Achievable Throughput of Multi-mode Multiuser MIMO with Imperfect CSI Constraints
对于具有不完全信道状态信息的多输入多输出（MIMO）广播信道，其容量和最优传输技术尚未完全被发现。在本文中，我们推导出可实现的遍历速率的MIMO衰落广播信道时，CSI延迟和量化。结果表明，我们不应该支持太多的用户与空分复用由于残留的用户间干扰所造成的不完善的CSI。基于推导出的可达速率，我们提出了一种多模传输策略，以最大化的吞吐量，自适应调整的活跃用户的数量的基础上的信道统计信息。
2008-12-16 cs.IT math.IT
Achievable DoF Regions of Three-User MIMO Broadcast Channel with Delayed CSIT
对于两用户多输入多输出（MIMO）广播信道，在发射端具有延迟信道状态信息（CSIT）和任意天线配置，得到了所有的自由度（DoF）区域.然而，对于具有延迟CSIT和任意天线配置的三用户MIMO广播信道，2阶消息的DoF区域仍然不清楚，并且仅获得1阶消息的部分可实现的DoF区域，其中2阶消息和1阶消息分别由两个接收机和一个接收机期望。本文针对具有延迟CSIT和任意天线配置的三用户MIMO广播信道，首先设计了二阶消息和一阶消息的传输方案。接下来，我们提出了分析可实现的自由度区域的传输方案的转换方法。特别地，我们将传输方案的译码条件w.r.t.相位持续时间进入可实现的DoF区域w.r.t.通过连接相位持续时间和可实现的DoF的可实现的DoF元组表达式，可实现的DoF。其结果是，2阶消息的自由度区域的特点和1阶消息的可实现的自由度区域被完全表达。此外，对于1阶消息，我们推导出的充分条件下，建议的可实现的自由度区域是自由度区域。
2020-12-30 cs.IT math.IT
Achievable Rate of Rician Large-Scale MIMO Channels with Transceiver Hardware Impairments
收发器硬件损伤（例如，相位噪声、同相/正交相位（I/Q）不平衡、放大器非线性和量化误差）对无线通信的性能具有明显的降级影响。虽然先前的工作已经提高了我们的知识，单用户多输入多输出（MIMO）系统在瑞利衰落信道的硬件损伤的影响，分析包括莱斯衰落信道还没有。在本文中，我们追求的规则和大规模（LS）的莱斯衰落信道MIMO系统的详细分析，推导出新的，封闭形式的表达式，可实现的速率提供了一些重要的见解，为实际的系统设计。更具体地，对于具有硬件损伤的常规MIMO系统，总是存在有限的可实现速率上限，这与发射功率和衰落条件无关。对于LS-MIMO系统，有趣的是发现可实现的速率损失取决于Rician $K$因子，这揭示了LS-MIMO系统中的有利传播可以消除硬件损伤的影响。然而，我们表明，非理想的LS-MIMO系统仍然可以实现高的频谱效率，由于其巨大的自由度。
2015-11-27 cs.IT math.IT
Multi-User MIMO Receivers With Partial State Information
我们考虑使用正交频分复用（OFDM）的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统。几种接收机被开发用于MU-MIMO传输的数据检测，其中两个用户共享相同的OFDM时间和频率资源。接收机具有关于MU-MIMO传输的部分状态信息，其中每个接收机具有MU-MIMO信道的知识，然而，共同调度的用户的调制星座是未知的。我们提出了一个联合最大似然（ML）调制分类的联合调度用户和数据检测接收机使用最大对数MAP近似。它示出的调制分类的决策度量是一个累积在一组音调的欧几里得距离计算，也使用的最大对数MAP检测器的位对数似然比（LLR）的软判决生成。一个有效的硬件实现出现，利用这种共性之间的分类和检测步骤，并导致共享的硬件资源。通过计算机模拟，比较了该接收机与几种线性接收机的链路性能。结果表明，对于Turbo码速率为$1/2$的$64$-QAM，在$1\%$误出错率（BLER）下，在零发射和接收天线相关性的情况下，所提出的接收机在信噪比（SNR）上比置零投影接收机提高了\unit [1.5] dB.然而，在高天线相关性的情况下，线性接收器方法相对于最佳接收器遭受显著损失。
2015-02-01 cs.IT math.IT
Towards Atomic MIMO Receivers
针对原子接收机与无线通信融合缺乏系统性方法的问题，本研究构建原子MIMO接收机框架，提出有偏GS算法与EM-GS算法解决其非线性有偏相位恢复检测问题，通过理论与仿真验证了有效性。
2024-09-12 cs.IT math.IT
Achievable Degrees of Freedom Region of the MIMO Relay Networks using the Detour Schemes
本文研究了MIMO中继网络的自由度。我们从一般的Y信道开始，其中每个用户具有$M_i$天线，并且旨在通过配备有$N$天线的中继与其他两个用户交换消息。然后，我们将我们的工作扩展到一般的4用户MIMO中继网络。与大多数以前的工作集中在网络的总自由度不同，我们的目标是描述可实现的自由度区域。我们开发了一个外边界的自由度区域的基础上的概念，单侧精灵。然后，我们定义了一个新的可达区域使用信号空间对齐（SSA）和迂回计划。我们的可实现的方案实现了与$M_i$和$N$相关的某些条件的上界。
2014-02-28 cs.IT math.IT
Downlink Achievable Rate Analysis in Massive MIMO Systems with One-Bit DACs
