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
Massive MIMO with Multi-Antenna Users under Jointly Correlated Ricean Fading
研究了用户配置多天线时大规模多输入多输出（MIMO）系统的上行链路性能。为此，我们考虑一个广义的信道模型，占视线传播和空间相关的多径衰落。最重要的是，我们采用了Weichselberger相关模型，这已被证明可以减轻流行的克罗内克模型的不足之处。本文的主要贡献是一个严格的封闭形式的表达式，使用最大比合并和最小均方误差信道估计的上行链路频谱效率。我们的结果是一个非平凡的推广以前的结果与空间相关的信道大规模MIMO，从而使我们能够有合适的设计，为未来的大规模MIMO系统。数值模拟证实了我们的分析，并提供不同的传播条件如何影响系统性能的有用的见解。
2020-02-19 cs.IT cs.NI math.IT
Jointly Sparse Support Recovery via Deep Auto-encoder with Applications in MIMO-based Grant-Free Random Access for mMTC
本文提出了一种数据驱动的方法，使用标准的实数深度自动编码器来联合设计公共感知（测量）矩阵并联合支持复信号的恢复方法。在所提出的方法中的自动编码器包括一个编码器，它模仿噪声线性测量过程的联合稀疏信号与一个共同的传感矩阵，和一个解码器，近似地执行联合稀疏支持恢复的基础上的经验协方差矩阵的噪声线性测量。该方法能有效地利用稀疏模式的公共支持度和稀疏模式的特性，获得较高的恢复精度，且计算时间明显短于现有方法。我们还研究了一个应用实例，即，用于大规模机器类型通信（mMTC）的基于多输入多输出（MIMO）的免授权随机接入中的设备活动检测。数值结果表明，该方法可以提供导频序列和设备活动检测具有更好的检测精度和更短的计算时间比众所周知的恢复方法。
2020-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
A Basic Unified Context for Evaluating the Beam Forming and MIMO Options in a Wireless Link
对于一个孤立的无线链路，我们统一看待简单波束成形（BF）与MIMO的对比，看看两者是如何出现的，以及在哪些条件下优势会出现在一个或另一个。通信是从一个高基地阵列到一个用户在混乱。信道传播模型来自基本原理。基站知道功率角谱，但不知道信道实例。场空间自相关的本征态是激励电场的自然模式的驱动因子，是最佳切趾（APOD）。MIMO或BF的偏好取决于APOD谱，其被调查指向各种渐近效应，包括最大BF增益。研究了10%停电时不同本征模功率设置下的性能。我们专注于（1，4）驱动BF的最强模式和（4，4）驱动MIMO的4个最强模式。在代表性的参数设置下获得结果，例如，8度的角展度、2GHz载波、0 dB SNR和1.68m的阵列孔径（4个场去相关长度），其中天线元件间隔为λ/2。我们发现MIMO优于阵列孔径远大于去相关长度，BF几乎以及较小的孔径。
2011-04-07 cs.IT math.IT
CSI Compression for Massive MIMO-OFDM: Mismatch-Aware Rate-Distortion Trade-offs
POSTECH（韩国科学技术院）
本文研究了在基站使用不完美的协方差模型重建CSI时，宽频频分复用大规模MIMO的CSI压缩问题。提出了一种基于Gaussian测试信道和不匹配MMSE重建规则的可实现不匹配Gaussian率-失真特性，通过共享特征向量域实现鲁棒的反向水填充分配。
2026-04-19 cs.IT math.IT
Rank-Deficient Solutions for Optimal Signaling over Wiretap MIMO Channels
研究了高斯窃听MIMO信道的容量实现信令策略，没有退化假设。除了已知的解决方案，一些新的秩亏的最优发射协方差矩阵的解决方案。弱窃听者的情况下，被认为是详细和最佳的协方差建立在一个明确的，封闭的形式，没有额外的假设。这在具有有界间隙的一般情况下提供了保密容量的下限和上限，这对于弱窃听者或/和低SNR是严格的。封闭形式的解决方案也得到了各向同性和全向窃听，在此基础上，在一般情况下，建立的保密容量的上下界。针对MIMO窃听信道，建立了迫零（ZF）、信道特征模上的标准注水（WF）和各向同性信令（IS）3种常用传输技术最优性的充分必要条件。这些解决方案由于其较低的复杂性而具有吸引力。特别地，ZF传输不需要窃听码，并且各向同性信令不需要预编码或反馈。
2016-04-22 cs.IT math.IT
Position-agnostic Algebraic Estimation of 6G V2X MIMO Channels via Unsupervised Learning
6 G车联网（V2X）背景下的MIMO系统将需要准确的信道知识，以实现高效的通信。诸如无约束最大似然（U-ML）之类的标准信道估计技术在大规模MIMO设置中是极其嘈杂的，而结构化方法（例如，压缩感测适合于低移动性场景，并且对硬件损伤敏感。我们提出了一种基于无监督学习的6 G V2X多车辆代数信道估计方法，该方法利用典型城市环境中的循环车辆通道。该算法基于多个训练序列的\textit{algebraic similarity}，通过K中心点算法对训练序列进行聚类，得到MIMO信道的本征模，从而提高信道估计精度。数值结果表明，所提出的方法的均方误差（MSE）相比，标准的U-ML解决方案（15 dB以下）显着的好处。
2021-07-26 cs.IT eess.SP math.IT
Humans and Machines can be Jointly Spatially Multiplexed by Massive MIMO
