Unsourced Random Access Using Multiple Stages of Orthogonal Pilots: MIMO and Single-Antenna Structures
针对瑞利块衰落下的无源随机接入，提出多级正交导频时隙结构、polar 编码、用户分组及迭代 SIC 解码，在 MIMO 与单天线场景均优于现有方案。
2023-07-14 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for mmWave Drones with Multi-Antenna Transmission
无人机（UAV）可以被部署为空中基站（BS），用于在临时事件期间和灾难之后快速建立通信网络。由于UAV-BS是低功率节点，因此实现高频谱和能量效率至关重要。在本文中，我们介绍了非正交多址（NOMA）传输毫米波（mmWave）无人机作为飞行基站在一个大型体育场可能有数百或数千个移动用户。特别是，我们利用多天线技术，特别考虑到天线阵列的物理约束，以产生定向波束。多个用户然后在采用NOMA传输的同一波束内被服务。如果无人机波束不能覆盖整个用户分布区域，我们引入波束扫描，以最大限度地提高中断和率。仿真结果表明，与正交多址（OMA）传输相比，NOMA传输可以大大提高基于无人机的通信的频谱效率。此外，分析表明，有一个最佳的发射功率值NOMA超过中断和率没有进一步提高。
2018-01-14 cs.IT math.IT
Quasi-Orthogonal STBC With Minimum Decoding Complexity
本文研究了一种具有最小译码复杂度的准正交空时分组码（MDC-QO-STBC）。我们制定其代数结构，并提出了一个系统的方法，其建设。我们表明，一个最大似然（ML）解码器的MDC-QOSTBC，对于任何数量的发射天线，只需要联合检测两个真正的符号。假设使用正方形或矩形二次振幅调制（QAM）或多相移键控（MPSK）调制的MDC-QOSTBC，我们也得到了最佳的星座旋转角度，以实现全分集和最佳的编码增益。我们表明，这些MDC-QOSTBC的最大可实现的码率是1三个和四个天线和3/4五至八个天线。我们还表明，建议MDC-QOSTBC有几个理想的属性，如更均匀的天线之间的功率分布和更好的可扩展性，在调整发射天线的数量相比，协调交织正交设计（CIOD）和非对称CIOD（ACIOD）码。对于奇数个发射天线的情况，MDC-QO-STBC也具有比CIOD更好的解码性能。
2006-03-16 cs.IT math.IT
Modulation Diversity for Spatial Modulation Using Complex Interleaved Orthogonal Design
在本文中，我们提出了调制分集技术的空间调制（SM）系统使用复交织正交设计（CIOD）意味着两个发射天线。具体而言，我们表明，通过使用CIOD的两个发射天线系统，标准的SM方案，其中只有一个发射天线被激活在任何符号持续时间，可以实现发射分集阶为2。我们与我们的仿真结果表明，所提出的计划提供的发射分集阶为2，因此，给出了更好的符号出错率性能比SM计划与发射分集阶为1。
2012-04-18 cs.IT math.IT
Layered Orthogonal Lattice Detector for Two Transmit Antenna Communications
提出了一种用于多输入多输出（MIMO）通信的新型检测器。该算法属于格型检测器的类别，即，它找到了一个降低复杂度的解决方案，找到最接近的向量接收到的意见的问题。该算法实现了最佳的最大似然（ML）性能的情况下，两个发射天线，在同一时间保持了复杂度远低于基于穷举搜索的ML检测技术。此外，不同于国家的最先进的格型检测器（即球解码器），所提出的算法是适合于一个高度并行的硬件架构和一个可靠的比特软输出信息的产生，从而使它成为一个有前途的选择，实时高数据率传输。
2005-10-22 cs.IT math.IT
NOMA based Calibration for Large-Scale Spaceborne Antenna Arrays
在发射相控阵天线的并行校准中，校准接收机必须将属于不同天线单元的信号分离，以避免相互干扰。现有算法采用正交签名码对不同天线单元的辐射进行编码，但这些算法在大规模星载天线阵列中的应用还远远不够。考虑到星上资源的严格限制，为提高大规模星载天线阵列的硬件效率，本文受非正交多址接入（NOMA）思想的启发，通过循环移位m序列（CSMS），设计了一系列适用于不同天线单元的非正交签名码，称为CSMS-NOMA信令。该设计在性能和复杂度之间取得了很好的平衡，非常适合于大规模星载天线阵列。结果表明，无论有多少天线单元需要同时校准，CSmS-NOMA信令只需要一个校准波形发生器和一个匹配滤波器。因此，它比现有的完全正交方案更有效。为了评估可实现的校准精度，一个统一的理论框架，在此基础上，校准精度和信噪比（SNR）之间的关系已经清楚地揭示。此外，还搭建了硬件实验平台，对理论工作进行了验证。对于所有考虑的情况下，可以得出结论，理论，模拟和实验结果彼此完全吻合。
2017-06-29 cs.IT math.IT
Enhancing the Physical Layer Security of Non-orthogonal Multiple Access in Large-Scale Networks
运用随机几何理论研究了大规模网络中非正交多址接入（NOMA）的物理层安全问题。单天线和多天线辅助传输的情况下，被认为是基站（BS）与随机分布的NOMA用户进行通信。在单天线的情况下，我们采用了一个保护区周围的BS建立窃听者排除区的帮助下仔细的信道排序的NOMA用户。在多天线场景中，在BS处生成人工噪声以进一步提高波束成形辅助系统的安全性。为了表征的保密性能，我们推导出新的精确表达式的安全中断概率为单天线和多天线辅助的情况下。为了获得进一步的见解，1）对于单天线场景，我们对所选择的用户对执行保密分集阶数分析。分析结果表明，保密分集阶数由所选用户对中信道条件最差的用户决定; 2）在多天线情况下，当发射天线数趋于无穷大时，推导出了渐近保密中断概率。蒙特卡洛模拟验证了分析结果，并表明：i）通过调用保护区和在基站产生人工噪声，可以提高NOMA网络的安全性能; ii）渐近秘密中断概率接近于精确的秘密中断概率。
2017-01-07 cs.IT math.IT
