Constant Envelope Precoding with Adaptive Receiver Constellation in MISO Fading Channel
恒包络预编码是一种能够实现高功率放大器效率的传输技术。对于单用户多输入单输出（MISO）信道中的CE预编码，当且仅当期望的星座可以被缩放为位于环形中时，期望的星座在接收器处是可行的，环形的边界由瞬时信道实现表征。因此，如果固定的接收机星座被用于衰落信道中的CE预编码，其中环是时变的，则通常存在遇到使得CE预编码不可行的信道的非零概率，从而导致高概率的错误。针对这一问题，本文研究了在单用户MISO平坦衰落信道中，发射端具有任意数量天线的CE预编码的自适应接收星座设计。我们首先研究固定速率自适应接收机星座设计，以最大限度地减少符号出错率（SER）。具体而言，提出了一种有效的算法，找到最佳的幅度和相移键控（APSK）星座与两个环，这是可行的，最大的最小欧几里德距离（MED），对于任何给定的星座大小和瞬时信道实现。数值结果表明，通过使用优化的固定速率自适应接收星座，我们提出的方案实现了显着改善的SER性能比CE预编码与固定的接收星座。基于最优固定速率自适应双环APSK星座集族，提出了一种可变速率CE传输方案，并进行了数值分析。
2016-07-15 cs.IT math.IT
Quantized CSI-Based Tomlinson-Harashima Precoding in Multiuser MIMO Systems
该文研究了在发射端基于量化信道状态信息（CSI）的多用户MIMO系统中Tomlinson-Harashima（TH）预编码的实现。与文献[1]中的结果相比，我们的方案适用于更一般的系统设置，其中系统中的用户数量可以小于或等于发射天线的数量。我们还研究了所提出的量化CSI为基础的TH预编码方案的可实现的平均和速率。给出了信道状态信息量化后系统的平均和速率的上界以及信道状态信息量化后系统的平均和速率损失的上界表达式。我们还提出了一些数值结果。结果表明，无论是在理想信道状态下还是在量化信道状态下，非线性TH预编码都能获得比线性迫零预编码更好的性能。此外，我们推导的TH预编码的平均速率损失的上界收敛到真实速率损失的速度比在[2]中获得的迫零预编码的速度更快，因为反馈比特数变大。分析和数值结果表明，非线性预编码比线性预编码更容易受到不完美CSI的影响。
2014-08-03 cs.IT math.IT
Fronthaul Compression and Precoding Design for C-RANs over Ergodic Fading Channel
本文研究了云无线接入网下行链路前传压缩和预编码的联合设计。在C-RAN中，中央单元（CU）为无线电单元（RU）的集群执行基带处理，RU通过低延迟前传链路从CU接收压缩基带样本。关于前传压缩和预编码的设计的大多数先前工作假设恒定信道和CU处的瞬时信道状态信息（CSI）。这项工作，相反，集中在一个更实际的情况下，块遍历信道，并考虑在CU的瞬时或随机CSI。此外，分析包括压缩后预编码（CAP）和压缩前预编码（CBP）计划。利用CAP方法（其是标准C-RAN解决方案），CU执行信道编码和预编码，然后CU压缩并在前传链路上将得到的基带信号转发到RU。相反，利用CBP方案，CU不执行预编码，而是将移动站（MS）的子集的信息消息与压缩的预编码矩阵一起单独转发到每个RU，然后RU执行预编码。提出了基于随机连续上限最小化方法的CAP和CBP前传压缩和预编码优化算法。通过数值计算结果，这两种策略的相对优点，无论是瞬时或随机CSI作为一个函数的系统参数，如前传容量和信道相干时间进行评估。
2014-12-21 cs.IT math.IT
Linear MIMO Precoding in Jointly-Correlated Fading Multiple Access Channels with Finite Alphabet Signaling
在本文中，我们研究了多输入多输出（MIMO）多址信道（MAC）的线性预编码器的设计。我们假设，统计信道状态信息（CSI）是在发射机和考虑实际有限字母输入假设下的问题。首先，我们推导出一个渐进的（在大系统的限制）加权和速率（WSR）的MIMO MAC有限字母输入和一般联合相关衰落的表达式。随后，我们得到了线性预编码器最大化渐近WSR的必要条件，并提出了一种迭代算法来确定所有用户的预编码器。在该算法中，每个用户用于设计预编码矩阵的搜索空间是其自己的调制集合。与用于具有有限字母输入的MIMO MAC的常规预编码设计相比，这显著减小了用于找到所有用户的预编码矩阵的搜索空间的维度，其中搜索空间是所有用户的调制集合的组合。结果表明，该算法将有限字母输入的MIMO MAC预编码设计的计算复杂性降低了几个数量级。有限字母信令的仿真结果表明，所提出的迭代算法实现了显着的性能增益超过现有的预编码器设计，包括基于高斯输入假设的预编码器设计，在和速率和编码比特出错率。
2014-01-21 cs.IT math.IT
Quantized Constant Envelope Precoding with PSK and QAM Signaling
粗量化的大规模多输入多输出（MIMO）系统由于其功率效率而受到越来越多的关注。提出了一种新的预编码技术，以减轻多用户干扰（MUI）和量化失真的下行链路多用户（MU）MIMO系统与粗量化恒包络（QCE）信号在发送端。考虑到QCE约束，针对每个期望的接收矢量优化发射信号矢量。该优化是基于最大化的安全裕度的接收机星座调制的决策阈值。仿真结果表明，与现有的线性预编码技术相比，在未编码的误码率（BER）方面有显着的增益。
2018-01-29 cs.IT math.IT
Quantized Precoding for Multi-Antenna Downlink Channels with MAGIQ
提出了一种多天线、贪婪、迭代和量化（MAGIQ）的下行链路预编码算法。MAGIQ允许与正交频分复用（OFDM）直接集成。MAGIQ进行了比较，现有的三种算法的信息速率和复杂度：量化线性预编码（QLP），SQUID，和ADMM为基础的算法。信息速率通过使用有限调制集的下限来测量，并且复杂度通过乘法和比较的数量来测量。MAGIQ和ADMM实现了类似的信息速率，具有类似的复杂性瑞利平坦衰落信道和一个比特量化每实维，他们优于QLP和SQUID高阶调制。
2018-03-02 cs.IT math.IT
Study of Linear Precoding and Power Allocation for Large Multiple-Antenna Systems with Coarsely Quantized Signals
