Distortion Outage Probability in MIMO Block-Fading Channels
本文研究了MIMO块衰落信道中只有接收端信道状态信息的模拟信源传输问题。不同于以往的工作，认为端到端的预期失真作为一个品质因数，我们研究的失真中断概率。我们首先考虑众所周知的发射机通知界，这产生了一个基准下限的失真中断概率的任何编码方案。接下来，我们将结果与源信道分离进行比较。与期望失真方法的关键区别在于，如果信道码率选择适当，则源-信道分离不仅可以实现与发射机通知的下限相同的分集指数，而且可以实现与发射机通知的下限相同的失真中断概率。
2010-06-08 cs.IT math.IT
Technical Report: Outage Performance of Full-Duplex MIMO DF Relaying using Zero-Forcing Beamforming
本文研究了多天线终端的解码转发协作网络中全双工中继的性能。更具体地说，通过分析端到端的统计，我们推导出精确的封闭形式的表达式的端到端中断概率的发送和接收ZFBF计划在瑞利衰落环境。一些选定的结果显示了一些有趣的观察有用的系统设计者。具体来说，我们观察到中断性能可以通过采用不同的天线配置的联合ZF为基础的预编码得到改善。
2017-03-09 cs.IT math.IT
On the Required Number of Antennas in a Point-to-Point Large-but-Finite MIMO System: Outage-Limited Scenario
本文研究了点对点多输入多输出（MIMO）系统的性能存在的一个大的，但有限数量的天线在发射机和/或接收机。考虑到有和没有混合自动重传请求（HARQ）反馈的情况下，我们确定的最小数量的发射/接收天线，需要满足不同的中断概率约束。我们的结果得到了不同的衰落条件下，功率放大器的效率对MIMO-HARQ系统的性能的影响进行了分析。此外，当天线数目增加时，我们推导出MIMO-HARQ系统的渐近性能的封闭形式的表达式。我们的分析和数值计算结果表明，不同的中断要求可以满足相对较少的发射/接收天线。
2015-04-30 cs.IT math.IT
Asymptotic SER and Outage Probability of MIMO MRC in Correlated Fading
本文推导了多输入多输出（MIMO）最大比合并（MRC）系统的渐近符号出错率（SER）和中断概率。我们考虑瑞利衰落信道的发射和接收空间相关性。我们的结果是基于新的渐近表达式，我们推导出的p.d.f.和c.d.f.复高斯矩阵中正定二次型的最大特征值。我们证明了空间相关性不影响分集阶数，但它降低了阵列增益，从而增加了在高信噪比制度的SER。
2006-11-03 cs.IT math.IT
MIMO Multichannel Beamforming: SER and Outage Using New Eigenvalue Distributions of Complex Noncentral Wishart Matrices
本文分析了莱斯衰落下多信道波束形成的MIMO系统。我们的研究结果适用于广泛的一类多信道系统上的MIMO信道的本征模传输。首先，我们提出了新的封闭形式的复杂的非中心Wishart矩阵的边缘有序特征值分布的表达式。这些用于表征每个本征模上的信噪比（SNR）的统计。在此基础上，我们提出了准确的符号出错率（SER）的表达式。我们还推导出封闭形式的表达式的分集阶数，阵列增益，和中断概率。我们表明，全球SER性能占主导地位的子信道对应的最小信道奇异值。我们还表明，在低中断水平，中断概率与莱斯K因子的情况下，传输仅在最占主导地位的子信道（即单信道波束成形系统）成反比。数值结果验证了理论分析的正确性。
2006-11-03 cs.IT math.IT
Outage Probability for Multi-Hop Full-Duplex Decode and Forward MIMO Relay
本文研究了多跳（MH）解码转发（DF）多输入多输出（MIMO）中继网络。为了考虑更现实的场景，采用具有中继自干扰（RSI）的全双工（FD）操作。假设MIMO信道受到瑞利衰落的影响，推导出了一个简单而紧凑的闭型中断概率表达式。推导这一结果的关键假设是每个信道的互信息可以很好地近似为高斯随机变量。为了得到综合中断概率，Wishart分布的复随机矩阵的和已经得到了一个新的优良的精确近似。数值蒙特卡罗模拟验证了我们的结果。这些仿真表明，对于低干扰和中等干扰状态，FD模式的性能优于半双工（HD）模式。另一方面，当RSI增加时，HD模式可以优于FD模式。
2015-04-13 cs.IT math.IT
Outage Common Randomness Capacity Characterization of Multiple-Antenna Slow Fading Channels
研究了在具有加性高斯白噪声（AWGN）、任意状态分布和接收端信道状态信息（CSIR）的单用户多输入多输出（MIMO）慢衰落信道中，在单向通信辅助下，离散相关信源的公共随机性（CR）生成问题.我们完全解决了这个问题，首先表征任意状态分布的MIMO慢衰落信道的信道中断容量。为此，我们还提供了一个特定的复合MIMO高斯信道的可实现的速率。其次，我们定义了MIMO慢衰落信道的中断CR容量，并使用我们的中断传输容量的结果建立了一个单字母的表征。
2021-10-18 cs.IT math.IT
On the Secrecy Outage Capacity of Physical Layer Security in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI
研究了大规模多输入多输出（LS-MIMO）中继系统的物理层安全问题。LS-MIMO中继系统的优势被用来提高无线安全性和频谱效率。特别是，短拦截距离引起的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息（CSI）两种情况下，研究了不完全CSI对两种典型中继系统的影响，放大和转发（AF）和解码和转发（DF）系统，并获得显式表达式的保密中断能力的两种情况。最后，数值结果验证了我们的理论结论.
