Iterative Detection and Decoding Algorithms using LDPC Codes for MIMO Systems in Block-Fading Channels
针对块衰落和快瑞利衰落信道下的多输入多输出（MIMO）系统，提出了基于低密度奇偶校验（LDPC）码的迭代检测和译码（IDD）算法。软输入软输出最小均方误差接收机与连续干扰消除被认为是。特别是，我们设计了一种新的策略来提高IDD方案的出错率（BER）性能，该策略考虑了使用根校验LDPC码时块衰落信道中解码器的软\textit{a posteriori}输出。一个MIMO IDD接收机与软信息处理，利用码结构和对数似然比的行为也被开发。此外，我们提出了一个调度算法的LDPC码译码块衰落信道。仿真结果表明，所提出的技术在块衰落和快衰落信道的BER方面的显着增益。
2015-05-04 cs.IT math.IT
Iterative Detection and LDPC Decoding Algorithms for MIMO Systems in Block-Fading Channels
针对块衰落$F = 2$和快衰落Rayleigh信道，提出了一种基于低密度奇偶检验（LDPC）码的多输入多输出（MIMO）系统迭代检测与译码（IDD）方案。利用码的结构和对数似然比（LLR）的特性，设计了一种具有软信息处理的IDD接收机。最小均方误差（MMSE）与连续干扰消除（SIC）和并行干扰消除（PIC）计划。软\textit{a posteriori}输出的解码器在块衰落信道与根校验LDPC码允许我们创建一个新的策略，以改善比特出错率（BER）的MIMO IDD方案。我们提出的策略在某些情况下，导致高达3dB的增益块衰落信道的BER和高达1dB的快衰落信道。
2014-04-08 cs.IT math.IT
A Rigorous Proof of the Capacity of MIMO Gauss-Markov Rayleigh Fading Channels
研究了在时变单用户多输入多输出（MIMO）瑞利衰落信道中，在接收端具有完整的信道状态信息（CSIR）和平均功率约束条件下的消息传输问题。为了描述信道随时间的变化，我们考虑一阶高斯马尔可夫模型。我们完全解决了这个问题，给出了一个封闭形式的信道容量的单字母表征，并提供了一个严格的证明。
2022-04-13 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
Degrees of Freedom of Generic Block-Fading MIMO Channels without A Priori Channel State Information
我们研究了非相干环境下通用MIMO Rayleigh块衰落信道的高信噪比容量，在非相干环境下，发射机和接收机都没有先验信道状态信息，但都知道信道统计信息。与完善的恒定块衰落模型相比，我们允许衰落在每个块内变化，具有“通用”的时间相关性（在干扰对齐文献中使用的意义上）。我们表明，一个通用的MIMO瑞利块衰落信道的自由度的$T$发射天线和块长度$N$的数量是由$T(1-1/N)$提供，$T<N$和接收天线的数量至少是$T(N-1)/(N-T)$。与恒定块衰落信道（其中每个块内的衰落是恒定的）的比较示出，对于大块长度，通用相关性将自由度的数量增加多达四倍。
2014-11-05 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
On the Capacity of Fading MIMO Broadcast Channels with Imperfect Transmitter Side-Information
考虑衰落广播信道，其中发射机采用两个天线，并且两个接收机中的每一个采用单个接收天线。它表明，即使衰落的实现是精确地知道的接收机，高的信号噪声（SNR）的吞吐量大大降低，而不是知道的衰落实现\emph{precisely}，transmitter只知道衰落实现\emph{approximately}。结果是通用的，并且不限于无记忆高斯衰落。
2006-05-17 cs.IT math.IT
Low SNR Capacity of Fading Channels -- MIMO and Delay Spread