在这封信中，我们调查的大规模多输入多输出（MIMO）系统的下行链路性能的基站配备了一位模数/数模转换器（ADC/DAC）。考虑到基于训练的传输，我们假设基站（BS）采用线性最小均方误差（LMMSE）信道估计器，并将信道估计作为真实信道来预编码数据符号。我们推导出匹配滤波器（MF）预编码的下行链路可达速率的表达式。一个详细的分析所产生的功率效率追求使用我们的表达式的可实现的速率。数值结果验证了我们的分析。特别是，它示出，与传统的大规模MIMO系统相比，在一比特的大规模MIMO系统的性能损失可以通过在BS部署大约2.5倍多的天线来补偿。
2017-02-10 cs.IT math.IT
Integer-Forcing MIMO Linear Receivers Based on Lattice Reduction
针对多输入多输出（MIMO）衰落信道，提出了一种新的整数强制（IF）线性接收机结构，其中接收符号的整数线性组合必须作为解码过程的一部分进行计算。在本文中，我们提出了一种方法的基础上Hermite-Korkine-Zolotareff（HKZ）和Minkowski格基减少算法，以获得整数系数的中频接收机。我们表明，该方法提供了一个下界的遍历速率，并实现了充分的接收分集。研究了复Lenstra-Lenstra-Lovasz（LLL）格点约简算法（CLLL）求解该问题的适用性。此外，我们建立了建议的中频线性接收机和格约简辅助MIMO检测器（具有相同的复杂度）之间的连接，并指出前者的接收机的优势，后者。对于$2 \times 2$和$4\times 4$ MIMO信道，我们比较了所提出的方法与其他线性接收机的编码块出错率和比特出错率。仿真结果表明，该方法的性能优于迫零（ZF）接收机，最小均方误差（MMSE）接收机，格型约简辅助MIMO检测器。
2013-07-14 cs.IT math.IT
Spatial Oversampling in LOS MIMO Systems with 1-Bit Quantization at the Receiver
在本文中，我们研究的LOS MIMO系统，使用1位量化和空间过采样在接收端的可达到的速率。我们建议，通过使用额外的天线在接收端，所产生的损失，由于量化的强限制，可以减少。互信息的结果表明，相当大的速率增益可以实现依赖于天线的数量和安排。在某些情况下，甚至可以获得来自发射机的全部可用速率。此外，结果还表明，二维天线阵列可以受益于空间过采样比一维阵列，当使用1位量化在LOS MIMO场景。
2017-02-10 cs.IT math.IT
Uplink Achievable Rate for Massive MIMO with Low-Resolution ADC
在这封信中，我们推导出一个大规模的多输入多输出（MIMO）天线系统的上行链路可达到的速率时，有限精度的模数转换器（ADC）和共同的最大比合并技术在接收机的近似解析表达式。为了得到这个表达式，我们把量化噪声作为一个加性量化噪声模型。考虑到得到的表达式，我们表明，低分辨率ADC导致可实现的速率下降，但性能损失可以通过增加接收天线的数量来补偿。此外，我们研究了天线数目与ADC分辨率之间的关系，以及功率-缩放定律。这些讨论支持在实际的大规模MIMO系统中配备低分辨率的高经济性ADC的可行性。
2015-12-02 cs.IT math.IT
Blind Adaptive MIMO Receivers for Space-Time Block-Coded DS-CDMA Systems in Multipath Channels Using the Constant Modulus Criterion
本文提出了一种适用于DS-CDMA系统的盲自适应多输入多输出（MIMO）线性接收机。基于约束优化技术，提出了空时码约束恒模（CCM）设计准则，并给出了递推最小二乘（RLS）自适应算法，用于线性接收机参数的估计。本文还提出了一种基于子空间方法的MIMO DS-CDMA系统空时信道盲估计方法和一种有效的RLS算法。针对一个下行链路场景的仿真评估了所提出的算法在几种情况下对现有的方法。
2012-12-29 cs.IT math.IT
Achievable Degrees of Freedom in MIMO Correlatively Changing Fading Channels
在相关变化的衰落信道中，发射信号和无噪声接收信号之间的关系被建模为不同维数流形上的非线性映射。维数计数论证指出，该映射概率为1的双射邻域的维数可作为系统的自由度，我们称非线性解码方法得到的自由度为非线性自由度。
2014-01-25 cs.IT math.IT
Achievable Uplink Rates for Massive MIMO with Coarse Quantization
大规模MIMO基站的硬件复杂性很高，需要数百个无线电链路，这使得商业化建设具有挑战性。降低接收器的硬件复杂度和功耗的一种方式是降低模数转换器（ADC）的分辨率。我们推导出一个大规模MIMO系统的任意量化的可实现的速率，并使用此速率来表明，低至3位的ADC可以使用没有显着的性能损失在频谱效率约3.5 bpcu每用户，也从较强的发射机的干扰和自动增益控制的一些缺陷。
2016-11-17 cs.IT math.IT
Performance of MMSE MIMO Receivers: A Large N Analysis for Correlated Channels
线性接收机被认为是一种有吸引力的低复杂度的替代多天线MIMO通信的最佳处理。在本文中，我们描述了MMSE MIMO接收机的性能在大天线数量的限制，在信道相关性的存在。使用副本的方法，我们推广我们的结果arXiv：0810.0883克罗内克积相关信道，并计算并行MMSE子信道的MIMO系统的互信息的渐近均值和方差。副本方法允许我们使用最佳接收机互信息和高斯输入的MMSE SIR之间的关系来计算MMSE子信道的SIR的联合矩。使用arXiv：0810.0883中讨论的方法，可以示出互信息在分布上收敛于高斯随机变量。我们的结果同意非常好的模拟，即使有一个中等数量的天线。
2009-02-20 cs.IT math.IT
The degrees of freedom of MIMO networks with full-duplex receiver cooperation but no CSIT