2014-01-14 cs.IT math.IT
Outage Performance and Optimal Design of MIMO-NOMA Enhanced Small Cell Networks With Imperfect Channel-State Information
本文主要研究在不完全信道状态信息（CSI）的情况下，通过将多输入多输出（MIMO）和非正交多址（NOMA）相结合来提高小小区网络（SCN）的性能。分别用Kronecker模型和泊松点过程（PPP）来描述基站的估计误差和空间随机性。首先考虑随机分组和基于距离分组两种分组策略，推导了MIMO-NOMA增强型SCN的中断概率。结果表明，在干扰受限的制度，平均中断概率是无关的强度的BS，而中断性能恶化，如果强度是足够低。此外，随着信道不确定性的减小，渐近分析表明，在不存在小区间干扰的情况下，要获得任意低的中断概率，目标速率必须被限制到一个上界;并且，在信道状态信息质量较低的情况下，高相关估计误差改善了中断性能，反之则相反.然后，通过选择合适的预编码矩阵、接收机滤波器和传输速率来最大化有效吞吐量。最后，数值结果验证了我们的分析和证实我们提出的算法的优越性。
2022-09-23 cs.IT math.IT
Selective-Fading Multiple-Access MIMO Channels: Diversity-Multiplexing Tradeoff and Dominant Outage Event Regions
我们建立了最佳的分集复用（DM）权衡相干选择性衰落多址MIMO信道，并提供相应的代码设计准则。作为一个副产品，在概念层面上，我们发现一个有趣的DM权衡框架之间的关系和概念的主要错误事件区域，首先介绍了在AWGN的情况下，由Gallager，IEEE trans.IT，1985年。这种关系使我们能够准确地描述在MIMO衰落多址信道的错误机制。特别是，我们发现，对于一个给定的速率元组，最大可实现的分集阶数是由一个单一的中断事件，占主导地位的总错误概率指数SNR。最后，我们研究了Badr和Belfiore在国际苏黎世通信研讨会上提出的分布式空时码构造。，2008年，使用本文推导的规范设计标准。
2009-06-26 cs.IT math.IT
Message Transmission and Common Randomness Generation over MIMO Slow Fading Channels with Arbitrary Channel State Distribution
研究了在平均输入功率受限、加性高斯白噪声（AWGN）、任意状态分布和接收端可获得完整信道状态信息（CSIR）的单用户多输入多输出（MIMO）慢衰落信道中的消息传输问题和公共随机性（CR）生成问题.首先，我们推导出一个下限和上限的MIMO慢衰落信道的中断传输容量的任意状态分布，并表明，边界一致，除了可能在中断传输容量的不连续点，其中有，最多，可数多。为了证明中断传输容量的下界，我们还建立了一个特定的复合MIMO高斯信道的容量。其次，我们定义了中断CR容量的两个源模型与单向通信在MIMO慢衰落信道与任意状态分布，并建立一个下限和上限，它使用我们的MIMO慢衰落信道的中断传输容量的界限。
2022-10-21 cs.IT math.IT
Transmit Power Minimization for MIMO Systems of Exponential Average BER with Fixed Outage Probability
本文研究了一种工作在MIMO衰落信道中的无线系统，该系统的发射机和接收机都知道信道状态信息。通过时空子信道选择和功率控制，旨在最小化MIMO系统的平均发射功率（ATP），同时使每个数据流的平均出错率（BER）达到指数型。在每个子信道的中断概率（OP）和平均误比特率（BER）固定的约束下，基于Q函数的传统上界和动态上界，分别推导了两种ATP的闭式表达式，它们对应于两种不同的功率分配方案。数值结果验证了理论分析的正确性，并表明动态上界功率分配方案比传统上界功率分配方案能获得更大的功率节省。
2014-03-26 cs.IT math.IT
Ergodic Mutual Information and Outage Probability for SIM-Assisted Holographic MIMO Communications
针对SIM辅助全息MIMO系统，利用大随机矩阵理论推导遍历互信息分布和中断概率闭式解，并采用梯度下降法优化，仿真验证性能优于传统MIMO和单层方案，且算法比AO更快。
2025-10-23 cs.IT math.IT
An Information-Theoretic Characterization of MIMO-FAS: Optimization, Diversity-Multiplexing Tradeoff and $q$-Outage Capacity
本文采用信息论方法研究MIMO-FAS的性能极限，提出QR MIMO-FAS次优方案最大化高SNR下速率，推导了最优分集复用折衷，并引入q-中断容量指标，证明MIMO-FAS显著优于传统MIMO。
2023-10-25 cs.IT math.IT
Compound Outage Probability and Capacity of a Class of Fading MIMO Channels with Channel Distribution Uncertainty
在部分信道分布信息下，研究了一类块衰落MIMO信道的中断概率和容量。具体而言，通道或其分布是未知的，但后者已知属于一类分布，其中每个成员都在标称分布的一定距离（不确定性）内。相对熵被用作分布之间距离的度量。引入并研究了复合中断概率，定义为最小（在发射信号分布上）-最大（在信道分布类上）中断概率。这将标准中断概率推广到部分信道分布信息的情况。给出了基于一维凸优化的复合中断概率的表征、性质和近似表达式。它示出有两个政权的行为：当标称中断概率降低（例如，通过增加SNR），复合中断第一线性下降到一定的阈值（相对熵距离相关），然后只有几何（即非常缓慢），所以没有显着的进一步减少是可能的。复合中断仅取决于相对熵距离和标称中断，所有其他细节（标称衰落和噪声分布）是无关的。标称信道分布优化的发射信号分布示出也是最佳的整个类的分布。交换的相对熵分布的影响进行了研究，并建立了错误地板效应。研究了Lp距离约束下的复合中断概率。所得到的结果适用于一个通用的信道模型（任意标称衰落和噪声分布）。
2011-02-05 cs.IT math.IT
Minimization of Secrecy Outage Probability in Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted MIMOME System
本文研究了可重构智能表面（RIS）辅助的多输入多输出多天线窃听（MIMOME）信道中的物理层安全（PLS）问题。现有的研究忽略了当窃听者的瞬时信道状态信息（CSI）未知时无法计算保密率的问题。此外，没有保密率表达式，波束形成和移相器优化PLS增强的目的是不可用的。为了解决这些问题，我们首先给出了任何波束形成向量和相移矩阵的秘密中断概率的表达式作为RIS辅助PLS度量，该度量是基于窃听者的统计CSI测量的。然后，借助该表达式，我们制定了保密中断概率的最小化问题，通过交替优化波束形成向量和相移矩阵来解决。在单天线发射机或单天线合法接收机的情况下，所提出的交替优化（AO）方案可以被简化以降低计算复杂性。最后，它表明，与目前的RIS辅助PLS系统相比，所提出的方法的保密中断概率显着降低。
2022-04-30 cs.IT math.IT
Outage and Finite-SNR DMT Analysis for IRS-aided MIMO Systems: How Large IRSs Need to Be?
