We propose a method for channel training and precoding in FDD massive MIMO based on deep neural networks (DNNs), exploiting Downlink (DL) channel covariance knowledge. The DNN is optimized to maximize the DL multi-user sum-rate, by producing a pre-beamforming matrix based on user channel covariances that maps the original channel vectors to effective channels. Measurements of these effective channels are received at the users via common pilot transmission and sent back to the base station (BS) through analog feedback without further processing. The BS estimates the effective channels from received feedback and constructs a linear precoder by concatenating the optimized pre-beamforming matrix with a zero-forcing precoder over the effective channels. We show that the proposed method yields significantly higher sum-rates than the state-of-the-art DNN-based channel training and precoding scheme, especially in scenarios with small pilot and feedback size relative to the channel coherence block length. Unlike many works in the literature, our proposition does not involve deployment of a DNN at the user side, which typically comes at a high computational cost and parameter-transmission overhead on the system, and is therefore considerably more practical.


翻译:我们提出了一种基于深度神经网络(DNN)的FDD Massive MIMO中信道训练和预编码的方法,利用下行(DL)信道协方差知识。通过基于用户信道协方差产生预波束形成矩阵的DNN进行优化,其通过将原始信道向量映射到有效信道来实现,以便最大化DL多用户总速率。通过公共导频传输将这些有效通道的测量值发送至用户,然后通过模拟反馈无进一步处理地将其发送回基站(BS)。BS从接收的反馈估计有效信道,并通过将优化的预波束形成矩阵与零强制预编码器在有效信道上串联来构建线性预编码器。我们表明,与最先进的DNN-based信道训练和预编码方案相比,所提出的方法在小导频和反馈大小相对于信道相干块长度的情况下,特别是在场景中获得更高的总速率。与文献中许多工作不同的是,我们的提案不涉及在用户端部署DNN,这通常会在系统上带来高计算成本和参数传输开销,因此更加实用。

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