考虑离散时间瑞利衰落多输入多输出（MIMO）信道，在发送端和接收端没有信道状态信息。假设衰落在时间上是相关的，并且与天线之间无关。峰值和平均发射功率约束被施加在天线上的总和上，或者施加在每个单独的天线上。在这两种情况下，上界和渐近下界，作为信号-噪声比接近零，信道容量。归一化容量的限制下确定的总和功率约束，并为一个子类的信道，为个人的功率约束。这些结果延续到具有延迟扩展（即频率选择性衰落）的SISO信道。
2007-04-26 cs.IT math.IT
Optimal Throughput-Diversity-Delay Tradeoff in MIMO ARQ Block-Fading Channels
在本文中，我们考虑了一个自动重传请求（ARQ）重传协议信令块衰落多输入多输出（MIMO）信道。与以前的工作不同，我们允许多个衰落块内的每个传输（ARQ回合），我们约束发射机的固定速率的复杂信号星座图构建的代码。特别是，我们研究了一般情况下的平均输入功率约束的星座，以及实际上重要的有限离散星座的情况。该场景是在MIMO ARQ信道上采用正交频分复用技术的实际无线通信系统的合适模型。两种情况下的衰落动态被认为是，即短期的静态衰落信道衰落增益随机变化的每个ARQ轮，和长期的静态衰落信道衰落增益保持恒定的所有ARQ轮有关的一个给定的消息。作为我们的主要结果，我们证明了对于块衰落MIMO ARQ信道与离散输入信号星座满足短期功率约束，最佳的信噪比（SNR）指数是由一个修改的Singleton界，所有的系统参数。为了证明理论分析的实际意义，我们提出的数值结果表明，实际的Singleton界实现最大距离可分离码实现最佳的SNR指数。
2007-01-20 cs.IT math.IT
Capacity and Error Rate Analysis of MIMO Satellite Communication Systems in Fading Scenarios
研究了静止轨道上单颗和多颗双极化卫星与地面移动多天线接收站构成的多输入多输出（MIMO）卫星系统的容量和出错率性能。我们评估了两个系统参数的影响，如卫星数量，接收天线的数量，和SNR和环境因素，包括大气信号衰减和信号相位干扰的整体系统性能上使用MIMO卫星系统的分析和空间模型。
2014-08-09 cs.IT math.IT
Unified Error Rates Analysis of MIMO Space-Time Block Codes over Generalized Shadowed κ-μ and η-μ Fading and AWGGN
该文提出了一种新的空时分组码（STBC）在多输入多输出（MIMO）网络中的统一性能分析方法。具体地说，我们推导出新颖的，简单的和准确的平均比特出错率（ABER）的表达式在广义η-μ和阴影κ-μ衰落信道的相干调制方案。假设网络中的噪声由加性白广义高斯噪声（AWGGN）建模，其中包括拉普拉斯和高斯噪声环境作为特殊情况。该结果避免了在许多多径衰落和噪声模型下重新推导MIMO STBC系统的出错率的需要，同时避免了计算昂贵的表达式。从文献中发表的结果，以及数值模拟证实了我们推导的广义表达式的准确性。
2016-07-31 cs.IT math.IT
Optimal Diversity-Multiplexing Tradeoff in Selective-Fading MIMO Channels
我们建立了相干时间，频率和时间-频率选择性衰落多输入多输出（MIMO）信道的最佳分集复用（DM）的权衡，并提供了一个代码设计标准DM权衡最优。我们的研究结果是基于一个给定的选择性衰落MIMO信道的“詹森信道”的新概念。由于通道输入和输出之间的互信息是相关随机变量的和，原始问题在分析上似乎是难以解决的，而Jensen通道在DM折衷的意义上等同于原始通道，并且很好地适合于分析处理。我们制定了一个系统的程序设计DM权衡最佳码一般选择性衰落MIMO信道的设计问题可以分为两个简单和独立的问题：内码的设计，或预编码器，适应于信道统计（即，选择性特性）和独立于信道统计的外码。我们的结果得到了吸引人的几何直观的支持，第一次指出的平坦衰落的情况下，郑和Tse，IEEE trans. inf. Theory，2003年。
2009-07-14 cs.IT math.IT
The Optimal DoF for the Noncoherent MIMO Channel with Generic Block Fading