智能反射面（IRSs）通过在发射机和接收机之间构建良好的信道，为大容量无线通信系统提供了有前途的使能器。然而，一般的，准确的，易于处理的中断分析IRS辅助多输入多输出（MIMO）系统是没有在文献中。本文首先利用大随机矩阵理论（RMT）刻画了IRS辅助MIMO系统的互信息（MI）。在此基础上，推导出中断概率的封闭式近似，并提出了一种基于梯度的算法，利用统计信道状态信息（CSI）来最小化中断概率。我们还研究了分集复用权衡（DMT）与有限的信号噪声比（SNR）。基于这些理论结果，我们进一步研究了IRS大小对系统性能的影响。在高信噪比的制度，我们提供了封闭形式的表达式的遍历互信息（EMI）和中断概率的IRS大小的函数，分析表明，增加IRS大小的好处很快饱和。仿真结果验证了理论分析的正确性，并证实了部署更大的IRS以提高系统性能的成本增加。例如，对于在发射机和接收机处都具有20个天线的IRS辅助MIMO系统，我们需要将IRS的大小加倍，以将吞吐量从其最大值的90%增加到95%。
2022-05-10 cs.IT math.IT
On the Outage Capacity of the Massive MIMO Diversity Channel
考虑了在独立同分布瑞利衰落下，在收发端均采用线性处理的大规模多输入多输出（MIMO）分集信道，分析了大天线数情况下的中断容量。我们首先讨论了经典的单输入多输出（SIMO）分集信道，使用最大比合并（MRC）或选择合并（SC）。对于MRC，数值计算和高斯近似（GA）被认为是，而对于SC的精确评估是可能的。分析，然后直接扩展到多输入单输出（MISO）系统，使用最大比传输（MRT）或发射天线选择。一般的多输入多输出（MIMO）系统，追求全分集，最后考虑，在发射机和接收机的最佳线性处理和简单的天线选择。如果至少一侧的天线数量足够大，则每个考虑的分集信道的中断容量接近具有适当定义的信噪比（SNR）的合适参考加性高斯白噪声（AWGN）信道的中断容量，这提供了性能基准。这一结论是有效的，但现实的大量天线兼容的假设独立衰落。
2021-06-08 cs.IT math.IT
A MAP-Based Layered Detection Algorithm and Outage Analysis over MIMO Channels
有效的符号检测算法对于实现多输入多输出（MIMO）系统所承诺的空间复用增益至关重要。在本文中，我们考虑了最大后验概率（MAP）的符号检测算法，称为M-BLAST，在未编码的准静态MIMO信道。M-BLAST算法依靠连续干扰消除（SIC）接收机，在各种环境下信噪比（SNR）增益可达2 dB，优于V-BLAST算法。M-BLAST算法的性能分析是非常复杂的，因为所提出的检测顺序动态地取决于决策错误，这使得传统的有序SIC接收机已经复杂的分析更加困难。为此，提出了一个严格的分析框架来分析M-BLAST算法在二进制复数字母表和两个发射天线上的中断行为，该框架具有推广到多个发射天线和多维星座集的潜力.数值结果表明，在不同的信噪比值和调制字母之间的分析和仿真数据非常好的匹配。
2017-10-03 cs.IT math.IT
Outage Efficient Strategies for Network MIMO with Partial CSIT
我们考虑多小区MIMO下行链路（网络MIMO），其中具有连接到中心站（CS）的$M$天线的$B$基站（BS）服务于$K$单天线用户终端（UT）。尽管许多工作已经表明了网络MIMO的潜在好处，但结论严重依赖于基本假设，例如发射机处的信道状态信息（CSIT）和回程链路。在本文中，通过关注部分CSIT的影响，我们提出了一个停电有效的策略。即，利用所有UT的消息和本地CSIT的边信息，每个BS以分布式方式应用迫零（ZF）波束成形。对于少量UT（$K\leq M$），ZF波束成形创建$K$并行MISO信道。基于这些并行信道的统计知识，CS执行鲁棒的功率分配，该功率分配同时最小化所有UT的中断概率并且实现每个UT的$B(M-K+1)$的分集增益。对于大量的UT（$K \geq M$），我们提出了所谓的分布式分集调度（DDS）方案来选择具有有限回程通信的$\Ks$ UT的子集。证明了DDS实现了$B\frac{K}{\Ks}(M-\Ks+1)$的分集增益，其与协作BS $B$以及UT的数量成最佳比例。数值结果证实，即使在现实的假设，如部分CSIT和有限的回程通信，网络MIMO可以提供高的数据速率与足够的可靠性，以个别UT。
2010-01-14 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Downlink URLLC in Massive MIMO systems with Power Allocation
大规模MIMO由于其高空间自由度而被视为低延迟通信的主要推动者。大规模MIMO的信道硬化和良好的传播特性对于多个URLLC设备的复用特别重要。然而，信道硬化和空间复用的实际效用严重依赖于信道知识的准确性。当多个低延迟设备被复用时，获取准确知识的成本变得至关重要，并且不清楚有多少设备可以被服务于延迟可靠性要求以及应该分配多少导频符号。本文研究了在下行链路中实现高频谱效率和高可靠性之间的权衡，通过采用各种功率分配策略，最大比和最小均方误差预编码器。结果表明，采用最大-最小SINR功率分配方式可以获得最佳的可靠性，但总频谱效率较低。
2020-07-09 cs.IT math.IT
From Multi-Keyholes to Measure of Correlation and Power Imbalance in MIMO Channels: Outage Capacity Analysis
多锁孔通道，其中包括一些统计独立的锁孔可能不同的相关矩阵的信息理论分析，给出。当锁孔数目或/和Tx/Rx天线数目较大时，存在等效瑞利衰落信道，使得两个信道的中断容量渐近相等。在大量的天线和广泛的一类衰落分布的情况下，瞬时容量被证明是渐近高斯分布，紧凑，封闭形式的平均值和方差的表达式。受渐近分析的启发，本文提出了一种简单的全序标量测度，用于度量MIMO信道中空间相关性和功率不平衡性，以简单易行的方式量化了这两个因素对中断容量的负面影响。它不需要特征值分解，具有全序性。大小渐近的结果被用来证明Telatar的猜想半相关多锁孔和瑞利信道。由于锁孔信道模型在某些情况下很好地近似了放大转发模式下的中继信道，因此这些结果也适用于后者
