The fast adoption of Massive MIMO for high-throughput communications was enabled by many research contributions mostly relying on infinite-blocklength information-theoretic bounds. This makes it hard to assess the suitability of Massive MIMO for ultra-reliable low-latency communications (URLLC) operating with short blocklength codes. This paper provides a rigorous framework for the characterization and numerical evaluation (using the saddlepoint approximation) of the error probability achievable in the uplink and downlink of Massive MIMO at finite blocklength. The framework encompasses imperfect channel state information, pilot contamination, spatially correlated channels, and arbitrary linear spatial processing. In line with previous results based on infinite-blocklength bounds, we prove that, with minimum mean-square error (MMSE) processing and spatially correlated channels, the error probability at finite blocklength goes to zero as the number $M$ of antennas grows to infinity, even under pilot contamination. On the other hand, numerical results for a practical URLLC network setup involving a base station with $M=100$ antennas, show that a target error probability of $10^{-5}$ can be achieved with MMSE processing, uniformly over each cell, only if orthogonal pilot sequences are assigned to all the users in the network. Maximum ratio processing does not suffice.


翻译:快速采用大规模MIMO用于高通量通信的大规模MIMO是许多研究贡献促成的,这些研究贡献主要依靠无限区段信息理论界限。这使得很难评估大规模MIMO组织是否适合使用短区段代码运行的超可靠低线通信(URLLC)。本文为定性和数字评估(使用马鞍点近似值)在大规模MIMO的上行和下行可达到的有限区段长度误差概率提供了一个严格的框架。框架包括不完善的频道状态信息、试点污染、空间相关频道和任意直线空间处理。根据以往基于无限区段界限的评估结果,我们证明,由于最小平均差(MMS)处理和空间相关通道,随着天线数量增长到无限(即使是在试点污染之下),有限区段长度的误差概率为零。另一方面,由拥有$M=100美元天线的基础站组成的实用的URLC网络的数字结果显示,目标误差概率为10-5美元,如果每个磁盘处理速度不超过每个MMS 或最大机序,则只能实现每个MMS-S-enal oral oral oration 。

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