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
Multi-User MIMO with outdated CSI: Training, Feedback and Scheduling
传统的MU-MIMO技术，例如线性迫零波束成形（LZFB），需要在发射机处的足够准确的信道状态信息（CSIT），以便实现频谱高效传输（自由度增益）。然而，在实际设置中，CSIT准确性可能受到许多问题的限制，包括CSI估计、用户终端到基站之间的CSI反馈延迟以及信道的时间/频率相干性。CSIT反馈延迟和信道动态的后一方面可能导致高效MU-MIMO系统部署中的重大挑战。最近，Maddah-Ali和Tse（MAT）已经表明，即使CSIT的知识完全过时，也可以通过MU-MIMO实现自由度增益。具体来说，过时的CSIT，尽管是完美的CSIT，只有在传输发生后才被称为传输。对CSIT反馈延迟不敏感的这一方面特别令人感兴趣，因为它允许人们重新考虑动态信道条件下的MU-MIMO设计。事实上，如我们所示，通过适当的调度，甚至在CSI估计和反馈误差的上下文中，所提出的MAT方案在这种情况下可以具有优于传统MU-MIMO的性能优势。
2011-09-29 cs.IT math.IT
Channel Feedback Based on AoD-Adaptive Subspace Codebook in FDD Massive MIMO Systems
信道反馈是频分复用（FDD）大规模多输入多输出（MIMO）系统中必不可少的环节。不幸的是，以前的多用户MIMO的工作已经表明，信道反馈的码本大小应该与基站（BS）的天线，这是大大增加在大规模MIMO系统的数量呈指数级。为了减少码本大小和反馈开销，我们提出了一种用于FDD大规模MIMO系统信道反馈的自适应子空间码本。我们的关键见解是利用观察路径AoD变化比路径增益更慢。在角度相干时间内，通过利用恒定的AoD信息，所提出的AoD自适应子空间码本能够以更准确的方式对信道矢量进行估计。我们还提供了性能分析的建议的码本在大的维度制度，在那里我们证明，以限制在一个可接受的水平内的容量退化，所需的反馈位数只与可分辨的（路径）AoD，这是远远小于BS天线的数量线性缩放。此外，我们比较量化的信道反馈使用建议的AoD自适应子空间码本与模拟信道反馈。提供了大量的模拟，验证了分析结果。
2017-04-03 cs.IT math.IT
FRFD MIMO Systems: Precoded V-BLAST with Limited Feedback Versus Non-orthogonal STBC MIMO
全速率（FR）和全分集（FD）是MIMO系统中具有吸引力的特征。我们将同时实现FR和FD的系统称为FRFD系统。非正交空时分组码可以在无反馈的情况下实现FRFD，但其ML译码复杂度较高。没有预编码的V-BLAST实现了FR而不是FD。FRFD可以在V-BLAST中通过在发射机处给定完整信道状态信息（CSIT）的情况下进行预编码来实现。然而，在有限反馈预编码的情况下，V-BLAST实现了FD，但是具有一些速率损失。我们在本文中的贡献是双重的：$i)$我们提出了一种有限反馈（LFB）预编码方案，其在$2\times 2$、$3\times 3$和$4\times 4$ V-BLAST系统中实现FRFD（我们将该方案称为FRFD-VBLAST-LFB方案），以及$ii)$比较FRFD-VBLAST-LFB方案和没有反馈的非正交STBC（例如，Golden码，完美码）在ML解码下，我们表明，在具有4-QAM/16-QAM的$2\times 2$ MIMO系统中，FRFD-VBLAST-LFB方案优于Golden码约0.6 dB;在$3\times 3$和$4\times 4$ MIMO系统中，FRFD-VBLAST-LFB方案的性能与完美码的性能相当。FRFD-VBLAST-LFB方案是有吸引力的，因为1）ML解码与非正交STBC的解码相比变得不那么复杂，2）实现上述性能所需的反馈比特的数…
2009-01-19 cs.IT math.IT
Deep Learning-based CSI Feedback Approach for Time-varying Massive MIMO Channels
在频分双工（FDD）网络中，大规模多输入多输出（MIMO）系统依赖于信道状态信息（CSI）反馈来执行预编码并实现性能增益。然而，大量的天线对传统的CSI反馈减少方法提出了挑战，并导致过多的反馈开销。在这篇文章中，我们开发了一个实时CSI反馈架构，称为CsiNet-长短期记忆（LSTM），通过扩展一个新的基于深度学习（DL）的CSI感知和恢复网络。CsiNet-LSTM通过直接从时变大规模MIMO信道的训练样本中学习空间结构与时间相关性，大大提高了恢复质量，并改善了压缩比（CR）和复杂度之间的权衡。仿真结果表明，CsiNet-LSTM优于现有的基于压缩感知和基于DL的方法，并且对CR减少具有显著的鲁棒性。
2018-07-31 cs.IT math.IT
On the Minimum Differential Feedback for Time-Correlated MIMO Rayleigh Block-Fading Channels
在本文中，我们考虑了一般的多输入多输出（MIMO）系统的信道状态信息（CSI）反馈的时间相关的瑞利块衰落信道。具体来说，我们首先推导出的最小差分反馈速率的封闭形式的表达，以实现最大的Erdodic容量在存在信道估计误差和量化失真的接收机。在反馈信道传输速率受限的情况下，进一步研究了周期反馈系统中各态历经容量与微分反馈间隔的关系，通过理论分析发现存在一个最优微分反馈间隔，使得各态历经容量最大化.最后，通过仿真验证了分析结果在一个实际的周期微分反馈系统使用劳埃德的量化算法。
2011-11-30 cs.IT math.IT
Structure of Optimal Input Covariance Matrices for MIMO Systems with Covariance Feedback under General Correlated Fading