2011-02-25 cs.IT math.IT
Outage Performance Analysis of Type-I HARQ Aided V2V Communications
密集城市环境下的车对车（V2V）通信通常会经历严重的锁眼衰落效应，特别是对于多输入多输出（MIMO）信道，由于秩不足，这会降低容量和中断性能。为了避免这些问题，本文提出了MIMO和类型I混合自动重传请求（HARQ）的集成来辅助V2V通信。通过使用Meijer G函数，以封闭形式推导出所提出的V2V通信系统的中断概率。结果表明，通过进行渐近中断分析，获得了有意义的见解。具体地，它揭示了全时间分集阶数可以实现，而全空间分集阶数是不可达到的相比，类型I HARQ辅助MIMO系统没有锁眼效应。此外，我们证明了渐近中断概率是一个单调增加的传输速率的凸函数。最后，通过大量的数值实验验证了分析结果。
2022-09-24 cs.IT math.IT
Maximum Secrecy Throughput of MIMOME FSO Communications with Outage Constraints
在这项工作中，我们考虑的情况下，两个多孔径合法的节点（爱丽丝和鲍勃）通过自由空间光（FSO）通信的存在下，一个多孔径窃听（夏娃），这是受到指向错误。根据Alice处的信道状态信息（CSI）的可用性，考虑两种不同的方案：i）自适应方案，其中Alice相对于Bob拥有瞬时CSI; ii）固定速率方案，其中这样的信息在Alice处不可用。上述方案的性能进行评估，最近提出的度量命名为有效的保密吞吐量（EST），其中包括可靠性和保密性的限制。通过约束系统的操作低于一个给定的最大允许的保密中断概率，我们评估的EST分析，并通过数值计算结果，表明使用多个孔径在爱丽丝是非常重要的实现最佳的EST。
2018-03-07 cs.IT math.IT
Outage Capacity for the Optical MIMO Channel
光纤通信中的MIMO处理技术已经被提出作为一种有前途的方法来满足对信息吞吐量的日益增长的需求。在这种情况下，多个通道对应于光纤中的多个模式和/或多个芯。本文在一个简单的信道模型下，给出了高斯输入下该系统的互信息分布的特征。假设纤芯之间存在显著的串扰，后向散射可以忽略不计，光纤中的传播接近无损，我们将传输信道建模为随机复酉矩阵。传输中的损耗可以通过光纤中未利用的信道的数量来参数化。我们以双重方式分析系统。首先，我们评估了中断概率的封闭形式的表达式，这是方便的小矩阵。我们还应用渐近方法，特别是库仑气体方法从统计力学，得到封闭形式的结果的遍历互信息，其方差以及中断概率为高斯输入的限制大量的核心/模式。通过比较我们的分析结果模拟，我们看到，尽管这种方法是名义上有效的大量的模式，我们的方法是相当准确的，即使是小到中等数量的通道。
2013-12-01 cs.IT math.IT
On Outage Probability and Diversity-Multiplexing Tradeoff in MIMO Relay Channels
研究了源端和目的端均采用多天线而中继站采用单天线的MIMO中继信道的衰落特性。得到了独立同分布下系统中断概率的紧致闭式表达式。和相关瑞利衰落链路。低中断近似推导，揭示了一些见解，包括相关性的影响，天线的数量，中继噪声和中继协议。相关性的影响被证明是可以忽略不计的，除非信道变得几乎完全相关。量化了中继衰落信道相对于AWGN信道的信噪比损失。SNR-渐近分集复用权衡（DMT）得到了广泛的一类衰落分布，包括，作为特殊情况下，瑞利，赖斯，Nakagami，威布尔，这可能是不相同的，空间相关和/或非零均值。DMT被示出为不依赖于一个特定的衰落分布，而是在其多项式行为接近零，并且是相同的简单的“放大和转发”协议和更复杂的“解码和转发”一个容量实现代码，即在中继的全部处理能力并不有助于提高DMT。然而，SNR渐近DMT和有限SNR中断性能之间存在显著差异：虽然前者不会通过在任一侧使用额外的天线来改善，但后者可以显著改善，特别是，可以权衡额外的天线以获得中继的全部处理能力。将结果推广到具有选择中继的多中继信道，并识别出典型的中断事件。
2011-02-25 cs.IT math.IT
Performance Analysis of MIMO-HARQ Assisted V2V Communications With Keyhole Effect
密集城市环境下的车对车（V2 V）通信通常会经历严重的锁孔衰落效应，尤其是对于多输入多输出（MIMO）信道，由于秩不足，这会降低容量和中断性能。为了避免这些问题，本文提出了MIMO和混合自动重传请求（HARQ）的集成来辅助V2 V通信。利用积分变换的方法，推导了不同HARQ辅助方案（包括Type I-HARQ、HARQ with Chase Combining（HARQ-CC）和HARQ with Incremental Redundancy（HARQ-IR））的中断概率的解析表达式。利用这些结果，通过进行渐近中断分析获得了有意义的见解。具体地，它揭示了全时间分集阶数可以实现，而全空间分集阶数是不可达的相比，MIMO-HARQ系统没有锁眼效应。此外，我们证明了渐近中断概率是一个单调增加的传输速率的凸函数。更重要的是，尽管HARQ-IR由于其更高的编码复杂度而比HARQ-CC表现更好，但在大规模阵列方案中，这一优势变得可以忽略不计。最后，通过Monte-Carlo模拟验证了数值结果，并进行了深入的讨论。
2022-09-23 cs.IT math.IT
On Optimum End-to-End Distortion in Wideband MIMO Systems
研究了频率分集对无中断宽带多输入多输出（MIMO）系统中最优期望端到端失真（EED）的影响。我们提供了封闭形式的表达式的最佳渐近期望EED组成的最佳失真指数和乘法最佳失真因子的高信噪比（SNR）。结果表明，频率分集虽然对系统的遍历容量没有影响，但可以提高系统的EED。当频率分集阶数大于一定数量时，改善变得很小。推导了无限频率分集的下界。无失电系统的结果是失电系统的界，对系统设计具有指导意义。