Beam Design and User Scheduling for Non-Orthogonal Multiple Access with Multiple Antennas Based on Pareto-Optimality
提出了一种基于Pareto最优的多用户（MU）多输入单输出（MISO）非正交多址接入（NOMA）下行链路发射波束设计和用户调度方法。所提出的波束设计和用户调度方法将不受服务的用户分组到多个簇中，每个簇中实际有两个用户，然后跨簇应用空间迫零（ZF）以控制簇间干扰（ICI），并对每个簇中的两个用户应用具有连续干扰消除（SIC）的帕累托最优波束设计，以去除对强用户的干扰并利用信号与干扰加噪声比（SINR）。该方法对强弱用户速率的控制具有灵活性，数值结果表明该方法具有良好的性能。
2017-05-19 cs.IT math.IT
Large-Scale Antenna-Assisted Grant-free Non-Orthogonal Multiple Access via Compressed Sensing
支持大规模连接是5G无线通信系统中的重要要求。对于大规模机器类型通信（MTC）场景，由于期望网络容纳具有稀疏短消息的大量MTC设备，因此像当前LTE上行链路的多址方案将不适合。为了减少信令开销，我们考虑了一种免授权多址系统，它要求接收机在不知道活动用户导频的情况下，一次性完成活动检测、信道估计和数据解码。然而，大多数的“一次”通信研究没有考虑大规模MIMO场景。在这项工作中，我们提出了一个多测量模型（MMV）模型为基础的大规模MIMO和利用协方差矩阵的测量，以确认一个高的活动检测率。
2017-01-10 cs.IT math.IT
Full-duplex Multi-Antenna Relay Assisted Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access
我们考虑了一个合作的非正交多址接入（NOMA）网络中，一个全双工（FD）多天线中继协助传输从基站（BS）到一组远用户与恶劣的信道条件，而在同一时间的BS发送到一组附近的用户与强信道条件。我们假设不完美的自干扰（SI）消除在FD中继和不完美的用户间干扰消除在附近的用户。为了消除中继站的SI，采用了基于迫零的波束形成方案，并对随机近用户和随机远用户（RNRF）以及最近近用户和最近远用户（NNNF）两种用户选择策略进行了相应的中断概率分析。我们的研究结果表明，显着的性能改善，可以通过使用FD多天线中继相比，对应的系统与半双工中继。所实现的性能增益取决于网络参数，例如用户密度、用户区域、路径损耗和在邻近用户的情况下的用户间干扰的强度。我们还表明，NNNF策略表现出优越的中断性能相比，RNRF策略，特别是在近的情况下，
2017-08-13 cs.IT math.IT
Separable Implementation of L2-Orthogonal STC CPM with Fast Decoding
在本文中，我们提出了一种替代的可分离实现的L2正交空时码（STC）的连续相位调制（CPM）。在这种方法中，我们分裂成一个单一的传统CPM调制器和校正滤波器组的STC CPM发射机。虽然CPM调制器对于所有发射天线是共用的，但是校正滤波器组对每个天线应用不同的校正单元。因此，期望的码特性，如正交性和全分集，是可以实现的，只是稍微大的带宽需求。这种新的代表性有三个主要优点。首先，它允许容易地将正交性条件推广到任意数量的发射天线。其次，对于我们详细描述的一组相当一般的校正函数，可以证明实现了全分集。第三，通过分离接收器内部的调制和校正步骤，可以将更简单的接收器设计为一组数据独立的逆校正滤波器，后面跟着单个CPM解调器。因此，在该实现中，仅需要一个相关滤波器组来检测所有发送的信号。解码工作量仅随发射天线的数量线性增长。
2009-02-28 cs.IT math.IT
Coded Orthogonal Modulation for the Multi-Antenna Multiple-Access Channel
针对多天线多址通信中联合估计所有用户码字计算不可行的问题，提出低复杂度的编码正交调制多址（COMMA）方案，结合外部码与MMV-AMP算法，在性能上优于传统线性多用户检测，并推导了系统参数的界限与缩放定律。
2023-07-03 cs.IT math.IT
Rate-Splitting for Multi-Antenna Non-Orthogonal Unicast and Multicast Transmission: Spectral and Energy Efficiency Analysis
在非正交单播和多播（NOUM）传输系统中，在单播流上的功率域中叠加针对所有接收器的多播流。在每个接收器处需要一层连续干扰消除（SIC）以在解码其预期单播流之前移除多播流。在本文中，我们首先表明，线性预编码的1层速率分裂（RS）的策略在发射机可以有效地利用现有的SIC接收机架构。我们进一步提出了基于广义RS和功率域非正交多址接入（NOMA）的多层传输策略。两个不同的目标进行了研究的预编码器的设计，即，最大化的加权和速率（WSR）的单播消息和最大化的系统能量效率（EE），都受到服务质量（QoS）的所有消息的速率要求和总功率约束。提出了一种基于加权最小均方误差（WMMSE）的算法和一种基于连续凸逼近（SCA）的算法来分别解决WSR和EE问题。数值结果表明，建议的RS辅助NOUM传输策略是更频谱和能量效率比传统的多用户线性预编码（MU-LP），正交多址（OMA）和功率域NOMA在广泛的用户部署（具有多样性的信道方向，信道强度和质量的信道状态信息在发射机）和网络负载（欠载和过载制度）。对于下行链路多天线NOUM传输，它是优越的。
2019-09-19 cs.IT math.IT
Antenna Selection in MIMO Non-orthogonal Multiple Access Systems
研究了基站和用户都具有多天线的典型两用户MIMO非正交多址接入（NOMA）系统中的联合天线选择（AS）问题。具体来说，几个计算效率的AS算法开发两个常用的NOMA场景：固定功率分配NOMA（F-NOMA）和认知无线电启发NOMA（CR-NOMA）。针对F-NOMA系统，分别在不考虑用户公平性和考虑用户公平性的情况下，提出了两种新的AS方案，即max-max-max AS（A $^3$ -AS）和max-min-max AS（AIA-AS），以最大化系统和速率。在CR-NOMA网络中，提出了一种新的AS算法MCG-AS（maximum-channel-gain-based AS），在满足主用户服务质量要求的前提下，最大化次用户的可达速率。分别导出了$^3$和AIA-AS的平均和速率以及MCG-AS的次用户平均速率的渐近闭式表达式。数值结果表明，AIA-AS算法具有更好的用户公平性，而A $^3$ -AS算法在F-NOMA系统中获得了接近最优的和速率。对于CR-NOMA场景，MCG-AS在宽SNR范围内实现了接近最佳的性能。此外，所有提出的AS算法产生一个显着的计算复杂性减少，相比穷举搜索为基础的同行。