本文描述了单用户多输入/多输出（MIMO）通信系统的协方差反馈和一般相关衰落下的最优输入协方差矩阵的结构。我们的方法是基于新的概念，正确的交换子和恢复以前推导的结果克罗内克产品模型。条件推导出允许显着简化的优化问题。
2006-09-29 cs.IT math.IT
Quantization and Feedback of Spatial Covariance Matrix for Massive MIMO Systems with Cascaded Precoding
本文研究了级联预编码的大规模多输入多输出（MIMO）系统下行链路空间协方差矩阵的量化和反馈问题。大规模MIMO技术由于能够显著提高网络性能而受到广泛关注。为了减少频分双工大规模MIMO系统中下行链路信道估计和上行链路反馈的开销，已经提出了级联预编码，其中外部预编码器使用传统的有限反馈来实现，而内部预编码器由信道的空间协方差矩阵来确定。在大规模MIMO系统中，由于天线数量庞大，空间协方差矩阵的大小很大，难以计算。在本文中，我们提出了一种基于空间谱的方法的量化和反馈的空间协方差矩阵。所提出的内部预编码器可以被视为调制的离散长椭球序列，从而实现比传统的基于离散傅立叶变换子矩阵的预编码小得多的空间泄漏。本文还讨论了所提出的方法的应用的实际问题。
2016-10-15 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
Optimized Training and Feedback for MIMO Downlink Channels
我们考虑MIMO衰落广播信道，其中信道状态信息是在用户终端通过下行链路训练和信道反馈被用来提供发射机信道状态信息（CSIT）的基站。反馈信道（对应的上行链路）被建模为在用户之间正交的AWGN信道。消耗的总带宽是用于下行链路训练、信道反馈和数据传输的带宽/资源的总和。假设信道遵循块衰落模型，并使用迫零波束成形，我们优化了未量化（模拟）和量化（数字）信道反馈的净可达速率。下行链路训练导频的最佳数量被认为是基本上相同的两种反馈技术，但数字反馈被示出提供一个更大的净速率比模拟反馈。
2009-05-22 cs.IT math.IT
MIMO Precoding Using Rotating Codebooks
下一代无线通信依赖于多输入多输出（MIMO）技术来实现高数据率。信道信息的反馈可以用于MIMO预编码中，以完全激活最强信道模式并提高MIMO性能。不幸的是，经由其传送反馈的控制信道的带宽受到严重限制。一个重要的问题是如何提高MIMO预编码的性能与最小的反馈。在这封信中，我们提出了一种方法，使用旋转码本技术，有效地提高预编码性能，而不需要增加反馈开销。旋转码本预编码的基本思想是通过旋转多个码本来扩展有效的预编码码本大小，使得反馈比特数保持不变。仿真结果表明，所提出的旋转码本预编码的性能增益比传统的预编码。
2010-08-18 cs.IT math.IT
Limited Feedback Channel Estimation in Massive MIMO with Non-uniform Directional Dictionaries
在多输入多输出（MIMO）系统中，基站（BS）处的信道状态信息（CSI）对于实现波束成形和复用增益至关重要。现有技术的有限反馈方案要求反馈开销随BS天线的数量线性缩放，这对于$5$ G大规模MIMO是禁止的。这项工作提出了新的有限反馈算法，解除这一负担，利用固有的稀疏性在双向（DD）MIMO信道表示使用过完备字典。这些字典与到达角（AoA）和离开角（AoD）相关联，其具体地说明链路两端处的天线方向性图案。所提出的算法实现满意的信道估计精度，使用少量的反馈比特，即使当在BS处的发射天线的数量是大的-使它们理想的$5$ G大规模MIMO。明智的模拟表明，他们优于一些流行的反馈方案，并强调使用角度字典匹配给定的天线方向性模式的重要性，而不是统一的字典。所提出的算法是轻量级的计算方面，特别是在用户设备侧，使他们的理想实际部署在$5$ G系统。
2018-08-07 cs.IT math.IT
MIMO ARQ with Multi-bit Feedback: Outage Analysis
研究了离散输入星座的多输入多输出（MIMO）块衰落信道中增量冗余自动重传请求（INR-ARQ）传输的渐近中断性能。我们首先表明，传输与随机码使用的离散信号星座在所有的发射天线实现了最佳中断分集的Singleton界。然后，我们分析了MIMO块衰落信道下INR-ARQ传输的最佳SNR指数和中断分集。我们表明，一个显着的增益中断分集获得通过提供一个以上的比特反馈，在每个ARQ轮。因此，INR-ARQ传输的中断性能可以显着改善与最小的额外开销。一个次优的反馈和功率自适应规则，实现最佳的中断分集，提出了MIMO INR-ARQ，展示了多比特反馈提供的好处。
2010-06-10 cs.IT math.IT
Channel State Feedback Schemes for Multiuser MIMO-OFDM Downlink
在频率平坦的情况下，MIMO广播下行链路的信道状态反馈方案已经被广泛研究。这项工作的重点是更相关的频率选择性的情况下，出现了一些重要的新方面。我们考虑了MIMO-OFDM广播信道，并比较了三种信道状态反馈方案下可实现的遍历速率：模拟反馈，方向量化反馈和“时域”信道量化反馈。前两个计划是以前提出的计划的直接扩展。第三种方案是新颖的，它直接受到高斯相关信源的率失真理论的启发。对于每一个方案，我们得出的条件下，系统实现充分的复用增益。与广泛处理的频率平坦情况的关键区别在于，在MIMO-OFDM中，频域信道传递函数是高斯相关源。新的时域量化方案充分利用了信道频率相关结构，性能优于其他方案。此外，它比复杂的球形矢量量化更容易实现。特别是，我们观察到，没有结构化的码本设计和矢量量化实际上是需要有效的信道状态信息反馈。
2008-04-03 cs.IT math.IT
MIMO Channel Information Feedback Using Deep Recurrent Network
在多输入多输出（MIMO）系统中，发射端信道状态信息（CSI）的可用性是提高系统性能的关键。最近的基于卷积神经网络（NN）的技术在实现CSI压缩和反馈方面显示出有竞争力的能力。通过引入一种新的神经网络结构，我们提高了MIMO通信中量化CSI反馈的准确性。所提出的NN架构调用了一个名为长短期记忆（LSTM）的模块，该模块允许NN受益于利用无线信道的时间和频率相关性。妥协的性能与复杂性，我们进一步修改的NN架构，大大减少了参数的数量进行训练。最后，实验表明，建议的神经网络结构实现更好的性能，在CSI压缩和恢复精度。
