Universal Lattice Codes for MIMO Channels
我们提出了一种编码方案，实现了与代数格的复合MIMO信道的容量。我们的晶格结构利用乘法结构的数域和他们的一组单位，以吸收病态的信道实现。为了形成星座，在格点上应用离散高斯分布。这些技术，以及所提出的晶格的代数性质，然后被用来构建一个次优的解耦编码方案，实现了间隙复合容量解码的晶格，不依赖于信道实现。的差距的特点是在代数不变量的代码，并示出显着小于以前的计划在文献中。我们还展示了替代代数结构，实现遍历衰落信道的容量。
2017-01-10 cs.IT math.IT
A Customized Lattice Reduction Multiprocessor for MIMO Detection
格点缩减（LR）是一种用于多输入多输出（MIMO）符号检测的预处理技术，以获得更好的误比特率（BER）性能。在本文中，我们提出了一个定制的同构多处理器LR。处理器核心基于传输触发架构（TTA）。我们提出了一些修改流行的LR算法，Lenstra-Lenstra-Lovasz（LLL）的高吞吐量。TTA内核采用高级语言编程。每个TTA核心由几个特殊的功能单元组成，以加速程序代码。多处理器需要187个周期来减少LR的单个矩阵。该架构是在90 nm工艺上合成的，在210 MHz时需要405 kgate。
2015-01-17 cs.IT math.IT
Adaptive Switched Lattice Reduction-Aided Linear Detection Techniques for MIMO Systems
格基约简（LR）辅助的多输入多输出（MIMO）线性检测可以实现最大似然检测（MLD）的最大接收分集。采用最常用的Lenstra、Lenstra和L. Lovasz（LLL）算法，得到了一个较短的近似正交的等效信道矩阵.因此，通过采用LR辅助检测，噪声增强被大大降低。一个问题是LLL算法不能保证找到最优基。最佳格基可以通过Korkin和Zolotarev（KZ）约化来找到。然而，KZ约简由于其高复杂性而在实践中是不可行的。在本文中，提出了一种简单的算法的基础上复杂的LLL（CLLL）算法，以接近最佳的性能，同时保持合理的复杂度。
2013-04-24 cs.IT math.IT
On the Average Complexity of Sphere Decoding in Lattice Space-Time Coded MIMO Channel
多输入多输出（MIMO）无线信道中一般空时码的基本球形译码器的精确平均复杂度分析是一个难点。在这项工作中，我们揭示了准静态，LAST空时（LAST）编码MIMO信道的球形解码的计算复杂性。具体来说，我们驱动解码器的计算复杂性的尾部分布的上限。我们表明，当计算复杂性超过一定的限制，这个上限成为主导的中断概率实现的LAST编码和球形解码方案。然后，我们计算的最小平均计算复杂性所需的解码器，以达到接近最佳性能的系统参数。我们的研究结果表明，存在一个截止率（复用增益）的平均复杂度保持有界。
2012-06-05 cs.IT math.IT
Time-Out Lattice Sequential Decoding for the MIMO ARQ Channel
在多输入多输出（MIMO）自动重传请求（ARQ）信道中，采用增量冗余格型空时码结合列表译码器进行联合检错和纠错，可以实现分集-复用-时延的最优折衷.这样的解码器是基于最小均方误差格解码原理，其使用球形解码算法来实现。然而，对于低到中等信噪比，尤其是对于大信号尺寸，球形解码器遭受高计算复杂性。在本文中，我们想构建一个更有效的解码器，是能够实现最佳的权衡与低得多的复杂性。特别是，我们将研究的吞吐量性能复杂度的权衡顺序解码算法和预处理和终止策略的效果。我们表明，通过分析和仿真，使用\textit{lattice sequential decoder}，实现了一个超时算法的联合错误检测和纠正，MIMO ARQ信道的最佳折衷可以实现解码复杂度显着降低。
2011-10-04 cs.IT math.IT
Multi-Branch Lattice-Reduction SIC for Multiuser MIMO Systems
在本文中，我们提出了一种新的检测技术的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统。该方案结合了格型约简（LR）变换，使信道矩阵接近正交，然后采用多分支（MB）技术与连续干扰消除（SIC）。在该方案中，所有分支的接收滤波器都需要单个LR变换，这为每个分支提出了不同的排序，并生成检测候选列表。根据最大似然（ML）选择准则选择估计符号的最佳矢量。仿真结果表明，该检测结构具有接近最优的性能，而计算复杂性远低于ML检测器。
2014-12-05 cs.IT math.IT
Spatial Lattice Modulation for MIMO Systems
提出了一种适用于多输入多输出（MIMO）系统的空间调制方法-空间格型调制（SLM）。SLM的核心思想是联合利用空间、同相和正交维度将信息比特调制成由多个格点组成的多维信号集。一个主要发现是，在每维M进制脉冲幅度调制（PAM）输入信令的约束下，与现有的MIMO信道空间调制和空间复用方法相比，SLM实现了更高的频谱效率。特别是，它表明，当SLM信号集是通过使用密集的晶格，一个显着的信噪比（SNR）增益，即，与现有方法相比，可获得标称编码增益。此外，在瑞利衰落环境下，推导了一般SLM的平均互信息和平均符号矢量错误概率（ASVEP）的封闭表达式。为了降低检测复杂度，利用格形理论提出了一种低复杂度的SLM检测方法，称为格形球解码。仿真结果验证了所进行的分析的准确性，并表明，所提出的SLM技术实现更高的平均互信息和更低的ASVEP比现有的方法。
2018-01-09 cs.IT math.IT
Lattice Reduction Aided Precoding for Multiuser MIMO using Seysen's Algorithm