研究了大规模MU-MIMO系统中粗量化感知BD（${\scriptstyle\mathrm{CQA-BD}}$）和粗量化感知RBD（${\scriptstyle\mathrm{CQA-RBD}}$）预编码算法，提出了线性预编码MU-MIMO系统中粗量化最优分配策略（${\scriptstyle\mathrm{CQA-MAAS}}$）功率分配算法。还进行了和速率的分析以及计算复杂性的研究。最后，对现有的预编码和功率分配方案进行了比较，并得出了结论。
2021-12-14 cs.IT math.IT
Hardware-Aware Pilot Decontamination Precoding for Multi-cell mMIMO Systems With Rician Fading
我们考虑一个硬件受损的多小区莱斯衰落的大规模多输入多输出（mMIMO）系统与两层导频净化预编码，也被称为大规模衰落预编码（LSFP）。每个BS配备有灵活的动态模数转换器（ADC）/数模转换器（DAC）架构，并且用户设备（UE）具有低分辨率ADC。此外，BS和UE都具有硬件受损的射频链。动态ADC/DAC架构允许我们改变连接到每个BS天线的ADC/DAC的分辨率，并适当地选择它们以最大化SE。我们提出了一种失真感知的最小均方误差（DA-MMSE）预编码器，并研究其使用与两层LSFP和传统的单层预编码（SLP）的硬件受损mMIMO系统。我们讨论了LSFP和SLP与DA-MMSE和失真感知MMSE（DU-MMSE）预编码器的用例，这将为系统设计人员提供关于其在实际系统中使用的关键见解。
2022-11-29 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Millimeter-Wave Massive MIMO with Hybrid Precoding over Frequency-Selective Fading Channels
针对毫米波大规模MIMO在频率选择性衰落信道下的信道估计难题，提出一种基于分布式压缩感知和自适应网格匹配追踪的多用户上行链路信道估计方案，有效解决了连续AoA/AoD导致的功率泄漏问题。
2023-10-19 cs.IT math.IT
Tomlinson-Harashima Precoding for Multiuser MIMO Systems with Quantized CSI Feedback and User Scheduling
本文研究了采用贪婪用户选择的下行多用户MIMO传输中基于低复杂度量化CSI的Tomlinson-Harashima（TH）预编码方案的和速率性能。利用极值理论导出了每个选定用户的输出信干噪比的渐近分布以及随着用户数K增大的渐近和速率。对于固定的有限信噪比和有限数量的发射天线$n_T$，我们证明了随着K的增长大，所提出的方法可以实现最佳的总和速率缩放的MIMO广播信道。我们还证明，如果我们忽略预编码损失，这种方法的平均总和速率收敛到MIMO广播信道的平均总和容量。我们的研究结果提供了深入了解量化CSI对多用户分集增益造成的多用户干扰的影响。
2014-08-03 cs.IT math.IT
MIMO Relaying Broadcast Channels with Linear Precoding and Quantized Channel State Information Feedback
多天线中继技术是一种提高蜂窝网络系统性能的有效技术。然而，当利用预编码技术来获得多天线增益时，系统通常需要发射机处的信道状态信息（CSI）。我们考虑一个线性预编码方案在MIMO中继广播信道与量化的CSI反馈从两个两跳链路。利用该方案，每个远程用户将其量化的CSI反馈给中继站，并且中继站将量化的预编码信息发送回基站（BS）。由于量化的信道知识的速率损失的上界的第一特征。然后，为了保持速率损失在一个预定的差距为增长的信噪比，一个策略的缩放量化质量的两个两跳链路的建议。结果表明，两条链路的反馈比特数应与中继站的发射功率成线性关系，而只有中继站到基站的反馈比特数需要随着基站发射功率的增加而增加。数值结果验证了所提出的反馈质量控制策略。
2012-05-11 cs.IT math.IT
Nonlinear Precoding for Phase-Quantized Constant-Envelope Massive MU-MIMO-OFDM
提出了一种适用于大规模多用户多输入多输出下行链路的非线性相位量化恒包络预编码算法。具体来说，我们适应平方无穷范数道格拉斯-Rachford分裂（SQUID）预编码器的系统，使用过采样数模转换器（DAC）在基站（BS）和正交频分复用（OFDM）的频率选择性信道进行通信。我们证明了所提出的SQUID-OFDM预编码器能够生成被约束为恒定包络的发射信号，这使得能够在BS处使用功率高效的模拟射频电路。通过量化所得到的恒定包络信号的相位，我们获得了有限基数发射信号，该有限基数发射信号可以通过低分辨率（例如，1位）DAC。我们使用误码率仿真来证明SQUID-OFDM在大规模MU-MIMO-OFDM系统中优于线性量化预编码器。
2018-05-02 cs.IT math.IT
Study of Block Diagonalization Precoding and Power Allocation for Multiple-Antenna Systems with Coarsely Quantized Signals
在这项工作中，我们提出了块对角化和功率分配算法的大规模多天线系统的粗量化信号。特别地，我们开发了粗量化感知块对角化${\scriptstyle\mathrm{\left(CQA-BD\right)}}$和粗量化感知正则化块对角化${\scriptstyle\mathrm{\left(CQA-RBD\right)}}$预编码算法，其采用Bussgang分解并且可以减轻低分辨率信号和干扰的影响。此外，我们还设计了粗量化感知的最高分配策略${\scriptstyle\mathrm{\left(CQA-MAAS\right)}}$功率分配算法，以提高预编码器的总速率与低分辨率信号。的和速率性能的分析进行连同计算复杂性和功耗研究的建议和现有的技术。仿真结果表明，所提出的${\scriptstyle\mathrm{CQA-BD}}$和${\scriptstyle\mathrm{CQA-RBD}}$预编码算法的性能，以及所提出的${\scriptstyle\mathrm{CQA-MAAS}}$功率分配策略对现有的方法。
2021-07-08 cs.IT math.IT