2017-11-22 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for Downlink Multiuser MIMO Systems: User Clustering, Beamforming, and Power Allocation
研究了具有连续干扰消除（SIC）的非正交多址（NOMA）在下行多用户多输入多输出（MIMO）蜂窝系统中的应用，其中小区内用户终端的接收天线总数大于基站的发射天线数。我们首先将UE接收天线动态地分组为等于或大于BS发射天线的数量的多个集群。单个波束成形向量然后由集群中的所有接收天线共享。我们提出了一种线性波束形成技术，其中所有的接收天线可以显着消除簇间干扰。另一方面，每个集群中的接收天线基于功率域NOMA进行调度，接收机端具有SIC。对于集群间和集群内的功率分配，我们提供了动态功率分配解决方案，其目标是最大化整体小区容量。对提出的MIMO-NOMA系统进行了广泛的性能评估，并与传统的基于正交多址（OMA）的MIMO系统和其他现有的MIMO-NOMA解决方案进行了比较。数值结果量化的容量增益的MIMO-NOMA模型在MIMO-OMA和其他现有的MIMO-NOMA解决方案。
2016-11-22 cs.IT cs.NI math.IT
On the relaxed maximum-likelihood blind MIMO channel estimation for orthogonal space-time block codes
本文研究了当信号星座图的有限字母约束放松时，采用正交空时分组码的MIMO系统的最大似然信道估计。我们研究了由该方法产生的信道系数估计子空间。我们提供了一个代数表征这个子空间的优化问题变成一个纯粹的代数，更重要的是，导致几个有趣的分析证明。我们证明，概率为1，信道系数的估计子空间的维数是确定性的，它通过增加接收天线的数量减少到一定的临界接收天线数量，之后的维数保持不变。事实上，我们表明，超过这个临界数量的接收天线，信道系数的估计子空间是等距的一个固定的确定性不变的空间，可以很容易地计算每个特定的OSTB码。
2020-05-25 cs.IT math.IT
L2 OSTC-CPM: Theory and design
空时编码（STC）和连续相位调制（CPM）的结合是一个很有吸引力的研究领域，因为空时编码和CPM都为无线通信带来了许多优点。Zhang和Fitz [1]首先通过构建基于网格的方案来应用这一思想。但是对于这些码，解码工作量随着发射天线的数量呈指数增长。Wang和Xia [2]引入的正交码避免了这一问题。不幸的是，基于Alamanti码[3]，这种设计仅限于两个天线。然而，通过放松正交性条件，我们证明了在这里，它是可能的设计L2正交空时码，实现全速率和全分集低解码努力。在第一部分中，我们将Wang和Xia [2]提出的双天线码从点态推广到L2正交，在第二部分中，我们提出了第一个三天线CPM的L2正交码。在本报告中，我们详细介绍了这些结果，并重点介绍了这些代码的属性。特别感兴趣的是比特出错率的优化，这取决于系统的初始阶段。我们的模拟结果说明了这些条件的系统行为。
2008-06-17 cs.IT math.IT
Square Complex Orthogonal Designs with Low PAPR and Signaling Complexity
基于平方复正交设计的空时分组码（SCOD）已经得到了广泛的研究，而现有的SCOD中大多数都含有大量的零。设计中的零导致高峰均功率比（PAPR），并且每当发送零时关闭一些发送天线时，也对代码的硬件实现施加严格的约束。最近，对于8个发射天线已经报告了没有零条目的速率1/2SCOD。在本文中，没有零条目的$2^a$发射天线的SCOD，当$a+1$是2的幂，其中包括8个发射天线的情况下，作为一个特殊情况。更一般地，对于$a$的任意值，报告了$2^a\times 2^a$速率$\frac{a+1}{2^a}$ SCOD的显式构造，其中零条目的数目与条目的总数的比率等于$1-\frac{a+1}{2^a}2^{\lfloor log_2(\frac{2^a}{a+1}) \rfloor}$，而对于标准已知构造，该比率为$1-\frac{a+1}{2^a}$。所提出的码不会导致信令复杂度增加。仿真结果表明，本文构造的码在峰值功率约束下性能优于标准构造的码，而在平均功率约束下性能与标准构造的码相同。
2008-07-25 cs.IT math.IT
Tomlinson-Harashima Precoding-Aided Multi-Antenna Non-Orthogonal Multiple Access
本文研究了多用户多输入单输出（MU-MISO）非正交多址（NOMA）下行链路的Tomlinson-Harashima预编码（THP）。在其中每个具有两个用户的多个簇被形成并在空间域中被服务并且每个簇中的用户在功率域中被服务的分层结构下，与常规迫零（ZF）簇间波束成形相比，THP被应用于消除对强用户的簇间干扰（ICI）并且扩大用于减轻对弱用户的ICI的波束设计空间的维度。在扩大波束设计空间的基础上，提出了两种基于THP的MISO-NOMA波束设计算法。第一种是基于用户调度的贪婪序贯波束设计，第二种是联合波束重新设计和功率分配。这两个设计问题导致非凸优化问题。提出了一种基于逐次凸逼近（SCA）的求解非凸优化问题的有效算法。数值结果表明，所提出的用户调度和两个波束设计方法的基础上THP产量显着增益比现有的方法。
2018-08-23 cs.IT math.IT
Complete Characterization of the Equivalent MIMO Channel for Quasi-Orthogonal Space-Time Codes
