Massive multiple-input multiple-output (MIMO) is promising for low earth orbit (LEO) satellite communications due to the potential in enhancing the spectral efficiency. However, the conventional fully digital precoding architectures might lead to high implementation complexity and energy consumption. In this paper, hybrid analog/digital precoding solutions are developed for the downlink operation in LEO massive MIMO satellite communications, by exploiting the slow-varying statistical channel state information (CSI) at the transmitter. First, we formulate the hybrid precoder design as an energy efficiency (EE) maximization problem by considering both the continuous and discrete phase shift networks for implementing the analog precoder. The cases of both the fully and the partially connected architectures are considered. Since the EE optimization problem is nonconvex, it is in general difficult to solve. To make the EE maximization problem tractable, we apply a closed-form tight upper bound to approximate the ergodic rate. Then, we develop an efficient algorithm to obtain the fully digital precoders. Based on which, we further develop two different efficient algorithmic solutions to compute the hybrid precoders for the fully and the partially connected architectures, respectively. Simulation results show that the proposed approaches achieve significant EE performance gains over the existing baselines, especially when the discrete phase shift network is employed for analog precoding.


翻译:由于有可能提高光谱效率,因此低地球轨道(LEO)卫星通信(MIMO)的大规模多输出多输出(MIMO)前景良好,因为有可能提高光谱效率,低地球轨道(LEO)卫星通信(LEO)的热度多输出(MIMO)前景良好。然而,常规的完全数字预编码结构可能会导致高执行复杂性和能源消耗。在本论文中,为低地球轨道大型MIMO卫星通信的下行连接操作开发了混合的模拟/数字预编码解决方案。通过在发射机中利用缓慢变化的统计频道国家信息,我们开发了一种高效的混合预编码设计作为能源效率最大化(EEE)的问题。基于这一方法,我们进一步开发了两种不同的高效的离散相相位转换网络配置方法,完全和部分连接的结构。由于EEE优化的问题是非连接的,因此一般难以解决。为了使EEE最大化之前的运行问题变得易于理解,我们采用了一种封闭式的紧凑紧紧的算法,以获得完全的数字预编码。基于这个方法,我们进一步开发了两种不同的高效的算法转变方法,以便在分别连接的模型上,在模拟模型中分别进行模拟模型的模型的模型的模型的模型上,特别是模拟式的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的升级。

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
76+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
59+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Communication Bounds for Convolutional Neural Networks
Arxiv
34+阅读 · 2019年11月7日
VIP会员
相关资讯
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员