未来的蜂窝网络预期支持新的通信范例，诸如机器类型通信（MTC）服务以及常规的人类类型通信（HTC）服务。这要求基站在相对短的信道相干间隔中服务于大量设备，这使得在每个小区中按设备分配正交导频序列是不切实际的。此外，MTC设备的严格的功率约束、即插即用型连接性和各种数据率要求使得传统蜂窝架构不可能一起适应MTC和HTC服务。大规模多输入多输出（mMIMO）技术由于其固有的空间复用特性和低传输功率要求而具有允许HTC和MTC服务共存的潜力。在这项工作中，我们首先解决了最佳非正交导频设计问题，并证明了最佳导频序列是Welch界相等序列。在第二部分中，我们研究了单个小区在MTC和HTC服务共享物理信道假设下的性能，并提出了一种新的共享时频资源的方案。分析表明，mMIMO可以显着提高这种设置的性能，并允许将MTC服务包含到蜂窝网络中，而不需要额外的资源。
2018-08-28 cs.IT math.IT
Subspace Estimation and Decomposition for Large Millimeter-Wave MIMO systems
混合模数毫米波（mmWave）MIMO系统中的信道估计和预编码是一个基本问题，在任何承诺的增益可以利用之前，尚未得到解决。为此，我们提出了一种方法（基于著名的Arnoldi迭代），利用TDD系统中的信道互易性和信道本征模的稀疏性，来估计正确的（分别）。左）信道的奇异子空间，在BS（分别MS）。我们首先描述了在传统的MIMO系统的上下文中的算法，并推导出在BS和MS的失真的存在下的估计误差的界限。我们后来确定的障碍，阻碍了这样的算法的混合模拟-数字架构的应用，并单独解决它们。鉴于履行的混合模拟-数字架构所施加的约束，我们进一步提出了一种迭代算法的子空间分解，从而上述估计的子空间，近似模拟和数字预编码器/组合器的级联。最后，我们评估我们的方案对完美的CSI，全数字的情况下（即，等效的传统MIMO系统），并且得出结论，可以实现类似的性能，特别是在中高SNR（其中性能差距小于5%）下，然而，具有显著更少数量的RF链（少4到8倍）。
2016-06-27 cs.IT math.IT
Uplink Performance of Cell-Free Massive MIMO with Multi-Antenna Users Over Jointly-Correlated Rayleigh Fading Channels
在本文中，我们研究了一个无小区的大规模MIMO系统与接入点（AP）和用户设备（UE）都配备了多个天线在联合相关的瑞利衰落信道。我们研究了四种上行链路实现，从完全集中式处理到完全分布式处理，并推导出它们在最小均方误差连续干扰消除（MMSE-SIC）检测器和任意组合方案下可实现的频谱效率（SE）表达式。此外，全球和本地MMSE合并方案的基础上，导频污染下获得的完整和本地信道状态信息（CSI），这可以最大化可实现的SE完全集中式和分布式实现，分别。我们研究了一个两层的解码实现与任意的组合方案在第一层和最佳的大规模衰落解码（LSFD）在第二层。此外，我们计算新的封闭形式的SE表达式的两层解码实现与最大比（MR）结合。在数值结果中，我们比较了不同的实施水平，结合方案，和信道模型的SE性能。重要的是要注意，增加每个UE的天线数量可能会降低SE性能。
2022-03-17 cs.IT eess.SP math.IT
On The Capacity of Gaussian MIMO Channels Under Interference Constraints (full version)
研究了在总发射功率和多干扰功率约束下的高斯MIMO信道。在一般情况下（直到对偶变量），得到其最优发射协方差矩阵的封闭形式的解决方案。在一些特殊情况下，获得了许多更显式的封闭形式的解决方案，包括满秩和秩1（波束成形）解决方案，其与众所周知的注水解决方案显著不同（例如，信道本征模式上的信令不再是最佳的，并且对于非零发射功率，容量可以为零）。白化滤波器被证明是干扰约束下的最优预编码的重要组成部分。容量缩放与发射功率的研究：它的定性行为是由自然的线性代数结构引起的MIMO信道的多个用户。给出了一个简单的秩条件来描述频谱共享的可能性。TPC和IPC之间的相互作用进行了研究，包括从功率限制到干扰限制制度的过渡。指出了IPC下最优协方差矩阵的一些不寻常的性质，并建立了其秩的界。在自适应天线阵列文献中已知的部分零形成被证明是最佳的，从信息理论的角度来看，以及在某些情况下。
2020-05-14 cs.IT math.IT
Joint Transceiver Orientation Optimization for Rotatable-Antenna MIMO Capacity Maximization
School of Information Science and Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学信息科学与电子工程学院）；State Key Laboratory of Internet of Things for Smart City and the Department of Electrical and Computer Engineering, University of Macau（澳门大学物联网智能城市国家重点实验室及电气与计算机工程系）
本文研究了利用可旋转天线增强MIMO信道容量的方法，通过联合优化发射协方差矩阵和收发天线方向，在球形帽约束下最大化容量，采用交替优化算法和Riemannian Frank-Wolfe方法实现非凸问题求解。
2026-07-23 cs.IT math.IT
Eigen-Based Transceivers for the MIMO Broadcast Channel with Semi-Orthogonal User Selection
本文研究了两种低复杂度的基于本征模的MIMO广播信道传输技术的和速率性能，采用贪婪半正交用户选择（SUS）。第一种方法称为ZFDPC-SUS，基于迫零脏纸编码;第二种方法称为ZFBF-SUS，基于迫零波束成形。我们首先采用新的分析方法来证明，随着用户数K的增长大，ZFDPC-SUS方法可以实现MIMO广播信道的最佳和速率缩放。我们还证明了这两种技术的平均和速率收敛到MIMO广播信道的平均和容量大K。除了渐近分析，我们研究了ZFDPC-SUS和ZFBF-SUS在有限K下实现的和率，并表明ZFDPC-SUS具有显着的性能优势。我们的研究结果还提供了关键的见解多个接收天线的好处，和SUS算法的效果。特别是，我们表明，虽然多个接收天线只提高了渐近和速率缩放通过二阶行为的多用户分集增益;对于有限的K，好处可以是非常显着的。我们还显示了有趣的结果，半正交约束SUS，同时促进了一个非常低的复杂度的用户选择过程中，渐近不减少多用户分集增益在第一（log K）或二阶（loglog K）条款。