LLL（Lenstra-Lenstra-Lovasz）算法是一种格点约简（LR）算法，被广泛用于获得更好的信道矩阵基。在本文中，我们联合应用塞森的格约简算法（SA），而不是LLL，与传统的线性预编码算法。由于SA比LLL获得更多的正交格基，基于SA算法的格基约简辅助（LRA）预编码优于LLL的LRA预编码。仿真结果表明，在目标误码率为10^-5的情况下，使用SA代替LLL作为LR级，可以获得0.5dB的增益。
2011-01-05 cs.IT math.IT
LLL Reduction Achieves the Receive Diversity in MIMO Decoding
分集阶数是衡量MIMO衰落信道下通信系统性能的重要指标。在本文中，我们证明了在MIMO多址系统（或MIMO点对点系统与V-BLAST传输），格减少辅助解码实现最大的接收分集（这是等于接收天线的数量）。此外，我们证明了朴素格解码（丢弃的区域外解码点）实现了最大的多样性。
2007-06-18 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
A Lattice-Based MIMO Broadcast Precoder for Multi-Stream Transmission
在多用户多输入多输出（MIMO）广播信道中，块对角化预编码是一种逼近和容量的有吸引力的方案。该方法需要在每个接收机处的全局信道状态信息或额外的训练阶段，这需要额外的系统规划。在本文中，我们提出了一种基于格的多用户预编码器，使用块对角化结合预均衡和扰动的多用户MIMO广播信道。该方案的可实现的和速率的推导和使用表明，所提出的技术方法的可实现的和速率的块对角化与注水，但不需要在接收机的额外信息。等功率分配的Monte Carlo仿真结果表明，该方法提供了更好的比特出错率和分集性能比块对角化与迫零接收机。此外，所提出的方法表现出类似的最大似然接收机的性能，但具有更低的接收机复杂度。
2006-05-25 cs.IT math.IT
On the Separability of Ergodic Fading MIMO Channels: A Lattice Coding Approach
本文研究了具有独立衰落块的块衰落信道上的点对点通信。当发射机（CSIT）和接收机（CSIR）处的信道状态信息都可用时，大多数可实现的方案使用可分离编码，即，在不同的衰落状态上独立地和并行地编码。不幸的是，可分离编码具有缺点，包括在通信两端的大存储器需求。本文提出了一种格型编码和解码方案，实现遍历容量没有可分离的编码，格型码本和解码决策区域是通用的跨信道实现。我们首先证明了这一结果的衰落分布离散，有限的支持，其序列是鲁棒的典型。结果，然后扩展到连续衰落分布，以及多输入多输出（MIMO）系统。此外，所提出的方案的一个变体，提出了MIMO遍历衰落信道CSIR只有，在那里我们证明了存在一个通用的码本，实现有限支持衰落分布的能力在一个恒定的间隙内的速率。与文献中的其他方案相比，差距很小。还提供了对连续值衰落的扩展。
2018-08-24 cs.IT math.IT
Ergodic Fading MIMO Dirty Paper and Broadcast Channels: Capacity Bounds and Lattice Strategies
多输入多输出（MIMO）版本的脏纸信道进行了研究，其中的信道输入和污垢经历相同的衰落过程和衰落信道状态是已知的接收机（CSIR）。这表示信号和干扰源位于同一位置的设置，例如在广播信道中。首先，科斯塔的脏纸编码（DPC）的一个变种，其可实现的速率是在一个恒定的差距，所有的信号和污垢的权力。此外，提出了一种格型编码和解码方案，其判决区域与信道实现无关。在瑞利衰落下，格型编码方案的容量间隙随着接收天线的数目而消失，即使在有限的信噪比（SNR）下。因此，尽管衰落脏纸信道的容量仍然是未知的，这项工作表明，它是不远的无尘对应。来自脏纸信道的见解直接导致用于双用户MIMO广播信道（BC）的传输策略，其中发射器相对于每个接收器发射期望和不期望（脏）信号的叠加。分析了两个用户在不同衰落动态下格型编码方案的性能，表明高维格型可以实现接近容量的速率。
2017-06-20 cs.IT math.IT
Robust Lattice Alignment for K-user MIMO Interference Channels with Imperfect Channel Knowledge
在本文中，我们考虑了一个强大的格对齐设计的K用户准静态MIMO干扰信道的不完善的信道知识。对于随机高斯输入，传统的干扰对齐方法在准静态信道下存在可行性问题。另一方面，结构化晶格可以产生结构化干扰，而不是由随机高斯符号引起的随机干扰。可以利用结构化干扰空间来在间隙上传输期望信号。然而，现有的对齐方法的格码的准静态信道要么要求无限的SNR或对称的干扰信道系数。此外，完美的信道状态信息（CSI），这些对齐方法，这是很难实现的。在本文中，我们提出了一种针对所有SNR状态下具有不完美CSI的准静态MIMO干扰信道的鲁棒格对齐方法，以及一种两阶段解码算法来从结构化干扰空间中解码期望信号。我们推导出可实现的数据率的基础上提出的鲁棒的晶格对齐方法，其中的预编码器，解相关器，缩放系数和干扰量化系数的设计联合制定为一个混合整数和连续优化问题。不完美的CSI的影响也容纳在优化配方，因此导出的解决方案是不完美的CSI鲁棒。我们还设计了一个低复杂度的迭代优化算法，我们的鲁棒的晶格排列方法，通过使用现有的迭代IA算法，设计了传统的IA方法。数值结果验证了所提出的鲁棒晶格排列方法的优点。
2011-03-23 cs.IT math.IT
Lattice Sequential Decoding for LAST Coded MIMO Channels: Achievable Rate, DMT, and Complexity Analysis
分析了格型序列译码器在LAST编码MIMO信道下的渐近性能。我们确定的速率可实现格编码和顺序解码应用到这样的信道。推导出格序解码下的分集复用权衡（DMT）是其参数--偏置项的函数，偏置项对于控制解码阶段所需的计算量至关重要。实现低解码复杂度需要增加偏置项的值。然而，这是以失去信道的最佳折衷为代价的。在这项工作中，我们推导出尾部分布的解码器的计算复杂性在高信号噪声比制度。我们的分析表明，这样一个低复杂度的解码器的尾部分布是由底层编码方案的信道的中断概率。此外，尾部指数的复杂性分布是等价的DMT实现格编码和格顺序解码方案。我们推导出渐进平均复杂度的顺序解码器作为系统参数的函数。特别是，我们表明，存在一个截止复用增益的平均计算复杂性的解码器仍然有界。
