Standard cell-free (CF) multiple-input-multiple-output (mMIMO) systems is a promising technology to cover the demands for higher data rates in fifth-generation (5G) networks and beyond. These systems assume a large number of distributed access points (APs) using joint coherent transmission to communicate with the users. However, CF mMIMO systems present an increasing computational complexity as the number of users increases. Scalable cell-free CF (SCF) systems have been proposed to face this challenge. Given that the cost-efficient deployment of such large networks requires low-cost transceivers, which are prone to unavoidable hardware imperfections, realistic evaluations of SCF mMIMO systems should take them into account before implementation. Hence, in this work, we focus on the impact of hardware impairments (HWIs) on the SCF mMIMO systems through a general model accounting for both additive and multiplicative impairments. Notably, there is no other work in the literature studying the impact of phase noise (PN) in the local oscillators (LOs) of CF mMIMO systems or in general the impact of any HWIs in SCF mMIMO systems. In particular, we derive upper and lower bounds on the uplink capacity accounting for HWIs. Moreover, we obtain the optimal hardware-aware (HA) partial minimum mean-squared error (PMMSE) combiner. Especially, the lower bound is derived in closed-form using the theory of deterministic equivalents (DEs). Among the interesting findings, we observe that separate LOs (SLOs) outperform a common LO (CLO), and the additive transmit distortion degrades more the performance than the additive receive distortion.


翻译:标准无细胞(CF)多投入-多输出(MIMO)系统是一项很有希望的技术,可以满足第五代(5G)网络内外对更高数据率的需求。这些系统假定大量分布式接入点(APs)使用联合一致传输与用户的通信。然而,CFMIMIMO系统随着用户数量的增加而呈现了日益复杂的计算复杂性。提出了可缩放型无细胞(SCF)系统来应对这一挑战。鉴于这种大型网络的低成本稳定化配置需要低成本的转存器,这些转存器容易出现不可避免的硬件不完善,对SCFMIMIMO系统的现实评估应在实施前考虑到这些数据。因此,我们在这项工作中,侧重于硬件缺陷(HWWI)对SMIMO系统的影响,通过对添加性和多复制性缺陷的一般模型的核算。值得注意的是,文献界研究阶段性噪声(PNP)在本地转介器(LOP)中的影响比CFMMS系统(LO(LIMS)的精度扭曲性(LOM)系统内部的精度(S-S)系统或Slexalalalalalalal 的精度(我们的精度(O)在S-LO的精度(S-LIF)系统中,我们获取的精度(S-LO)的精度(S-l)的精度(S-l)的精度(S-l)的精度的精度(S-l)系统对S-l)的精度的精度的精度(S-S-S)的精度的精度的精度分析)系统对S)。

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