2010-06-14 cs.IT math.IT
2D Unitary ESPRIT Based Super-Resolution Channel Estimation for Millimeter-Wave Massive MIMO with Hybrid Precoding
具有混合预编码的毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）是用于未来5G无线通信的有前景的技术。由于毫米波大规模MIMO信道的天线数量较多，而射频链路数量较少，估计高维毫米波大规模MIMO信道将带来较大的导频开销。针对这一问题，提出了一种基于二维统一ESPRIT算法的超分辨率信道估计方案。通过利用毫米波信道的角度稀疏性，可以高精度地联合估计连续分布的到达角/离开角（AoA/AoD）。具体而言，通过在基站（BS）和移动台（MS）处设计上行链路训练信号，我们首先使用低导频开销来估计低维有效信道，其具有与待估计的高维毫米波MIMO信道相同的阵列响应的移位不变性。从低维有效信道出发，利用二维酉ESPRIT信道估计算法，可以联合获得AoA和AoD的超分辨率估计。此外，可以基于最小二乘（LS）准则来获取相关联的路径增益。最后，我们可以根据所获得的AoA、AoD和路径增益来重构高维毫米波MIMO信道。仿真结果证实了该方案优于传统方案，具有更低的导频开销。
2017-10-30 cs.IT math.IT
MIMO Transmission Under Discrete Input Signal Constraints
在本文中，我们提出了一种多输入多输出（MIMO）传输策略，比现有的策略更接近香农极限。与现有的大多数策略只考虑均匀分布的离散输入信号不同，本文提出了一个统一的框架来联合优化MIMO预编码器和离散输入信号分布。首先，建立了离散输入信号下MIMO传输的一般模型及其等效公式。接下来，为了最大化输入和输出信号之间的互信息，我们提供了一种算法，联合优化预编码器和输入分布。最后，我们比较我们的策略与其他现有的策略在模拟。数值结果表明，该策略缩小了互信息与香农限之间的差距，并在仿真中显示出较低的帧出错率。
2021-06-30 cs.IT cs.NI math.IT
Detection Performance with Many Antennas Available for Bandwidth-Efficient Uplink Transmission in MU-MIMO Systems
本文关注的是SC/FDE的带宽效率的上行链路块传输，QAM方案，在MU MIMO系统。假设BS接收机天线的数量很大，但不一定比在MT处联合使用相同时间/频率资源的发射机天线的总数大得多。在这种情况下，我们考虑几种检测技术和评估，详细地说，相应的检测性能（讨论的帮助下选择的性能界限），对于一系列的值，关于可用的BS接收机天线的数量。从我们的性能结果，我们得出结论，简单的线性检测技术，旨在避免复杂的矩阵求逆的需要，可能会导致不可接受的高错误平层水平。然而，通过将这种简单的线性检测器的使用与适当的干扰消除过程（在迭代DF技术内）组合，当BS天线的数量至少是在用户终端处联合使用的天线的数量的五倍时，即使对于64-QAM方案，也可以在几次迭代之后实现与SIMO MFB性能的接近。
2016-11-14 cs.IT math.IT
Massive MIMO Precoding and Spectral Shaping with Low Resolution Phase-only DACs and Active Constellation Extension
在采用低分辨率D/A转换器（DAC）的多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统中，非线性预编码和脉冲成形从算法和系统性能两个方面综合考虑。两个设计准则进行了研究：均方误差（MSE）与积极的星座扩展（ACE）和符号出错率（SER）。这两个配方解决的基础上的广义近似消息传递（GAMP）算法的修改版本。此外，理论性能的结果推导出基于状态演化分析的GAMP算法。基于MSE的技术被扩展为联合执行空中（OTA）频谱整形和频率选择性信道的预编码，其中频谱性能在发射机和接收机处被表征。仿真和分析结果表明，MSE为基础的方法产生相同的性能为SER为基础的配方在未编码的SER。分析结果提供了良好的性能预测到中等SNR。与标准线性方法相比，所提出的组合脉冲成形和预编码方法在检测以及频谱性能方面获得了实质性的改进。
2021-06-27 cs.IT math.IT
Secrecy Sum-Rates for Multi-User MIMO Regularized Channel Inversion Precoding
在本文中，我们提出了一个线性预编码器的多用户MIMO系统的下行链路与多个用户，潜在的窃听者。所提出的预编码器是基于正则化信道反演（RCI）与正则化参数$α$和功率分配矢量选择的方式，可实现的保密和速率最大化。我们考虑多用户MIMO系统的最坏情况下，发射机假设用户合作窃听其他用户。我们推导出可实现的保密和速率，并获得了封闭形式的表达式的最佳正则化参数$α_{\mathrm{LS}}$的预编码器使用大系统分析。我们表明，与$α_{\mathrm{LS}}$的RCI预编码器优于其他几个线性预编码方案，它实现了一个秘密的和速率，具有相同的缩放因子的最佳RCI预编码器实现的和速率没有保密要求。我们提出了一种功率分配算法，以最大化的秘密和速率固定$α$。然后，我们扩展我们的算法，最大化的秘密和率联合优化$α$和功率分配向量。联合优化的预编码器优于RCI与$α_{\mathrm{LS}}$和相等的功率分配高达百分之二十的信噪比的实际值和4个用户和4个发射天线。
2012-07-20 cs.IT math.IT
Application of Analog Network Coding to MIMO Two-Way Relay Channel in Cellular Systems
