Transmit beamforming with cooperative base stations

Abstract

Abstract-We consider a cellular network where base stations can cooperate to determine the signals to be transmitted on the downlink. In such a scenario, it would be possible to use "macroscopic" transmit beamforming to improve system performance. The downlink beamformer of interest is generalised from some transmit beamformers that have been shown to meet various optimality criteria in the literature. The particular downlink beamformer structure enables us to recast our downlink beamforming problem as a virtual LMMSE estimation problem. Based on this virtual set up, we exploit the structure of the channel and develop distributed beamforming algorithms using local message passing between neighbouring base stations. Two algorithms are outlined, both of which are based on the Kalman smoothing framework. The first algorithm is a forward-backward algorithm that produces optimal performance, but it has the disadvantage of a delay that grows linearly with array size. The second algorithm, which is a limited extent algorithm, solves the delay problem by using only local information.

Algoritmos para Sistemas de Comunicaciones Multi-Usuario con Múltiples Antenas.

“…Con respecto al modelo del sistema CM3, muchas referencias consideran un modelo donde las BSs están situadas en un array lineal [59,69] Las matrices de canal de los sistemas que siguen modelos de Wyner para ubicar las BSs se caracterizan por presentar una estructura de bandas diagonal, como por ejemplo:…”

“…Por otra parte, muchas referencias también consideran que hay unúnico usuario activo en la celda, normalmente cercano al borde de la misma, ya sea mediante un algoritmo de scheduling [70] o suponiendo algún tipo de división en tiempo o frecuencia [59,67,69,70,72].…”

“…Por otra parte, está demostrado que en sistemas CM3 con CSIT perfecta en todas las BSs, el hecho de aprovechar todas las antenas disponibles en el sistema para diseñar beamformers en transmisión para cada usuario de forma multi-base, mejora sustancialmente las prestaciones del sistema en términos de capacidad, entendida, por ejemplo, en número de usuarios admitidos (en este caso, el beamformer podría manejar sin problemas hasta M = K · N t usuarios en el sistema) [69,70,72].…”