2011-10-04 cs.IT math.IT
Structured Lattice Codes for 2 \times 2 \times 2 MIMO Interference Channel
我们考虑2 \times 2 \times 2多输入多输出干扰信道，其中两个源-目的地对希望借助于两个中间中继通信。在本文中，我们提出了一种新的格策略称为对齐预编码计算和转发（PCoF）。该方案包括两个阶段：1）利用基于信号对齐的CoF框架，将高斯网络转化为确定性有限域网络。2)使用线性预编码（在有限域上），我们消除了有限域域中的端到端干扰。此外，我们利用格的代数结构来增强有限SNR下的性能，使得超出自由度的结果（也可以通过其他方式实现）。我们还可以表明，对齐的PCoF在合理适度的SNR范围内优于分时共享，随着SNR的增加，增益增加。
2013-01-28 cs.IT math.IT
Lattices are a popular field of study in mathematical research, but also in more practical areas like cryptology or multiple-input/multiple-output (MIMO) transmission. In mathematical theory, most often lattices over real numbers are considered. However, in communications, complex-valued processing is usually of interest. Besides, by the use of dual-polarized transmission as well as by the combination of two time slots or frequencies, four-dimensional (quaternion-valued) approaches become more and more important. Hence, to account for this fact, well-known lattice algorithms and related concep…
2022-08-18 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Infinite Constellations in MIMO Fading Channels
本文研究了无限星座维数与其所能达到的最佳分集阶数之间的本质联系。在这项工作的第一部分中，我们开发了一个上界的IC的分集阶为任何尺寸和任何数量的发射和接收天线。通过选择正确的尺寸，我们证明在这项工作的第二部分，IC的一般和晶格，特别是可以实现最佳的分集复用有限星座的折衷。这项工作给出了一个框架，用于设计格多天线信道使用格解码。
2013-05-14 cs.IT math.IT
On Reduced Complexity Soft-Output MIMO ML detection
在多输入多输出（MIMO）衰落信道中，最大似然（ML）检测是获得高性能的理想方法，但其复杂度随着频谱效率呈指数增长。MIMO检测的当前技术状态是列表解码和格型解码。本文提出了一类新的格型检测器，结合了列表和格型解码的一些原则，从而产生了一个有效的并行实现和接近最佳的软输出ML性能。这种新的检测器被称为分层正交格型检测器（LORD），因为它采用了一种新的格型公式，并依赖于信道正交化过程。应该注意的是，该算法在两个发射天线的情况下实现了最佳的硬输出ML性能。对于两个发射天线，可以生成最大对数比特软输出信息，并且对于大于两个天线，实现近似最大对数检测。仿真结果表明，LORD在采用正交频分复用（OFDM）和比特交织编码调制（BICM）的MIMO系统中，无论采用线性还是非线性迭代方案，与最小均方误差（MMSE）等实际软输出检测器相比，都能获得非常高的信噪比（SNR）增益。此外，与硬输出解码的代数空时码的性能比较显示了软输出生成能力对于实际无线应用的根本重要性。
2006-03-24 cs.IT math.IT
An Error Probability Approach to MIMO Wiretap Channels
我们认为MIMO（多输入多输出）窃听信道，其中合法的发射机爱丽丝正在与合法的接收机鲍勃在窃听夏娃的存在下进行通信，并通过MIMO信道进行通信。我们假设爱丽丝的策略是使用一个具有格结构的码本，然后允许她执行陪集编码。我们分析了夏娃的概率正确解码的消息爱丽丝的意思是鲍勃，并从最小化这个概率，我们推导出一个代码的设计准则MIMO格窃听码。块衰落信道的情况下进行类似的处理，快衰落信道作为一个特殊的情况下得出。阿拉米德代码仔细研究，作为分析提供的一个例子。
2013-01-09 cs.IT math.IT
Information Bounds and Flatness Factor Approximation for Fading Wiretap MIMO Channels
本文研究了在高斯噪声和衰落信道中安全格陪集码的设计问题。回顾窃听者的概率和信息的界限，后者的一个变体，从它明确地看到，这两个数量的上限（递增函数）的预期平坦度因子的褪色的晶格有关的窃听者。通过利用最近开发的一个网格的θ系列的近似，它进一步示出了如何可以近似的平均平坦度因子的数值。特别地，基于数值计算，平均平坦因子不仅限制而且正确地排序不同晶格的性能。
2016-07-31 cs.IT math.IT