最近，提出了一种准正交空时分组码（QSTBC），其能够在四个发射天线和一个接收天线的情况下实现多输入多输出（MIMO）无线通信系统的中断互信息的显著部分。我们将这些结果推广到$n_T=2^n$发射和任意数量的接收天线$n_R$。此外，我们完全表征的结构的等效信道的一般情况下，并表明，对于所有的$n_T=2^n$和$n_R$的特征向量的等效信道是固定的，独立的信道实现。此外，等效信道的特征值是独立同分布的随机变量，每个随机变量都遵循具有$4n_R$自由度的非中心卡方分布。基于这些重要的见解的结构的QSTBC，我们推导出一个分析下界的分数中断概率实现QSTBC和表明，这个界是紧低信号噪声比（SNR）的值，也为越来越多的接收天线。我们还提出了一个上限，这是严格的高信噪比值，并推导出四个发射天线的情况下的解析表达式。最后，利用QSTBC的特殊结构，我们提出了一种新的发送策略，它将从不同天线发送的信号进行叠加，以便使用线性ML检测器而不是联合检测来分别检测符号，这是迄今为止正交空时分组码（OSTBC）唯一已知的优点。
2004-12-17 cs.IT math.IT
Fluid Antennas Assisted RIS-NOMA Communication Networks
Beihang University（北京航空航天大学）；North China University of Water Resources and Electric Power（华北水利水电大学）；Manchester Metropolitan University（曼彻斯特城市大学）；Queen Mary University of London（伦敦玛丽女王大学）
本文提出一种流体天线系统用于RIS辅助的非正交多址接入通信网络，通过优化流体端口、RIS部署和相位移矩阵提升总速率。
2026-05-09 cs.IT math.IT
Two Quasi Orthogonal Space-Time Block Codes with Better Performance and Low Complexity Decoder
提出了两种适用于开环多输入单输出（MISO）系统的准正交空时分组码。这两个代码已被设计成从发射机处的三个或四个天线发射，并被给予接收机处的一个天线。首先，提出的代码进行了介绍，并研究其结构。接下来演示解码器如何独立于另一半来解码一半传输符号。本文的最后一部分讨论了仿真结果，与其他流行的方法进行了性能比较，并得出结论，所提出的解决方案提供的优越性。
2016-05-19 cs.IT math.IT
Structure theorem of square complex orthogonal design
尺寸为$[n, n, k]$的正方形COD（复正交设计）是$n \times n$矩阵$\mathcal{O}_z$，其中每个条目是$z_i$及其共轭$z_i^*$、$i=1,\ldots, k$的复线性组合，使得$\mathcal{O}_z^H \mathcal{O}_z = (|z_1|^2 + \ldots + |z_k|^2)I_n$。紧接着Hottinen和Tirkkonen的工作，通过对平方COD和群表示之间的一个重要观察，证明了$k/n$的一个上界，我们证明了平方COD的结构定理.
2013-03-17 cs.IT math.IT
A Class of Maximal-Rate, Low-PAPR, Non-square Complex Orthogonal Designs
非平方复正交设计的空时分组码（STBC）与平方实/复正交设计的空时分组码相比具有带宽效率高的优点。尽管对于任何数量的发射天线都存在1速率ROD，但对于超过2个发射天线不存在1速率复正交设计（COD）。Liang（IEEE Trans. Inform. Theory，2003）和Lu等人（IEEE Trans. Inform. Theory，2005）已经构造了一类最大速率非平方COD，其中，如果发射天线的数目$n$是偶数，则速率是${1/2}+\frac{1}{n}$，而如果$n$是奇数，则速率是${1/2}+\frac{1}{n+1}$。在本文中，我们提出了一个简单的结构，最大速率非方的CODs得到的平方CODs类似的建设率-1非方RODs从平方RODs。这些设计被证明是适合于建设一类广义的COD（称为协调交织缩放的COD）与低峰均功率比（PAPR）具有相同的参数作为最大速率码。仿真结果表明，在峰值功率约束下，这些码的性能优于现有的最大速率码，而在平均功率约束下，性能相同。
2008-08-10 cs.IT math.IT
On the Outage Probability of Multiuser Multiple Antenna Systems with Non-Orthogonal Multiple Access for Air-Ground Communications
本文在几何随机空地信道模型中研究多用户多天线系统的中断概率，提出三种解码方法，其中联合分组解码即使仅两组也能显著提升频谱效率。
2026-06-24 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting for Multi-Antenna Non-Orthogonal Unicast and Multicast Transmission
在叠加的单播和多播传输系统中，在每个接收器处需要一层连续干扰消除（SIC）以在解码单播流之前移除多播流。在本文中，我们表明，线性预编码的速率分裂（RS）的策略，在发射机可以有效地利用现有的SIC接收机架构。通过将单播消息分割成公共部分和私有部分并且将公共部分与多播消息一起编码成由所有用户解码的超公共流，SIC用于分离单播流和多播流以及更好地管理单播流之间的多用户干扰的双重目的。设计预编码器的目的是最大化受到多播消息的服务质量（QoS）要求和总功率约束的单播消息的加权和速率（WSR）。数值结果表明，RS优于现有的多用户线性预编码（MU-LP）和功率域非正交多址接入（NOMA）在广泛的用户部署（具有多样性的信道方向和信道强度）。此外，由于需要一层SIC来分离单播和多播流，因此与MU-LP相比，RS的性能增益不会增加接收机复杂度。因此，在这种非正交单播和多播传输中，RS为接收机提供了速率和QoS增强，而没有额外的成本。
2018-02-16 cs.IT math.IT
Cascaded Orthogonal Space-Time Block Codes for Wireless Multi-Hop Relay Networks