利用信道矩阵的高斯性，推导了独立同分布（IID）瑞利块衰落条件下非相干MIMO信道的高信噪比容量。这意味着最佳自由度（DoF），即，容量预记录因子。然而，就最佳自由度而言，IID瑞利衰落显然是一个充分但不是必要的条件。在本文中，我们表明，IID瑞利块衰落信道的最佳自由度也是最佳的自由度为更一般的一类通用块衰落信道，其中随机信道矩阵具有有限的权力和有限的微分熵。我们的主要贡献是一个新的逆证明的基础上的对偶方法。
2021-01-11 cs.IT math.IT
Secret Sharing over Fast-Fading MIMO Wiretap Channels
研究了快衰落MIMO窃听信道下的秘密共享问题。源和目的地试图在存在窃听者的情况下在快衰落MIMO信道上共享秘密信息，窃听者也进行与目的地所进行的信道观测不同但相关的信道观测。在秘密共享过程中，源和目的地也可以使用交互式认证的无限制公共信道。这属于Ahlswede和Csiszar所考虑的“带有窃听器的通道型模型”。一个小的扩展他们的结果（连续信道字母表）的快速衰落MIMO窃听信道的关键容量进行评估。然后研究了在源、目的地和窃听器处使用多个天线所提供的空间维度的影响。
2009-09-12 cs.IT math.IT
On the Cramer-Rao Lower Bound for Spatial Correlation Matrices of Doubly Selective Fading Channels for MIMO OFDM Systems
本文给出了MIMO OFDM系统在时变多径衰落信道中的CRLB的解析表达式和空间相关矩阵的最大似然估计。分析和数值计算结果表明，样本数量和频率选择性的顺序对CRLB有显着的影响。此外，导频数目、信噪比以及归一化最大多普勒扩展共同影响频率选择性的有效阶数。
2008-11-04 cs.IT math.IT
Channel Capacity Analysis of MIMO System in Correlated Nakagami-m Fading Environment
我们认为垂直贝尔实验室分层空时（V-BLAST）系统在相关的多输入多输出（MIMO）Nakagami-m衰落信道与相等的功率分配给每个发射天线，我们也认为，信道状态信息（CSI）是只在接收机。因此，为了实际应用，有必要对相关环境下的VBLASTMIMO系统进行研究。本文对相关和非相关信道条件下的信道容量进行了详细的研究，并利用适当的数学关系式对结果进行了验证。
2014-03-13 cs.IT math.IT
Level Crossing Rate and Average Fade Duration of the Double Nakagami-m Random Process and Application in MIMO Keyhole Fading Channels
我们提出了新的精确表达式和准确的封闭形式的近似水平交叉率（LCR）和平均衰落持续时间（AFD）的双重Nakagami-m随机过程。这些结果被用来研究多输入多输出（MIMO）锁孔衰落信道与空时分组码的二阶统计。数值和计算机模拟算例验证了所提出的数学分析的准确性，并显示了所提出的近似的严密性。
2009-08-25 cs.IT math.IT
On the Capacity of Large-MIMO Block-Fading Channels
我们的瑞利块衰落多输入多输出（MIMO）信道的容量在非相干设置的发射机和接收机没有先验知识的衰落信道的实现。我们证明，酉空时调制（USTM）是不是实现在高信噪比（SNR）制度的容量时，天线的总数超过衰落信道的相干时间（表示在符号持续时间的倍数），这种情况是相关的MIMO系统与大型天线阵列（大型MIMO系统）。这一结果肯定地解决了Zheng & Tse（2002）的一个猜想。实现容量的输入信号，我们称之为贝塔变量空时调制（BSTM），原来是一个酉各向同性分布的随机矩阵，和一个对角矩阵，其非零元素分布为适当大小的贝塔分布随机矩阵的特征值的平方根的产品。数值结果表明，在大MIMO系统中使用BSTM而不是USTM，对于实际感兴趣的SNR值，可以获得高达13%的速率增益。
2012-09-30 cs.IT math.IT
Mean Capacity of Spatially Semi-Correlated MIMO Fading Channel