Lattice reduction is a popular preprocessing strategy in multiple-input multiple-output (MIMO) detection. In a quest for developing a low-complexity reduction algorithm for large-scale problems, this paper investigates a new framework called sequential reduction (SR), which aims to reduce the lengths of all basis vectors. The performance upper bounds of the strongest reduction in SR are given when the lattice dimension is no larger than 4. The proposed new framework enables the implementation of a hash-based low-complexity lattice reduction algorithm, which becomes especially tempting when app…
2019-12-13 cs.IT eess.SP math.IT
A Near Maximum Likelihood Decoding Algorithm for MIMO Systems Based on Semi-Definite Programming
在多输入多输出（MIMO）系统中，最大似然（ML）解码等价于在N维复空间中找到最近的格点。一般来说，这个问题是NP难的。本文提出了一种基于半定规划（SDP）的拟极大似然算法。我们介绍了几个SDP松弛模型的MIMO系统，随着复杂性的增加。我们使用边界点方法来求解模型，并获得了近似ML的性能与多项式计算复杂性。应用格基约简进一步降低求解这些模型的计算复杂性。所提出的松弛模型也用于MIMO系统中的软输出解码。
2007-05-31 cs.IT math.IT
Near ML detection using Dijkstra's algorithm with bounded list size over MIMO channels
为了降低多输入多输出（MIMO）信道下信号近最大似然（ML）检测的计算复杂性，提出了QR分解后列表大小有界的Dijkstra算法.在此基础上，我们比较了所提出的算法，QR分解M-算法（QRD-MLD），其改进的性能。当列表大小被设置为实现与QRD-MLD几乎相同的出错率（SER）时，所提出的算法具有较小的平均计算复杂性。
2008-02-13 cs.IT math.IT
Has MIMO decoding been proved hard from lattice problems?
Deakin University（迪肯大学）
该研究检验了从格问题到 MIMO 译码的多项式时间归约，发现其证明存在缺陷，未确立 MIMO 译码的声称困难性，明确了修复所需条件。
2026-09-07 cs.CR cs.IT math.IT
Adaptive MIMO Channel Estimation using Sparse Variable Step-Size NLMS Algorithms
针对多输入多输出（MIMO）信道估计问题，将不变步长归一化最小均方（ISSNLMS）算法应用于自适应信道估计（ACE）。由于宽带信号传输，MIMO信道通常由稀疏信道模型描述，因此可以通过使用稀疏ISS-NLMS算法的自适应稀疏信道估计（ASCE）方法来利用这种稀疏性。众所周知，步长是控制算法稳定性、估计性能和计算成本三个方面的关键参数。以往的方法虽然能充分利用信道稀疏性，但步长保持不变，无法很好地平衡这三个方面，容易造成估计性能的损失或不稳定。在本文中，我们提出了两个稳定的稀疏可变步长NLMS（VSS-NLMS）算法，以提高MIMO信道估计的准确性。首先，推导了MIMO系统中估计MIMO信道的ASCE公式。其次，对ASCE的VSS-NLMS算法引入了不同的稀疏惩罚。此外，稀疏ISSNLMS算法和稀疏VSS-NLMS算法之间的差异进行了解释。最后，为了验证所提出的算法的有效性ASCE，几个选定的仿真结果表明，所提出的稀疏VSS-NLMS算法可以实现更好的估计性能比传统的方法，通过均方误差（MSE）和比特出错率（BER）的指标。
2014-07-23 cs.IT math.IT
Filter and nested-lattice code design for fading MIMO channels with side-information
线性分配Gelfand-Pinsker编码（LA-GPC）是一种用于具有仅在发射机处已知的干扰的信道的编码技术，其中已知干扰被视为边信息（SI）。作为LA-GPC的一种特殊情况，脏纸编码已被证明能够实现最佳的无干扰速率的干扰信道与完美的信道状态信息在发射机（CSIT）。在只有发射机处的信道分布信息（CDIT）可用的情况下，LA-GPC在各种快衰落和慢衰落SI信道中也具有良好的（有时是最佳的）性能。在本文中，我们设计的滤波器嵌套格基编码，使其达到相同的速率性能的LA-GPC在多输入多输出（MIMO）信道。与以往的随机高斯码书相比，我们得到的编码方案具有代数结构，可以在实际系统中实现。在慢衰落信道下的仿真结果表明，该算法具有接近无干扰的误码性能。所提出的编码方案可以作为基本的构建块，以实现CDIT或完美CSIT的MIMO高斯广播信道的承诺速率性能
2009-02-24 cs.IT math.IT
On the densest MIMO lattices from cyclic division algebras
证明了循环除代数中的最大阶判别式必须最小化，以得到具有指定非零最小行列式的无限可能矩阵格的原因。使用类场理论的结果，一个下界的最大阶的最小判别式与给定的中心和索引（= Tx/Rx天线的数量）的推导。此外，许多例子的司代数实现我们的界限。例如，我们构造一个具有QAM系数的矩阵格，其码字是具有相同最小行列式的著名Golden码的2.5倍。我们描述了一个通用的算法，由于Ivanyos和Ronyai寻找最大的订单内的循环划分代数，并讨论我们的增强这个算法。我们还考虑了一般的方法来寻找循环划分代数的规定指标实现我们的下限。
2007-03-12 cs.IT math.IT
Linear Precoding for MIMO Channels with QAM Constellations and Reduced Complexity