分布式空时分组编码是一种分集技术，用于减轻多跳无线网络中衰落的影响，其中源使用多个中继级与其目的地进行通信。本文提出了一种新的分布式空时分组码称为级联正交空时分组码（COSTBC）的情况下，源和目的地都配备了多个天线，每个中继级有一个或多个单天线中继。假设每个中继级具有从源到其自身的所有信道的接收信道状态信息（CSI），而假设目的地具有所有信道的接收CSI。为了构造COSTBC，多个正交空时分组码由源和每个中继级级联使用。在COSTBC中，每个中继级使用其CSI分离由前一个中继级发送的正交空时分组码的星座符号，然后将另一个正交空时分组码发送到下一个中继级。COSTBC被示出在平坦瑞利衰落信道的多跳无线网络中实现最大分集增益。还为具有两个和四个源天线和中继节点的两跳无线网络提供了COSTBC的几种显式构造。它还表明，COSTBC需要最小的解码复杂度由于连接到正交空时分组码。
2008-05-05 cs.IT math.IT
Comparative Study of Open-loop Transmit Diversity Schemes for Four Transmit Antennas in Coded OFDM Systems
在四天线编码正交频分复用（OFDM）系统中，比较了四种开环发射分集方案，即循环延迟分集（CDD）、空时分组码（STBC，使用Alamanti码）与CDD、准正交空时分组码（QO-STBC）和最小译码复杂度QOSTBC（MDC-QOSTBC）。我们表明，在低码率的编码系统中，由于相移分集与信道编码提供的额外的分集，二阶空间发射分集的方案可以达到类似的性能与四阶空间发射分集。此外，我们还比较了上述四种方案的解码复杂度和其他特性，如对训练信号的要求，混合自动重传请求（HARQ）等。本文的讨论可以很容易地应用于未来的无线通信系统，如超过3G的移动系统，IEEE 802.11无线局域网，或IEEE 802.16 WiMAX，其使用多于两个发射天线和OFDM。
2008-06-23 cs.IT math.IT
Precoder Design for Orthogonal Space-Time Block Coding based Cognitive Radio with Polarized Antennas
频谱共享最近已经成为主流的认知无线电（CR）策略。针对该策略的核心问题：主接收端的干扰抑制问题，提出了一种线性预编码器的设计方法，旨在从信源处抑制次用户对正交空时分组码（OSTBC）的干扰。在保证正交空时分组码的正交性、保证辅链路对主链路的干扰在可容忍的范围内以及满足辅发送端总发射功率约束的前提下，采用最小方差（MV）方法设计辅发送端的预编码矩阵，以最大化辅接收端的信噪比（SNR）。此外，SL的极化模式的选择被纳入预编码器的设计。为了提供一个低计算成本的解析解，我们提出了一个原始的预编码器设计算法，利用一个辅助变量来处理线性和二次约束的混合优化问题。数值结果表明，我们提出的预编码器的设计，使SR有一个合适的SNR的前提下，在PR的干扰保持低于阈值。
2012-08-27 cs.IT cs.NI math.IT
Clustered Millimeter Wave Networks with Non-Orthogonal Multiple Access
本文引入了非正交多址接入（NOMA）技术，将NOMA用户建模为Poisson簇过程，每个簇包含一个位于中心的基站（BS）。为了提供真实的定向波束成形，在所有BS处部署实际的天线阵列方向图。我们提出了三个距离相关的用户选择策略来评估路径损耗对我们所考虑的网络性能的影响。借助这些策略，我们推导出易于处理的覆盖概率和系统吞吐量的解析表达式。在稀疏网络假设下，推导了该算法的解析表达式，提高了计算效率。理论分析表明，大天线规模有利于近端用户，而由于波束形成的随机性，对远端用户的影响是波动的。仿真结果表明：1）该系统的性能优于传统的正交多址接入技术和随机波束形成的NOMA-mmWave场景; 2）覆盖概率与簇内接收机的方差呈负相关; 3）73 GHz是近端用户的最佳载波频率，28 GHz是远端用户的最佳载波频率; 4）存在用于最大化系统吞吐量的天线元件的最佳数目。
2019-01-28 cs.IT math.IT
High-Rate Full-Diversity Space-Time Block Codes for Three and Four Transmit Antennas
在本文中，我们处理的设计高速率，全分集，低最大似然（ML）解码复杂度的空时分组码（STBC）的编码率为2和1.5复杂符号每信道用于多输入多输出（MIMO）系统采用三个和四个发射天线。我们填补了现有的空槽的空槽从CIOD在其传输矩阵中的额外的符号和使用的条件ML解码技术，显着降低了ML解码复杂度的非正交空时分组码，同时确保全分集和高编码增益。首先，针对四天线MIMO系统，提出了码率为2和1.5的两种新方案。我们表明，我们的低复杂度率-2 STBC优于相应的最佳STBC最近提出的Biglieri等人。QPSK，由于其优越的编码增益，而我们的率-1.5 STBC优于全分集准正交STBC（QOSTBC）。然后，两个空时分组码的码率为2和1.5，提出了三个发射天线，表现出优于相应的全分集QOSTBC的三个发射天线。通过信息论分析证明了新的速率2空时分组码在3天线和4天线下的容量比传统的OSTBC和CIOD的容量更接近实际的MIMO信道容量。
2009-07-03 cs.IT math.IT
ROBin: Known-Plaintext Attack Resistant Orthogonal Blinding via Channel Randomization
基于正交盲的无线物理层安全方案的目的是通过向与主信道正交的信道中注入噪声并破坏窃听者的信号接收来实现安全通信。这些方法虽然实用，但已被证明容易受到多天线窃听者的攻击，他们可以从噪声中过滤消息。该漏洞的根源在于，尽管有噪声注入，但主信道状态仍然保持静态，这使得窃听者能够通过已知符号迅速估计它并过滤掉噪声。我们提出的方案利用可重构天线的爱丽丝在传输过程中迅速改变信道状态和压缩感知为基础的算法，她预测和消除变化的影响鲍勃。结果，Alice和Bob之间的通信保持畅通，而随机化的信道状态防止Eve发起已知明文攻击。我们正式分析了该方案对单天线和多天线窃听者的安全性，并确定其独特的抗窃听性能，由于人为创建的快速变化的信道。我们进行了大量的模拟和真实世界的实验，以评估其性能。实验结果表明，我们的方案可以抑制夏娃的攻击成功率的水平随机猜测，即使她知道所有的符号通过其他天线模式发送。
2020-02-18 cs.CR cs.IT math.IT