研究了空间半相关平坦衰落信道下多输入多输出（MIMO）系统的平均容量。实际上，当发射机或接收机或两侧存在相关性时，由于信道协方差（CC），容量急剧下降。大多数现有的作品，到目前为止，考虑了传统的信道协方差矩阵，还没有完全构建。因此，我们提出了一个迭代信道协方差（ICC）矩阵使用矩阵分裂（MS）技术与保证零相关系数的情况下，下行链路相关MIMO信道，以最大化的平均容量。我们的数值结果表明，所提出的ICC方法实现了最大的信道增益与高信噪比（SNR）的情况。
2016-09-24 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
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
Non-coherent Rayleigh fading MIMO channels: Capacity Supremum
研究了在快瑞利衰落MIMO信道中，除了衰落统计信息外，发送端和接收端都不知道信道状态信息（CSI）的情况下，信息传输的极限。我们开发了一个标量信道模型，由于在非相干瑞利衰落的相位信息的情况下，并推导出容量上确界与接收天线的数量在任何信号噪声比（SNR）使用拉格朗日优化。此外，我们概念化的最佳输入分布的离散性质，提出的优化$N$离散输入的信道互信息。此外，我们推导出的渐近容量的表达式时，输入功率是大的，并与现有的容量结果时，接收机配备了大量的天线。
2005-11-07 cs.IT math.IT
Pilot Reuse Factor with Large Scale Fading Precoding for Massive MIMO
大规模MIMO技术的根本限制是导频污染效应。当终端使用相同的正交信号时，在上行链路训练期间发生这种效应。提出了一种基于大尺度衰落预编码的导频复用因子来减轻导频污染的影响。导频重用因子被设计为向相邻小区分配唯一的正交信号。这些独特的正交信号仅在小区内被重用，因此，导频内污染是唯一的问题。然后使用大规模衰落预编码来减轻导频内污染效应。针对不同的导频重用因子计算平均可实现的和速率。通过MATLAB仿真的实验结果表明，较高的导频复用因子给出了更好的平均可达和速率。
2017-02-08 cs.IT math.IT
Performance Estimation of 2*3 MIMO-MC-CDMA in Rayleigh Fading Channel
本文利用MATLAB软件分析了2 × 3 MIMOMCCDMA系统的性能，通过提高系统的效率，大大降低了系统的误码率。采用MIMO和MCCDMA系统配置来降低比特出错率，并设计了一种新的多用户多址系统MCCDMA，用于提高系统的性能。MCCDMA是一种窄带平坦衰落系统，它将频率选择性变换为多个窄带平坦衰落的多个并行子载波，以提高系统的有效性。现在，该MCCDMA进一步改进，通过按2 × 3 MIMO系统分组，该系统在接收端使用ZF解码器来降低BER，其中半速率卷积编码的Alamanti STBC分组码用于信道编码，作为具有多个发射和接收天线的MIMO的发射分集。采用MIMOMCCDMA的主要改进是为了降低系统的复杂度，降低误码率，最终提高系统的增益。然后在瑞利衰落信道下，利用MATLAB对64QAM、8PSK、16QAM、QPSK、32QAM和8QAM等不同调制方式下的系统进行了估计。
2014-03-12 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
On the Fading Paper Achievable Region of the Fading MIMO Broadcast Channel
我们考虑在各态历经衰落的多天线广播（MIMO-BC）信道的传输，部分信道状态信息在发送端和全部信息在接收端。在等效的{ \it非}衰落信道上，最近已经证明，使用为"脏纸“信道设计的传输方案可以实现容量。我们专注于一个类似的“褪色纸”模型。褪色纸容量的评估是很难获得的。我们限制自己的{ \it线性分配}的能力，我们定义，并使用凸分析方法来证明其最大化分布是高斯。我们比较我们的褪色纸传输的脏纸编码的应用程序，忽略了部分状态信息，并假设信道是固定的平均衰落。我们表明，增益是很容易实现的适当利用的信息。我们还考虑了合作上限的和率容量的建议佐藤。我们提出了一个数值例子，表明我们的计划是能够实现这个上限。
2007-10-13 cs.IT math.IT
Low SNR Capacity of Noncoherent Fading Channels