本文研究了结合正交幅度调制（QAM）的多输入多输出（MIMO）系统中线性预编码器的设计问题。首先，基于Gauss-Hermite求积准则，提出了一种新的有效的方法来计算一般多输入多输出（MIMO）系统的输入输出互信息及其相应的梯度。然后，该方法被利用在块坐标梯度上升优化过程中，以确定全局最优的线性预编码器相对于MIMO输入输出互信息的QAM系统与相对适中的MIMO信道大小。所提出的方法接下来与复杂度降低的每组处理（PGP）技术结合应用，该技术是半最优的，以在发射机（CSIT）处完美的信道状态信息以及统计信道状态信息（SCSI）场景，具有高发射和接收天线尺寸，并且星座尺寸高达$M=64$。我们的数值结果表明，开发的预编码器提供显着更好的性能比没有预编码器的配置，和最大分集预编码器的QAM星座大小$M=16,~32$，$~64$和MIMO信道大小$100\times100$。
2016-03-09 cs.IT math.IT
On The Limitations of The Naive Lattice Decoding
本文研究了MIMO衰落系统中朴素格型译码的固有缺陷。我们表明，使用朴素格解码MIMO系统的速率多样性权衡方面有相当大的不足。与最大似然译码不同的是，在这种情况下，即使是具有非零行列式性质的完美格型空时码也不能达到最佳的速率分集折衷。事实上，我们表明，在朴素格解码的情况下，当我们固定的基础格，所有的代码的基础上全速率格具有相同的速率多样性的权衡作为V-BLAST。此外，我们驱动的固定速率MIMO系统（具有相等数量的接收和发射天线）的朴素格解码的符号错误概率的下限。该界限表明，与最大似然解码相比，朴素格型解码在所需SNR方面具有无限的损失。
2007-09-01 cs.IT math.IT
Mode Switching for MIMO Broadcast Channel Based on Delay and Channel Quantization
不完全信道状态信息会降低多输入多输出（MIMO）通信的性能，它对单用户（SU）和多用户（MU）MIMO传输的影响是完全不同的。具体地，MU-MIMO由于不完美的信道状态信息而遭受残余用户间干扰，而SU-MIMO仅遭受功率损耗。本文比较了由于延迟和信道量化引起的SU和MU MIMO在下行链路上的吞吐量损失。精确的封闭形式的近似推导出可实现的速率为SU和MU MIMO。结果表明，SU-MIMO是相对稳健的延迟和量化的信道信息，而MU MIMO与迫零预编码失去空间复用增益与固定的延迟或固定码本大小。基于导出的可实现速率，提出了一种模式切换算法，该算法基于平均信噪比（SNR）、归一化多普勒频率和信道量化码本大小在SU和MU MIMO模式之间切换以提高频谱效率。确定具有不同延迟和码本大小的SU和MU模式的操作区域，其可以用于选择优选模式。结果表明，MU模式是活跃的，只有当归一化多普勒频率是非常小的码本大小是大的。
2008-12-16 cs.IT math.IT
Array Size Reduction for High-Rank LOS MIMO ULAs
在本文中，我们提出了一个扩展的LOS MIMO信道模型，它考虑了一个额外的相移项的传输路径，并提供了潜在的改善信道条件显着。我们表明，这种相移可以，例如，通过在发射和接收天线之间添加介电材料来实现，其中相移取决于波在介质中行进的距离。使用该距离作为设计参数，我们证明了均匀线性阵列的天线元件之间的最佳间距，实现全空间复用，可以减少与众所周知的间距标准从以前的调查。
2015-09-07 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
DMT Optimality of LR-Aided Linear Decoders for a General Class of Channels, Lattice Designs, and System Models
这项工作确定了第一个一般的，明确的，非随机的MIMO编码器-解码器结构，保证最优的分集复用权衡（DMT），而不采用计算昂贵的最大似然（ML）接收机。具体来说，这项工作建立了一类正则格解码器的DMT最优性，更重要的是，它们的格约简（LR）辅助线性对应物的DMT最优性。结果适用于所有通道统计，所有通道尺寸，最有趣的是，无论应用的特定格码。作为特殊情况，已确定MMSE-GDFE格型解码器的基于LL L的LR辅助线性实现有助于以最坏情况复杂度对任何格型码进行DMT最佳解码，该最坏情况复杂度在数据率中最多线性增长。这表示当与复杂度通常为指数速率的ML解码相比时解码复杂度的根本降低。结果的通用性使它们适用于大量的相关通信场景，如准静态MIMO，MIMO-OFDM，ISI，协作中继，MIMO-ARQ信道，在所有这些都保证了LR辅助线性解码器的DMT最优性。所采用的方法产生的洞察力，并激励进一步的研究，到联合收发器的设计与改进的SNR差距ML解码。
2009-05-25 cs.IT math.IT
Complex Lattice Reduction Algorithm for Low-Complexity MIMO Detection
最近，格减少辅助检测器已被提出用于多输入多输出（MIMO）系统，以提供像最大似然接收机那样的全分集性能，并且具有类似于线性接收机的复杂度。然而，这些格约简辅助检测器是基于传统的LLL约简算法，该算法最初是为了减少实格基而引入的，尽管信道矩阵本质上是复值的。在本文中，我们介绍了复杂的LLL算法的直接应用，以减少一个复杂的晶格，这是自然定义的复值信道矩阵的基础。我们证明了复杂的LLL减少辅助检测也可以实现全分集。我们的分析表明，新的复杂的LLL算法可以实现降低复杂度的近50%，比传统的LLL算法，这是由模拟证实。值得注意的是，上述复合LLL算法具有与传统LLL算法几乎相同的误比特率性能。
2006-07-17 cs.DS cs.IT math.IT
