标题： 小区外大规模MIMO中的多天线用户：流分配及下行导频的必要性 显示英文标题

标题： Multi-Antenna Users in Cell-Free Massive MIMO: Stream Allocation and Necessity of Downlink Pilots

摘要： 我们考虑了一个无小区的大规模多输入多输出（MIMO）系统，该系统具有多个天线的用户和接入点（AP）。 在之前的研究中，下行链路频谱效率（SE）已经通过不需要下行链路导频的硬化边界进行了评估。 这种方法对于单天线用户效果很好。 在本文中，我们表明如果在有多天线用户的条件下发送下行链路导频，可以实现更高的SE。 原因在于有效信道矩阵不会硬化。 我们提出了一种基于导频的下行链路估计方案，推导出一个新的SE表达式，并通过数值计算证明，在存在相关瑞利衰落信道时，它能显著提高性能。 在多天线用户的情况下，AP可以传输相同的或不同的数据流。 后者减少了前传信号，但会带来SE损失。 我们为这些情况提出了预编码和组合方案，并考虑了AP之间是否共享信道知识。 最后，我们通过数值计算展示了用户数量、AP数量以及用户和AP上的天线数量如何影响SE。 显示英文摘要

摘要： We consider a cell-free massive multiple-input multiple-output (MIMO) system with multiple antennas on the users and access points (APs). In previous works, the downlink spectral efficiency (SE) has been evaluated using the hardening bound that requires no downlink pilots. This approach works well for single-antenna users. In this paper, we show that much higher SEs can be achieved if downlink pilots are sent when having multi-antenna users. The reason is that the effective channel matrix does not harden. We propose a pilot-based downlink estimation scheme, derive a new SE expression, and show numerically that it yields substantially higher performance when having correlated Rayleigh fading channels. In cases with multi-antenna users, the APs can either transmit the same or different data streams. The latter reduces the fronthaul signaling but comes with a SE loss. We propose precoding and combining schemes for these cases and consider whether channel knowledge is shared between the APs. Finally, we show numerically how the number of users, APs, and the number of antennas on users and APs affect the SE.