This paper is concerned with the proportional fairness (PF) of the spectral efficiency (SE) maximization of uplinks in a cell-free (CF) massive multiple-input multiple-output (MIMO) system in which a large number of single-antenna access points (APs) connected to a central processing unit (CPU) serve many single-antenna users. To detect the user signals, the APs use matched filters based on the local channel state information while the CPU deploys receiver filters based on knowledge of channel statistics. We devise the maximization problem of the SE PF, which maximizes the sum of the logarithm of the achievable user rates, as a jointly nonconvex optimization problem of receiver filter coefficients and user power allocation subject to user power constraints. To handle the challenges associated with the nonconvexity of the formulated design problem, we develop an iterative algorithm by alternatively finding optimal filter coefficients at the CPU and transmit powers at the users. While the filter coefficient design is formulated as a generalized eigenvalue problem, the power allocation problem is addressed by a gradient projection (GP) approach. Simulation results show that the SE PF maximization not only offers approximately the achievable sum rates as compared to the sum-rate maximization but also provides an improved trade-off between the user rate fairness and the achievable sum rate.


翻译:本文关注在无细胞(CF)大规模多投入多输出产出(MIMO)系统中,与中央处理单位(CPU)连接的大量单安纳接入点和用户权力分配,为许多单一处理单位(CPU)用户服务,在无细胞(CF)大规模多投入多输出多输出产出(MIMIMO)系统中,光电效率最大化的上链接比例公平性(PF)问题。为了检测用户信号,APs使用基于当地频道状态信息的匹配过滤器,而CPU则根据频道统计知识部署接收器过滤器。我们设计了SEPF的最大化问题,这是尽可能扩大可实现用户比率的对数之和。为了应对与已拟订的设计问题不兼容性相关的挑战,我们开发了一种迭代算法,在CPU找到最佳的过滤系数,并在用户中传输权力。虽然过滤系数设计是一个普遍的双价值问题,但权力分配问题是由可实现用户比率(GPOPI)的对可实现性估算法方法解决的。Simulational-assulational 和Simulational assulation 结果显示Simulation 最高比率,但仅提供最高可实现可实现交易率。

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