Analog Versus Hybrid Precoding for Multiuser Massive MIMO with Quantized CSI Feedback
在这封信中，我们研究了下行链路多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的子连接结构在有限的反馈信道的性能。理论上分析了纯模拟预编码和混合预编码系统的紧速率近似。量化的模拟和数字预编码的效果，其特征在于在派生的表达式。此外，它揭示了纯模拟预编码优于混合预编码使用最大比传输（MRT）或迫零（ZF）在一定的条件下，我们在理论上描述的条件在封闭形式的信噪比（SNR），用户数和反馈比特数。数值结果验证了瑞利信道和毫米波信道的推导结论。
2020-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis of One-Bit Quantized Precoding for the Multiuser Massive MIMO Downlink
我们提出了一个数学分析的线性预编码器的下行链路大规模MIMO多用户系统，采用一位数-模转换器在基站，以降低复杂性和减轻功耗。该分析基于Bussgang定理，并且通常适用于任何线性预编码方案。我们详细研究的量化迫零（ZF）预编码器的特殊情况下，并推导出一个简单的渐近表达式在每个终端的符号出错率。我们的分析表明，量化ZF预编码器的性能主要取决于天线数量与用户数量的比率，并且我们的模拟表明，对于低到中等的信噪比，它可以优于更复杂的最大似然编码器，其中假定大规模MIMO系统进行操作。我们还使用Bussgang定理推导出一个新的线性预编码器优化的情况下，一位量化，并说明其改进的性能。
2016-10-21 cs.IT math.IT
Asymptotic SEP Analysis and Optimization of Linear-Quantized Precoding in Massive MIMO Systems
本文针对大规模MIMO系统低分辨率DAC下的线性量化预编码，在渐近框架下分析SINR与SEP性能，为Bussgang分解的启发式论证提供严格支撑，并推导得到含常用预编码器的一类线性量化预编码器中的最优预编码器，数值验证了分析精度与预编码器最优性。
2023-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficiency Maximization Precoding for Quantized Massive MIMO Systems
在实现大规模多输入多输出（MIMO）系统时，低分辨率数模转换器和模数转换器（DAC和ADC）的使用以高量化噪声为代价显著有益于能量效率（EE）。为了最大化量化下行大规模多输入多输出系统的能效，本文提出了一种带天线选择的预编码优化问题，但由于能效的复杂性，获得最优的联合预编码和天线选择解决方案是具有挑战性的。为了解决这一挑战，我们将问题分解为预编码方向和功率优化问题。对于预编码方向，我们描述了一阶最优性条件，这需要量化失真和天线选择的影响。对于预编码功率，我们使用梯度下降算法获得最优解，以最大化给定预编码方向的EE。我们铸造派生的条件作为一个功能的特征值问题，其中找到主特征向量达到最佳的局部最优点。为此，我们提出了基于广义幂迭代的算法。交替这两种方法，我们的算法确定了一个联合的解决方案的活动天线集和预编码的方向和功率。在模拟中，所提出的方法提供了相当大的性能增益。我们的研究结果表明，几位DAC就足以实现高EE的大规模多输入多输出系统。
2021-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Quantized Precoding for Massive MU-MIMO
大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）技术是第五代无线通信系统的关键技术之一。在本文中，我们研究了在基站（BS）处具有低分辨率数模转换器（DAC）的窄带大规模MU-MIMO系统的下行链路预编码问题。我们分析了线性预编码器的性能，如最大比传输和迫零，受到粗量化。使用Bussgang的定理，我们推导出一个封闭形式的近似下，这样的粗量化的速率。我们的研究结果表明，无限分辨率DAC可达到的性能可以接近使用DAC只有3至4位的分辨率，这取决于BS天线的数量和用户设备（UE）的数量。对于1位DAC的情况下，我们还提出了新的非线性预编码算法，显着优于线性预编码器的成本增加的计算复杂性。具体而言，我们表明，非线性预编码只会导致3 dB的罚款相比，无限分辨率的情况下，未编码的位出错率为10^-3，在系统中与128个BS天线，使用1位DAC和服务16个单天线UE。相比之下，线性预编码器的惩罚约为8dB。
2017-06-29 cs.IT math.IT
Secured Communication over Frequency-Selective Fading Channels: a practical Vandermonde precoding
在本文中，我们研究了频率选择性广播信道与机密消息（BCC），其中发送器发送一个机密消息到接收器1和接收器1和2的公共消息。在N个符号的块传输之后是L个符号的保护间隔的情况下，频率选择性信道可以被建模为N *（N+L）Toeplitz矩阵。对于这种特殊类型的多输入多输出（MIMO）信道，我们提出了一个实用的范德蒙预编码，包括投影的机密信息在零空间的接收器2看到的信道，同时叠加的共同消息。对于该方案，我们提供了可实现的速率区域，即常见和机密消息的速率元组，并描述了一些特殊情况下的最佳协方差输入。证明了所提出的方案达到了最佳自由度（d.o.f）区域。更具体地，它使得能够在N+L个符号的块上同时发送1 <= L个机密消息和N-I个公共消息。有趣的是，该方案可以应用于安全的多用户场景，如K+1用户频率选择性BCC与K个机密消息和两个用户频率选择性BCC与两个机密消息。对于每个场景，我们提供了可实现的保密自由度（s.d.o.f.）区域，并证明了Vandermonde预编码的最优性。该方案的一个吸引人的特点是，它不需要任何特定的保密编码技术，但可以应用于任何现有的强大的编码方案。
2009-06-17 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Precoding for Multiple-Antenna Terminals