本文提出了一种适用于MIMO双向蜂窝网络的高效模拟网络编码传输协议。针对多天线用户的用户间干扰问题，首次提出了分块信号对齐方法，与现有的信号对齐方法相比，该方法使得对齐空间的维数更大。两种算法被开发来联合设计在中继和BS的中断优化的预编码矩阵。特别地，最后一种算法被设计为最大化有效信道增益与有效噪声增益之比。该传输协议的性能也通过仿真进行了验证。
2013-08-16 cs.IT math.IT
Joint Precoding and Artificial Noise Design for MU-MIMO Wiretap Channels
安全预编码叠加人工噪声（AN）是一种很有前途的传输技术，以提高安全性，通过利用无线介质的叠加性质。然而，在具有多个窃听者的下行链路多用户多输入多输出（MU-MIMO）窃听信道中，找到联合最优的预编码和AN结构是非常具有挑战性的。最大化保密率的主要挑战来自于率函数的非凸性和非光滑性。传统上，已经采用了识别波束成形向量和AN协方差矩阵的交替优化框架;然而这种交替方法在最大化保密率方面具有局限性。在本文中，我们提出了一种新的安全预编码算法，联合和同时优化的波束和AN协方差矩阵最大化的保密率时，发射机有窃听者的完美或部分信道知识。为此，我们首先在光滑函数中建立近似的保密率。然后，我们推导出一阶最优性条件的非线性特征值问题（NEP）的形式。我们提出了一种计算效率高的算法来确定NEP的主特征向量作为安全预编码的次优解决方案。仿真结果表明，与现有的安全预编码方法相比，所提出的方法显著提高了保密率。
2022-07-20 cs.IT math.IT
PAR-Aware Large-Scale Multi-User MIMO-OFDM Downlink
研究了一种基于正交频分复用（OFDM）的大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）无线系统下行链路传输方案。OFDM的使用导致高的峰均（功率）比（PAR），这需要在基站处的昂贵且功率低效率的射频（RF）组件。在本文中，我们提出了一种新的下行链路传输方案，利用大规模MU-MIMO-OFDM系统中的大规模自由度，以实现低PAR。具体来说，我们建议联合执行MU预编码，OFDM调制，PAR降低通过解决凸优化问题。我们开发了相应的快速迭代截断算法（FITRA），并显示数值结果，以证明巨大的PAR降低能力。显著降低的线性要求最终使得能够将低成本RF组件用于大规模MU-MIMO-OFDM下行链路。
2012-09-04 cs.IT math.IT
Distributed Two-Phase Processing for Modular XL-MIMO with Wireless Fronthaul under Hardware Impairments
Bilkent University（比尔肯特大学）
针对硬件损伤下采用放大转发无线前传的模块化超大规模MIMO系统，提出基于加权最小均方误差的联合优化算法，通过调整用户发射功率和前传放大系数最大化上行频谱效率。
2026-05-22 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning Based Joint Pilot Design and Channel Estimation for Multiuser MIMO Channels
本文提出了一种基于深度学习（DL）技术的多用户多输入多输出（MIMO）信道联合导频设计和信道估计方案。为此，我们使用两层神经网络（TNNs）和使用深度神经网络（DNNs）的信道估计器构建导频设计器，它们被联合训练以最小化信道估计的均方误差（MSE）。为了有效地减少多用户间的干扰，我们还使用连续干扰消除（SIC）技术在信道估计过程中。数值结果表明，该方案大大优于国家的最先进的线性最小均方误差（LMMSE）的信道估计方案。
2018-12-10 cs.IT math.IT
Robust Transceiver Design for AF MIMO Relay Systems with Column Correlations
本文研究了具有高斯分布信道估计误差的双跳放大转发MIMO中继系统的鲁棒收发机设计问题。以不理想信道状态信息（CSI）下的互信息最大化为目标，对源端的信源预编码器和中继端的转发矩阵进行联合优化。利用矩阵单调函数的一些优良性质，首先导出了最优解的结构。然后基于导出的结构，提出了迭代注水的解决方案。现有的几种算法被证明是所提出的解决方案的特殊情况。最后，仿真结果证明了所提出的鲁棒设计的有效性。
2012-01-14 cs.IT math.IT
Optimal Channel Estimation for Reciprocity-Based Backscattering with a Full-Duplex MIMO Reader
后向散射通信（BSC）技术可以实现低成本可持续无线设备的无处不在的部署。在这项工作中，我们调查的全双工多输入多输出（MIMO）阅读器的效率，以提高有限的通信范围的单基地BSC系统。由于这种性能受到信道估计（CE）质量的强烈影响，我们首先推导出一种新的最小二乘估计的前向和后向链路之间的阅读器和标签，假设互易性保持和K正交导频从第一个K天线的N天线阅读器发送。我们还得到了相应的线性最小均方误差估计的后向散射通道。在使用这些估计定义在阅读器的收发器设计后，我们共同优化正交导频的数量和能量分配的CE和信息解码阶段，以最大限度地提高平均反向散射信噪比（SNR），有效地解码标签的消息。该SNR在优化变量中的单峰性以及联合全局最优设计的紧密解析近似也被讨论。最后，所选的数值结果验证了所提出的分析，提出了关键的见解读者的最佳资源利用率，并量化了可实现的收益超过基准计划。
2019-01-10 cs.IT math.IT
Asymptotic Mutual Information Statistics of Separately-Correlated Rician Fading MIMO Channels