We investigate the effect of channel aging on multi-cell massive multiple-input multiple-output (MIMO) vehicular networks in a generic non-isotropic scattering environment. Based on the single cluster scattering assumption and the von Mises distribution assumptions of the scatterers' angles, an aging channel model is established to capture the joint effect of spatial and temporal correlations resulting from different angular spread conditions in various application scenarios. Expressions of the user uplink transmission spectral efficiency (SE) are derived for maximum ratio (MR) and minimum mea…
2022-10-19 cs.IT math.IT
Variable is Better Than Invariable: Stable Sparse VSS-NLMS Algorithms with Application to Estimating MIMO Channels
针对多输入多输出（MIMO）信道估计问题，将不变步长归一化最小均方（ISSNLMS）算法应用于自适应信道估计（ACE）。由于宽带信号传输，MIMO信道通常由稀疏信道模型描述，因此可以通过使用稀疏ISS-NLMS算法的自适应稀疏信道估计（ASCE）方法来利用这种稀疏性。众所周知，步长是控制算法稳定性、估计性能和计算成本三个方面的关键参数。以往的方法虽然能充分利用信道稀疏性，但步长保持不变，无法很好地平衡这三个方面，容易造成估计性能的损失或不稳定。在本文中，我们提出了两个稳定的稀疏可变步长NLMS（VSS-NLMS）算法，以提高MIMO信道估计的准确性。首先，推导了MIMO系统中估计MIMO信道的ASCE公式。其次，对ASCE的VSS-NLMS算法引入了不同的稀疏惩罚。此外，稀疏ISS-NLMS算法和稀疏VSS-NLMS算法之间的差异进行了解释。最后，为了验证所提出的算法的有效性ASCE，几个选定的仿真结果表明，所提出的稀疏VSS-NLMS算法可以实现更好的估计性能比传统的方法，通过均方误差（MSE）和比特出错率（BER）的指标。
2013-11-06 cs.IT math.IT
MIMO Systems With Low-Resolution ADCs: Linear Coding Approach
本文研究了一种采用低分辨率模数转换器的多输入多输出系统。在该系统中，本文提出了一种新的MIMO检测方法，利用编码理论。所提出的方法的主要思想是通过利用$p$电平量化器和格码两者将非线性MIMO信道变换为线性MIMO信道，其中$p\geq 2$。在变换到有限输入输出单元的线性MIMO信道后，利用代数编码理论，提出了同时获得分集增益和复用增益的MIMO检测方法。特别是，使用所提出的方法，可实现的速率的分析特性，推导出不同的MIMO配置。一个主要的观察结果是，所提出的方法对于具有使用几个比特的ADC的大型MIMO系统特别有用。
2016-10-25 cs.IT math.IT
Physical-Layer Cryptography Through Massive MIMO
我们提出了一种新的物理层加密技术，该技术基于使用大规模MIMO信道作为发送方和期望接收方之间的密钥，该密钥不需要是秘密的。目标是通过期望的发射机-接收机对进行低复杂度编码和解码，而通过窃听者进行解码在禁止的复杂度方面是困难的。通过将大规模MIMO系统映射到一个格上，分析了译码复杂度。我们表明，窃听者的解码器的MIMO系统与M-PAM调制是等效的解决标准的晶格问题，被证明是经典和量子计算机的指数复杂度。因此，在标准格问题在最坏情况下难以解决的广泛猜想下，所提出的加密方案具有比当今使用的最常见的加密方法（例如RSA和Diffie-Hellman）更鲁棒的安全性概念。此外，我们表明，该方案可以用于安全通信，而无需预先共享的秘密和很少的计算开销。因此，通过利用无线电信道的物理层属性，大规模MIMO系统提供与当前已知的应用层加密的最复杂形式相称的低复杂度加密。
2017-01-10 cs.CR cs.IT math.IT
Finite Horizon Optimization for Large-Scale MIMO
针对大规模 MIMO 中 WMMSE 波束赋形需大规模矩阵求逆的问题，提出结合梯度下降与分式规划并进行有限时域步长优化的算法，显著提升预编码器优化效率。
2025-03-14 cs.IT math.IT
Hard and Soft Spherical-Bound Stack decoder for MIMO systems
MIMO系统的经典ML解码器，如球形解码器、Schnorr-Euchner算法、Fano和堆栈解码器，在大量天线和大星座尺寸的情况下具有高复杂度。本文提出了一种新的顺序算法，它结合了堆栈算法的搜索策略和球译码器的搜索区域。所提出的解码器，我们称之为球形绑定堆栈解码器（SB-堆栈），然后可以用来解决格和大尺寸星座解码与经典ML解码器相比，降低了复杂性。SB堆栈解码器将进一步扩展，以支持线性通道上的软输出检测。它将被证明软SB栈解码器优于其他MIMO软解码器的性能和复杂度。
2008-11-06 cs.IT math.IT
This letter considers the development of transmission strategies for the downlink of massive multiple-input multiple-output networks, with the objective of minimizing the completion time of the transmission. Specifically, we introduce a session-based scheme that splits time into sessions and allocates different rates in different sessions for the different users. In each session, one user is selected to complete its transmission and will not join subsequent sessions, which results in successively lower levels of interference when moving from one session to the next. An algorithm is developed t…