研究了当系统中的终端具有多个天线时的能量有效预编码问题。考虑到静态和快衰落的多输入多输出（MIMO）信道，能量效率被定义为传输速率功率比，并示出在低发射功率最大化。最有趣的情况是慢衰落MIMO信道之一。对于这种类型的信道，最佳预编码方案通常不是微不足道的。此外，使用所有可用的发射功率在能量效率的意义上并不总是最优的（在这种情况下，其对应于有效发送功率（GPR）比的通信理论定义）。找到最佳的预编码矩阵被证明是一个新的开放的问题，并解决了在几个特殊情况下：1。当只有一个接收天线时; 2.在低或高信噪比状态下; 3.当假设均匀功率分配和大量天线的状态时。一个完整的数值分析来说明推导的结果和陈述的结构。特别是，天线的数量对能源效率的影响进行了评估，并显示是显着的。
2010-11-20 cs.IT math.IT
A Fixed Precoding Approach to Achieve the Degrees of Freedom in X channel
本文旨在提供一种固定的预编码方案，以实现广义遍历X信道的自由度自由度。这是通过使用遍历干扰对齐技术的概念来实现的。因此，在所提出的方法中，发射机不需要知道完整的信道状态信息，而这个假设是现有方法的组成部分。相反，有限速率反馈信道足以实现DoF。换句话说，它表明，信道增益的量化版本是足够的，以实现的自由度。为了深入了解所提出的方法的功能，首先，我们依赖于有限域信道模型，然后将术语扩展到更现实的情况下，包括量化器存在下的色散衰落信道。因此，在瑞利衰落环境中，示出了2log（p）+Theta（log（log（p）的反馈速率可以提供DoF，其中$p$是总发射功率。
2010-10-16 cs.IT math.IT
Joint Quantized Precoding and Bit Allocation for Fronthaul-Constrained Cell-Free Massive MIMO
Bilkent University（比尔肯特大学）
针对前传受限的无小区大规模MIMO下行链路，提出基于Bussgang分解的量化感知联合预编码与比特分配算法，在功率和比特约束下迭代优化，显著优于传统方案。
2026-09-23 cs.IT eess.SP math.IT
Iteratively Weighted MMSE Uplink Precoding for Cell-Free Massive MIMO
在本文中，我们研究了一个无小区的大规模MIMO系统的接入点和用户设备配备多个天线在Weichselberger瑞利衰落信道。我们研究了上行链路的频谱效率（SE）的基础上的两层解码结构与最大比（MR）或局部最小均方误差（MMSE）合并应用在第一层和最佳的大规模衰落解码方法实现在第二层，分别。为了最大化加权和SE，提出了一种基于仅使用信道统计的迭代加权和MMSE（I-WMMSE）算法的上行链路预编码结构。此外，MR结合应用在第一层，我们得到新的可实现的SE表达式和最佳的预编码结构的封闭形式。数值结果验证了我们提出的结果，并表明I-WMMSE预编码可以获得良好的和SE性能。
2022-01-27 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis of One-Bit Quantized Linear Precoding Schemes in Multi-Cell Massive MIMO Downlink
本研究分析多小区一比特大规模MIMO下行链路中MRT和ZF预编码的性能，通过Bussgang分解推导SQINR和可达速率，发现一比特量化降低SQINR，且对传统系统影响更大，并探讨了功率和能量效率。
2023-12-23 cs.IT math.IT
SLNR Based Precoding for One-Bit Quantized Massive MIMO in mmWave Communications
大规模多输入多输出（MIMO）是5G无线通信的关键技术，有望大幅提高容量。低分辨率数据转换器的使用对于大规模MIMO至关重要，以使整体传输尽可能具有成本效益和能源效益。在这项工作中，我们考虑了下行毫米波（mmWave）传输的情况下，多个用户同时服务的大规模MIMO与一位数/模（D/A）转换器。特别是，我们提出了一种新的预编码器设计的基础上的信号泄漏加噪声比（SLNR），最大限度地减少能量泄漏到不需要的用户，同时考虑到由于非线性一位量化的损害。我们表明，众所周知的正则化迫零（RZF）预编码器是一个特定版本的建议SLNR为基础的预编码器，这是当量化损伤完全忽略。数值结果强调显着的性能改善，以及所提出的SLNR为基础的预编码器相比，无论是RZF或迫零（ZF）预编码器。
2019-02-12 cs.IT math.IT
Quantized Precoding and RIS-Assisted Modulation for Integrated Sensing and Communications Systems
在本文中，我们提出了一种新的可重构智能表面（RIS）辅助通感一体化（ISAC）系统与1位量化在ISAC基站。在ISAC系统中引入RIS，以减轻粗量化的影响，并实现感测和通信功能之间的共存。具体来说，我们设计发射预编码器以获得具有所需辐射图案的1位感测波形。然后，RIS相移被设计为调制1比特感测波形以向用户发送M进制相移键控符号。通过数值模拟，我们表明，所提出的方法提供了显着改善的符号错误概率相比，MIMO通信系统具有量化的线性预编码器，同时仍然提供可比的传感性能作为未量化的传感系统。
2022-11-03 cs.IT eess.SP math.IT
Uplink Precoding Design for Cell-Free Massive MIMO with Iteratively Weighted MMSE
在本文中，我们研究了一个无小区的大规模多输入多输出系统的接入点和用户设备配备多个天线在Weichselberger瑞利衰落信道。我们研究了上行链路的频谱效率（SE）的完全集中式处理方案和大规模衰落解码（LSFD）计划。为了进一步提高SE性能，我们设计了基于加权和SE最大化的上行预编码方案。由于加权和SE最大化问题不是联合在所有的优化变量，两个有效的上行链路预编码方案的基础上迭代加权和最小均方误差（I-WMMSE）算法，这依赖于加权MSE的迭代最小化，提出了两个处理方案的调查。此外，最大比合并应用在LSFD计划，我们得到新的封闭形式的可实现的SE表达式和最佳的预编码方案。数值结果验证了所提出的结果，并表明，I-WMMSE预编码方案可以实现良好的和SE性能与大量的UE天线。