离散时间瑞利衰落单输入单输出（SISO）和多输入多输出（MIMO）信道被认为是在发送端或接收端没有信道状态信息。假设衰落是平稳的，并且在时间上是相关的，但是在天线之间是独立的。峰值功率和平均功率的约束施加在发射天线。对于MIMO信道，这些约束要么施加在天线上的总和上，要么施加在每个单独的天线上。对于SISO信道和MIMO信道的总功率约束，渐近容量的峰值信噪比趋于零的确定;对于MIMO信道的个别功率约束，这种渐近容量得到了一类信道称为发射可分离信道。MIMO信道与个人的功率约束的结果进行到SISO信道与延迟扩展（即频率选择性衰落）。
2008-12-15 cs.IT math.IT
On the Performance of MIMO FSO Communications over Double Generalized Gamma Fading Channels
大气湍流是影响自由空间光通信系统性能的一个主要因素。空间分集技术提供了一种很有前途的方法来减轻相干性引起的衰落。本文研究了具有空间分集的FSO链路在大气湍流信道中的出错率性能，该信道由双广义Gamma分布描述，这是一种新的通用统计模型，它涵盖了所有的湍流条件。我们假设强度调制/直接检测与开关键控和提出的BER性能的单输入多输出（SIMO），多输入单输出（MISO）和多输入多输出（MIMO）FSO系统在这个新的信道模型。
2015-02-02 cs.IT math.IT
Uplink Spectral Efficiency of Massive MIMO with Spatially Correlated Rician Fading
本文研究了具有空间相关莱斯衰落信道的多小区大规模MIMO（多输入多输出）系统的上行链路。该信道模型由确定性视线（LoS）路径和随机非视线（NLoS）分量组成，描述了空间相关的多径环境。我们推导出该模型的最小均方误差（MMSE）和最小二乘（LS）信道估计的统计特性。使用这些估计的最大比（MR）组合，严格的封闭形式的UL频谱效率（SE）的表达式。数值结果表明，当使用MMSE估计器时，SE比LS估计器更高，并且性能差距随着天线数目的增加而增加。此外，Rician衰落提供比Rayleigh衰落更高的可实现SE，因为LoS路径提高了总和SE。
2018-05-21 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in Selective-Fading Multiple-Access MIMO Channels
建立了相干选择性衰落多址多输入多输出（MIMO）信道的最优分集复用（DM）折衷，并给出了相应的码设计准则。作为一个副产品，在概念层面上，我们发现一个有趣的DM权衡框架和主导错误事件区域的概念之间的关系，这是首次引入的AWGN的情况下，由Gallager，IEEE trans.IT，1985年。这种关系允许准确地描述MIMO衰落多址信道中的错误机制。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占主导地位的总错误概率在SNR指数的错误事件。最后，我们证明了Badr和Belfiore最近提出的分布式空时码构造，2008年，满足本文推导的规范设计标准。
2008-05-01 cs.IT math.IT
Error Rates Analysis of MIMO Space-Time Block Codes in Generalized Shadowed Fading Channels
本文提出了一种新的和统一的比特出错率性能分析的空时分组码（STBC）部署在无线系统中的空间分集在广义阴影衰落和噪声的情况下。具体地说，我们得到了一个简单的和非常准确的近似表达式的平均出错率的相干调制方案在广义$η-μ$和$κ-μ$阴影衰落信道与多输入多输出（MIMO）系统。网络中的噪声被假定为使用加性白广义高斯噪声（AWGGN）建模，其中包括经典拉普拉斯和高斯噪声环境作为特殊情况。推导的结果避免了在多径衰落和噪声条件下重新推导MIMO STBC系统的出错率的需要，同时避免了任何具有高计算复杂性的特殊函数。从文献中发表的结果，以及数值评估，证实了我们推导出的广义表达式的准确性。
2017-10-07 cs.IT math.IT
Interference Reduction in Multi-Cell Massive MIMO Systems I: Large-Scale Fading Precoding and Decoding