2018-11-19 cs.IT math.IT
Interference Alignment with Partial CSI Feedback in MIMO Cellular Networks
干扰对齐（IA）是一种线性预编码策略，可以在干扰网络中实现高信噪比下的最佳容量缩放。然而，大多数现有的IA设计在发射机处需要完整的信道状态信息（CSI），这将导致显著的CSI信令开销。有两种技术，即CSI量化和CSI反馈滤波，以减少CSI反馈开销。在本文中，我们认为IA处理与CSI反馈滤波MIMO蜂窝网络。我们引入了一种新的度量，即反馈维度，量化与CSI反馈滤波相关的一阶CSI反馈成本。CSI反馈滤波在IA处理中提出了几个重要的挑战。首先，在IA预编码器设计中存在不能使用常规IA设计方法处理的隐藏的部分CSI知识约束。此外，现有的结果的可行性条件IA不能应用由于部分CSI知识。最后，找出实际上需要多少CSI反馈来支持IA处理是非常具有挑战性的。我们将解决上述挑战，并提出了一个新的IA的可行性条件下，部分CSIT知识的MIMO蜂窝网络。在此基础上，我们考虑了受自由度要求的CSI反馈配置文件的设计，我们推导出封闭形式的CSI反馈成本和IA性能之间的权衡结果在MIMO蜂窝网络。
2014-03-15 cs.IT math.IT
Efficient Feedback Mechanisms for FDD Massive MIMO under User-level Cooperation
在频分复用（FDD）大规模MIMO系统中，信道状态信息（CSI）反馈是一个具有挑战性的问题.研究了一种协作反馈机制，即用户通过设备到设备（D2D）通信交换信道状态信息，然后自行计算预编码器，并将预编码器反馈给基站（BS）。分析结果表明，合作预编码器反馈是更有效的比CSI反馈的干扰缓解。在D2D通信容量有限的约束下，提出了一种基于信号子空间投影和最优比特划分的自适应CSI交换策略。数值结果表明，所提出的具有自适应CSI交换的协作预编码器反馈方案显著优于CSI反馈方案，即使当经由速率受限的D2D通信来交换CSI时也是如此。
2016-11-22 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Cost Minimization in Limited Feedback MU-MIMO Systems with Delay Guarantee
针对有限反馈的延迟敏感多用户MIMO广播系统，设计了一种资源分配框架。考虑到发射功率和反馈带宽的稀缺性和相互关联性，必须以联合和有效的方式优化这两种资源，同时满足延迟QoS要求。基于有效带宽理论，我们首先得到了一个封闭的形式表示的平均违反概率相对于一个给定的延迟要求作为发送功率和反馈信道的码本大小的函数。通过最小化总资源代价，我们推导出一种最优的联合资源分配方案，该方案可以根据系统的特性灵活地调整发射功率和反馈带宽。通过渐近分析，给出了几种简单的资源分配方案。最后，数值结果验证了理论分析的正确性.
2013-11-05 cs.IT math.IT
Channel State Feedback over the MIMO-MAC
我们考虑的问题，设计低延迟和低复杂度的方案，在MIMO-MAC（多输入多输出多址接入信道）的信道状态反馈。我们开发了一个框架来分析这个问题的MSE失真最小化方面，并提出了分离的源通道计划和联合源通道计划，比模拟反馈更好地执行。我们还开发了一个惊人的简单的代码设计的基础上标量量化和未编码的QAM调制，实现了理论上的渐近性能极限的分离的方法，具有非常低的复杂性和延迟，在单天线用户的情况下。
2010-05-10 cs.IT math.IT
Symmetric Two-User MIMO BC and IC with Evolving Feedback
扩展最近的研究结果的两个用户MISO广播信道（BC）与不完美的和延迟的信道状态信息在发射机（CSIT），这里的工作探讨了两个用户MIMO BC和两个用户MIMO干扰信道（MIMO IC）的性能，在存在的反馈与不断变化的质量和及时性。在标准假设下，并且在每个发射机有M个天线和每个接收机有N个天线的情况下，该工作推导出DoF区域，该DoF区域对于足够好（但可能不完美）的延迟CSIT的大范围是最佳的。该区域简明地捕获具有预测的、当前的和延迟的CSIT的效果，以及简明地捕获关于任何信道在任何时间提供的CSIT的质量的效果。除了描述在MIMO设置中使用这种不完美和延迟反馈的限制的进展之外，这项工作还提供了不同的见解，包括以下事实：越来越多的接收天线可以允许降低质量反馈，以及IC中的直接链路不需要CSIT。
2013-06-16 cs.IT math.IT
Cooperative Feedback for MIMO Interference Channels
多天线预编码有效地减轻了无线网络中的干扰。然而，预编码效率会由于所需的信道状态信息（CSI）的反馈而被开销显著降低。针对这一问题，提出了一种基于有限速率CSI反馈（协作反馈）的双用户多输入多输出（MIMO）干扰信道预编码器设计方法。具体地，每个预编码器被分解为内预编码器和外预编码器，分别用于使干扰为零和提高数据链路阵列增益。内部预编码器被进一步设计为抑制由有限速率协作反馈引起的残余干扰。为了调节由于预编码器量化而产生的残余干扰，设计了附加的标量协作反馈信号以使用不同的准则来控制发射机的功率，所述准则包括应用干扰裕度、最大化总吞吐量以及最小化中断概率。仿真结果表明，这种额外的反馈有效地消除了由于量化预编码器反馈的性能下降。
2010-09-17 cs.IT math.IT
Optimal power control in Cognitive MIMO systems with limited feedback