在存在Rician衰落和空间相关的情况下，需要精确表征MIMO系统的互信息以评估无线通信信道的吞吐量。在这里，我们提出了一种渐近的方法，允许近似的互信息的分布为高斯分布，以提供平均可达速率和中断概率。更精确地说，当发射天线和接收天线的数目渐近增长且它们的比率接近一个有限常数时，推导了分离相关莱斯衰落MIMO信道的互信息的均值和方差。推导是基于副本的方法，广泛用于理论物理的渐近技术，最近，在通信（CDMA和MIMO）系统的性能分析。副本方法允许以相对简单的方式分析非常困难的系统情况，尽管一些作者指出其假设并不总是严格的。意识到这一点，我们强调的关键假设在这种情况下，非常类似的假设在技术文献中使用的副本方法在其渐近分析。至于有关的互信息的高斯分布的收敛性，它表明，它持有一些温和的技术条件下，这相当于假设的空间相关结构没有渐近占主导地位的本征模。渐近方法的准确性进行评估，提供了相当数量的数值结果。它示出的近似是非常准确的，在各种各样的系统设置，即使当发射和接收天线的数量是小到几个单位。
2007-12-24 cs.IT math.IT
A Robust Low-Complexity MIMO Detector for Rank 4 LTE/LTE-A Systems
本文研究秩为4的LTE系统中的MIMO检测。该论文围绕一个以前已知的检测器[1，由Inkyu Lee，TCOM'2010]，我们将其称为RCSMLD（Reduced-Constellation-Size-Maximum-Likelihood-Detector）。然而，将[1，Inkyu Lee，TCOM'2010]中的方案直接应用于LTE/LTE-A秩4测试情况导致不令人满意的性能。本文的第一个贡献是介绍几个修改，可以共同适用于基本的RCSMLD计划，合在一起，导致优异的性能。我们的第二个贡献是一个高效的硬件结构的RCSMLD，允许很少的乘法实现的发展。
2014-07-06 cs.IT math.IT
Modulation for MIMO Networks with Several Users
在最近的工作中，描述了一种基于单流编码和解码的公共消息两用户MIMO广播信道的容量实现方案。这是通过一种新的联合酉三角化，这是适用于相应的信道矩阵。在这项工作中，三角化是广义的，任何（有限）数量的矩阵，允许多用户应用。为此，多个信道的使用被联合处理，以一种让人想起空时编码的方式。与两个用户的情况相反，在一般情况下，并不总是存在完美的（实现能力的）解决方案。然而，一个接近最优的方案（在大块的限制下损失为零）总是存在的。公共消息广播只是具有MIMO链路的通信网络的一个示例，其可以使用被称为“网络调制”的方法来解决;两个链路之外的扩展延续到这些问题。
2011-05-31 cs.IT math.IT
Phased-MIMO Radar: A Tradeoff Between Phased-Array and MIMO Radars
本文提出了一种新的多输入多输出（MIMO）共置天线雷达技术，我们称之为相控MIMO雷达。该技术在不牺牲相控阵雷达发射端相干处理增益这一主要优点的前提下，充分发挥了MIMO雷达的优点。所提出的技术的本质是分割成若干子阵列，允许重叠的发射阵列。然后，每个子阵列用于相干地发送与由其它子阵列发送的波形正交的波形。相干处理增益可以通过为每个子阵列设计权向量来实现，以形成朝向空间中某个方向的波束。此外，这些子阵列被联合组合以形成MIMO雷达，从而产生更高的分辨率能力。与以前的技术相比，所提出的相控MIMO雷达技术提供了实质性的改进，通过分析和模拟，通过分析相应的波束方向图和可实现的输出信号与噪声加干扰比。分析和仿真结果验证了所提出的相控MIMO雷达的有效性。
2009-08-15 cs.IT math.IT
Techniques for System Information Broadcast in Cell-Free Massive MIMO
我们考虑在无小区的大规模MIMO系统中的系统信息的传输，当发送接入点没有任何信道状态信息并且接收终端必须基于下行链路导频来估计信道时。我们分析了系统的中断率和覆盖概率方面的性能，并使用空时分组码，以提高性能。我们提出了一种探试法的导频/数据功率优化，可以应用在没有任何信道状态信息的接入点。我们还分析了分组的接入点，这是需要当单天线接入点联合发送空时分组码的问题。
2019-01-28 cs.IT math.IT
Secure MIMO Transmission via Intelligent Reflecting Surface
在这封信中，我们考虑了一个智能反射面（IRS）辅助高斯多输入多输出（MIMO）窃听信道中，多天线发射机与多天线接收机在存在多天线窃听通信。为了最大化该信道的保密率，提出了一种交替优化（AO）算法，通过将发射端的发射协方差R和IRS端的相移系数Q固定为常数，联合优化发射端的发射协方差R和IRS端的相移系数Q。当Q一定时，利用已有的数值算法搜索全局最优解R。当R一定时，采用三次逐次逼近目标函数的方法来代替下界，并提出了最小化-最大化（MM）算法来优化局部最优Q。仿真结果验证了所提出的自适应算法的收敛性和性能。
2020-02-03 cs.IT math.IT
Optimized data sharing in multicell MIMO with finite backhaul capacity
本文讨论了合作在多小区环境中，基站（BS）希望联合服务多个用户，在有限的回程容量。我们指出，对于有限的回程容量之间的权衡共享用户数据，这允许充分的MIMO合作，而不这样做，这减少了干扰信道的设置，但也需要更少的开销，出现。我们通过制定一种速率分割方法来优化这种权衡，在该方法中，非共享数据（每个发射机专用）和共享数据被叠加。我们推导出相应的可达速率区域，并获得最佳的波束成形设计共享和私人符号。我们展示了如何回程的容量可以用来确定有多少用户数据值得在多个BS之间共享，特别是取决于干扰有多强。
2011-01-25 cs.IT math.IT
Massive MIMO Channel Estimation for Millimeter Wave Systems via Matrix Completion
实现定向波束形成的毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统需要对无线传播信道进行可靠的估计。然而，毫米波信道的特征在于高可变性，这严重挑战了它们在短训练周期内的恢复。现有的信道估计技术利用了波束域的信道稀疏性或天线域的低秩特性，但仍然需要大量的训练符号来获得满意的性能。在本文中，我们提出了一种新的信道估计算法，联合利用毫米波信道的后两个属性，以提供更准确的恢复，特别是对于较短的训练间隔。所提出的迭代算法是基于交替方向乘法（ADMM），并提供了全局最优解所考虑的凸毫米波信道估计问题的快速收敛性能。
