Conectividad Masiva Con Massive MIMO—Parte I: Detección de Actividad de Dispositivos y Estimación de Canal

Este artículo de dos partes considera un escenario de comunicación masiva de dispositivos en enlace ascendente en el que un gran número de dispositivos están conectados a una estación base (BS), pero el tráfico de usuario es esporádico, de modo que en cualquier intervalo de coherencia dado, solo un subconjunto de usuarios está activo. El objetivo es cuantificar el costo de la detección de usuarios activos y la estimación de canal y caracterizar la tasa general alcanzable de un esquema de acceso en dos fases sin concesión, en el que la detección de actividad de dispositivos y la estimación de canal se realizan conjuntamente utilizando secuencias piloto en la primera fase y los datos se transmiten en la segunda fase. Para acomodar un gran número de dispositivos que transmiten simultáneamente, este artículo estudia un régimen asintótico donde la BS está equipada con un gran número de antenas. Las principales contribuciones de la Parte I de este artículo son las siguientes. Primero, notamos que como consecuencia de tener un gran número de dispositivos potencialmente activos pero un tiempo de coherencia limitado, las secuencias piloto no pueden ser todas ortogonales. Sin embargo, a pesar de la no ortogonalidad, este artículo muestra que en el régimen asintótico de múltiples entradas y múltiples salidas masivas, tanto la detección de dispositivos perdidos como las probabilidades de falsa alarma para la detección de actividad siempre pueden hacerse ir a cero utilizando técnicas de sensado comprimido que explotan la esparcidad en el patrón de actividad del usuario. La Parte II de este artículo caracteriza aún más las tasas alcanzables utilizando el esquema propuesto y cuantifica el costo de usar secuencias piloto no ortogonales para la estimación de canal en tasas alcanzables.