无线大规模MIMO系统需要大量（数十或数百个）基站天线服务于少得多的用户，与传统MIMO技术相比，在频谱效率和能量效率方面具有大的增益。直到最近，人们认为，在多蜂窝大规模MIMO系统中，即使在渐近状态下，由于服务天线的数量趋于无穷大，性能受到定向小区间干扰的限制。这种干扰是由不同小区中的用户不可避免地重复使用反向链路训练序列（导频污染）造成的。我们设计了一个新的概念，导致大规模MIMO系统中的小区间干扰的有效消除。这是通过外部多蜂窝预编码来实现的，我们称之为大规模衰落预编码（LSFP）。LSFP的主要思想是每个基站线性地组合针对来自不同小区的用户的消息，这些小区重复使用相同的训练序列。关键是，合并系数仅取决于用户和基站之间的慢衰落系数。每个基站使用基于估计的快衰落系数的传统线性预编码来独立地发送其LSFP组合符号。此外，我们推导出估计的下行链路和上行链路的信干噪比和容量下限的情况下，大规模MIMO系统与LSFP和有限数量的基站天线。
2014-11-15 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
The Second-Order Coding Rate of the MIMO Rayleigh Block-Fading Channel
研究了多输入多输出（MIMO）准静态瑞利衰落信道下的二阶编码速率。我们解决这个问题，通过信息谱的方法和统计界的基础上，最近的随机矩阵理论技术。我们推导出一个中心极限定理（CLT）来分析的信息密度在该政权的块长度n和发送和接收天线的数量K和N，分别同时增长大。当编码速率在渐近容量的O（（nK）^-1/2）范围内时，这个结果导致了最优平均错误概率的封闭形式的上界和下界的特征。
2015-10-09 cs.IT math.IT
Rateless Coding for MIMO Block Fading Channels
本文研究了无比率码在衰落信道中的性能极限和设计原则。分集复用权衡（DMT）是用来分析系统性能的所有可能的传输速率。分析表明，这种无码率码的设计遵循并行多输入多输出（MIMO）信道近似通用码的设计原则，其中每个子信道都是MIMO信道。更具体地说，它表明，对于一个单输入单输出（SISO）信道，以前开发的单位长度的置换码的并行信道具有速率LR可以直接转换成长度L的无比率码具有多个速率水平（R，2R，. . ., LR），以达到DMT性能极限。
2008-04-29 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
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
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
Low SNR Capacity of Keyhole MIMO Channel in Nakagami-m Fading With Full CSI
在本文中，我们得到了在独立同分布Nakagami- $m$衰落条件下，在发射机和接收机处具有理想信道状态信息的低信噪比（SNR）的锁孔多输入多输出（MIMO）信道的各态历经容量的渐近表达式。我们表明，这种锁孔MIMO信道的低信噪比容量的比例为$\frac{\textrm{SNR}}{4} \log^2 \left(1/{\textrm{SNR}}\right)$。我们的主要贡献是确定一个令人惊讶的结果，即MIMO衰落信道的低信噪比容量增加的存在下的锁眼退化条件，这是在直接对比，在高信噪比下的锁眼条件下，众所周知的MIMO容量退化。为了解释为什么秩不足的锁眼衰落信道在足够低的SNR下优于满秩MIMO衰落信道，我们注意到MIMO信道矩阵的秩在低SNR状态下没有影响，并且与纯MIMO衰落信道相比，锁眼MIMO信道的双衰落（或双散射）性质在低SNR下产生更多的机会通信，这导致容量增加。最后，我们还表明，一个简单的一个比特的信道信息的基础上的开关功率控制实现这种低信噪比的能力，令人惊讶的是，这种功率自适应是强大的，对中度和严重的衰落范围广泛的低信噪比值。这些结果也适用于作为特殊情况的锁眼MIMO瑞利信道。
2022-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
How to Achieve the Optimal DMT of Selective Fading MIMO Channels?