Optimal Multiplexing Gain of K-user Line-of-Sight Interference Channels with Polarization
我们考虑的复用增益（MUXG）的完全连接的K用户视线（LOS）干扰信道（IC）。考虑了由3个正交电偶极子和3个正交磁偶极子组成的极化天线，其中所有6个偶极子都位于同一位置。在具有单极化的K用户IC的情况下，由于锁孔效应，可实现的最大MUXG是K，而不管发射天线和接收天线的数量。在极化的情况下，MUXG的平凡上限是2K。我们提出了一个迫零（ZF）计划的K用户LOS IC，其中每个用户使用一个或多个极化天线。通过使用建议的ZF方案，我们找到了最小的天线配置，达到这个界限K <= 5。对于K > 5，我们证明了在每个用户处使用M =（K+1）/6个极化天线实现2K的最佳MUXG。
2009-10-14 cs.IT math.IT
Pattern Division Multiple Access with Large-scale Antenna Array
本文提出了一种新的非正交多址接入方案，即大规模天线阵列模式分多址接入（LSA-PDMA）。该方案在波束域和功率域同时进行方向图设计。在发射端，模式映射利用功率分配提高系统总速率，利用波束分配提高接入连接性，实现LSA与多址接入的自发融合。在接收端，采用空间滤波器（SF）和连续干扰消除（SIC）的混合检测来分离叠加的多域信号。此外，我们制定的总和率最大化问题，以获得最佳的模式映射策略，并通过适当的数学操作证明了优化问题是凸的。仿真结果表明，所提出的LSA-PDMA方案实现了显着的系统和速率相比，正交多址接入方案和功率域NOMA方案的性能增益。
2017-03-21 cs.IT math.IT
Movable Antenna Empowered Downlink NOMA Systems: Power Allocation and Antenna Position Optimization
针对 MISO 下行 NOMA 中用户配备可移动天线的场景，提出联合优化功率分配与天线位置的 SCA-AO 方案，提升平均和速率并降低中断概率。
2024-08-08 cs.IT eess.SP math.IT
On-the-fly Large-scale Channel-Gain Estimation for Massive Antenna-Array Base Stations
本文提出了一种新的方法来估计蜂窝系统中用户终端和基站之间信道的大规模增益。该方案利用TDD操作、通过适当设计的非正交导频码的上行链路（UL）训练以及BS处的大规模天线阵列。受制于为UL训练分配的Q个资源元素并且使用新方案，BS能够估计在其小区中以及在附近小区中发送UL导频的K个用户的大规模信道增益，假设K<= Q2。可以在BS处利用附近小区外用户的大规模信道增益的这种知识来减轻对经历来自BS的最高水平干扰的小区外用户的干扰。我们研究了各种非正交导频码本设计所提供的大规模增益估计性能。我们的模拟表明，在所有的代码设计考虑，格拉斯曼线包装型码产生最好的大规模信道增益估计性能。
2018-11-06 cs.IT math.IT
Quasi-Fractal UCA Based N-Dimensional OAM Orthogonal Transmission
本文提出准分形UCA天线结构及N维OAM调制解调方案，突破阵元数对OAM模式数的限制，实现更高频谱效率的复用传输。
2024-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Cell Coverage Extension with Orthogonal Random Precoding for Massive MIMO Systems
针对大规模多输入多输出（MIMO）系统下行链路，研究了一种基于正交随机预编码（ORP）的覆盖扩展方案。在该方案中，在发射端采用由正交矢量组成的预编码矩阵来提高用户的最大信干噪比（SINR）。为了分析和优化的ORP计划在小区覆盖方面，我们推导出两种接收机结构，即，单天线（SA）接收机和多天线接收机与天线选择（AS）的下行链路覆盖概率的解析表达式。仿真结果表明，解析表达式准确地捕捉系统的覆盖行为采用ORP计划。研究还表明，在覆盖信噪比阈值大于1的条件下，使用单个预编码向量可以获得最优的覆盖性能。当在多个时隙上利用不同的随机预编码器组以利用预编码分集时，ORP方案的性能被进一步分析。数值结果表明，建议的ORP计划在多个时隙提供了一个相当大的覆盖增益空时编码方案，尽管其反馈开销低。
2017-01-11 cs.IT cs.NI math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation for NOMA-Assisted Uplink Pinching-Antenna Systems
针对NOMA辅助多用户Pinching天线上行系统，提出交替优化框架联合求解功率分配与天线位置，显著提升能效。
2025-05-12 cs.IT eess.SP math.IT
Generalized ABBA Space-Time Block Codes
介绍了一种系统地构造在任意星座上、任意发射天线数的酉速率全分集线性空时分组码。通过推广现有的ABBA空时分组码，又称准正交空时分组码（QO-STBC）的代码。此外，一个完全正交（符号的符号）解码器的新的广义ABBA（GABBA）码。这种非常低复杂度的解码器依赖于代码结构的分区正交特性，以将接收到的信号矢量分解成较低维度的元组，每个元组仅依赖于发送符号的某些子集。正交可解码性来自于这种技术的嵌套应用，而不需要矩阵求逆或迭代信号处理。GABBA码在广义衰落信道上的最大似然（ML）解码的准确误码率概率进行了分析评估，并与所提出的正交解码器的仿真结果进行了比较。比较表明，建议的GABBA解决方案，尽管其非常低的复杂度，实现几乎相同的性能的界限对应的ML解码系统，特别是在系统中具有大量的天线。
2005-10-02 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface Assisted Non-Orthogonal Multiple Access