研究了认知无线电多输入多输出系统中的最优功率分配问题。重点是提供有限的反馈解决方案，旨在最大限度地提高次系统速率受到的平均干扰造成的主要通信的约束。有限反馈解决方案是通过减少在次级发射机（STx）处对于STx和次级接收机（SRx）之间的链路可用的信息以及通过限制在STx处对应于STx和初级接收机PRx之间的链路的可用信息的水平来获得的。蒙特卡洛模拟结果给出，允许量化所提出的算法实现的性能。
2014-01-30 cs.IT math.IT
Joint Beamforming for Multiaccess MIMO Systems with Finite Rate Feedback
本文研究了有限速率反馈的多址多输入多输出（MIMO）系统。我们的目标是了解如何有效地利用给定的有限反馈资源，以最大限度地提高和速率的性能分析。为此，我们提出了一个联合量化和反馈策略：基站选择最强的用户，联合量化他们最强的特征信道向量和广播一个共同的反馈给所有的用户。这种联合策略不同于单独的策略，在单独的策略中，量化和反馈独立地跨用户执行，并且它以与矢量量化改进标量量化相同的方式改进了单独的策略。在我们提出的策略中，用户选择的影响通过极端顺序统计来分析，而联合量化的影响通过我们所说的“复合格拉斯曼流形”来量化。然后通过随机矩阵理论估计可达到的和速率。由于其简单的实现和坚实的性能分析，所提出的方案提供了一个基准的多址MIMO系统与有限速率反馈。
2008-04-17 cs.IT math.IT
Design Guidelines for Training-based MIMO Systems with Feedback
本文研究了带反馈的块衰落多输入多输出（MIMO）系统的最优训练和数据传输策略。我们考虑信道增益反馈（CGF）系统和信道协方差反馈（CCF）系统。使用一个准确的容量下限作为一个品质因数，我们调查的时间功率分配的优化问题，以训练和数据传输以及训练长度。对于无反馈时滞的CGF系统，我们证明了最优解与无反馈系统的最优解是一致的。此外，我们表明，这些解决方案保持接近最优，即使在反馈延迟的存在。这一发现对于实际的MIMO训练设计具有重要意义。通过数值分析，验证了CCF系统的最优训练长度可以小于发射天线数。考虑到这一事实，我们提出了一个简单的CCF系统，但接近最佳的传输策略，并推导出最佳的时间功率分配导频和数据传输。
2009-03-03 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom Region of the MIMO Interference Channel with Output Feedback and Delayed CSIT
考虑了两用户多输入多输出（MIMO）干扰信道（IC），每个终端具有任意数量的天线，并且自由度（DoF）区域的特征在于存在从每个接收机到其各自的发射机的无噪声信道输出反馈和在发射机处的延迟信道状态信息（CSIT）的可用性。结果表明，具有输出反馈和延迟CSIT可以严格扩大的MIMO IC的自由度区域相比，只有延迟CSIT存在的情况下。所提出的实现具有反馈和延迟CSIT的对应DoF区域的编码方案利用两种资源，即，反馈和延迟CSIT以非平凡的方式。还示出了具有局部反馈和延迟CSIT的DoF区域等于具有全局反馈和延迟CSIT的DoF区域，即，从自由度区域的角度来看，局部反馈和延迟CSIT等同于全局反馈和延迟CSIT。相反证明了一个更强的设置，其中的两个接收器的通道不需要统计等效。
2012-10-25 cs.IT math.IT
Reduced-Feedback Opportunistic Scheduling and Beamforming with GMD for MIMO-OFDMA
作者先前已经提出了用于减少反馈MIMO-OFDMA下行链路系统的启发式调度和波束成形方案，其中每个子载波的MIMO信道被分解成分层的空间子信道。已经证明，与传统方案中针对每个子载波的一个波束形成矩阵（BFM）相比，可以通过返回关于来自每个MT的所有子载波的仅一个波束形成矩阵（BFM）的信息来实现显著的反馈减少。然而，由于先前提出的信道分解是基于奇异值分解导出的，因此所得到的系统性能受到与最小奇异值相关联的子信道的损害。为了克服这一障碍，本文提出了基于几何平均分解的信道分解的改进的机会调度和波束形成方案。除了固有的优势，减少反馈，所提出的方案可以实现改善系统性能的MIMO信道分解成空间子信道更均匀分布的信道增益。数值结果证实了所提出的机会调度和波束形成方案的有效性。
2009-06-22 cs.IT math.IT
Artificial Noisy MIMO Systems under Correlated Scattering Rayleigh Fading -- A Physical Layer Security Approach
现有的人工噪声（AN）安全系统的研究假设只有零空间被用来发送AN信号，所有的特征子信道应该被用来传输消息。我们先前的工作提出了一个AN方案，分配一些特征子信道来传输AN信号，以提高保密率。然而，我们以前的工作只考虑不相关的MIMO瑞利衰落信道。实际上，在实际的散射信道环境中，天线之间的相关性是存在的。在本文中，我们扩展我们以前的AN计划，空间相关的瑞利衰落信道在合法的接收器和窃听器侧，并推导出一个确切的理论表达式的遍历保密率的AN计划，以及近似分析。数值和仿真结果都表明，所提出的AN方案提供了一个更高的遍历保密率比现有的计划，揭示了一个事实，窃听者的天线之间的相关性可以潜在地提高MIMO系统的保密率。
2019-06-10 cs.IT math.IT
Communicating One Bit over a Delay Constrained Gaussian MIMO Channel with Feedback
能量最优方案被发现用于在具有理想反馈信道的无记忆高斯信道上传输一个比特。假设在解码之前允许信道被使用最多N次。采用动态规划的方法推导出最优编解码策略。结果发现，反馈给出了一个显着的性能增益和最优策略是不连续的。它还表明，大部分的性能提高，甚至可以获得一个比特的反馈信道。最优方案与Kailath-Schalkwijk的策略进行了比较，并发现其有效性显着提高。对于测量噪声方差沿子信道相等的对角MIMO信道的情况下，我们还表明，该问题可以减少到以前的情况下，通过标量反馈信道发送一个比特。
2016-05-15 cs.IT math.IT
Training and Feedback Optimization for Multiuser MIMO Downlink