2010-01-15 cs.IT math.IT
Outage Analysis of $2\times2 $ MIMO-MRC in Correlated Rician Fading
本文讨论了随机矩阵理论中的一个经典问题--求相关Wishart酉系综的最大特征值的分布。特别是，我们推导出累积分布函数（c.d.f.）的新精确表达式具有秩- $1$均值的$2\times 2$相关非中心Wishart矩阵的最大特征值。通过使用这个新的结果，我们推导出一个精确的解析表达式$2\times 2$多输入多输出最大比合并（MIMO-MRC）在莱斯衰落与发送相关和一个强的视线（LoS）组件（秩- $1$信道均值）的中断概率。我们还表明，中断性能的影响的平均值和相关矩阵的特征空间的相对对齐。通常，当LoS路径与相关矩阵的最小特征向量对齐时，在{ \it high}发送信噪比（SNR）状态中，中断随着相关性的增加而逐渐改善。此外，我们表明，作为$K$（莱斯因子）的增长大，停电事件可以近似特征的c.d. f。一个高斯随机变量。
2018-11-16 cs.IT eess.SP math.IT
The Throughput-Reliability Tradeoff in MIMO Channels
本文研究了一种中断受限的MIMO信道。我们建立在郑和谢的优雅的多样性复用的权衡制定更好地理解错误的概率，传输速率和信噪比之间的渐近关系。特别是，我们确定的限制所施加的多路复用增益的概念，并制定了一个新的配方的吞吐量可靠性的权衡，避免了这种限制。新的特征，然后用来阐明MIMO信道的中断概率曲线所表现出的渐近趋势。
2005-09-07 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for Secure Communications in Large-Scale MIMO Relaying Systems
在本文中，我们解决的问题，在中继两跳安全通信的最佳功率分配。为了解决安全通信中短距离侦听的挑战性问题，利用大规模MIMO（LS-MIMO）中继技术的优势，即使在没有窃听者信道状态信息（CSI）的情况下，也能显著提高保密性能。本文的重点是分析和设计中继的最优功率分配，以最大化秘密中断容量。我们揭示了秘密中断容量为正的条件，证明了存在且只有一个最优功率，并给出了一个最优功率分配方案。此外，秘密中断容量的渐近特性进行了保密性能优化提供了一些清晰的见解。仿真结果验证了该方案的有效性。
2015-01-19 cs.IT math.IT
On the Outage Capacity of Correlated Multiple-Path MIMO Channels
多天线阵列在发射和接收中的使用已经被证明显著地增加了无线通信系统的吞吐量。因此，人们对表征现实相关信道的互信息的遍历平均值产生了相当大的兴趣。在这里，提出了一种方法，提供了解析表达式，不仅为平均值，但也较高的累积矩的分布的互信息的零均值高斯（多输入多输出）MIMO信道与最一般的多径协方差矩阵时，在接收机的信道是已知的。这些信道包括多抽头延迟路径，以及具有不能被写为克罗内克积的协方差矩阵的一般信道，诸如在发射机和接收机端具有一般相关性的双极化天线阵列。的数学方法是正式有效的大天线数量，在该限制中，它示出了所有较高的累积矩的分布，比前两个规模为零。因此，确认了互信息的分布趋向于高斯分布，这使得能够计算中断容量。这些结果是相当准确的，即使在几个天线的情况下，这使得这种方法适用于现实情况。
2005-09-28 cs.IT math.IT
Outage Probability Analysis of Uplink Cell-Free Massive MIMO Network with and without Pilot Contamination
本文针对存在不完美CSI的有无导频污染上行无蜂窝大规模MIMO系统，利用两步矩匹配和降维方法推导了中断概率与遍历速率的近似及闭式表达式，且与仿真数值高度吻合。
2023-06-27 cs.IT math.IT
How Many Transmit Antennas to Use in a MIMO Interference Channel
在多用户MIMO场景中，发射机和接收机都配备有多个天线，寻找最佳的数据流传输的数量的问题被认为是。在任何发射机没有信道状态信息，与迫零接收器每个用户被示出发送一个单一的数据流，以最大限度地提高自己的中断容量在存在足够数量的用户。传输一个单一的数据流也被证明是最佳的中断容量的总和最大化在存在足够数量的用户。
2011-05-31 cs.IT math.IT
Safeguarding Massive MIMO Aided HetNets Using Physical Layer Security
本文探讨了大规模多输入多输出（MIMO）辅助的两层异构网络（HetNets）的物理层安全的潜力。重点研究了存在多个窃听者的下行链路安全传输问题。我们首先解决的影响，大规模MIMO的最大接收功率为基础的用户关联。然后我们推导出HetNets用户的保密中断概率的易处理的上界表达式。我们表明，大规模MIMO的实现显着提高了保密性能，这表明物理层安全可能是一个有前途的解决方案，以保护大规模MIMO HetNets。此外，我们表明，HetNets用户的保密中断概率首先下降，然后提高PBS的密度。
2015-09-09 cs.IT math.IT
BER and Outage Probability Approximations for LMMSE Detectors on Correlated MIMO Channels
本文研究了线性最小均方误差接收机在接收相关多输入多输出系统中的性能。根据随机矩阵理论，当接收天线和发射天线的数量以相同的速率收敛到+ $\infty$时，该接收机输出端的信噪比（SNR）表现为高斯随机变量。然而，这种近似是不准确的一些性能指标，如比特出错率和中断概率的估计，特别是对于小的系统尺寸，李等人令人信服地提出，假设SNR遵循广义伽马分布，其参数通过计算SNR的前三个渐近矩来调整。在这篇文章中，这种技术被推广到（接收）相关信道，并提供了封闭形式的表达式的SNR的前三个渐近时刻。为了获得这些结果，随机矩阵理论技术适用于高斯元素的矩阵。这种技术被认为是简单、有效的，并且在无线通信中具有广泛的兴趣。仿真结果表明，所提出的技术一般产生良好的精度，即使是小系统尺寸。