研究了即使在各向同性衰落和发射端没有信道状态信息（或输出反馈）的情况下，多用户网络的自由度（DoF）是否可以得到增强的问题。为此，两个用户MIMO（多输入，多输出）的广播和干扰信道进行了研究，没有边信息，无论在发射机和接收机配备了全双工无线电。全双工特征允许接收器协作，因为每个接收器除了接收由发射器发送的信号之外，还可以同时将相同频带中的信号发送到另一接收器。与具有CSIT和全双工接收器的MIMO网络的情况不同，对于其DoF是已知的，示出了对于没有CSIT的MIMO网络，全双工接收器合作在甚至DoF区域被增强的程度上是有益的。实际上，对于由不同终端处的天线数量的某些关系定义的两用户MIMO广播和干扰信道的重要类别，建立精确的DoF区域。实现DoF最优性能的关键是新的反向协作干扰对齐方案。它们的最优性是通过对这些网络的某些基因辅助或增强版本的DoF分析来建立的。
2012-09-06 cs.IT math.IT
Jamming Resistant Receivers for Massive MIMO
我们设计了抗干扰接收机，以提高大规模MIMO上行链路信道对干扰的鲁棒性。在导频阶段，我们不仅估计期望的信道，但也干扰信道利用故意未使用的导频序列。干扰信道估计被用来构造线性接收滤波器，以减少干扰对可达速率的影响。所提出的计划的性能进行了分析和数值评估。这些结果表明，所提出的方案大大提高了速率相比，传统的接收机。此外，所提出的方案仍然工作得很好与更强的干扰功率。
2017-02-15 cs.IT math.IT
Performance of Cell-Free Massive MIMO Systems with MMSE and LSFD Receivers
无小区大规模MIMO包括大量分布式单天线接入点（AP），为数量少得多的用户提供服务。不存在小区划分，并且每个用户由所有AP服务。本文研究了采用最小均方误差（MMSE）和大尺度衰落译码（LSFD）接收机的无小区系统的上行链路性能。LSFD接收机的主要思想是仅利用AP和用户之间的大尺度衰落系数来最大化可达到的吞吐量。推导了MMSE和LSFD接收机的容量下界。推导了MMSE接收机信干噪比（SINR）仅随大尺度衰落系数变化的渐近近似表达式。所得到的近似是准确的，即使是少量的天线。MMSE和LSFD接收机在5%中断率方面分别比匹配滤波器（MF）接收机具有5倍和2倍的增益。
2017-02-08 cs.IT math.IT
Non-iterative Joint Detection-Decoding Receiver for LDPC-Coded MIMO Systems Based on SDR
半定松弛（SDR）检测器已被证明是成功的接近最大似然（ML）性能，而时间复杂度只有多项式。我们提出了一种新的接收机联合利用前向纠错（FEC）码信息的SDR检测过程。通过码约束的加强，联合SDR检测器向下游解码器提供可靠性大大提高的软信息，因此以显著的增益优于现有的接收器。
2018-08-15 cs.IT math.IT
Unsourced Random Access with the MIMO Receiver: Projection Decoding Analysis
我们考虑使用MIMO接收器的无源随机接入-这是未来5G/6 G无线网络的关键通信场景。我们进行基于投影的解码器分析，并推导出能量效率的可扩展性界限时，信道状态信息是未知的发射机和接收机（无CSI的情况下）。与Gao等人（2023）的最大似然（ML）可验证性界限进行比较。我们表明，有一个新的边界优于ML界的区域。后一个事实不应该让读者感到惊讶，因为当考虑每用户错误概率（PUPE）时，这两个解码标准都是次优的。此外，过渡到投影解码允许显着的降维，这大大减少了计算时间。
2023-03-27 cs.IT math.IT
Asymptotic MIMO Channel Model for Diffusive MC with Fully-absorbing Receivers
这封信介绍了一个分析模型，给出了在扩散的多输入多输出（MIMO）分子通信（MC）系统逐点发射器的球形接收器吸收的分子的渐近累积数。在该模型中，全吸收（FA）接收器之间的相互作用用虚拟点态负分子源的概念来描述，每个球形接收器的最佳位置由其吸收重心来确定.我们发现，有一个协议之间的渐近模型和精确的解析模型的数值解，从文献中描述的接收器之间的相互作用，这是解决了足够长的时间。我们求助于数值解，因为对于精确模型，除了一个发射器和两个接收器的情况之外，没有解析解。我们证明了在时间渐近的情况下，重心往往与FA接收器的中心重合。
2021-12-09 cs.IT math.IT
A New Combination of Message Passing Techniques for Receiver Design in MIMO-OFDM Systems
在本文中，我们提出了一种新的组合消息传递算法，允许置信传播（BP）和平均场（MF）应用于同一个因素节点，使MF可以应用于硬约束因素。基于所提出的消息传递算法，设计了MIMO-OFDM系统的迭代接收机。BP和MF都被用来处理涉及信道系数和数据符号相乘的硬约束因子节点，以降低仅使用BP的复杂度。数值结果表明，提出的低复杂度接收机的误码率性能接近的国家的最先进的接收机，其中只有BP是用来处理硬约束因素，在高信噪比。
2017-01-23 cs.IT math.IT
Achievable Rates of FDD Massive MIMO Systems with Spatial Channel Correlation
众所周知，具有i.i.d.与时分双工（TDD）系统相比，由于在发射机处获取信道状态信息（CSIT）的开销过大，因此，在本文中，我们研究了空间相关信道的FDD大规模MIMO系统的可达速率，考虑CSIT捕获维数损失，CSIT的不完善性和正则化迫零线性预编码器。通过合理设计下行信道训练序列和用户CSIT反馈码本，利用多用户空间信道相关性，优化了可达速率。我们比较我们的可实现的速率与TDD大规模MIMO系统，i.i.d. FDD系统和联合空分复用（JSDM）方案，通过基于流行的信道模型导出可实现速率的确定性等效。结果表明，基于所提出的特征空间信道估计方案，FDD系统和TDD系统之间的速率差距显着缩小，甚至在适度数量的基站天线接近。与JSDM方案相比，我们的方案实现了降维信道估计而无需信道预投影，并且在中等数量的天线和中等到大的信道相干时间下具有更高的吞吐量，尽管具有更高的计算复杂性。