我们考虑MIMO衰落广播信道，其中衰落信道系数在跨越相干时间$\times$相干带宽的时频块上是恒定的。在闭环系统中，通过基站发送的下行链路训练和来自每个用户终端的显式反馈来获取发射机处的信道状态信息（CSIT）。在开环系统中，CSIT通过利用上行链路训练和信道互易性来获得。我们使用一个紧密的封闭形式的下限遍历可实现的速率在CSIT错误的存在下，以优化系统的整体吞吐量，考虑到明确的开销，由于信道估计和信道状态反馈。基于实际系统的三个时频块模型，我们提供了一些有用的指导方针，为整个系统的优化。特别是，数字（量化）反馈被发现提供了一个很大的优势超过模拟（非量化）反馈。
2009-12-10 cs.IT math.IT
Interference Alignment with Limited Feedback on Two-cell Interfering Two-User MIMO-MAC
在本文中，我们考虑了两个小区干扰两个用户多输入多输出多址接入信道（MIMO-MAC）有限反馈。我们首先调查的复用增益，这样的信道时，用户有完美的信道状态信息在发射机（CSIT），利用干扰对齐方案。此外，我们提出了一个反馈框架的干扰对齐的有限反馈系统。在所提出的反馈框架的基础上，我们分析了速率间隙损失，并且示出了为了保持与完美CSIT的情况相同的复用增益，每个接收器的反馈比特的数量缩放为$B \geq (M\!-1\!)\!\log_{2}(\textsf{SNR})+C$，其中$M$和$C$分别表示发射天线的数量和常数。整个仿真结果表明，和速率性能与推导的结果相一致。
2010-10-05 cs.IT math.IT
Poisoned Feedback: The Impact of Malicious Users in Closed-Loop Multiuser MIMO Systems
发射端准确的信道状态信息（CSI）是多天线网络下行链路频谱效率最大化的关键。在这项工作中，我们分析了一种新形式的物理层攻击这样的闭环无线网络。具体而言，本文考虑了恶意用户在多用户组播系统中故意不准确的反馈的影响。数值结果表明，由于敌对用户故意反馈虚假CSI，闭环传输方案的性能显着下降。
2010-08-23 cs.IT math.IT
On Optimizing Feedback Interval for Temporally Correlated MIMO Channels With Transmit Beamforming And Finite-Rate Feedback
在点对点多输入多输出（MIMO）信道中具有理想信道状态信息（CSI）的接收机可以计算使传输速率最大化的发射波束成形向量。对于频分双工，发射机不能直接估计CSI，并且必须经由速率受限的反馈信道从接收机获得量化的发射波束成形向量。我们假设MIMO信道的时间演化被建模为一个时间相关系数参数化的高斯-马尔可夫过程。由于反馈速率通常较低，我们假设秩一发射波束成形或利用单个数据流的传输。对于给定的反馈速率，我们分析了最大化两个发射天线或两个接收天线的系统的平均接收功率的最佳反馈间隔。对于其他系统的大小，最佳的反馈时间间隔近似最大化的速率差在一个大的系统限制。数值结果表明，大系统近似可以相当准确地预测有限尺寸系统的最优区间。数值结果还表明，量化发射波束形成的最佳反馈间隔给出了更大的速率比现有的卡尔曼滤波器方案没有多达10%，比反馈的每一个块44%，当反馈比特数是小时。
2018-03-28 cs.IT math.IT
Polar-Precoding: A Unitary Finite-Feedback Transmit Precoder for Polar-Coded MIMO Systems
为了提高极化码MIMO系统的性能，本文提出了一种酉预编码方案，即极化预编码。与MIMO预编码标准的传统设计相比，所提出的极化预编码方案依赖于\emph{polarization criterion}。特别地，预编码矩阵设计包括两个步骤。在第一步中选择了一个最大化容量的基本矩阵之后，我们设计了一个酉矩阵，用于在不降低容量的情况下最大化数据流之间的极化效应。我们的仿真结果表明，所提出的极化预编码方案优于国家的最先进的DFT预编码方案。
2021-09-14 cs.IT math.IT
Efficient Downlink Channel Probing and Uplink Feedback in FDD Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（Massive Multiple-Input Multiple-Output，大规模MIMO）是多用户MIMO的一种变体，其中每个基站（Base Station，BS）处的天线数量非常大，并且通常比同时服务的用户数量大得多。大规模MIMO可以利用时分双工（TDD）或频分双工（FDD）操作来实现。FDD大规模MIMO系统由于其在当前无线网络中的实现方式以及其在具有对称业务和延迟敏感应用的情况下的效率而特别令人期望。然而，已知实现FDD大规模MIMO系统是具有挑战性的，因为它在上行链路（UL）中强加了大的反馈开销以获得下行链路（DL）的信道状态信息。近年来，大量的研究致力于开发减少此类系统中的反馈开销的方法。在本文中，我们使用稀疏的空间散射特性的环境来实现这一目标。想法是从UL信道观测估计连续的、频率不变的散射函数的支持，并且使用该估计经由适当的插值来获得DL信道向量的支持。我们使用所得到的支持估计设计一个有效的DL探测和UL反馈方案，其中反馈维度的比例与DL信道向量的稀疏顺序。由于稀疏顺序是远远小于BS天线的数量在几乎所有的实际相关的情况下，我们的方法招致的反馈开销比目前提出的方法在文献中，如那些基于压缩感知。我们使用数值模拟来评估我们的探测反馈算法的性能，并将其与这些方法进行比较。
2017-08-15 cs.IT math.IT
A Covariance-Based Hybrid Channel Feedback in FDD Massive MIMO Systems