在本文中，我们考虑一个特定的类的选择性衰落信道对应的信道，是选择性的时间或频率。对于这类信道，我们提出了一种系统的方法来实现最佳DMT派生Coronel和Bölcskei，IEEE ISIT，2007年通过扩展非零行列式（NVD）标准的选择性信道的情况下。然后提出了一种新的基于分裂NVD并行码的码构造，以满足NVD并行准则。这一结果是显着的兴趣，不仅在其本身的权利，但也因为它解决了一个长期存在的争论，在文献中有关的选择性衰落信道的最佳DMT。
2010-10-13 cs.IT math.IT
Fundamental Limits in Correlated Fading MIMO Broadcast Channels: Benefits of Transmit Correlation Diversity
我们调查的高斯MIMO广播信道（BC）的空间相关衰落的渐近容量限制，以了解何时以及有多少传输相关性有助于容量。通过对用户的信道协方差（等效地，在发射机侧的发射相关性）施加结构（也称为\emph{transmit correlation diversity}），发射相关性对MIMO BC的功率增益的影响在系统参数的几个状态中被表征，特别关注大规模阵列（或大规模MIMO）状态。考虑到下行链路训练的代价，我们给出了多用户MIMO下行链路系统的渐近容量界，看看发射相关分集如何影响系统的复用增益。我们利用联合空分复用（JSDM）的概念，推导出的容量界限。在多用户MIMO系统中，发射相关分集可以显著提高复用增益和功率增益。特别是，在无线通信中的新类型的多样性，以提高系统的复用增益高达由这种多样性的度数的一个因素。最后，传统的大规模MIMO系统不利用发射相关性的性能限制的特点。
2014-10-10 cs.IT math.IT
A Spatially Non-stationary Fading Channel Model for Simulation and (Semi-) Analytical Study of ELAA-MIMO
本文提出融合路径损耗、阴影和LoS/非LoS状态的ELAA-MIMO空间非平稳衰落信道模型，可复现实测数据，并揭示信道容量的分布规律及非平稳性对线性接收机的影响。
2023-08-26 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
A Single-Letter Capacity Formula for MIMO Gauss-Markov Rayleigh Fading Channels
在过去的几十年中，有限状态马尔可夫信道（FSMCs）的通信问题已经在许多研究中进行了研究，并在发送端和/或接收端部分/完整信道状态信息可用性的假设下，以封闭形式研究了FSMCs的容量。在我们的工作中，我们专注于无限状态的马尔可夫信道，通过调查的问题，在时变单用户多输入多输出（MIMO）高斯-马尔可夫瑞利衰落信道的平均功率约束和完整的信道状态信息可在接收端（CSIR）的消息传输。我们完全解决了这个问题，给出了一个封闭形式的信道容量的单字母表征，并提供了一个证明。
2022-07-27 cs.IT math.IT
Hybrid ARQ in Multiple-Antenna Slow Fading Channels: Performance Limits and Optimal Linear Dispersion Code Design
本文主要研究MIMO-ARQ慢衰落信道的基本性能限制和线性色散码的设计。分析了现有HARQ协议的最优平均速率。讨论了MIMO-ARQ信道中空时编码的优化设计问题。信息论的措施被用来优化的速率分配，并推导出最佳的设计准则，然后使用现有的空时码的最优性进行评估。通过对空时编码MIMO-HARQ的误码率分析，提出了一种不同的设计准则。最后通过仿真研究了空时编码MIMO系统中ARQ反馈的增益。
2009-05-25 cs.IT math.IT
Schur Complement Based Analysis of MIMO Zero-Forcing for Rician Fading
对于具有迫零检测（ZF）的多输入/多输出（MIMO）空间复用，莱斯衰落的信噪比（SNR）分析涉及发送样本相关（Gramian）矩阵的繁琐的非中心Wishart分布（NCWD）。具有\textsl{virtual} CWD的\textsl{approximation}先前为ZF SNR产生近似（虚拟）伽马分布。然而，分析条件合格的SNR分布近似的准确性是未知的。因此，我们一直试图准确地描述莱斯衰落的ZF SNR。我们以前的尝试只成功的唯一Rician衰落流下Rician-瑞利衰落，通过写它作为标量舒尔补（SC）在Gramian。在这里，我们追求一个更一般的，矩阵SC为基础的分析，以表征信噪比时，几个流可能会经历莱斯衰落。一方面，对于全莱斯衰落，SC分布被发现是完全CWD当且仅当信道平均相关\textsl{condition}成立。有趣的是，这种CWD与由\textsl{approximation}引起的\textsl{virtual} CWD相一致。因此，在\textsl{condition}下，实际和虚拟SNR分布一致。另一方面，对于Rician-Rayleigh衰落，矩阵SC分布的特征在于与元素的函数元素的矩阵的行列式，这也产生了一个新的表征ZF信噪比。平均错误概率结果验证了我们的分析与~仿真