2014-06-29 cs.IT math.IT
Channel Estimation and Uplink Achievable Rates in One-Bit Massive MIMO Systems
本文考虑了一个大规模的多输入多输出（MIMO）系统的上行链路的信道估计和可达到的速率，其中基站配备了一位模数转换器（ADC）。通过使用线性表达式重写非线性一比特量化，我们首先推导出线性最小均方误差（LMMSE）信道估计器的简单而有见地的表达式。然后，采用这种信道估计器，我们推导出一个封闭形式的表达式的最大比合并器（MRC）接收机的可达速率的下限。数值结果验证了我们的分析，并表明我们提出的LMMSE信道估计优于近最大似然（nML）估计先前提出的。
2016-08-19 cs.IT math.IT
MIMO Networks with One-Bit ADCs: Receiver Design and Communication Strategies
高分辨率模数转换器（ADC）通常用于接收机终端以存储接收信号的精确数字表示，从而允许对发送的消息进行可靠解码。然而，在广泛的应用中，例如毫米波通信和大规模多输入多输出（MIMO）系统，由于功率预算限制，使用高分辨率ADC是不可行的。在传统的全数字接收机设计中，每个接收机天线连接到不同的ADC，降低ADC分辨率会导致可实现速率方面的性能损失。一种提出的减轻速率损失的方法是使用模拟线性组合器，从而导致混合接收机的设计。这里，混合框架通过添加延迟元件来增强，以允许时间模拟处理。提出了两类新的接收器，包括延迟元件、模拟线性组合器和一位ADC。在单用户和多用户（上行链路和下行链路）MIMO系统采用建议的接收机的通信的基本限制进行了研究。在高信噪比的制度，它表明，建议的接收器实现最大可实现的速率之间的所有接收器具有相同数量的一位ADC。
2021-12-03 cs.IT math.IT
Transmit Beamforming for MIMO Communication Systems with Low Precision ADC at the Receiver
多天线系统已经被设计在几GHz的带宽中操作的多吉比特通信系统的标准广泛使用。在本文中，我们研究了使用发射机（Tx）波束成形技术，以提高低精度ADC的MIMO系统的性能。我们激励的方法，使用本征模发射波束成形（这施加在完整的MIMO系统的对角结构），并使用本征模功率分配，最大限度地减少未编码的BER的有限精度系统。虽然我们不能保证这种方法的最优性，但我们观察到，即使是低精度ADC，它也可以在没有本征模功率分配的情况下执行高达全精度的系统。例如，在接收机处具有有限精度ADC的高吞吐量MIMO系统中，仿真结果表明，对于接收机处具有3比特精度ADC的3/4 LDPC编码的2x2 MIMO OFDM 16-QAM系统，在26 dB的SNR下实现了0.0001的BER。这比具有全精度但相等本征模功率分配的相同系统所需的好1dB。
2013-10-06 cs.IT math.IT
Achievable Rates of MIMO Systems with Linear Precoding and Iterative LMMSE Detection
我们建立了编码线性系统（包括多输入多输出（MIMO）信道，符号间干扰（ISI）信道和正交频分复用（OFDM）系统）的迭代检测面积定理。我们提出了一种线性预编码技术，渐进地确保高斯的消息通过迭代检测，因为传输块长度趋于无穷大。我们表明，所提出的线性预编码方案与迭代线性最小均方误差（LMMSE）检测是潜在的信息无损，在各种假设的信道状态信息的可用性在发射机（CSIT）。数值结果验证了我们的分析。
2012-08-23 cs.IT math.IT
Blind Adaptive MIMO Receivers for CDMA Systems with Space-Time Block-Codes and Low-Cost Algorithms
针对多径信道下采用多发射天线和空时分组码（STBC）的直接序列码分多址（DS-CDMA）系统，提出了一种低复杂度的盲多输入多输出（MIMO）自适应线性多用户接收机。基于约束优化技术和低复杂度的随机梯度（SG）自适应算法，提出了一种空时码约束恒模（CCM）设计准则，用于空时线性接收机的参数估计。接收机的设计是利用扩频码和空时分组码的独特结构。提出了一种基于子空间方法的空时信道盲估计算法和一种高效的SG算法。针对下行链路的仿真结果表明，所提出的接收机结构和算法具有良好的性能，优于现有方法。
2014-10-21 cs.IT math.IT
Achievable Diversity-Rate Tradeoff of MIMO AF Relaying Systems with MMSE Transceivers
研究了多输入多输出放大转发中继系统中基于最小均方误差（MMSE）的最优收发器的分集阶数。虽然分集复用折衷（DMT）分析准确地预测了MMSE接收机对于正复用增益的行为，但事实证明，对于固定速率的情况，通过DMT的性能是非常不可预测的，因为MMSE策略表现出复杂的速率相关行为。在本文中，我们建立了MIMO AF中继系统的分集率权衡性能的MMSE收发机作为一个封闭的形式为所有固定的速率，从而提供了一个完整的表征的分集阶数与DMT的早期工作。
2013-12-16 cs.IT math.IT
Iterative Turbo Receiver for LDPC-Coded MIMO Systems Based on Semi-definite Relaxation