针对频分双工（FDD）大规模多输入多输出（MIMO）系统，研究了一种新的基于协方差的信道反馈机制。这个概念利用了用户统计可分性的概念，这在大规模天线制度的几个先前的工作中得到了暗示，但迄今为止还没有充分利用。在这里，我们提出了一种混合的瞬时反馈机制，用户被分为两类反馈设计的基础上，他们的信道协方差。在该混合框架下，每个用户根据其所谓的统计可隔离性或者工作在统计反馈模式或者量化的瞬时信道反馈模式。关键的挑战在于设计一个协方差感知的分类算法，它可以处理所有用户之间复杂的相互作用。该分类是从速率约束原理推导出来的。在混合统计和瞬时反馈模型下，设计了一种合适的预编码方法。仿真结果验证了我们的分析结果，并说明了所提出的反馈方案下的全局反馈开销约束的和速率优势。
2019-10-07 cs.IT math.IT
Compressive Sensing for Feedback Reduction in MIMO Broadcast Channels
我们提出了一个广义的反馈模型和压缩感知的机会反馈机制，在MIMO广播信道的反馈资源减少的假设下，上行链路和下行链路信道都经历块瑞利衰落。反馈资源被共享，并且由强用户（即，其信道质量信息高于某个固定阈值的用户）机会性地访问。强用户在所有共享渠道上发送相同的反馈信息。它们由基站经由压缩感测来识别。模拟和数字反馈被认为是。建议的模拟和数字机会反馈方案示出，以实现相同的和速率吞吐量所实现的专用反馈方案，但与反馈信道增长的用户数仅为几何。此外，还存在反馈负载的减少。在模拟反馈的情况下，我们表明，该方案减少了反馈噪声，最终导致更好的吞吐量，而在数字反馈的情况下，该方案在嘈杂的情况下，几乎实现了在一个无噪声的专用反馈的情况下获得的吞吐量。我们还表明，对于一个固定的给定预算的反馈比特，存在一个折衷之间的共享信道的数量和阈值的反馈SINR的准确性。
2009-07-10 cs.IT math.IT
Enabling Covariance-Based Feedback in Massive MIMO: A User Classification Approach
本文提出了一种新的用于频分复用大规模多输入多输出系统的信道反馈方案。该概念使用的概念，用户统计可分性，这是暗示在几个以前的工作中，在大规模的天线制度，但没有充分利用到目前为止。在这里，我们提出了一个混合的瞬时反馈方案的基础上的用户分类机制，其中的分类度量来自于一个率界分析。根据分类结果，用户在统计反馈模式或瞬时模式下操作。我们的结果说明了我们的计划下的全局反馈开销约束的和速率的优势。
2018-08-23 cs.IT math.IT
Antenna Grouping based Feedback Compression for FDD-based Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）的最新研究表明，通过在基站部署大量天线，可以实现容量增益的潜在突破。为了实现大规模MIMO系统所承诺的性能，在基站处必须提供准确的发送侧信道状态信息（CSI）。虽然在时分双工（TDD）系统中可以通过采用信道互易性来获得发送侧CSI，但是对于频分双工（FDD）系统，需要从用户终端到基站的CSI的显式反馈。在本文中，我们提出了一种基于天线分组的反馈减少技术的大规模MIMO系统基于FDD。所提出的算法，被称为天线组波束形成（AGB），映射多个相关的天线元件到一个单一的代表性值使用预先设计的模式。该方法通过引入报头的概念来选择合适的组模式和有效载荷的概念来修改反馈分组，以减少维数的信道向量。仿真结果表明，在相同的目标和速率要求下，与传统的对整个信道矢量进行矢量量化的方法相比，该方法可以显著降低反馈开销。
2015-07-21 cs.IT math.IT
Multi-Access MIMO Systems with Finite Rate Channel State Feedback
研究了有限速率信道状态反馈对多址多输入多输出（MIMO）系统和速率的影响。我们提出了联合控制用户的方法，具体地说，我们首先联合选择用户，然后联合选择相应的波束形成向量。为了量化和率，本文引入了复合格拉斯曼流形和复合格拉斯曼矩阵。通过刻画复合Grassmann流形上的畸变率函数和计算随机复合Grassmann矩阵的logdet函数，得到了一个很好的和率近似。根据复合Grassmann流形上的失真率函数，有限波束形成的损失随着波束形成上的反馈比特的增加而指数地减小。
2007-05-16 cs.IT math.IT
Multi-User Diversity vs. Accurate Channel Feedback for MIMO Broadcast Channels
考虑了具有有限信道反馈的多发射天线、单接收天线（每个接收机）下行链路信道。给定对整个系统范围的信道反馈的约束，考虑以下问题：从大量接收器获得低速率反馈或从较少数量的（随机选择的）接收器接收高速率/高质量反馈是优选的？从许多用户获取反馈允许利用多用户分集，而高速率反馈允许非常精确地选择波束成形方向。结果表明，系统中，有限数量的用户反馈高速率信道信息显着优于低速率/许多用户系统。虽然容量仅随用户数量的增加而成倍增加，但信道反馈的边际效益在CSI基本上完美的情况下是非常显著的。
2007-10-06 cs.IT math.IT
Adaptive Distributed Space-Time Coding in Cooperative MIMO Relaying Systems using Limited Feedback
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种自适应随机分布式空时编码（DSTC）方案。线性最小均方误差（MMSE）接收机滤波器和随机矩阵的功率约束被认为是与放大和转发（AF）的合作策略。在所提出的DSTC方案中，通过反馈信道获得的随机化矩阵被用来在中继节点处对空时编码矩阵进行变换。考虑了有限反馈和反馈误差的影响。设计了线性MMSE表达式来计算自适应随机化矩阵和线性接收滤波器的参数。本文还提出了一种降低计算复杂性的随机梯度算法。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的DSTC计划。
2013-03-17 cs.IT math.IT
MIMO Broadcast Channels with Finite Rate Feedback