2008-10-16 cs.IT math.IT
Outage Capacity of Rayleigh Product Channels: a Free Probability Approach
瑞利乘积信道模型是有用的，在捕捉性能下降，由于秩亏的MIMO信道。在本文中，这样的性能下降的影响，通过信道中断概率假设慢变信道延迟约束解码。利用自由概率理论的技巧，导出了当信道矩阵维数趋于无穷大时，信道容量的渐近方差。在这个渐近制度，信道容量被严格证明是高斯分布。利用所得结果，瑞利乘积信道的复用增益和分集增益之间的一个基本的折衷，其特征在于在任何有限的信号-噪声比的封闭形式的表达式。数值结果提供了比较瑞利乘积信道和传统的瑞利MIMO信道之间的相对中断性能。
2015-02-19 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Adaptive Power Allocation for Incremental MIMO Systems
我们认为，能量有效的自适应功率分配的三个增量多输入多输出（IMIMO）系统采用ARQ，混合ARQ（HARQ）与Chase合并（CC），HARQ与增量冗余（IR），以最大限度地减少其速率中断概率（或相当于丢包率）的约束下，每个数据包的平均能耗。我们首先提供的速率中断概率表达式的三个IMIMO系统，然后提出的方法将它们转换成一个易于处理的形式，并制定相应的非凸优化问题，可以解决的一个邻域点算法找到一个局部最优。为了进一步降低求解的复杂性，使用率中断概率表达式的渐近等价近似，我们近似的非凸优化问题作为一个统一的几何规划问题（GPP），我们推导出封闭形式的解决方案。说明性的结果表明，所提出的功率分配（PPA）提供了显着的增益，在节能相比，等功率分配（EPA），和简单的封闭形式的GPP解决方案可以提供更接近的性能，在较低的值的速率中断概率的确切方法，为三个IMIMO系统。
2015-03-25 cs.IT math.IT
Antenna Selection in MIMO Cognitive Radio-Inspired NOMA Systems
本文研究了MIMO认知无线电启发的非正交多址接入（CR-NOMA）网络中的联合天线选择（AS）问题。特别地，在满足主用户服务质量（QoS）的条件下，提出了一种新的计算效率高的联合AS算法，即基于子集的联合AS（SJ-AS），以最大化次用户的信噪比。推导了SJ-AS中断性能的渐近闭式表达式，证明了SJ-AS在所有可能的联合AS方案中所能达到的最小中断概率。所提供的数值结果表明，所提出的计划的优越性能。
2017-09-05 cs.IT math.IT
Fundamental Rate-Reliability-Complexity Limits in Outage Limited MIMO Communications
该工作为中断限制MIMO通信的一般设置确定了速率、可靠性和计算复杂性的基本限制。在高SNR机制中，限制在所有编码器、所有解码器和所有复杂度调节策略上被优化。然后，工作继续明确识别编码器-解码器设计和策略，以满足此最佳权衡。在实践中，这些限制旨在有意义地量化不同的相关度量，例如每单位复杂度和功率的最佳速率可靠性能力、每复杂度成本的最佳分集增益或数值运算的最佳数量（即，触发器）。最后，权衡的简单性质，使其有用的洞察力比较的速率-可靠性-复杂性的能力，为不同的编码器-解码器。
2010-06-23 cs.CC cs.IT math.IT
Proof of the outage probability conjecture for MISO channels
在Telatar 1999中，证明了在高斯衰落的MIMO信道中，使中断概率最小化的协方差矩阵是对角线上为零或常数值的对角线。在MISO设置中，这相当于猜想具有最大tale概率的高斯二次型对应于这样的对角矩阵。我们证明在这里的MISO设置的猜想。
2011-03-28 cs.IT math.IT
Jamming-Aided Secure Communication in Massive MIMO Rician Channels
本文研究了莱斯衰落信道下，对大型天线阵发射机的人工噪声辅助干扰设计。我们发现，当发射天线数趋于无穷大时，莱斯信道是否发生秘密中断取决于窃听者的几何位置。为此，我们首先定义并解析描述了秘密中断区域（SOR），指出了所有可能导致秘密中断的窃听者的位置。在此基础上，推导出了保密中断概率（SOP），并给出了干扰有益范围，即，确定了能够实现均匀干扰以降低SOP的窃听者的距离范围。然后，在不同的情况下，消息和人工噪声之间的最佳功率分配进行了研究。此外，为了更有效地使用干扰功率并进一步降低SOP，我们提出了仅在选定的波束（映射到物理角度）上产生干扰信号的定向干扰，并且针对有和没有可疑区域的信息的情况提出了功率分配算法，即，窃听者的可能位置我们进一步扩展到多用户和多细胞的情况下的讨论。最后，数值结果验证了我们的结论，并显示我们提出的干扰功率分配方案的有效性。
2015-07-23 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Power Allocation for Secure Communications in Large-Scale MIMO Relaying Systems
在本文中，我们解决的问题，能量有效的功率分配安全通信放大转发（AF）的大规模多输入多输出（LS-MIMO）中继系统中存在一个被动窃听。利用AF LS-MIMO中继的优点来显著提高保密性能，特别是保密能量效率（比特每焦耳）。首先分析了中继节点发射功率对保密中断容量的影响，证明了在非常实际的假设条件下，即无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法CSI的情况下，保密中断容量是发射功率的凹函数.然后，我们提出了一种能量有效的功率分配方案，以最大限度地提高保密能量效率。最后，仿真结果验证了所提出的能量有效的计划相比，容量最大化计划的优势。