2022-05-11 cs.IT math.IT
On the Decay of the Determinants of Multiuser MIMO Lattice Codes
在最近的工作中，Coronel等人发起了对多用户多输入多输出（MU-MIMO）格型码的分集复用折衷（DMT）性能与作为信号星座图的大小的函数的码矩阵的行列式的衰减速率之间的关系的研究。在这篇文章中，我们陈述了一个简单的一般上界的衰减函数和研究的有前途的代码提出的Badr和Belfiore密切的细节。我们推导出一个下界的基础上，由于刘维经典定理的衰减函数。由此产生的界限也适用于其他代码的基础上代数数论的建设。此外，我们研究了Badr-Belfiore代码中的小行列式的示例序列，并推导出其衰减函数的更严格的上限。该上界具有一定的几何渐近不确定性，因此我们也列出了几个有限数据率的精确界。
2009-08-18 cs.DM cs.IT math.IT
Invoking large transmit antenna arrays, massive MIMO wiretap settings are capable of suppressing passive eavesdroppers via narrow beamforming towards legitimate terminals. This implies that secrecy is obtained almost for free in these settings. We show that this property holds not only for fully digital MIMO architectures, but also in massive MIMO settings whose transmitters employ architectures with reduced complexity. The investigations consider two dominant approaches for complexity reduction, namely antenna selection and hybrid analog-digital precoding. We show that using either approach, …
2019-12-05 cs.IT math.IT
Division algebra codes achieve MIMO block fading channel capacity within a constant gap
本文研究了在多天线块衰落信道中，当衰落块的个数趋于无穷大时，格形码的容量问题。与文献中采用随机格系综的标准方法不同，本文的存在性结果是从数论中得到的。结果表明，基于划分代数的多块结构在最大似然解码和朴素格解码的情况下，都能在块衰落容量的恒定间隙内实现速率。首先，差距的能力取决于所选择的划分代数的判别式，然后类域理论应用于建立家庭的代数与小判别式。在建设中的关键因素是选择一个序列的司代数的中心是数域与小根判别式。
2015-01-26 cs.IT math.IT math.NT
A Stochastic Analysis of Network MIMO Systems
本文通过对网络多输入多输出（MIMO）系统下行链路的统计分析，量化了协作通信的优点和局限性。我们考虑一个理想化的模型，其中多天线基站（BS）分布根据一个齐次泊松点过程和合作，形成不相交的集群。我们假设，完美的信道状态信息（CSI）是在合作BS没有任何开销。多个单天线用户使用迫零波束成形服务，在波束之间具有相等的功率分配。对于这样一个系统，我们得到易于处理的，但准确的，近似的信号功率和集群间干扰功率分布，并推导出一个计算效率高的表达可实现的每BS遍历和速率使用工具从随机几何。该表达式允许我们获得最佳加载因子，即，调度用户的数量和BS天线的数量之间的比率，其最大化每BS遍历和速率。此外，它使我们能够量化的网络MIMO系统的性能改善的合作集群大小的函数。我们表明，在集群内的BS的分布式集执行迫零，网络MIMO系统引入了惩罚接收信号功率。随着不可避免的集群外干扰，我们表明，每BS遍历和速率的网络MIMO系统不接近一个孤立的小区，即使在不切实际的大集群大小。然而，与不协调的单小区处理相比，网络MIMO即使在相对适度的簇大小下也确实提供了显著的速率改进。
2016-04-06 cs.IT math.IT
Intelligent reflecting surfaces (IRSs) are promising enablers for high-capacity wireless communication systems by constructing favorable channels between the transmitter and receiver. However, general, accurate, and tractable outage analysis for IRS-aided multiple-input-multiple-output (MIMO) systems is not available in the literature. In this paper, we first characterize the mutual information (MI) of IRS-aided MIMO systems by capitalizing on large random matrix theory (RMT). Based on this result, a closed-form approximation for the outage probability is derived and a gradient-based algorithm…