在这项工作中，我们开发了一种新的迭代Turbo接收机的LDPC编码的多天线系统的基础上半定松弛（SDR）。对于经典的Turbo接收机，前向纠错（FEC）码仅在解码器处使用。尽管如此，通过在检测阶段利用FEC码，我们提出的SDR检测器可以输出外部信息，大大提高了解码器的可靠性。我们还提出了一个简化的SDR涡轮接收机，解决每个码字，而不是解决多个SDR问题的迭代涡轮处理中的一个SDR问题。该方案显著降低了软件无线电Turbo接收机的时间复杂度，而误码性能保持与以前相似。事实上，我们的简化方案是通用的，在这个意义上，它是适用于任何基于列表的迭代接收器。
2018-08-20 cs.IT math.IT
Jamming-Resistant Receivers for the Massive MIMO Uplink
为了提高大规模MIMO上行链路系统抗干扰的鲁棒性，我们设计了一种抗干扰接收机方案。我们假设干扰机在导频和数据传输阶段都对系统进行攻击。该方案的主要特点是，在导频阶段，我们不仅估计合法信道，还利用故意未使用的导频序列来估计干扰信道。干扰信道估计用于构造线性接收滤波器，以抑制干扰信号的影响。该方案的性能分析评估使用大规模MIMO的渐近性质。研究了最优正则迫零接收机和最优功率分配问题。数值结果验证了我们的分析，并表明该方案大大提高了可实现的速率，相比传统的接收机。有趣的是，所提出的方案在强干扰攻击下特别有效，因为改进的干扰信道估计超过了额外的干扰功率。
2017-02-28 cs.IT math.IT
MIMO APP Receiver Processing with Performance-Determined Complexity
通常的接收机处理总是以最佳可实现的比特出错率性能为目标，这可能导致资源的浪费，特别是当传输条件使得最佳性能比所需性能好几个数量级时。在这项工作中，提出了一个处理框架，它允许调整的处理要求的传输条件和所需的比特出错率。它适用于在多输入多输出信道上操作的后验概率接收机。它表明，显着的复杂性节省可以实现在软，球解码器为基础的检测器和信道解码器，只有很小的修改。
2012-01-20 cs.IT math.IT
Multiuser MIMO Achievable Rates with Downlink Training and Channel State Feedback
我们考虑一个MIMO衰落广播信道和计算可实现的遍历速率时，信道状态信息是通过下行链路训练在接收机获得的，它是由信道状态反馈提供给发射机。在各种假设条件下，分析和比较了非量化（模拟）和量化（数字）信道状态反馈方案。当反馈信道使用的每信道状态系数大于1时，数字反馈被示出为潜在的优越性。此外，我们表明，通过适当的数字反馈链路的设计，在反馈中的错误有轻微的影响，即使是简单的未编码调制的反馈信道上使用。我们首先讨论的情况下，一个未衰落的AWGN反馈信道与正交接入，然后衰落MIMO多址接入（MIMO-MAC）的情况下。我们表明，通过利用MIMO-MAC性质的上行链路信道，一个更好的缩放的反馈信道资源与基站天线的数量可以实现。最后，对于延迟反馈的情况下，我们表明，在现实的情况下，衰落过程具有（归一化）最大多普勒频移0 < F < 1/2，最佳复用增益的分数1 - 2F是可实现的。这项工作的一般结论是，非常显着的下行链路吞吐量是可以实现的简单而有效的信道状态反馈，只要反馈链路设计得当。
2009-05-08 cs.IT math.IT
Achievable Rates and Training Overheads for a Measured LOS Massive MIMO Channel
本文提出了可实现的上行链路（UL）的总速率预测的测量视线（LOS）大规模多输入多输出（MIMO）（MMIMO）的情况下，并说明了空间复用性能和信道去相干率之间的权衡基站（BS）天线的数量不断增加。此外，正交频分复用（OFDM）的情况下，形成研究认为90%的相干时间，以评估在高速LOS场景中的MMIMO信道训练开销的影响。它示出，虽然25%的可实现的迫零（ZF）的总和是丢失的，当重鸣间隔增加了一个因素4，OFDM训练开销为100天线MMIMO BS使用LTE类物理层可以低至2%的终端速度为90米/秒。
2018-02-22 cs.IT math.IT
Joint Transmitter-Receiver Design for the Downlink Multiuser Spatial Multiplexing MIMO System
本文提出了一种联合发射机-接收机设计，以最小化加权和功率下的后处理信号干扰噪声比（post-SINR）的约束下，所有子信道。仿真结果表明，该算法不仅可以满足后SINR约束，而且可以方便地调整用户之间的功率分配，通过相应的改变权重。因此，该算法可以通过降低边缘用户的发射功率来消除邻小区干扰，而不会带来性能损失。
2008-11-04 cs.IT math.IT
Large System Achievable Rate Analysis of RIS-Assisted MIMO Wireless Communication with Statistical CSIT
可重构智能表面（Reconfigurable intelligent surface，RIS）是一种新兴的无线通信技术，它通过在表面上安装大量的近被动反射元件来提高无线通信的能量消耗和系统性能。研究了一种下行RIS-assisted多输入多输出（MIMO）无线通信系统，该系统包括基站到RIS、RIS到用户和基站到用户三个Rician信道通信链路。该算法的目标是利用基站的统计信道状态信息，在基站处设计最优的发送协方差矩阵，在RIS处设计最优的对角相移矩阵，以最大化可达到的各态历经速率。因此，利用高维随机矩阵理论中的副本方法，得到了可达遍历速率的大系统近似。这种大系统近似使得能够使用交替优化算法来识别渐进最优的发射协方差和对角相移矩阵。仿真结果表明，大系统的结果是一致的，可达到的遍历速率通过蒙特卡罗平均计算。仿真结果表明，该算法能够显著提高RIS辅助MIMO系统的性能。
2021-03-16 cs.IT math.IT