2023-01-06 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Precoding Design for Coarsely Quantized MU-MIMO Under Channel Uncertainties
近来，具有低分辨率数模转换器（DAC）的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统由于能够显著降低硬件成本而受到相当大的关注。此外，它已被证明，使用低分辨率DAC，使功耗大大减少，同时保持在可接受的余量内的性能损失，假设的完美知识的信道状态信息（CSI）。在本文中，我们研究的预编码问题的粗量化MU-MIMO系统没有这样的假设。信道不确定性被建模为具有有限二阶统计量的随机矩阵。通过利用多位DAC输出和单位DAC输出之间的有利关系，我们首先将原始复杂的预编码问题转化为非凸二进制优化问题。然后，利用S-过程引理，将非凸问题转化为一个具有凸约束的简单形式，最后用半定松弛（SDR）方法求解。与现有的代表性方法相比，所提出的预编码器对各种信道不确定性是鲁棒的，并且能够支持具有更高阶调制的MUMM 0系统，例如，16QAM。
2019-05-14 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter Wave Massive MIMO Downlink Per-Group Communications with Hybrid Linear Precoding
我们解决的问题，分析和分类组中的下行链路信道环境中的毫米波长小区，占路径损耗，多径衰落，和用户设备（UE）阻塞，通过采用混合传播和多径衰落模型，从而使用准确的组间干扰建模。基站（BS）采用大型均匀平面阵列（UPA）来促进高效率的大规模多输入多输出（MIMO）通信。UE配备有单个天线并且均匀地分布在小区内。关键问题是分析和定义预编码组。因为在组之间期望公平类型的吞吐量，所以必要时采用组合频分和空分复用（CFSDM）。我们表明，通过采用三个子载波频率，可以有效地将UE分成高吞吐量组，每组采用基于虚拟信道模型波束（VCMB）的内部预编码，然后是高效的多用户多输入多输出（MU-MIMO）外部预编码器。对于每一组，我们研究了三种不同的分组方法，提供不同的优势。我们表明，零强制每组预编码（ZF-PGP）的零强制预编码（ZFP）提供的改进是非常高的。
2020-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
On Out-of-Band Emissions of Quantized Precoding in Massive MU-MIMO-OFDM
本文分析了大规模多用户多输入多输出（MIMO）下行链路中的带外发射。我们专注于系统中的基站（BS）配备了低分辨率的数字到模拟转换器（DAC）和正交频分复用（OFDM）是用来通信的用户设备（UE）的频率选择性信道。我们证明，模拟滤波结合简单的频域数字预失真（DPD）在BS能够显着减少OOB排放，但降低了信号干扰噪声和失真比（SINDR）在UE和增加的峰均功率比（PAR）在BS。我们使用Bussgang定理来表征OOB发射、SINDR和PAR之间的权衡，并研究模拟滤波器和DPD对大规模MU-MIMO-OFDM下行链路的误码率性能的影响。我们的研究结果表明，通过仔细调整的模拟滤波器的参数，可以实现一个显着减少OOB排放只有一个温和的退化的错误率性能和PAR。
2017-12-04 cs.IT math.IT
Hybrid Precoding Architecture for Massive Multiuser MIMO with Dissipation: Sub-Connected or Fully-Connected Structures?
本文研究了大规模多用户多输入多输出（MIMO）系统中有限反馈信道下的混合预编码结构。我们专注于在一个更现实的硬件网络模型下的混合预编码的系统性能，特别是，不可避免的耗散。量化的模拟和数字预编码的效果进行了表征。我们研究了两种典型的混合预编码结构的频谱效率，即，子连接结构和全连接结构。结果表明，增加信号功率可以补偿量化模拟预编码带来的性能损失。此外，通过捕获混合处理的有效信道的性质，我们采用了基于信道相关性的码本，并证明了该码本显示出比传统的随机矢量量化（RVQ）码本有很大的优势。研究还发现，无论是在大规模MIMO还是在低信噪比的情况下，如果采用基于信道相关性的码本，子连接结构的性能总是优于全连接结构;反之，全连接结构的性能更好。瑞利衰落信道和毫米波信道下的仿真结果验证了上述结论。
2018-06-07 cs.IT math.IT
Low-Complexity Hybrid Precoding in Massive Multiuser MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）被设想为提供相当大的容量改进，但是以硬件的高复杂性为代价。在本文中，我们提出了一种低复杂度的混合预编码方案，以接近传统的基带迫零（ZF）预编码（称为全复杂度ZF），这被认为是一个虚拟的最佳线性预编码方案在大规模MIMO系统的性能。所提出的混合预编码方案，称为相位ZF（PZF），本质上是在RF域应用仅相位控制，然后基于从基带看到的有效信道执行低维基带ZF预编码。重量化的RF相位控制高达$2$位的精度也被认为是和招致非常有限的退化。该方案在理想瑞利衰落信道和稀疏散射毫米波（mmWave）信道中进行了仿真，都达到了非常理想的性能。
2014-10-15 cs.IT math.IT
Structured Compute-and-Forward with phase precoding scheme: Beyond integers
在这项工作中，我们专注于K-用户高斯对称复值干扰信道（GS-CIC）。无线网络中的计算和转发（CoF）协议已经被用于高斯对称实值干扰信道（GS-RIC），以近似地获得此类信道的容量，并且通过在目的地求解线性方程组来进行干扰对准（IA）。我们的目标是使该协议适用于GS-CIC。在高信噪比（SNR）下，该协议显示出强干扰和非常强干扰情况下可实现的和速率的衰落行为。在复数场中，这种类似于随机的行为与复交叉信道系数的相位有关。为了避免这种类似衰落的行为，我们考虑Z[i]-格码，我们提出了一个相位预编码方案的CoF协议与部分反馈。在该方法中，信道系数的相位然后将被反馈到发射机，以便选择最佳的预编码器因子来控制该随机行为。我们进一步模拟了该方案给出的可实现的和速率，并表明在限制可实现的和速率的随机行为方面可以获得显着的增益改善。
2016-05-10 cs.IT math.IT