智能反射表面（IRS）是一种全新的颠覆性技术，可实现频谱和能源效率以及成本效益的无线网络。研究了一种基于IRS的下行非正交多址接入系统。为了优化速率性能并确保用户公平性，我们最大化最小解码信号与干扰加噪声比（即，等效于所有用户的速率），通过联合优化基站（BS）处的（活动）发射波束成形和相移（即，无源波束形成）。首先提出了一种基于联合信道强度的用户排序方案，将用户排序设计与联合波束形成设计解耦。通过利用块协调下降和半定松弛（SDR）技术，进一步提出了有效的算法来分别解决单天线BS和多天线BS的情况下的非凸问题。对于单天线BS的情况下，在BS的功率分配的最优解和IRS的相移的渐近最优解得到封闭的形式。对于多天线BS的情况下，它示出的SDR解决方案的发射波束成形设计的秩的上限为2。最后给出了算法的收敛性证明和复杂度分析。仿真结果表明，与传统的无IRS的NOMA系统和传统的有/无IRS的正交多址系统相比，IRS辅助下行NOMA系统的速率性能得到了显著提高。此外，数值结果表明，由于IRS的有限相位分辨率的速率退化是轻微的，并始终可以保证良好的速率公平性的用户之间。
2019-12-30 cs.IT eess.SP math.IT
Asynchronous Orthogonal Differential Decoding for Multiple Access Channels
我们提出了几种差分解码方案的异步多用户MIMO系统的基础上正交空时分组码（OSTBC）的发射机和接收机都没有知识的信道。首先，我们推导出新颖的低复杂度差分解码器，通过执行干扰消除的时间和采用不同的解码方法。这些方案的解码复杂度随着用户数量线性增长。然后，我们提出了额外的差分解码方案，执行显着优于我们的低复杂度解码器，优于现有的同步差分方案，但需要更高的解码复杂度相比，我们的低复杂度解码器。所提出的方案适用于任何平方OSTBC，任何恒定幅度星座，任何数量的用户，和任何数量的接收天线。此外，我们分析了所提出的计划的多样性，并推导出条件下，我们的计划提供充分的多样性。对于两个和四个发射天线的情况下，我们提供PSK星座图的例子，以实现全分集。仿真结果表明，我们的差分方案提供了良好的性能。据我们所知，所提出的差分检测方案是异步多用户系统的第一差分方案。
2014-12-19 cs.IT math.IT
Space-Frequency Block Code for MIMO-OFDM Communication Systems with Reconfigurable Antennas
提出了一种适用于多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统的空频分组编码方案。在该系统中，假设发射机侧的天线阵列的每个元件是可重新配置的，使得它可以独立地改变其辐射图案的物理特性。所提出的分组码是全速率的，并且在频率选择性衰落信道上受益于空间、频率和可重构辐射方向图状态分集。我们提供了仿真结果来证明所提出的分组编码技术的性能，并与以前的SF编码方案在MIMO-OFDM系统中进行比较。结果表明，该码实现了更高的分集和编码增益相比，其他可用的SF码。
2015-08-13 cs.IT math.IT
Space-time codes with controllable ML decoding complexity for any number of transmit antennas
我们构造了一类线性空时分组码，用于任意数量的发射天线，具有可控的ML解码复杂度，最大速率为1个符号，每个信道使用。$M$发射天线的解码复杂度可以从$2^{\lceil \log_2M \rceil -1}$符号一起的ML解码变化到单个符号ML解码。对于$2^{\lceil \log_2M \rceil - n}$（$n=1,2,...$）符号的ML解码，可以实现$\min(M,2^{\lceil \log_2M \rceil-n+1})$的分集。数值结果表明，当$2^{\lceil \log_2M \rceil-1}$符号一起被解码时，所构造的码的性能非常接近于理想速率1正交码（对于多于2个发射天线不存在）的性能。
2007-04-23 cs.IT math.IT
Opportunistic Multiuser Two-Way Amplify-and-Forward Relaying with a Multi Antenna Relay
在多用户双向放大转发（AF）中继信道中考虑机会多用户分集。中继器配备有多个天线和一个简单的迫零波束形成方案，选择一组双向中继用户对，以提高自由度（DoF），从而提高系统的总吞吐量。提出的信道对齐对调度（CAPS）算法降低了对间干扰，并在用户对数量非常大时保持了用户对的信干噪功率比（SINR）在平均意义上相对无干扰。对于理想情况，其中用户对的数量比系统信噪比（SNR）增长得更快，当$M$是中继天线大小时，可以实现每个信道使用的$M$的DoF。在有限的对数下，系统过载，并且和速率在高信噪比（SNR）下饱和，尽管修改CAPS可以在一定程度上改善性能。半正交信道对齐对调度（SCAPS）算法不仅可以对齐对信道，还可以形成半正交的对间信道，从而进一步提高CAPS的性能。仿真结果表明，我们提供了一套方法的基础上（S）CAPS和修改（S）CAPS，它提供了系统性能的好处取决于SNR和网络中的用户对的数量。
2015-07-15 cs.IT math.IT
Assessment of the Sparsity-Diversity Trade-offs in Active Users Detection for mMTC with the Orthogonal Matching Pursuit
本研究探讨mMTC场景下活跃用户检测（AUD）中频率多样性与信号稀疏性的权衡，通过正交匹配追踪算法分析不同资源配置下两者对检测性能的影响，发现稀疏性与多样性在不同条件下各有优势。
2025-02-12 cs.IT eess.SP math.IT
Sum-Rate Maximization for NOMA-Assisted Pinching-Antenna Systems
本文针对NOMA辅助的夹捏天线下行系统，通过联合优化功率分配与天线位置实现总速率最大化，提出二分搜索算法，仿真验证其性能接近穷举搜索。
2025-04-21 cs.IT math.IT
A Novel Antenna Selection Scheme for Spatially Correlated Massive MIMO Uplinks with Imperfect Channel Estimation
针对单用户终端和多天线基站的大规模MIMO系统，提出了一种新的天线选择方案。我们考虑一个实际的情况下，有一个现实的天线之间的相关性和不完善的信道估计在接收机侧。该方案利用稀疏的信道矩阵的有效选择有限数量的天线。为此，我们通过最小化均方误差来计算稀疏信道矩阵。这个优化问题，然后解决了著名的正交匹配追踪算法。在这项工作中，广泛使用的天线之间的空间相关性和信道估计误差的模型被认为是。仿真结果表明，在引入空间相关性和不完全信道估计的影响时，与最大比合并相比，该方案在不降低系统性能的前提下，显著降低了接收机的复杂度。