A General Framework for Low-Resolution Receivers for MIMO Channels
针对不同的接收机结构，研究了具有输出量化的离散时间多输入多输出（MIMO）高斯信道容量。这个问题的一般配方中提出的天线输出处理的模拟组合器，而符号量化器用于模数转换。为了验证这种方法，考虑了四种不同的通用性和复杂性的模拟接收机架构：（a）多天线选择和天线输出的符号量化，（b）单天线选择和多级量化，（c）多天线选择和多级量化，以及（d）天线输出和多级量化的线性组合。可量化率作为可用符号量化器的数量的函数进行了研究，并在不同的架构之间进行了比较。特别是，它示出的架构（a）是足够的，以获得最佳的高信噪比性能的MIMO接收机中的天线的数量大于符号量化器的数量。的平均性能的数值评估的情况下，其中信道增益是独立同分布。高斯。
2017-07-07 cs.IT math.IT
Constructing Receiver Signal Points using Constrained Massive MIMO Arrays
研究了一种用于构造接收机信号点的低成本解决方案，该解决方案将大量受约束的射频（RF）前端与有限数量的全RF链相结合。受约束的RF前端具有低成本，并且限于天线元件的开/关切换和少量的相位。对于这些简单的开/关天线阵列的多用户MIMO，通常观察到严重的劣化。一些完整的RF前端被示出为补偿用于各种场景的大量受限RF前端的信号误差。这样的混合RF（HRF）系统的算法开发，实现性能接近的穷举搜索相对于瑞利衰落和WINNER 2城市宏信道模型的构造接收机信号的均方误差。
2017-02-08 cs.IT math.IT
Message-Passing Receiver for Joint Channel Estimation and Decoding in 3D Massive MIMO-OFDM Systems
本文研究了三维大规模MIMO-OFDM系统的消息传递接收机设计。借助于中心极限论证和泰勒级数近似，在期望传播的框架下设计了一种计算效率高的联合信道估计和译码接收机。特别地，利用Wirtinger演算将定义在信道转移函数上的局部信念扩展到二阶，将信道转移函数发送的信息转化为易于处理的形式.因此，通过高斯消息传递来估计每对天线之间的信道脉冲响应（CIR）。此外，一个变分的期望最大化（EM）为基础的方法来学习信道的功率延迟分布（PDP）。在具有空间相关信道的3D大规模MIMO系统中对所提出的联合算法进行了评估，实验结果证实了其在性能和复杂度方面的优越性。
2016-01-04 cs.IT math.IT
Minimum BER Power Adjustment and Receiver Design for Distributed Space-Time Coded Cooperative MIMO Relaying Systems
针对协作多输入多输出（MIMO）网络，提出了一种基于最小出错率准则的自适应联合功率分配（JPA）和线性接收机设计算法。该系统采用多个中继与分布式空时编码（DSTC）计划和放大转发（AF）的策略。它是根据一个联合约束优化算法来确定每个发送符号的最小误码率功率分配参数和接收滤波器参数。仿真结果表明，与等功率分配系统和最小均方误差（MMSE）设计相比，该算法获得了性能增益。
2013-03-17 cs.IT math.IT
On the Spectral Efficiency of Space-Constrained Massive MIMO with Linear Receivers
在本文中，我们调查的频谱效率（SE）的大规模多输入多输出（MIMO）系统与大量的天线在基站（BS）占物理空间的限制。与大量的相关文献，它认为固定的元件间的间距，我们详细说明了一个实际的拓扑结构，其中在一个固定的总空间中的天线的数量的增加引起天线间的距离成反比的减少。对于这种情况下，我们推导出精确和近似的表达式，以及简化的上/下限，SE的最大比合并（MRC），迫零（ZF）和最小均方误差接收机（MMSE）接收机。特别是，我们的分析表明，MRC接收机是空间受限的大规模MIMO拓扑结构的非最佳。另一方面，ZF和MMSE接收机仍然可以随着BS天线的数量变大而提供增加的SE。数值结果证实了我们的分析，并显示了天线的数量，用户的数量，和总的天线阵列空间上的总和SE性能的效果。
2016-02-23 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency of Mixed-ADC Receivers for Massive MIMO Systems
研究了多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的上行链路，该系统采用混合模数转换器（ADC）接收机架构，其中一些天线配备了昂贵的全分辨率ADC，另一些天线配备了较便宜的低分辨率ADC。推导了最大比合并（MRC）检测器可实现的频谱效率（SE）的封闭形式近似。在此基础上，分析了基站天线数、发射功率、全分辨率ADC在混合ADC结构中的比例以及低分辨率ADC的量化位数对系统性能的影响。结果表明，可实现的SE随着BS天线和量化比特的数量而增加，并且在高用户功率状态或全ADC分辨率的情况下，它收敛到饱和值。最重要的是，这种工作效率证明，对于大规模MIMO，具有一小部分全分辨率ADC的混合ADC接收机可以与具有所有全分辨率ADC的接收机具有相当的SE性能，但硬件成本要低得多。
2016-08-01 cs.IT math.IT
On Multiterminal Communication over MIMO Channels with One-bit ADCs at the Receivers
当在接收器终端处使用有限数量的一位模数转换器（ADC）时，考虑多输入多输出（MIMO）网络上的通信的基本限制。先前的工作主要集中在点对点通信，其中考虑由模拟处理模块、具有非自适应阈值的有限数量的一位ADC和数字处理模块的级联组成的接收器架构。在这项工作中，提出了一种新的接收器架构，它利用自适应阈值一位ADC-其中ADC阈值在每个通道使用依赖于在以前的通道使用的通道输出-以减轻量化率损失。编码方案提出的点对点和广播信道上的通信，并得出可实现的速率区域。在高SNR制度，它表明，使用所提出的架构和编码方案导致最大的可实现的速率区域之间的所有接收器架构具有相同数量的一位ADC。
