Massive multiple-input multiple-output (MIMO) system is promising in providing unprecedentedly high data rate. To achieve its full potential, the transceiver needs complete channel state information (CSI) to perform transmit/receive precoding/combining. This requirement, however, is challenging in the practical systems due to the unavoidable processing and feedback delays, which oftentimes degrades the performance to a great extent, especially in the high mobility scenarios. In this paper, we develop a deep learning based channel prediction framework that proactively predicts the downlink channel state information based on the past observed channel sequence. In its core, the model adopts a 3-D convolutional neural network (CNN) based architecture to efficiently learn the temporal, spatial and frequency correlations of downlink channel samples, based on which accurate channel prediction can be performed. Simulation results highlight the potential of the developed learning model in extracting information and predicting future downlink channels directly from the observed past channel sequence, which significantly improves the performance compared to the sample-and-hold approach, and mitigates the impact of the dynamic communication environment.


翻译:大量投入的多重产出(MIMO)系统在提供前所未有的高数据率方面很有希望。为了充分发挥潜力,收发机需要完整的频道状态信息(CSI)来进行传输/接收预编码/组合。然而,由于不可避免的处理和反馈延误,这一要求在实际系统中具有挑战性,因为不可避免的处理和反馈延误往往会大大降低性能,特别是在高流动性情况下。在本文件中,我们开发了一个深层次的基于学习的频道预测框架,根据以往观察到的频道序列,积极主动地预测下链接频道状态信息。模型的核心是采用基于3-动态神经网络(CNN)的架构,以便有效地了解下链接频道样本的时间、空间和频率相关性,在此基础上可以进行准确的频道预测。模拟结果突出了发达的学习模式在提取信息方面的潜力,并直接从所观察到的过去频道序列中预测今后的下链接渠道,这大大改进了与样本和固定方法的性能,并减轻了动态通信环境的影响。

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