2015-07-08 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency in Large-Scale MIMO-OFDM Systems with Per-Antenna Power Cost
研究了具有大量基站天线的多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）下行链路网络的资源分配问题。假设发射机处的信道状态信息是完美的，则资源分配算法设计被建模为考虑功率放大器、天线单元和信号处理电路单元的联合功耗的非凸优化问题。随后，利用大数定律和对偶分解，一个有效的次优迭代资源分配算法，提出了最大化的系统容量（位/秒）。特别地，在每次迭代中推导出闭合形式的功率分配和天线分配策略。仿真结果表明，所提出的迭代资源分配算法实现了一个接近最优的性能在一个小的迭代次数，并揭示了系统容量和激活的天线的数量之间的权衡：激活所有的天线可能不是一个很好的解决方案，系统容量最大化时，考虑每天线功率成本。
2012-11-15 cs.IT math.IT
Error Probability of OSTB Codes and Capacity Analysis with Antenna Selection over Single-Antenna AF Relay Channels
本文研究了在放大转发中继信道中，源端和目的端多天线，中继节点单天线的正交空时分组码（OSTBC）的符号出错率（SER）和比特出错率（BER）及其可达容量。考虑的是接收天线选择，发射天线选择，以及在发射机和接收机两者处的联合天线选择。利用矩生成函数（MGF）得到了M-PSK和平方M-QAM星座的OSTBC的精确SER。此外，我们分析了可实现的容量在这样的信道假设天线选择是在源和中继节点。我们表明，少量的选定的天线可以实现的系统中，没有信道状态信息（CSI）是在源和中继节点的容量。
2012-08-13 cs.IT cs.NI math.IT
Uplink Performance of Large Optimum-Combining Antenna Arrays in Poisson-Cell Networks
分析了基站按泊松点过程（PPP）分布的无线网络上行链路。假设基站具有大量天线，并且使用线性最小均方误差（MMSE）空间处理用于多址接入。每个小区的活动移动台的数量被限制，以允许使用在每个小区中正交的导频序列进行信道估计。当精确的信道估计是可用的时，在这样的系统的典型小区中的随机定位的链路的累积分布函数（CDF）被导出。当信道估计遭受导频污染时，为频谱效率提供了一个简单的界限。结果提供了深入了解所谓的大规模多输入多输出（MIMO）系统在空间分布的蜂窝网络的性能。
2013-11-19 cs.IT math.IT
Low-delay, Low-PAPR, High-rate Non-square Complex Orthogonal Designs
具有$n$发射天线的非正方形复正交设计（COD）的最大速率在$n$为偶数的情况下为${1/2}+\frac{1}{n}$，并且在$n$为奇数的情况下为${1/2}+\frac{1}{n+1}$，对于大的$n.$值，它们接近1/2。Theory，2003）和Lu et.（IEEE Trans. Inform. Theory，2005）已经表明，当发射天线的数量是4的倍数时，Liang给出的码的解码延迟可以减少50%。Adams et.（IEEE Trans. Inform. Theory，2007）已经表明，Liang的设计对于$n$等于1和3模4具有最小延迟，并且Lu等人的设计在$n$是$4.$的倍数时具有最小延迟。然而，这些最小延迟与Tarokh等人（IEEE Trans. Inform.理论，1999年）从率-1真正的正交设计（ROD）。本文对任意$n$构造了一类1/2码率非方码，其译码延迟等于Tarokh等人给出的1/2码率码的译码延迟的50%.首先给出了1/2码率实正交设计（RODs）的一般构造，其中包括Adams，Lax和Phillips以及Geramita和Pullman的著名构造作为特例，然后利用它来获得所需的比率-1/2非平方COD。对于9个发射天线的情况下，我们的速率-1/2 COD被证明是最小的延迟。建议的建设结果在零条目的设计，可能具有较高的峰均功率比（PAP…
2008-07-28 cs.IT math.IT
Antenna Count for Massive MIMO: 1.9 GHz versus 60 GHz
如果我们假设基站处的视线传播和完美的信道状态信息-与缓慢移动的终端一致-那么PCS和mmWave频段的单小区Massive MIMO之间的直接性能比较是直接的和高度启发性的。视线传播被认为有利于毫米波，因为最小的衰减，以及它的促进混合波束成形，以减少所需的有源收发器的数量。我们量化了毫米波（60 GHz）服务天线的数量，这些天线需要复制指定数量的PCS（1.9 GHz）服务天线的性能。作为一个基线，我们考虑一个适度的PCS部署128天线服务18个终端。我们发现，为了实现相同的每终端最大-最小95%可能的下行链路吞吐量，需要10000毫米波天线。为了匹配PCS阵列的总天线面积，将需要128000个半波长毫米波天线，但是减少得多的数量是足够的，因为大量的天线也赋予更大的信道正交性。毫米波技术的主要好处--大量廉价的频谱--至少部分地被可能笨重的硬件数量的复杂性所抵消。
2018-07-25 cs.IT math.IT
Performance Enhancement of the Golden Code by Utilizing ORIOL Antenna
在本文中，暴露出一种新的方法来提高性能的黄金码，通过使用八角形可重构隔离正交元件（ORIOL）天线，而不是传统的微带贴片天线。上述天线，应采用在发射机和接收机侧，以接近所提到的改进。事实上，在本文中，我们建议空时极化分集，而不是空时单一的，因此它是显而易见的，通过采用上述技术，系统获得更大的强度抵抗破坏性衰落。不同速率下的仿真结果表明，ORIOL天线的性能优于贴片微带天线，其性能随速率的变化约为$2$ ~ $3$ dB。
2016-05-26 cs.IT cs.NI math.IT