2014-08-24 cs.IT math.IT
Secure Wireless Information and Power Transfer in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI
在本文中，我们解决的问题，安全的无线信息和功率传输的大规模多输入多输出（LS-MIMO）放大转发（AF）中继系统。利用LS-MIMO中继的优势来提高无线安全性、传输速率和能量效率。特别是，短拦截距离和长传输距离带来的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息的情况下，研究了不完全CSI对保密中断容量的影响，得到了保密中断容量与发射功率和信道条件的显式关系。然后，我们提出了一个最佳的功率分配方案，在中继，以最大限度地提高保密中断容量。最后，我们的理论索赔进行了验证仿真结果。
2014-07-21 cs.IT math.IT
Modeling and Performance of Uplink Cache-Enabled Massive MIMO Heterogeneous Networks
通过诸如社交媒体的应用将用户生成的内容上传到互联网给无线网络带来了重大负担。为了应对这一移动数据海啸，我们开发了一种新的MIMO网络架构，随机定位的基站（BS）的大量天线采用缓存使能的\textit{uplink}传输。特别是，我们制定了一个场景，用户上传他们的内容到他们最强的基站（BS），这是泊松点过程（PPP）分布。此外，BS利用大规模MIMO的好处，通过有限速率回程将其内容上传到核心网络。在提出缓存策略后，我们提出了{修改}冯米塞斯分布作为流行度分布函数，我们通过利用确定性等价（DE）和随机几何分析的工具推导出中断概率和平均交付率。数值结果调查现实的性能增益的建议异构缓存使能的上行链路在网络上的基本操作参数。例如，暴露关于BS存储大小的见解。此外，关键参数，如文件流行度分布，和目标比特率的影响进行了研究。具体而言，中断概率降低，如果存储大小增加，而平均交付率增加。此外，定义存储在中间结点的文件数量（流行度）的集中度参数直接影响所提出的度量。更高的目标速率导致更高的中断，因为更少的用户服从此约束。此外，我们证明了一个更密集的网络减少了中断，并增加了交付率。因此，在系统设计的上行链路处引入高速缓存改善了网络性能。
2018-11-12 cs.IT math.IT
The Jacobi MIMO Channel
本文提出了一种新的MIMO信道衰落模型--Jacobi衰落模型。它断言将$m_t$输入耦合到$m_r$输出的传递矩阵$H$是$m\times m$随机（Haar分布）酉矩阵的子矩阵。$H$的（平方）奇异值遵循随机矩阵的经典Jacobi系综定律;因此该通道被命名为。定义这种信道的一个动机来自多模/多芯光纤通信。事实证明，这个模型可以从性质上不同于瑞利模型，从而导致有趣的实际和理论结果。这项工作首先评估遍历容量的信道。然后，它认为非遍历的情况下，它分析了中断概率和分集复用的权衡。在其中$k=m_t+m_r-m > 0$的情况下，示出了至少$k$自由度被保证对于任何信道实现不衰落，从而在相应速率下实现零中断概率或无限分集阶数。一个简单的计划，利用（可能过时的）信道状态反馈，实现无中断保证。最后，指出随着$m$的增加，Jacobi模型逐渐接近Rayleigh模型，并讨论了该模型在其它通信网络中的适用性。
2012-08-15 cs.IT math.IT
On the Exact Distribution of Mutual Information of Two-user MIMO MAC Based on Quotient Distribution of Wishart Matrices
提出了块瑞利衰落信道下两用户MIMO MAC网络互信息（MI）的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的精确计算方法。由于MI依赖于两个Wishart矩阵的商，因此到目前为止PDF和CDF已经进行了数值计算，并且没有可用的商的封闭形式。我们得到的PDF和CDF的极端（最小/最大）特征值的精确结果。在商系综结果的基础上，通过Laplace变换和直接积分商系综特征值的联合概率密度函数，给出了互信息概率密度函数和互信息概率密度函数的精确计算方法。此外，我们的推导也提供了应用高斯近似方法，这是比较容易实现的参数。我们表明，近似匹配的确切结果非常好的中断概率，即CDF，高于10%。然而，该近似也可以用于具有相对小的误差的1%中断概率。我们应用推导出的表达式来分析增加接收天线对接收机性能的影响。通过假设在发射机处没有信道知识并且在接收机处连续解码，第一用户的容量增加并且中断概率随着额外的天线而降低，如预期的那样。
2016-01-13 cs.IT math.IT
Communication Over MIMO Broadcast Channels Using Lattice-Basis Reduction
介绍了一种简单的MIMO广播信道通信方案，该方案采用格型归约技术改进了朴素信道反演方法。格基约简通过修改包含星座点的区域来降低平均传输能量。仿真结果表明，该方案性能良好，与更复杂的方法（如扰动法）相比，具有可以忽略不计的损失。此外，所提出的方法被扩展到的情况下，不同的速率为不同的用户。分析了所提出的方法和扰动技术的符号出错率的渐近行为，以及固定速率用户情况下的中断概率。结果表明，所提出的方法，基于LLL格约化，实现了最佳的渐近斜率的符号错误率（称为预编码分集）。分析了固定和速率情况下的中断概率。
2007-06-18 cs.IT math.IT
Finite-SNR Diversity-Multiplexing Tradeoff via Asymptotic Analysis of Large MIMO Systems
