In this paper, we investigate the robust linear precoder design for three dimensional (3D) massive multi-input multi-output (MIMO) downlink with uniform planar array (UPA) and imperfect channel state information (CSI). In practical massive MIMO with UPAs, the number of antennas in each column or row is usually limited. The straightforward extension of the conventional DFT based beam domain channel model widely used in massive MIMO with uniform linear arrays (ULAs) can not apply. To overcome this issue, we establish a new beam domain channel model by using sampled steering vectors. Then, a novel method to obtain the beam domain channel power matrices and the instantaneous beam domain channel coefficients is proposed, and an a posteriori beam domain channel model which includes the channel aging and the spatial correlation is established. On the basis of the a posteriori channel model, we consider the robust precoder design with the expected weighted sum-rate maximization under a total power constraint. By viewing the power constraint as a Riemannian manifold, we transform the constrained optimization problem into an unconstrained optimization problem on the Riemannian manifold. Then, we derive an iterative algorithm to obtain the optimal precoders by setting the Riemannian gradient of the objective function to zero. Furthermore, we propose a low complexity robust precoder design by replacing the expected rates in the objective function with their upper bounds. Simulation results show that the proposed precoders can achieve significant performance gain than the widely used regularized zero forcing (RZF) precoder and signal to leakage noise ratio (SLNR) precoder.


翻译:在本文中, 我们调查三维( 3D) 大型多输出多输出多输出数据( MIMO) 的强线性线性预码设计, 与统一的平面阵列( UPA) 和不完善的频道状态信息( CSI) 下线( CSI ) 下线。 在实际规模的 MIMO 中, 每列或行的天线数量通常有限。 在大型有统一线性阵列( ULAs) 的大型MIMO中广泛使用的常规 DFT 光束域域模型无法直接扩展。 要克服这个问题, 我们通过使用抽样方向方向方向向下键域域域域域域域域域域域域域域域域域网( MIMIMO) 和瞬时光线域域域域域域系数( CMLA) 进行新的配置。 根据后台域域域域域域域域域域域域规则前( ULLA ), 我们可以通过 Rimann 的精度调整后端域节调调调, 显示Slimder Restimder 的Silder 格式, 后, 我们通过先变换为Silder Ristrimstander 。

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