2022-05-10 cs.IT math.IT
STBCs with Reduced Sphere Decoding Complexity for Two-User MIMO-MAC
该文针对两用户多输入多输出（MIMO）衰落多址信道，构造了一种降低球形译码复杂度（SDC）的空时分组码。在这种设置中，两个用户使用相同的STBC，并且目的地对两个用户的符号执行球形解码。首先，我们确定由格生成元的Q-R分解产生的$\textbf{R}$矩阵中的零点的位置，使得（i）最坏情况SDC（WSDC）和（ii）平均SDC（ASDC）减小。然后，一组必要和充分条件的格生成器上提供，使得$\textbf{R}$矩阵具有在所识别的位置处的零。随后，明确的STBC的结构，从而减少ASDC。所提出的设计的速率（以每个信道使用的复符号为单位）至多为$2/N_{t}$，其中$N_{t}$表示每个用户的发射天线的数量。我们还表明，类STBC从复杂的正交设计（比Alamandra设计）减少WSDC，但不是ASDC。
2009-08-08 cs.IT math.IT
Low-Complexity Design of Generalized Block Diagonalization Precoding Algorithms for Multiuser MIMO Systems
基于块对角化（BD）的预编码技术是公知的用于多用户MIMO（MU-MIMO）系统的线性发送策略。通过在发送侧采用BD型预编码算法，MU-MIMO广播信道被分解为多个独立的并行单用户MIMO（SU-MIMO）信道，并且在高数据率下实现最大分集阶数。BD型预编码算法的主要计算复杂性来自于两个奇异值分解（SVD）操作，这取决于用户的数量和每个用户的信道矩阵的维数。为了降低BD型预编码算法的计算复杂性，提高预编码算法的性能，本文提出了低复杂度的预编码算法。我们设计了一种策略的基础上，一个共同的信道反演技术，QR分解，晶格减少到等效的SU-MIMO信道的MU-MIMO信道解耦。分析和仿真结果表明，该预编码算法可以获得与BD型预编码算法相当的和速率性能、显著的出错率（BER）性能增益和简化的接收机结构，同时需要低得多的复杂度。
2013-09-16 cs.IT math.IT
Algorithm-Hardware Co-Design of a Lightweight PCG Equalizer with a Fixed Step Size for Massive MIMO
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
针对大规模MIMO系统粗量化导致的限幅失真问题，本文提出硬件友好的固定步长轻量PCG均衡器，通过算法-硬件协同设计实现低复杂度与接近高分辨率检测器的性能，可节省大规模MIMO上行链路功耗。
2026-09-02 cs.IT eess.SP math.IT
Fixed Point Realization of Iterative LR-Aided Soft MIMO Decoding Algorithm
为了提供高数据率，多输入多输出（MIMO）系统已经得到广泛的赞誉。最近，已经提出了格约简（LR）辅助检测器，以实现低复杂度的最大似然（ML）性能。本文提出了一种基于迭代软判决的LR辅助K-best译码器的不动点设计，降低了现有球形译码器的复杂度。提出了一种基于仿真的字长优化方法，用于K-best译码器的物理实现。仿真结果表明，对于不同调制方式的8 × 8 MIMO系统，16 bit精度的定点结果可以使出错率（BER）下降保持在0.3 dB以内。
2015-03-31 cs.IT math.IT
Analysis of Massive MIMO With Hardware Impairments and Different Channel Models
大规模多输入多输出（MIMO）被预见为下一代蜂窝通信（5G）中的主要技术组件之一。在本文中，基本限制下行链路的大规模MIMO系统的性能进行了研究，通过仿真和分析。针对不同的阵列尺寸、信道模型和预编码方案，分析了单小区多用户MIMO系统的信干噪比（SINR）和总速率。硬件损伤对性能的影响也进行了研究。简单的近似推导出明确显示天线的数量，服务用户的数量，发射功率和硬件损伤的幅度如何影响性能。
2015-01-17 cs.IT math.IT
Full Diversity Unitary Precoded Integer-Forcing
我们考虑一个点对点的平坦衰落MIMO信道，信道状态信息在发送端和接收端都已知。在发射机侧，在每个天线处采用网格编码方案以将信息符号映射到从相同码本中提取的独立网格码字。然后，将每个格形码字乘以酉预编码矩阵${\bf P}$，并通过信道发送。在接收器侧，采用整数强制（IF）线性接收器。我们将该方案表示为酉预编码整数强迫（UPIF）。我们表明，UPIF可以实现全分集的约束下，基于最短向量的预编码矩阵${\bf P}$产生的格。这个约束和一个更简单的版本提供了两种类型的全分集UPIF的设计标准。类型I使用在每个信道实现时适配的酉预编码器。类型II使用酉预编码器，其对于所有信道实现保持固定。然后，我们验证了我们的结果，在$2\times2$，和$4\times 4$ MIMO使用不同的QAM星座的计算机模拟。我们最后表明，建议的类型II UPIF优于MIMO预编码X-码在高数据率。
2015-04-01 cs.IT math.IT
On slow-fading non-separable correlation MIMO systems
在MIMO系统中的频率选择性慢衰落信道中，信道矩阵具有块矩阵的形式。本文提出了一种计算分块矩阵特征值分布极限的方法。我们还将计算$HH^*$的渐近本征值分布，其中$H$的元素是联合高斯的，相关性为$E[h_{pj}\bar h_{qk}]= \sum_{s=1}^t Ψ^{(s)}_{jk}\hatΨ^{(s)}_{pq}$形式（其中$t$是固定的，不随矩阵的大小而增加）。我们将使用算子值自由概率方法来实现这一目标。使用这种方法，我们推导出一个方程组，它可以数值求解计算所需的本征值分布。
2007-07-12 cs.IT math.IT