下行链路信道中的多个发射天线可以提供巨大的容量（即，复用）增益，即使当接收机仅具有单个天线时。然而，通常需要接收器和发射器信道状态信息。在本文中，系统中的每个接收机有完善的信道知识，但发射机只接收量化信息的信道实例进行了分析。众所周知的迫零传输技术被认为是，和简单的表达式，由于有限速率反馈的吞吐量下降。一个关键的发现是，每个移动设备的反馈速率必须随着SNR（以dB为单位）线性地增加，以便实现全复用增益，这与点对点MIMO系统形成鲜明对比，在点对点MIMO系统中，不必根据SNR来增加反馈速率。
2006-03-16 cs.IT math.IT
CSI Feedback Reduction for MIMO Interference Alignment
干扰对齐（IA）是一种线性预编码策略，可以在干扰网络中实现高信噪比下的最佳容量缩放。大多数现有的IA设计需要在发射机处的完整信道状态信息（CSI），这引起了巨大的CSI信令成本。因此，它是可取的，以提高IA的反馈效率，在本文中，我们提出了一种新的IA计划，显着减少CSI反馈。为了量化CSI反馈成本，我们引入了一个新的度量，即反馈维度。该度量用作CSI反馈开销的一阶测量。由于部分CSI反馈约束，传统的IA方案不能应用，因此，我们开发了一种新的IA预编码器/解相关器设计，并建立新的IA可行性条件。通过动态反馈配置设计，所提出的IA方案还可以实现数据流的自由度（DoF）要求、天线资源和CSI反馈成本之间的灵活折衷。我们通过分析和仿真表明，该方案实现了在MIMO干扰网络中相同的自由度要求下，CSI反馈开销的大幅减少。
2013-06-09 cs.IT math.IT
Compressed Sensing for Feedback Reduction in MIMO Broadcast Channels
我们提出了一个广义的反馈模型和压缩感知的机会反馈机制，在MIMO广播信道的反馈资源减少的假设下，上行链路和下行链路信道都经历块瑞利衰落。反馈资源被共享，并且由强用户（即，其信道质量信息高于某个固定阈值的用户）机会性地访问。强用户在所有共享渠道上发送相同的反馈信息。它们由基站经由压缩感测来识别。模拟和数字反馈被认为是。建议的模拟和数字机会反馈方案示出，以实现相同的和速率吞吐量所实现的专用反馈方案，但与反馈信道增长的用户数仅为几何。此外，还存在反馈负载的减少。在模拟反馈的情况下，我们表明，所提出的方案减少了反馈噪声，最终导致更好的吞吐量，而在数字反馈的情况下，在嘈杂的情况下，所提出的方案几乎实现了在无噪声的专用反馈情况下获得的吞吐量。我们还表明，对于一个给定的固定预算的反馈比特，存在一个折衷之间的共享信道的数量和阈值的反馈SNR的准确性。
2015-02-13 cs.IT math.IT
A General Design Framework for MIMO Wireless Energy Transfer with Limited Feedback
多天线或多输入多输出（MIMO）技术可以显著提高射频（RF）信号使能的无线能量传输（WET）的效率。为了充分利用能量发射器（ET）处的能量波束成形增益，信道状态信息（CSI）的知识是必不可少的，然而，由于能量接收器（ER）的硬件限制，在实践中难以获得CSI。为了克服这个困难，在点对点MIMO WET设置下，本文提出了一种基于ER的能量测量和反馈的新型信道学习方法的总体设计框架。具体地，ER测量在不同训练间隔上收获的能量水平并将其编码成比特，并且经由有限速率的反馈链路将它们发送到ET。基于能量水平反馈，ET在随后的训练间隔中调整发射波束形成，并通过利用凸优化中的解析中心切割平面方法（ACCPM）技术来获得MIMO信道的精细估计。在这个总体设计框架下，我们进一步提出了两个具体的反馈方案，称为能量量化和能量比较，其中在每个间隔的反馈比特产生在ER通过量化在当前间隔测量的能量水平，并将其与以前的间隔，分别。数值结果提供了两个反馈方案的性能进行比较。结果表明，能量量化执行更好的反馈比特数时，每间隔是大的，而能量比较是更有效的反馈比特数少。
2016-01-28 cs.IT math.IT
Flexible Widely-Linear Multi-Branch Decision Feedback Detection Algorithms for Massive MIMO Systems
本文提出了大规模多用户多天线系统的宽线性多分支判决反馈检测技术。我们考虑的情况下，在射频链中的同相（I）和正交（Q）分量表现出不平衡，这降低了接收机的性能和起源的非圆形信号的损伤。提出了一种宽线性多分支判决反馈接收机，以消除多用户干扰和I/Q不平衡效应。本文还设计了一种基于该接收机和卷积码的迭代检测和译码方案。仿真结果表明，所提出的技术优于现有的算法。
2015-12-19 cs.IT math.IT
Distortion Exponent in MIMO Channels with Feedback
研究了高斯信源在带反馈链路的块衰落多天线信道中的传输问题。反馈链路被假定为每信道使用1比特容量的无差错和无延迟链路。在短期功率约束下，端到端平均失真的最佳指数行为的特点是所有的源信道带宽比。它示出的最佳传输策略是连续的细化信源编码，然后在信道上的渐进传输，其中的信道块是动态分配层之间的信道状态的基础上使用的反馈链路作为一个瞬时自动重传请求（ARQ）信号。
2009-10-26 cs.IT math.IT
Grassmannian Beamforming for MIMO-OFDM Systems with Frequency and Spatially Correlated Channels Using Huffman Coding
多输入多输出（MIMO）预编码是可以显著增强通信链路的有效方案。然而，这种增强是有代价的。许多预编码方案需要在发射机处通过来自接收机的反馈获得的信道知识。针对正交频分复用（OFDM）和MIMO的自然共同融合，利用频域和空间域的信道相关性来降低频分双工（FDD）系统中所需的反馈速率。建议的反馈方法是基于霍夫曼编码，并在这里采用的单流的情况下。该方法导致所需的反馈速率的显着降低，而没有任何性能损失。所提出的方法可以扩展到多流的情况。
2009-07-27 cs.IT math.IT
Multi-User Diversity vs. Accurate Channel State Information in MIMO Downlink Channels
