws, beam focusing pattern, achievable rate, and degrees-of-freedom (DoF). Furthermore, various XL-MIMO design issues such as near-field beam codebook, beam training, channel estimation, and delay alignment modulation (DAM) transmission are elaborated. Finally, we point out promising directions to inspire future research on near-field XL-MIMO communications.


翻译:超大规模多输入多输出(XL-MIMO)是第六代(6G)移动通信网络中的一项前景技术。通过将天线数量或尺寸显著提升至当前大规模MIMO系统至少一个数量级,XL-MIMO有望前所未有地增强无线通信的频谱效率和空间分辨率。从大规模MIMO到XL-MIMO的演进不仅是阵列尺寸的增加,还面临近场信道建模、性能分析、信道估计及实际实现等方面的全新设计挑战。本文对近场XL-MIMO通信进行了全面的教程式概述,旨在为应对上述挑战提供有益指导。首先,考虑非均匀球面波和空间非平稳性的新特性,建立了XL-MIMO的基本近场模型。其次,基于近场建模,进行了XL-MIMO性能分析,包括近场信噪比缩放规律、波束聚焦模式、可达速率及自由度。此外,详细阐述了各种XL-MIMO设计问题,如近场波束码本、波束训练、信道估计和延迟对齐调制传输。最后,指出了富有前景的研究方向,以激发近场XL-MIMO通信的未来研究。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Attentive Graph Neural Networks for Few-Shot Learning
Arxiv
40+阅读 · 2020年7月14日
Meta-Transfer Learning for Zero-Shot Super-Resolution
Arxiv
43+阅读 · 2020年2月27日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
最新内容
失去控制的指挥:人工智能时代的任务式指挥
专知会员服务
2+阅读 · 今天15:00
美国的新国家安全科技战略思考
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:54
综述 | 面向大模型智能体的图结构个性化记忆
专知会员服务
4+阅读 · 9月10日
人工智能与未来空战管理
专知会员服务
6+阅读 · 9月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员