2019-06-06 cs.IT math.IT
MIMO Mutli-Cell Processing: Optimal Precoding and Power Allocation
我们研究的最佳功率分配和最佳预编码的集群的两个BS合作，共同最大限度地提高可实现的速率为两个用户连接到每个BS在MCP框架。这个框架是由一个虚拟的网络建模的MIMO信道由于框架的充分合作。具体地，由于通过回程链路在两个BS之间共享CSI和数据。我们提供了一个广义的不动点方程的最佳预编码器的渐近制度的低和高的预编码。我们引入了一种新的迭代方法，导致一个封闭形式的表达的最佳预编码矩阵在高性能制度，这是已知的NP-困难的问题。已经介绍了两种MCP分布式算法，用于UL的功率分配算法和用于DL的预编码算法。
2018-09-11 cs.IT math.IT
Compensation of IQ-Imbalance and Phase Noise in MIMO-OFDM Systems
射频损伤对无线通信系统性能的影响在MIMO-OFDM传输中更为明显。IQ不平衡和相位噪声是严重限制MIMO-OFDM收发器性能的两个最常见的损伤。低复杂度的估计和补偿技术，可以共同消除这些损害的影响是非常可取的。在本文中，我们提出了一个简单的联合估计和补偿技术估计多径慢衰落信道下的MIMO-OFDM系统的信道，相位噪声和IQ不平衡参数。提出了一种子载波复用的前导码结构，以最小的开销估计信道和损伤参数，并将其用于IQ不平衡参数的估计以及包含公共相位误差（CPE）的有效信道矩阵的初始估计。然后，我们使用一种新的跟踪方法的基础上的二阶统计的载波间干扰（ICI）和噪声更新整个OFDM帧的有效信道矩阵。仿真结果表明，所提出的低复杂度估计和补偿技术可以有效地改善MIMO-OFDM系统的误比特率（BER）性能。
2012-09-01 cs.IT math.IT
Simultaneous Data Communication and Channel Estimation in Multi-User Full Duplex MIMO Systems
本文研究了全双工（FD）多输入多输出（MIMO）无线系统中数据与控制信息信号的同时通信。特别地，考虑服务于多个单天线FD用户的FD MIMO基站，提出了一种用于同时下行链路（DL）波束成形数据传输和上行链路（UL）导频辅助信道估计的新颖的多用户通信方案。利用最近的FD MIMO硬件架构，降低复杂性的自干扰模拟消除，我们共同设计基站的发射和接收波束成形矩阵，以及多个模拟抽头和数字SI消除器的设置，以最大限度地提高DL和速率。我们的仿真结果表明，所提出的方法优于其传统的半双工对应的硬件复杂度降低了50%相比，最新的FD为基础的SCDC计划。
2020-11-12 cs.IT math.IT
Joint Channel Direction Information Quantization For Spatially Correlated 3D MIMO Channels
本文提出了一种用于空间相关三维多输入多输出（MIMO）信道的联合量化信道方向信息（CDI）的码本。为了减少量化的大天线阵列的CDI的维度，我们引入了一个特殊的结构，通过使用Tucker分解的码字，利用3D MIMO信道的独特功能。具体而言，码字由四个部分组成，每个部分具有低维度，分别针对不同类型的信息：水平方向和垂直方向上的统计CDI，统计功率耦合和瞬时CDI。该码本避免了现有独立CDI量化所带来的冗余。分析结果提供了一个充分的条件，在3D MIMO信道上显示，所提出的码本可以实现相同的量化性能的公知的旋转码本应用于全球信道CDI，但所需的统计信道信息的显着减少。仿真结果验证了我们的分析，并表明，所提出的联合CDI量化提供了显着的性能增益比独立的CDI量化。
2015-01-23 cs.IT math.IT
DNN-based Methods of Jointly Sensing Number and Directions of Targets via a Green Massive H2AD MIMO Receiver
School of Information and Communication Engineering, Hainan University（海南大学信息与通信工程学院）；China Mobile Group Hainan Co., Ltd.（中国移动集团海南有限公司）
针对异构混合模数H2AD MIMO架构的多目标数量与方向感知难题，提出含三种目标数感知方法及OMC-DOA估计算法的两阶段框架，推导了CRLB基准，在不同信噪比下实现了高性能感知。
2025-07-15 cs.AI cs.IT cs.LG
On Hybrid Pilot for Channel Estimation in Massive MIMO Uplink
针对多小区多用户大规模MIMO系统的上行链路，提出了一种混合导频辅助信道估计技术。所提出的混合导频被设计成使得其享有时分复用（TM）导频和时间叠加（TS）导频之间的互补优势，并且由此允许优于传统导频方案的解决方案。我们数学上的混合导频的影响，大规模MIMO上行链路推导出一个封闭的形式近似的上行链路可达速率。在大天线数情况下，通过联合设计TM导频和TS导频，得到了混合导频的渐近最优解。结果表明，TM导频或TS导频分别具有大帧大小和有限帧大小传输的优势，而混合导频方案可以提供优于TM导频或TS导频的性能。数值结果验证了所提设计的有效性。
2016-12-22 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
Beamforming for Full-Duplex Multiuser MIMO Systems