2014-09-26 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
Asymptotic Analysis of Multicell Massive MIMO over Rician Fading Channels
本工作考虑多小区大规模MIMO系统的下行链路，其中$N$天线的$L$基站（BS）各自与随机定位在覆盖区域中的$K$单天线用户设备通信。在此设置中，我们有兴趣在估计的总和速率的系统时，MRT和RZF采用的假设下，每个小区内的链路形成MIMO莱斯衰落信道。在每个小区中的数据传输受到信道估计误差、导频污染和任意大尺度衰减的影响的假设下，假设$N$和$K$以非平凡比率$N/K$变大来进行分析。数值结果被用来验证在有限系统政权的渐近分析，并评估在不同的设置下的网络性能。渐近结果也有助于深入了解系统参数之间的相互作用。
2016-05-10 cs.IT math.IT
Low Complexity Space-Frequency MIMO OFDM System for Double-Selective Fading Channels
提出了一种高鲁棒性的空频分组编码（SFBC）多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统。所提出的系统是基于SFBC编码器后应用短块长度的Walsh Hadamard变换（WHT）。该系统的主要优点是每两个相邻子载波上的信道频率响应变得相等。这一结果为SFBC-OFDM系统在时频选择性衰落信道中的传输提供了一个良好的工作条件。蒙特卡洛模拟被用来评估比特出错率（BER）的性能，建议系统使用各种无线信道具有不同程度的频率选择性和多普勒扩展。仿真结果表明，在严重时变频率选择性衰落信道下，该方案的性能明显优于标准SFBC-OFDM和空时分组码（STBC）OFDM系统。此外，所提出的系统具有非常低的复杂度，因为它是基于短块长度WHT。
2012-08-15 cs.IT math.IT
Closed-form performance analysis of linear MIMO receivers in general fading scenarios
线性预编码和后处理方案在无线多输入多输出（MIMO）设置中是普遍存在的，这是由于它们相对于最优策略降低了复杂度。尽管它们的流行，线性MIMO接收机的性能分析大多是不可用的封闭形式，除了典型的（不相关的瑞利衰落）的情况下，而更一般的衰落条件下，只有边界提供。这种结果的缺乏是由接收滤波器的每个分支处的输出信号与干扰和噪声比（SINR）对信道矩阵的平方奇异值以及（通常是右）奇异向量两者的复杂依赖性激发的。虽然在线性最小均方误差（MMSE）接收机的分析中，对于某些衰落类型可以避开SINR的统计的明确知识，但这不适用于复杂度较低且广泛采用的迫零（ZF）方案。这项工作提供了第一个到目前为止的封闭形式的表达的概率密度函数（PDF）的输出ZF和MMSE信干噪比，广泛的衰落规律，特别是包括相关性和多散射效应典型的实际相关的信道模型。
2019-01-28 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
Cell-Free Massive MIMO-OFDM Transmission over Frequency-Selective Fading Channels
该文提出并分析了频率选择性衰落信道下基于正交频分复用（OFDM）的无小区大规模多输入多输出（CFmMIMO）多载波传输。提出了频域共轭波束形成、导频分配和用户特定的资源分配。CFmMIMO-OFDM是可扩展的，以服务于大量的用户，并且是灵活的，以提供不同的数据率的异构应用。
2021-07-03 cs.IT eess.SP math.IT
Asymptotic analysis of downlink MIMO systems over Rician fading channels
在这项工作中，我们专注于遍历和速率在单小区的大规模多用户MIMO系统中，基站采用N个天线与$K$单天线用户设备进行通信的下行链路。一个正则化迫零（RZF）计划用于预编码的假设下，每个链路形成一个空间相关的MIMO莱斯衰落信道。假设$N$和$K$以非平凡的比率变大并且在基站处可获得完美的信道状态信息来进行分析。随机矩阵理论和大系统分析的最新结果被用来计算作为系统参数，空间相关矩阵和Rician因子的函数的信号与干扰加噪声比的渐近表达式。数值结果被用来评估在不同的操作条件下的有限系统政权的性能差距。
2016-01-26 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