2019-01-31 cs.IT math.IT
On the Capacity and Degrees of Freedom Regions of MIMO Interference Channels with Limited Receiver Cooperation
本文给出了有限接收机协作下两用户MIMO干扰信道的近似容量域，其中内界和外界之间的间隙是两个接收机的接收天线总数，与实际信道值无关。然后使用近似容量区域来找到自由度区域。对于对称干扰信道的特殊情况，我们还发现了根据回程容量的接收机合作量，超过该容量，自由度不会提高。此外，广义自由度的MIMO干扰信道的天线数量相等的所有节点。结果表明，广义自由度从“W”曲线逐渐提高到“V”曲线的回程容量方面的合作的增加。
2013-08-15 cs.IT math.IT
Quantized vs. Analog Feedback for the MIMO Downlink: A Comparison between Zero-Forcing Based Achievable Rates
我们考虑一个MIMO衰落广播信道和比较可实现的遍历速率时，在发射机的信道状态信息是由模拟噪声反馈或量化（数字）反馈。数字反馈的优越性示出，与完美或不完美的CSIR，每当每个信道系数的反馈信道使用的数量大于1。此外，我们表明，通过适当的数字反馈链路的设计，在反馈中的错误有轻微的影响，即使使用非常简单的未编码调制。最后，我们表明，模拟反馈实现的分数1 - 2F的最佳复用增益，即使在反馈延迟的存在下，当衰落属于类的多普勒过程与归一化的最大多普勒频移0 <= F <= 1/2。
2007-02-05 cs.IT math.IT
An Achievable Rate Region for a Two-Relay Network with Receiver-Transmitter Feedback
我们考虑一个具有两个中继和一个从接收端到发送端的反馈链路的中继网络。为了获得可扩展性结果，我们使用压缩和转发和随机合并技术结合确定性合并和限制解码。此外，我们使用联合解码技术来解码中继的压缩信息，以达到更高的速率在接收端。
2011-09-07 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Relaying: Achievable Rates under Limited Dynamic Range
在本文中，我们考虑的问题，全双工多输入多输出（MIMO）中继多天线的源和目的节点之间。实现这种系统的主要困难在于，由于中继器的发射和接收天线阵列之间的有限衰减，中继器的输出信号可能压倒其有限动态范围的输入电路，使得难以--如果不是不可能的话--恢复所需的输入信号。在明确建模发送器/接收器动态范围限制和信道估计误差的同时，我们推导出基于解码和转发的全双工MIMO中继系统的端到端可实现速率的严格上界和下界，并提出了一种基于最大化下界的传输方案。最大化要求我们（数值）解决一个非凸优化问题，为此，我们详细介绍了一种新的方法，基于对分搜索和梯度投影。为了深入了解系统设计的权衡，我们还推导出一个解析近似的可实现的速率和数值证明其准确性。然后，我们使用优化的半双工信令作为基线，研究可实现速率作为信噪比、干扰噪声比、发射机/接收机动态范围、天线数量和训练长度的函数的行为。
2012-05-17 cs.IT math.IT
A Bayesian Receiver with Improved Complexity-Reliability Trade-off in Massive MIMO Systems
第五代（$5$ G）蜂窝网络对可靠性和处理延迟的严格要求给大规模多输入多输出（M-MIMO）接收机的设计带来了相当大的挑战。M-MIMO接收器的两个主要组件是检测器和解码器。为了改善可靠性和复杂性之间的权衡，贝叶斯概念已被认为是一种有前途的方法，增强了经典的检测器，例如最小均方误差检测器。本文提出了一种基于贝叶斯框架的迭代M-MIMO检测器，并行干扰消除方案和决策统计组合概念。然后，我们开发了一个高性能的M-MIMO接收机，结合所提出的检测器与低复杂度的极性码顺序解码。仿真结果表明，与其他低复杂度检测器相比，该检测器具有显著的性能增益。此外，所提出的具有顺序解码的M-MIMO接收器确保了与具有用于来自5G新无线电标准的极化码的堆栈连续消除解码的接收器相比低一个数量级的复杂度。
2021-10-27 cs.IT eess.SP math.IT
On the Achievable Diversity-Multiplexing Tradeoff in MIMO Fading Channels with Imperfect CSIT
在本文中，我们分析了分集和复用在多输入多输出（MIMO）信道与不完善的信道状态信息在发送端（CSIT）的基本权衡。我们表明，不完美的CSIT，更高的分集增益，以及更有效的分集复用权衡（DMT）可以实现。在具有K个发射/接收天线的多输入单输出（MISO）/单输入多输出（SIMO）信道的情况下，可以在空间复用增益r处获得d（r）=K（1-r+Kα）的分集增益，其中α是本文定义的CSIT质量。对于M（M>1）个发射天线和N（N>1）个接收天线的一般MIMO信道，我们证明了根据α的值，可以得到不同的DMT，并且α的值对可实现的分集有很大的影响，特别是在高复用增益下。具体地，当α高于某个阈值时，可以实现d（r）=MN（1+MNα）-（M+N-1）r的分集增益;否则，可实现的DMT低得多，并且可以被描述为取决于M、N、r和α的不连续线段的集合。我们的分析表明，不完美的CSIT显着提高可实现的分集增益，同时享受高空间复用增益。
2009-08-16 cs.IT math.IT