Constant-Envelope Quantized Precoding with Power Control for Cell-Free Massive MIMO-OFDM
Bilkent University（比尔肯特大学）；TOBB University of Economics and Technology（托布经济技术大学）
针对无蜂窝大规模MIMO-OFDM系统，研究低分辨率DAC下的量化恒包络预编码设计，并提出一种跨接入点的功率控制策略以缓解严重量化发射机的不利影响，显著提升未编码误码率性能。
2026-05-22 cs.IT eess.SP math.IT
Compute-and-Forward for the Interference Channel: Diversity Precoding
干扰对齐是解决多用户无线通信系统中干扰问题的一种新方法。最近，已经提出了计算并转发（CF）变换来近似K用户高斯对称干扰信道的容量，并且在无线网络中实际执行干扰对齐。然而，该技术在可实现的和速率方面表现出随机行为，特别是在高SNR下。在这项工作中，这种随机行为的起源进行了分析，并提出了一种新的预编码技术的基础上的黄金比例，以减少衰落的经验，在高信噪比下可实现的和速率。
2014-10-05 cs.IT math.IT
Full-Diversity Precoding Design of Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Orthogonal Frequency Division Multiplexing
多输入多输出（MIMO）技术已经与正交频分复用（OFDM）结合用于宽带无线通信系统。比特交织编码多波束形成（BICMB）可以在平坦衰落MIMO信道中实现空间分集和空间复用。在频率选择性衰落MIMO信道中，BICMB-OFDM（BICMB-OFDM）可以同时提供空间分集和多径分集，是一种重要的技术。在我们之前的工作中，子载波分组技术被应用于对抗子载波相关性的负面影响。证明了在R_cSL<=1的条件下，BICMB-OFDM-SG（BICMB-OFDM-SG）可以实现全分集，其中R_c、S和L分别为码率、每个子载波上的并行流数和信道抽头数。全分集条件意味着如果S增加，则R_c可能必须减小以保持全分集。因此，增加并行流的数量可能不会提高总传输速率。本文采用预编码技术来克服BICMB-OFDM-SG中R_cSL<=1的全分集限制问题。首先，对预编码后的BICMB-OFDM-SG进行了分集分析。然后，全分集预编码设计开发与最小可实现的解码复杂度。
2013-06-30 cs.IT math.IT
Efficient Quantized Constant Envelope Precoding for Multiuser Downlink Massive MIMO Systems
量化恒包络（QCE）预编码是一种在每个天线上只允许离散QCE发射信号的新的传输方案，由于其能够降低大规模多输入多输出（MIMO）系统的硬件成本和能量消耗而受到越来越多的研究兴趣。然而，QCE发射信号的离散性质极大地使预编码设计复杂化。在本文中，我们考虑QCE预编码问题的大规模MIMO系统与相移键控（PSK）调制和开发一种有效的方法来解决建设性干扰（CI）为基础的问题制定。我们的方法是基于一个定制设计的（连续）惩罚模型，相当于原来的离散问题。具体地说，惩罚模型放松了离散QCE约束，并在目标中用负的$\ell_2$ -范数项对其进行惩罚，这导致非光滑非凸优化问题。为了解决这个问题，我们求助于我们最近提出的交替优化（AO）算法。我们表明，AO算法承认封闭形式的更新，在每次迭代时，适用于我们的问题，从而可以有效地实现。仿真结果表明，该方法优于现有的算法。
2023-02-20 cs.IT eess.SP math.IT
Polar Coding for Secure Transmission in MISO Fading Wiretap Channels
本文提出了一种用于多输入单输出单天线窃听（MISOSE）衰落信道下保密通信的极化编码方案。我们考虑的情况下，块衰落信道与已知的窃听信道状态信息（CSI）和衰落信道与已知的窃听信道分布信息（CDI）的情况。我们使用人工噪声辅助的安全预编码方法，以最大限度地提高保密容量在第一种情况下，并克服不知道窃听CSI在第二种情况下。我们表明，我们提出的方案可以提供可靠和安全的通信MISOSE信道的编码和解码复杂度低。
2014-11-10 cs.IT math.IT
Coding for Quasi-Static Fading Channel with Imperfect CSI at the Transmitter and Quantized Feedback
本文针对发射端具有不完美信道状态信息和量化反馈的准静态衰落信道，通过在 SK 型收发机中引入模格函数与辅助信号，完全消除了由 I-CSIT 引起的译码错误，成功设计了高效的 SK 型编码方案。
2025-07-02 cs.IT math.IT
Quantized Multimode Precoding in Spatially Correlated Multi-Antenna Channels
多模预编码，其中独立数据流的数量被最佳地适配，可以用于最大化多天线通信系统中可实现的吞吐量。受业界所接受的标准化工作的启发，这项工作的重点是系统的预编码器设计与现实的假设空间相关性，信道状态信息（CSI）在发射机和接收机，和实现的复杂性。对于信道矩阵的空间相关性，我们假设一个通用的信道模型，基于物理原理，已被许多最近的测量活动验证。我们还假设一个相干的接收机和知识的空间统计在发射机以及存在一个理想的，低速率的反馈链路从接收机到发射机。反向链路用于码本索引反馈，并且这项工作的目标是构造预编码器码本，其响应于统计信息而自适应，使得可实现的吞吐量相对于固定的、非自适应的i.i.d.码本设计我们说明了一个码本的半酉预编码器矩阵定位在格拉斯曼流形上的一些固定的中心周围，可以通过低复杂度的地图，可以旋转和缩放的格拉斯曼流形上的子流形的空间相关性被歪斜。偏斜码本结合低复杂度的统计功率分配方案，然后示出，以弥合一个完美的CSI基准和i.i. d之间的性能差距。码本设计
2008-01-23 cs.IT math.IT
Interference Reduction in Multi-Cell Massive MIMO Systems II: Downlink Analysis for a Finite Number of Antennas