对于i.i.d.，分集复用折衷（DMT）被渐近地表征（SNR->无穷大）。Rayleigh衰落信道[1]. SNR渐近DMT高估了有限SNR DMT [2]。本文概述了一些额外的限制和困难的DMT框架，并讨论了它们的影响。使用最近的结果上的大小渐近（在天线的数量）中断容量分布，有限的SNR，大小渐近DMT推导出一个广泛的一类衰落分布。的SNR范围内的有限SNR DMT是准确地近似的SNR渐近的特点。复用增益定义的影响严重这个范围内，因此应仔细选择，使SNR渐近DMT是一个准确的近似在现实的SNR值，因此具有操作意义，被用作设计标准。有限的SNR分集增益示出减少相关性和功率不平衡在一个广泛的一类衰落信道，这样的效果被描述在一个紧凑的，封闭的形式。完整的中断概率（或中断容量）的表征不仅需要有限的SNR DMT，但也SNR偏移，这是介绍和研究。这种偏移，这是不占在DMT框架中，被证明有一个显着的影响上的中断概率为广泛的一类衰落信道，特别是当复用增益是小的。通过大量的Monte-Carlo模拟验证了分析结果和结论。总的来说，大小渐近DMT是SNR渐近DMT的一个有价值的替代方案。
2010-09-20 cs.IT math.IT
Time-Varying Space-Only Codes for Coded MIMO
多天线（MIMO）设备被广泛用于提高可靠性和信息比特率。对于发射端未知的信道状态信息和最大速率，最佳的出错率性能（全分集和大的编码增益）可以通过近似通用的空时码来实现，但是以大的检测复杂度为代价，对于大多数实际系统来说是不可行的。我们提出了一种新的编码调制模式：纠错外码与空间，但随时间变化的预编码器（作为内码）。我们称后者为遍历互信息（EMI）码。EMI码实现了最大的复用增益，并根据中断概率证明了全分集。与大多数文献相反，我们的工作不是基于优雅但困难的经典代数MIMO理论。相反，利用MIMO和并行信道之间的关系。通过对LDPC编码系统的中断概率和字出错率的数值仿真，证实了全分集的理论依据。在低检测复杂度下的全分集和全速率是以接近1的外编码速率的小的编码增益损失为代价的，但是这种损失随着编码速率的降低而消失。
2012-05-11 cs.IT math.IT
Living at the Edge: A Large Deviations Approach to the Outage MIMO Capacity
利用大偏差方法计算了在大天线数限制下MIMO信道的互信息的概率分布。与以前的方法，只集中在分布接近其平均值（从而获得一个渐近高斯分布），我们计算的完整分布，包括其尾部强烈偏离高斯行为的平均值附近。所得到的分布无缝地插入之间的高斯近似率$R$接近遍历值的互信息和郑和Tse的方法的大信号噪声比$ρ$。该计算为我们提供了一种工具，只要天线的数量$N$不太小，就可以在$(R, ρ, N)$参数空间中的任何点处解析地获得中断概率。此外，该方法还得到了子空间中约束的特征值的概率分布，其中对于给定的$ρ$，每个天线的互信息固定为$R$。非常值得注意的是，该特征值密度是具有平方根奇异性的Marcenko-Pastur分布的形式，并且它取决于$R$和$ρ$的值。
2010-10-14 cond-mat.stat-mech cs.IT math.IT
Multiple Antenna Aided NOMA in UAV Networks: A Stochastic Geometry Approach
本文研究了多输入多输出（MIMO）非正交多址接入（NOMA）辅助无人机（UAV）网络。利用随机几何模型，提出了一种新的三维无人机框架，为随机漫游的NOMA用户提供无线服务。为了评估所提出的框架的性能，我们推导出MIMO-NOMA增强的无人机网络的中断概率和遍历率的解析表达式。我们研究了易于处理的上限为整个拟议的框架，推导出渐近的结果，干扰源的发射功率成比例或固定的无人机的情况下。为了获得更多的见解所提出的框架，我们调查的多样性阶数和高信噪比（SNR）斜率的MIMO-NOMA辅助无人机网络。我们的结果证实：i）NOMA增强的UAV网络的中断概率在很大程度上受NOMA用户的目标传输速率和功率分配因子的影响;以及ii）对于干扰功率与UAV功率成比例的情况，存在用于中断概率的错误平层。
2018-05-14 cs.IT math.IT
Transmit Antenna Selection with Alamouti Scheme in MIMO Wiretap Channels
本文提出了一种新的发射天线选择（TAS）方案，提供了增强的物理层安全性在多输入多输出（MIMO）窃听信道。实际被动窃听的情况下，我们认为是从窃听信道状态信息（CSI）是不可用的发射机。我们的新计划分两步实施。首先，发射机基于来自接收机的反馈选择前两个最强的天线，这使得发射机-接收机信道的瞬时信噪比（SNR）最大化。第二，在所选择的天线处采用Alamanti方案，以便执行数据传输。在接收端和窃听端采用最大比合并以充分利用多个天线，推导了非等瑞利衰落下秘密中断概率的一个新的封闭表达式，并利用这个结果给出了非零秘密容量的封闭表达式和ε-中断秘密容量的数值表达式。我们证明了我们提出的TAS-Alamandro方案提供了较低的保密中断概率比一个单一的TAS方案时，发射机-接收机信道的SNR是高于一个特定的值。
2013-03-21 cs.CR cs.IT math.IT
Bias for the Trace of the Resolvent and Its Application on Non-Gaussian and Non-centered MIMO Channels
利用随机矩阵理论（RMT）分析了高斯多输入多输出（MIMO）信道的互信息（MI），证明了其渐近服从高斯分布，其中各态历经的互信息（EMI）收敛于一个确定性的量.然而，与非高斯信道，有一个偏差之间的EMI和它的确定性等效（DE），其评估是不可用的文献。EMI的这种偏差与大RMT中解析式的迹线的偏差有关。本文首先推导了预解式迹的偏差，并将其推广到线性谱统计量的偏差计算。然后，我们将上述结果应用于非高斯MIMO信道，以确定EMI的偏差。同时证明了EMI的偏差是MI方差的$-0.5$倍。最后，推导出的偏差被用来修改中心极限理论（CLT）和计算中断概率。数值计算结果表明，改进的CLT方法在逼近MI分布方面明显优于已有方法，提高了中断概率估计的精度。
2021-12-28 cs.IT math.IT