在一个多发射天线，每个接收机的下行链路信道与有限的信道状态反馈的单天线，我们考虑以下问题：给定的约束的总系统范围内的反馈负载，它是最好得到低速率/粗信道反馈从大量的接收机或高速率/高质量的反馈从一个较小的接收机数量？从许多接收器获取反馈允许利用多用户分集，而高速率反馈允许非常精确地选择波束成形方向。我们发现，有一个强烈的偏好，获得高质量的反馈，并获得接近完美的信道信息，从尽可能多的接收机提供了一个显着更大的总和比收集一些反馈比特从大量的用户。
2009-07-06 cs.IT math.IT
Secure Degrees of Freedom of MIMO X-Channels with Output Feedback and Delayed CSIT
我们研究了两个用户的多输入多输出（MIMO）X信道的安全传输问题，其中信道状态信息提供了一个单位的延迟到两个发射机（CSIT），每个接收机反馈其信道输出到一个不同的发射机。我们将此模型称为具有非对称输出反馈和延迟CSIT的MIMO X信道。每个发射器配备有M个天线，并且每个接收器配备有N个天线。对于这个模型，占在每个接收器的消息，我们表征的最佳和安全自由度（SDoF）区域。我们表明，在存在非对称输出反馈和延迟CSIT的情况下，MIMO X信道的和SDoF区域与在发射机处具有2 M个天线、在每个接收机处具有N个天线和延迟CSIT的两用户MIMO BC的SDoF区域相同。该结果表明，在非对称输出反馈和延迟CSIT可用时，由于发射机的分布式性质，在和SDoF方面没有性能损失。接下来，我们表明，如果仅将输出反馈传送到发射机，则该结果也成立，但是以对称方式，即，每个接收机将其输出反馈到两个发射机而不反馈到CSIT。我们还研究了仅向发射机提供非对称输出反馈的情况，即，在没有CSIT的情况下，并推导出该模型的SDOF和的下限。此外，我们专门我们的结果的情况下，没有安全约束。特别是，类似的设置与安全约束，我们表明，最佳和DoF区域的（M，M，N，N）-MIMO X-信道与非对称输出反馈和延迟CSIT是相同的DoF区域的两个用户MIMO BC与2 M-天线在发射机，N-天线在每个接收机，和延迟CSI…
2013-09-16 cs.IT math.IT
Joint Wireless Information and Energy Transfer with Reduced Feedback in MIMO Interference Channels
为了确定用于MIMO干扰信道（IFC）中的联合无线信息和能量传输（JWIET）的传输策略，信息接入点（IAP）和能量接入点（EAP）需要到信息解码（ID）移动站（MS）和能量收集（EH）MS两者的它们相关联的链路的信道状态信息（CSI）（所谓的本地CSI）。为了减少两用户MIMO IFC中JWIET的MS反馈开销，提出了一种在EAP处需要部分CSI的测地线能量波束形成方案。在两用户MIMO IFC中，证明了测地线能量波束形成是最优的波束形成策略。通过对IAP的发射信号协方差增加秩一约束，我们可以利用测地线信息波束形成来进一步减少IAP的反馈开销。在IAP发射信号秩为1的约束下，证明了测地线信息/能量波束形成方法是两用户MIMO IFC中JWIET的最优策略。我们还讨论了建议的秩一测地线信息/能量波束成形策略的扩展到一般K用户MIMO IFC。最后，通过统计分析不完美部分CSIT下的可达速率-能量性能，我们提出了一种适用于EH MS和ID MS的自适应比特分配策略。
2015-01-12 cs.IT math.IT
Tranceiver Design using Linear Precoding in a Multiuser MIMO System with Limited Feedback
研究了多用户多输入多输出系统中信道状态信息的量化和反馈。每个用户可以接收多个数据流。我们的设计最大限度地减少了总和均方误差（SMSE），同时占信道状态信息（CSI）在发射机的缺陷。本文做了三个贡献：第一，我们提供了一个端到端的短信收发器的设计，结合接收机组合，反馈策略和发射预编码器的设计与信道的不确定性。这使得所提出的收发器优于先前导出的有限反馈MU线性收发器。其次，我们删除MIMO系统的维数约束，每个用户多个数据流的情况下，使用最大期望信号组合（MESC）和最小MSE接收机的组合。这使得每个用户的反馈独立于其他用户，并且所得到的反馈开销与数据流的数量而不是接收天线的数量成线性比例。最后，我们分析了所提出的算法在高信噪比（SNR）和大量的发射天线的SMSE。作为一个旁白，我们分析为什么位出错率，在高信噪比制度，增加，如果量化误差被忽略。
2010-01-14 cs.IT math.IT
Adaptive Iterative Decision Feedback Detection Algorithms for Multi-User MIMO Systems
针对多用户多天线系统，提出了一种具有星座约束的自适应迭代判决多反馈检测算法。通过引入多个星座点作为决策候选来执行增强的检测和干扰消除。一个复杂性降低策略，以避免冗余处理与可靠的决定，以及自适应递归最小二乘算法随时间变化的信道。同时，还提出了一种迭代检测和译码方案。仿真结果表明，该技术具有与传统判决反馈检测器一样低的复杂度，而性能接近于最大似然检测器。
2013-04-23 cs.IT math.IT
Feedback Reduction for MIMO Broadcast Channel with Heterogeneous Fading
研究了多用户多输入多输出（MIMO）广播信道中用户信道分布不均匀时的反馈负载降低问题。提出了一种基于簇的反馈方案，根据用户信噪比的顺序统计量将用户可能信噪比的范围划分为若干簇。每个簇具有对应的阈值，并且用户将他们测量的瞬时SNR与阈值进行比较，以确定他们是否应该使用以及应该使用多少比特来反馈他们的瞬时SNR。如果用户的瞬时SNR低于某个阈值，则用户不进行反馈。因此，实现了反馈负载的减少。对于一个给定数目的集群，使用基于集群的反馈方案的总速率损失进行了研究。然后，最小数量的集群给定最大容忍和速率损失的推导。仿真结果表明，当用户数较大时，该反馈方案可以实现完全的多用户分集，比传统的多用户分集方案更有效。
2011-03-16 cs.IT math.IT