对于下行链路多小区预编码，通常假设在基站（BS）处共享全局信道信息。在每个BS配备有大量天线的大规模多输入多输出（MIMO）系统的背景下，共享瞬时衰落信道系数消耗大量资源。要考虑实际可实现的方法，我们在本文中研究的干扰减少预编码的基础上使用的大规模衰落系数，依赖于路径损耗模型和独立于一个特定的天线。我们专注于下行链路多小区预编码设计时，每个基站配备了一个实际上有限数量的天线。在这种操作制度下，导频污染不是主要的干扰源，需要减轻所有类型的干扰。本文使用优化方法设计预编码方法，使网络中的所有用户都能获得相同的服务质量（QoS），即，最大化所有用户之间的最小信号与干扰加噪声比（SINR）。所提出的优化问题被证明是拟凸的，并且可以得到最优解。我们还提出了低复杂度的次优算法，通过上行链路和下行链路的对偶。仿真结果表明，所提出的预编码方法提高了5%的中断率超过1000倍，相比其他已知的干扰抑制技术。
2014-11-15 cs.IT math.IT
Green One-Bit Quantized Precoding in Cell-Free Massive MIMO
本文针对无蜂窝大规模MIMO系统的高功耗问题，提出一种基于符号向量结构动态停用天线的绿色一位量化预编码算法，在降低功耗的同时性能优于SQUID和RZF等现有方法。
2025-09-20 cs.IT eess.SP math.IT
Modulation Diversity in Fading Channels with Quantized Receiver
在本文中，我们解决的设计代码，实现调制分集在块衰落单输入单输出（SISO）信道的信号量化在接收端和低复杂度的解码。对于未量化的接收机，已知基于代数旋转的编码可以实现调制编码分集。另一方面，对于量化接收机，代数旋转可能无法保证分集。通过分析，我们提出了具体的旋转，导致码字具有等距分量投影。我们表明，该编码方案实现了最大的调制分集与低复杂度的最小距离解码器和完善的信道知识。放松完美的信道知识的假设，我们提出了一种新的训练/估计和接收机控制技术来估计信道。我们表明，我们的编码/训练/估计方案和最小距离解码实现的错误概率性能与完美的信道知识。
2011-04-06 cs.IT math.IT
MSE-optimal 1-bit Precoding for Multiuser MIMO via Branch and Bound
在本文中，我们解决的总和均方误差（MSE）最优的1比特量化预编码问题，正是小到中等规模的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统通过分支定界。为此，我们重新制定了原来的NP难预编码问题作为一个树搜索，并部署了一些策略，提高修剪效率，而不牺牲最优性。我们评估的错误率性能和复杂性的1位分支定界（BB-1）预编码器，并比较其功效现有的，次优的MU-MIMO系统中的1位预编码算法。
2018-04-09 cs.IT math.IT
Energy Optimization across Training and Data for Multiuser Minimum Sum-MSE Linear Precoding
本文研究了在不完全信道状态信息下多用户下行链路系统中的最小和均方误差（sum-MSE）线性收发机设计。具体来说，我们得到了这样一个系统的训练和数据阶段的最佳能量分配。在等平均功率的不相关瑞利块衰落信道的MMSE估计下，证明了能量分配和收发机设计优化问题的可分性。一个封闭形式的最佳能量分配推导和应用到现有的收发器设计。分析和仿真结果表明，所提出的设计可以实现的改进。
2010-01-18 cs.IT math.IT
Subcarrier grouping with environmental sensing for MIMO-OFDM systems over correlated double-selective fading channels
随着MIMO-OFDM系统中物理天线数和子载波数的增加，信道侧信息反馈量和信号预编码复杂度的增加将消耗更多的系统资源，甚至达到不可容忍的程度。为了解决这个问题，以前的工作主要集中在固定的子载波分组大小和预编码的MIMO信号在同一组与酉信道状态信息（CSI）。它可以减少系统的负担，但这样的过程会导致系统容量的损失，由于在预编码过程中的信道失配。在本文中，我们考虑了MIMOOFDM系统在双选择i.i.d.瑞利信道的容量损失，并从理论上研究了群大小与容量损失之间的定量关系.利用我们的理论结果，我们还提出了一个自适应子载波分组算法，它不仅能够有一个很好的控制系统的服务质量，但也减少了系统负担显着。数值结果表明，MIMO-OFDM系统的系统设计提供了有价值的见解，并表明所提出的子载波分组方案是非常有效的，在一些常见的情况下。
2017-06-19 cs.IT math.IT
Optimized Precoding for MU-MIMO With Fronthaul Quantization
多用户多输入多输出（MU-MIMO）的第一次广泛使用之一是在5G网络中，其中每个基站都有一个先进的天线系统（AAS），该天线系统通过容量受限的前传连接到基带单元（BBU）。在AAS配置中，多个无源天线元件和无线电单元被集成到单个盒子中。本文研究了单小区MU-MIMO系统中的预编码下行链路传输。我们研究了有限容量前传下AAS的优化线性预编码，这需要对预编码矩阵进行量化。我们提出了一种新的预编码设计，是知道的前传量化和最小化的均方误差在接收端。我们使用球形解码（SD）方法计算预编码矩阵。我们还提出了一个启发式的低复杂度的方法来量化预编码。这种启发式算法对于大规模多输入多输出系统来说在计算上足够高效。数值结果表明，我们提出的预编码显着优于量化未知的预编码和其他以前的方法的总和速率。考虑到复杂度的降低，我们的启发式方法相比量化感知预编码的性能损失是微不足道的，这使得启发式方法对于实时应用是可行的。我们考虑完美和不完美的信道状态信息。
2022-09-05 cs.IT eess.SP math.IT
Outage behavior of slow fading channels with power control using noisy quantized CSIT
本研究的主题是在多天线慢衰落信道下，量化反馈和部分功率控制的中断行为。一个固定速率的通信系统被认为是。从文献中得知，在无误差反馈的情况下，用于功率控制的中断最优量化器具有循环结构。此外，系统的分集增益与功率控制码本的基数成多项式增加。在这里，一个类似的系统进行了研究，但当反馈链路是容易出错的。我们证明，在高信噪比制度，最佳量化器结构与噪声反馈仍然是圆形的，最佳Voronoi区域是连续的非零概率区间。此外，最优功率控制码本类似于信道优化标量量化器（COSQ），即，Voronoi区域与错误的反馈信息合并。使用COSQ，系统的中断性能优于无反馈方案。然而，渐近分析表明，系统的分集增益是相同的no-CSIT计划，如果有一个非零和非零的反馈错误概率。
