Massiv MIMO och små celler är båda erkända som de viktigaste teknikerna för framtidens 5G trådlösa system. I detta dokument undersöker vi problemet med användarkoppling i ett heterogent nätverk (HetNet) med massiva MIMO och små celler, där makrobasstationen (BS) är utrustad med en massiv MIMO och picocell BS är utrustade med vanliga MIMOs. Vi utvecklar först centraliserade användare föreningsalgoritmer med bevisad optimalitet, med beaktande av olika mål såsom hastighetsmaximering, proportionell rättvisa, och gemensam användarförening och resursfördelning. Vi modellerar sedan den massiva MIMO HetNet som ett upprepat spel, vilket leder till distribuerade användare association algoritmer med bevisad konvergens till Nash Equilibrium (NE). Vi visar effektiviteten av dessa optimala system genom att jämföra med flera giriga algoritmer genom simuleringar. Massiv MIMO; små celler; heterogena nätverk (HetNet); användarförening; unimodularitet; spelteori. Under de senaste två decennierna, Multiple Input Multiple Output (MIMO) har utvecklats från en ren teori till en praktisk teknik, och har kraftigt ökat den trådlösa systemkapaciteten genom att erbjuda många grader av frihet (DoF) för trådlösa sändningar. Men på grund av den så kallade "smartphone"-revolutionen kräver mobila användare allt högre datahastigheter för rika multimedietillämpningar. Befintliga och framtida trådlösa nätverk står inför den stora utmaningen med en 1000-faldig ökning av mobildata inom en snar framtid [1]. Det har gjorts enorma ansträngningar för att tillgodose denna efterfrågan. Till exempel, baserat på MIMO och OFDM, LTE-Advanced mål med en topphastighet på 1 Gbps, men den genomsnittliga hastigheten är fortfarande mindre än 100 Mbps. Inom överskådlig framtid kan sådana frekvenser knappast vara tillfredsställande för datahungriga trådlösa användare. För att öka den trådlösa kapaciteten har två tekniker fått mest uppmärksamhet från både industrin och den akademiska världen. Den första är massiv MIMO (även kallad storskalig MIMO, fulldimensions MIMO, eller hyper MIMO) [2], [3]. Tanken är att utrusta en basstation (BS) med hundratals, tusentals, eller till och med tiotusentals antenner, vilket ger en aldrig tidigare skådad nivå av DoF för mobila användare. Det massiva MIMO-konceptet har med framgång demonstrerats i de senaste verken [4], [5]. Den andra tekniken är liten cell. En stor fördel med att distribuera små celler är att avståndet mellan användar-BS-länken effektivt kan minskas, vilket leder till minskad sändningseffekt, högre datahastighet, förbättrad täckning och bättre rumslig återanvändning av spektrum. Både massiva MIMO och små celler är erkända som nyckeltekniker för framtidens 5G trådlösa system [6]. I detta papper anser vi att ett heterogent nätverk (HetNet) med massiva MIMO och små celler, där makrocellen BS (MBS) är utrustad med en massiv MIMO och picocell BS (PBS) är utrustade med vanliga MIMOs. För att fullt ut skörda de fördelar som utlovats av dessa två tekniker i ett integrerat HetNet-system, är det viktigt att undersöka användarföreningen problem, dvs. hur man tilldelar aktiva användare till BS s sådan att den systemomfattande kapaciteten kan maximeras och användarnas upplevelse kan förbättras. Det finns redan flera nya arbeten som går framåt i denna riktning. I [7]-[10] överväger författarna problemet med användarassociering i massiva MIMO-system som drivs i duplexeringsläget för frekvensdivision (FDD).
Vi utvecklade också centraliserade och distribuerade algoritmer för cellförening i en massiv MIMO aktiverat HetNet i ett nyligen utfört arbete REF.
User Association in Massive MIMO HetNets
{'venue': 'ArXiv', 'journal': 'ArXiv', 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Mathematics']}