我们解决了全双工（FD）多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统的和速率最大化问题。由于上行链路信道中的附加自干扰（SI）和下行链路信道中的同信道干扰（CCI）在FD通信中耦合，因此需要联合设计下行链路和上行链路多用户波束成形向量。然而，由于耦合效应，联合优化问题是非凸的，难以求解。为了正确地解决耦合的设计问题，我们重新制定了一个等效的上行链路信道的问题，使用被称为MAC-BC对偶的上行链路和下行链路信道的对偶。然后，使用最小化最大化（MM）算法的基础上仿射近似，我们得到的解决方案的重新制定的问题。此外，没有任何近似，从而性能下降，我们开发了一个交替算法的基础上迭代注水（IWF）来解决非凸问题。所提出的算法保证快速收敛和低计算复杂性。
2016-06-27 cs.IT math.IT
Advanced Quantizer Designs for FDD-Based FD-MIMO Systems Using Uniform Planar Arrays
大规模多输入多输出（MIMO）系统在基站处利用大量天线，期望通过实现改进的多用户MIMO技术来提高网络吞吐量。为了以合理的形状因子部署许多天线，期望基站在水平维度和垂直维度上都采用天线阵列，这被称为全维（FD）MIMO。最流行的二维阵列是均匀平面阵列（UPA），其中天线以网格模式放置。为了充分利用频分复用（FDD）中大规模MIMO的优势，下行链路信道状态信息（CSI）应该被估计、量化并从接收机反馈到发射机。然而，由于大规模MIMO信道的高维性，难以以计算高效的方式精确地对信道进行估计。在本文中，我们开发了窄带和宽带CSI量化器FD-MIMO考虑到现实信道和UPA的属性。为了提高量化质量，我们不仅专注于量化信道中的主导无线电路径，而且还结合量化的波束。我们还开发了一种分层束搜索方法，它扫描垂直和水平域联合适度的计算复杂性。数值仿真表明，所提出的量化器的性能优于以前的CSI量化技术。
2018-04-16 cs.IT math.IT
The Optimal Input Distribution for Partial Decode-and-Forward in the MIMO Relay Channel
研究了高斯多输入多输出（MIMO）中继信道下的部分解码转发（PDF）策略。与已知高斯信道输入是最优的解码转发（DF）策略或点对点（P2P）传输不同，使高斯MIMO中继信道的可实现PDF速率最大化的输入分布迄今为止仍然未知。对于某些特殊情况，例如，对于中继信道，其中最佳PDF策略简化为DF或P2P传输，可以推断高斯输入使PDF速率最大化。然而，就一般情况而言，这个问题到目前为止仍然没有解决。在这项工作中，我们通过证明高斯MIMO中继信道的最大可实现PDF速率始终通过高斯信道输入来实现来解决这个问题。我们的证明依赖于信道增强技术，这最初是由Weingarten等人引入的。推导出高斯MIMO广播信道的（私有消息）容量区域。通过将这种技术与原始分解方法相结合，我们首先建立联合高斯源和中继输入最大化对齐高斯MIMO中继信道的可实现PDF速率。随后，我们使用一个限制的参数，以扩展这一结果从对齐的一般高斯MIMO中继信道。
2014-09-30 cs.IT math.IT
On Channel Inseparability and the DoF Region of MIMO Multi-way Relay Channels
全双工多路中继是用于在未来物联网（IoT）和5G网络中支持高数据率的潜在解决方案。因此，在本文中，全双工MIMO多路信道组成的3个用户（Y信道）与$M$天线每个和一个共同的中继节点与$N$天线进行了研究。每个用户都希望通过中继与所有其他用户交换消息。提出了一种基于信道对角化的传输策略，将信道分解为并行的子信道，并在这些子信道上进行物理层网络编码。结果表明，该策略实现了最佳的自由度区域的信道，如果$N\leq M$。此外，所提出的策略，需要在多个子信道的联合编码相比，另一种策略，在每个子信道单独编码。事实证明，联合编码的子信道是必要的最佳传输策略。这表明MIMO Y信道是不可分割的。
2014-12-02 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Power Minimization in the Downlink of THP-based Spatial Multiplexing MIMO-OFDMA Systems
在这项工作中，我们处理空间复用MIMO-OFDMA系统的下行链路中的资源分配。特别是，我们集中在问题上的联合优化的发送和接收处理矩阵，信道分配和功率分配的目标，最大限度地减少总功耗，同时满足不同的服务质量要求。一个分层的体系结构中使用的用户首先被划分在不同的组的基础上，他们的信道质量，然后信道分配和收发器的设计顺序地解决从一组用户最不利的信道条件。在基站处使用在用户级操作的Tomlinson-Harashima预编码器来去除属于不同组的用户之间的多用户干扰。数值结果被用来突出所提出的解决方案的有效性，并与现有的替代品进行比较。
2014-04-18 cs.IT math.IT
The Secrecy Capacity of Compound Gaussian MIMO Wiretap Channels
研究了复合窃听信道的强保密容量。在强保密准则下，将离散字母表下复合有限状态无记忆信道保密容量的已知下界推广到任意不确定集和连续字母表.给出了这些界是紧界的条件。在鞍点条件下，证明了复合保密容量等于最坏信道的复合保密容量。在此基础上，研究了在谱范数约束下，不考虑衰落假设的复合高斯MIMO窃听信道。首先，假设只有窃听者信道是未知的，但已知具有有界谱范数（最大信道增益）。以封闭形式建立了复合保密容量，并确定了最优信令：复合容量等于最坏情况下的信道容量，从而建立了鞍点性质;最优信令是高斯的，并且在合法信道的特征向量上，最坏情况下的窃听者是各向同性的。本征模式的功率分配有点类似于标准的注水，但并不完全相同it. More一般的不确定性集被认为是一个最大的元素的存在被证明是足够的鞍点存在，使信令在最坏情况下的信道实现的复合容量的整个类的信道。考虑了等级受限窃听者的情况，建立了相应的复合保密容量。随后，在合法信道的情况下，除了未知的窃听者信道，添加剂的不确定性进行了研究。其复合保密容量和最优信令也建立在一个封闭的形式，揭示了相同的鞍点性质。
2015-09-07 cs.IT math.IT
DoF Region of the Decentralized MIMO Broadcast Channel -- How many informed antennas do we need?