2008-04-04 cs.IT math.IT
Constant Envelope Precoding for Power-Efficient Downlink Wireless Communication in Multi-User MIMO Systems Using Large Antenna Arrays
我们考虑具有N个天线的基站（BS）和M个单天线用户之间的下行链路蜂窝多用户通信，即，N × M高斯广播信道（GBC）。在仅平均总发射功率约束（APC）下，BS处的大型天线阵列（具有数十个到数百个天线）最近已经被示出为利用简单的预编码技术实现显著的多用户干扰（MUI）抑制。然而，在实践中构建大型阵列将需要廉价/功率高效的射频（RF）电子组件。有助于使用最省电的RF组件的发射信号的类型是恒定包络（CE）信号。在某些温和的信道条件下（包括i.i.d.衰落），我们分析表明，即使在严格的每天线CE传输约束（与APC相比），MUI抑制仍然可以实现与大型天线阵列。我们的分析还表明，与一个固定的M和增加的N，总的发送功率可以降低，同时保持恒定的信号干扰噪声比（SINR）的水平在每个用户。我们还提出了一种新的低复杂度CE预编码方案，使用它，我们确认我们的分析观察i.i.d.瑞利衰落信道，通过蒙特卡罗仿真。在每天线CE约束下的信息和速率的仿真示出，对于固定的M和固定的期望和速率，所需的总发射功率随着N的增加而线性地减小，即，时间复杂度为O（N）此外，就实现固定的期望信息总速率所需的总发射功率而言，尽管有严格的每天线CE约束，所提出的CE预编码方案的性能接近于GBC总容量（在APC下）实现方案。
2011-11-04 cs.IT math.IT
Coding for Fading Channels with Imperfect CSI at the Transmitter and Quantized Feedback
本文提出了一种适用于多路径衰落信道的 SK 类方案，通过中继策略提升传输速率并转换时域信道为频域 MIMO 信道。
2026-01-10 cs.IT math.IT
Sum Capacity Loss Quantification With Optimal and Sub-Optimal Precoding in Heterogeneous Multiuser Channels
我们分析近似的最佳下行链路预编码技术的脏纸编码（DPC），和迫零预编码的次优技术，多用户信道的预期总容量损失。我们还考虑了最一般的情况下，多流传输到多个用户，在这里我们评估DPC和块对角化预编码之间的预期总容量损失。与以前不同的是，假设异质莱斯衰落，我们利用众所周知的仿射近似预测的预期总和容量差异两种预编码器类型（最佳和次优）在广泛的系统和传播参数。此外，对于单流传输，我们考虑加权和容量最大化的问题，其中提出了两种预编码器类型之间的和容量差异的类似量化。在这样做时，我们公开了，功率分配给不同的用户成比例，他们各自的权重渐近最大化的加权和容量。数值模拟，以证明开发的表达式相对于他们的模拟同行的紧密性。
2021-11-19 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Zero-Forcing Precoding in Multi-Cell One-Bit Massive MIMO Downlink
研究了多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统的下行链路性能，该系统在每个基站（BS）的接收和发送射频（RF）链中采用1位模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），以降低功耗。我们利用Bussgang分解推导出最小均方误差（MMSE）信道估计在每个基站的基础上接收的量化的上行链路训练信号，和渐近封闭形式的表达式下实现的下行链路速率下一位量化迫零（ZF）预编码使用估计的信道。导出的表达式明确地示出了量化噪声、热噪声、导频污染和干扰的影响，并且被用来研究在一比特MIMO系统的每个BS处执行以及常规MIMO系统所需的附加天线的数量。数值结果验证了我们的分析，并显示，尽管需要更多的天线来实现相同的和平均速率，一比特的大规模MIMO系统是更节能的比传统的系统，特别是在高采样频率。
2023-03-06 cs.IT math.IT
Low-Resolution Precoding for Multi-Antenna Downlink Channels and OFDM
下行链路预编码被考虑用于多径多输入单输出信道，其中基站使用正交频分复用和低分辨率信令。提出了一种量化坐标最小化（QCM）算法，并将其性能与其他预编码算法进行了比较，包括平方无穷范数松弛（SQUID），多天线贪婪迭代量化（MAGIQ）和最大安全裕度预编码。MAGIQ和QCM实现了最高的信息速率，QCM具有最低的复杂度，以乘法的数量来衡量。计算导频辅助信道估计和数据辅助信道估计的信息速率。5G低密度奇偶校验码的比特出错率证实了信息理论计算。在发射机处具有不完善信道知识的仿真表明，QCM和SQUID的性能以与具有高分辨率量化器的迫零预编码类似的方式下降。
2022-08-29 cs.IT math.IT
Near-Optimal Linear Precoding with Low Complexity for Massive MIMO
由于下行链路大规模MIMO系统的特殊信道特性，线性预编码技术可以获得接近最优的容量，但由于需要复杂的大尺寸矩阵求逆，因此具有较高的复杂度。在本文中，我们提出了一种低复杂度的线性预编码方案的基础上的高斯-赛德尔（GS）方法。该方案无需进行复杂的矩阵求逆运算，就能以迭代的方式获得接近经典线性预编码方案容量的性能，从而将整体复杂度降低一个数量级。从以下三个方面分析了所提出的基于GS的预编码的性能保证。首先，我们证明了基于GS的预编码满足发射功率约束。然后，我们证明了基于GS的预编码比最近提出的基于Neumann的预编码具有更快的收敛速度。最后，量化了基于GS的预编码的收敛速度，表明基于GS的预编码随着基站天线数的增加而收敛得更快。为了进一步加快收敛速度，降低算法复杂度，本文提出了一种基于区域的初始解，该初始解比传统的初始解更接近最终解。仿真结果表明，在瑞利衰落信道和空间相关信道中，该方案的性能优于基于Neumann的预编码，并且仅需少量迭代就能达到经典线性预编码方案的精确容量逼近性能。
2014-11-15 cs.IT math.IT