MIMO Multiway Distributed-Relay Channel with Full Data Exchange: An Achievable Rate Perspective
我们认为有效的通信多输入多输出（MIMO）多路分布式中继信道（MDRC）与充分的数据交换，其中每个用户，配备多个天线，广播其消息的所有其他用户通过一些分布式中继的帮助。我们提出了一种基于物理层网络编码（PNC）的方案，涉及线性预编码的信道对齐嵌套格编码的PNC，和基于格的预编码的干扰减轻，我们表明，与所提出的方案，分布式中继实现了相同的和速率协作中继在高信噪比制度。我们还表明，该方案实现的MIMO MDRC在一个恒定的间隙在高信噪比的渐近和容量。数值结果表明，所提出的方案大大优于现有的方案，包括解码和转发和放大和转发。
2016-12-26 cs.IT math.IT
Impact of CFO Estimation on the Performance of ZF Receiver in Massive MU-MIMO Systems
本文研究了多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统上行链路中载波频偏（CFO）估计/补偿对迫零（ZF）接收机信息速率性能的影响。对推导出的每用户信息速率的封闭形式表达式的分析揭示，随着BS天线$M$的数量的增加，可以实现$\mathcal{O}(\sqrt{M})$阵列增益，这与理想的零CFO场景中实现的增益相同。还观察到，与理想的零CFO情况相比，在存在残余CFO的情况下（在CFO补偿之后）的性能降级对于ZF和MRC两者是相同的。
2015-12-03 cs.IT math.IT
Spatial Precoder Design for Space-Time Coded MIMO Systems: Based on Fixed Parameters of MIMO Channels
在本文中，我们介绍了新的使用线性空间预编码的多输入多输出（MIMO）信道的固定和已知的参数的基础上，以提高空时编码MIMO系统的性能。我们推导出线性空间预编码方案的相干（信道是已知的接收机）和非相干（信道是未知的接收机）空时编码MIMO系统。天线间距和天线放置（几何形状）被认为是MIMO信道的固定参数，其在发射机处是容易知道的。这些预编码方案利用MIMO信道两端的天线布局信息来改善非理想天线布局对空时编码系统性能的影响。在这些方案中，对于给定的发射和接收天线配置，预编码器是固定的，并且发射机不需要来自接收机的信道状态信息（部分或全部）的任何反馈。两个预编码方案的封闭形式的解决方案，提出了多达三个接收机天线的系统。提出了一种适用于三个以上接收天线的广义方法。我们使用相干空时分组码（STBC）和差分空时分组码来分析预编码方案的性能。仿真结果表明，在低信噪比，这两个预编码器给出了显着的性能改善比非预编码系统的小天线孔径尺寸。
2005-12-13 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis for Low-Resolution Massive MIMO Systems with MMSE Receiver
研究了在大规模多输入多输出（MIMO）系统中，假设基站（BS）上安装低分辨率模数转换器（ADC）时的上行链路可达速率。我们假设在BS处仅知道不完全的信道站信息。在此基础上，设计了一种新的MMSE接收机，该接收机不仅考虑了高斯噪声，还考虑了信道估计误差和量化器噪声。通过使用随机矩阵的Stieltjes变换，我们进一步推导出一个紧密的渐近等价的上行链路可达速率与建议MMSE接收机。我们提出了一个详细的分析BS天线的数量，通过表达的可实现的速率，并使用数值模拟验证的结果。它还表明，我们可以补偿由于低分辨率量化的性能损失，通过增加在BS的天线数量。
2018-01-30 cs.IT math.IT
Asymptotic Performance of Linear Receivers in MIMO Fading Channels
线性接收机是一种有吸引力的低复杂度的替代多天线MIMO通信的最佳处理。在本文中，我们描述了两种不同的渐近制度的MIMO线性接收机的信息理论性能。对于固定数目的天线，我们调查的限制，在高信噪比制度的分集复用权衡（DMT）的错误概率。在此之后，我们的特点是固定的SNR在政权的大（但有限）数量的天线的错误概率。就DMT而言，我们报告一个负面的结果：我们表明，线性迫零（ZF）和线性最小均方误差（MMSE）接收器实现相同的DMT，这在很大程度上是次优的，即使在外编码和解码的情况下，跨天线进行。我们还提供了一个近似的定量分析的显着不同的行为的MMSE和ZF接收机在有限的速率和非渐近SNR，并表明，虽然ZF接收机实现差的多样性在任何有限的速率，MMSE接收机的误差曲线的斜率逐渐下降，随着编码速率的增加。当信噪比是固定的，天线的数量变得很大，我们表明，互信息在输出的MMSE或ZF线性接收机具有波动，收敛于高斯分布的随机变量，其均值和方差可以在封闭的形式。这种分析扩展到线性接收机的情况下，一个众所周知的结果，以前获得的最佳接收机。仿真结果表明，渐近分析准确地捕捉中断行为的系统，即使有一个中等数量的天线。
2009-02-19 cs.IT math.IT
Joint Power Adjustment and Receiver Design for Distributed Space-Time Coded in Cooperative MIMO Systems
针对协作多输入多输出（MIMO）网络，提出了一种基于最小均方误差（MMSE）接收机的联合功率分配算法，该算法采用多中继和解码转发（DF）策略。在每个中继节点中应用分布式空时编码（DSTC）方案。我们提出了一种联合约束优化算法来确定功率分配参数和MMSE接收滤波器的参数向量为每个发送的符号在每个链路，以及信道系数矩阵。随机梯度（SG）算法被推导用于联合优化的计算，以将接收机从MMSE接收滤波器和功率分配参数的大量计算复杂度中释放出来。仿真结果表明，与等功率分配系统相比，该算法具有一定的增益。
2013-03-17 cs.IT math.IT