在这项工作中，我们研究了网络MIMO设置，其中一组$M$发射天线，可能不共处一地，共同服务于两个多天线用户分别赋予$N_1$和$N_2$天线，在发射机的信道状态信息（CSI）的不完善共享的影响。我们考虑的情况下，只有一个子集的$k$发射天线可以访问完美的CSI，而其他$M-k$发射天线只能访问有限精度CSI。对这种配置的分析旨在回答一个额外的信息天线能提供多大帮助的问题。我们将这种情况建模为分散式MIMO广播信道（BC），并表征自由度（DoF）区域，表明仅需要具有完美CSI的$k=\max(N_1,N_2)$天线来实现具有无处不在的完美CSI的传统BC的DoF。此外，我们确定通过向额外的发射天线提供CSI获得的DoF的增加。
2020-05-13 cs.IT math.IT
Downlink Precoding for Massive MIMO Systems Exploiting Virtual Channel Model Sparsity
本文研究了结合正交幅度调制（QAM）的大规模多输入多输出（MIMO）系统前向链路线性预编码器的设计问题。首先，我们采用了一种新的和有效的方法，允许稀疏表示的多个用户和组的方式类似于联合空分复用。然后，该方法被概括为包括用于频率选择性信道的正交频分复用（OFDM），从而产生组合的频分和空分复用，这是在大规模MIMO系统中提供高灵活性的配置。这种系统设计中的挑战是考虑有限字母输入，特别是对于诸如$M\geq 16$的较大星座尺寸。所提出的方法接下来与复杂度降低的每组处理（PGP）技术联合应用，在每个用户组的基础上，与QAM调制结合并且在仿真中，星座大小高达$M=64$。我们的数值结果表明，开发的预编码器提供了显着更好的性能比配置没有预编码器或平原波束形成器和$M\geq 16$。
2017-07-13 cs.IT math.IT
Cyclic Communication and the Inseparability of MIMO Multi-way Relay Channels
研究了由多个带有$M$天线的$K$用户和一个带有$N$天线的公共中继节点组成的$K$ -用户MIMO多路中继信道（Y信道）。每个用户都希望通过中继与所有其他用户交换消息。针对该信道提出了一种传输策略。所提出的策略是基于两个步骤：信道对角化和循环通信。通过使用迫零波束形成来应用信道对角化。在信道对角化之后，信道被分解为并行的子信道。然后应用循环通信，其中在每个子信道上使用用于网络编码的信号空间对准。该策略在$N\leq M$条件下实现了信道的最优自由度区域。为了证明这一点，一个新的自由度的外边界。作为副产品，我们得出结论，MIMO Y信道是不可分离的，即，在单独的子信道上独立编码是不够的，必须在几个子信道上联合编码。
2015-10-12 cs.IT math.IT
Joint Approximate Covariance Diagonalization with Applications in MIMO Virtual Beam Design
我们研究的问题的最大似然（ML）估计的一个近似的共同特征结构，即近似的共同特征向量集（CES），协方差矩阵的集合给出了其相关的i.i.d向量实现。该问题在多用户MIMO通信中具有直接应用，其中基站（BS）通过导频传输访问瞬时用户信道向量并且尝试执行联合多用户下行链路（DL）预编码。人们普遍认为，这个任务的有效实现取决于一组共同的“虚拟波束”的适当设计，捕获用户信道协方差之间的共同本征结构。在本文中，我们提出了一种新的方法来获得这个共同的特征结构铸造它作为一个ML估计问题。我们证明了在协方差可联合对角化的特殊情况下，所提出的ML问题的全局最优解与公共特征结构一致。然后，我们提出了一个投影梯度下降（PGD）方法来解决酉矩阵流形上的ML优化问题，并证明了其收敛到一个稳定点。通过详尽的模拟，我们说明，在联合对角化协方差的情况下，我们提出的方法收敛到确切的CES。此外，在协方差不可联合对角化的一般情况下，它会产生一个近似对角化所有协方差的解决方案。此外，实验结果表明，我们提出的方法优于著名的联合近似对角化的特征矩阵（JADE）方法在文献中。
2020-05-29 cs.IT eess.SP math.IT
Asymptotic Performance Analysis of a K-Hop Amplify-and-Forward Relay MIMO Channel
研究了多跳放大转发中继多天线通信信道的渐近性能。网络中的每个多天线终端放大由源发送的接收信号，并将其向上游重传到目的地。联合最佳检测和解码和实际的独立解码方案下的任意信令方案，以及平均比特出错率的各种接收机结构的遍历率推导出在政权中，在每个终端的天线的数量增长大，没有一个边界。为了克服在信道实现上平均的困难，我们应用基于统计物理学的副本方法的大系统分析。大系统分析的有效性，进一步验证了通过现实的有限尺寸系统的Monte Carlo模拟。
2016-03-09 cs.IT math.IT
Dirty Paper Coding for the MIMO Cognitive Radio Channel with Imperfect CSIT
研究了高斯多输入多输出（MIMO）认知无线电信道（CRC）中，当发射端（CSIT）和接收端分别存在不完全和完全信道知识时，基于脏纸编码（DPC）的传输方案.特别地，在发送协方差矩阵上优化MIMO CRC的和速率的问题被处理。在基于DPC的传输策略下，这种优化需要与对膨胀因子的优化联合执行。为此，首先研究在具有不完美CSIT的MIMO信道$Y=H_1 X + H_2 S + Z$上确定膨胀因子的问题。对于这个问题，两个迭代算法，推广了相应的算法提出的信道$Y=H(X+S)+Z$，开发。随后，推导出了在给定的膨胀因子选择下，MIMO CRC在传输协方差上的和速率最大化的必要条件。利用这些必要条件和确定膨胀因子的算法，提出了联合优化的迭代数值算法。一些有趣的意见，从算法得到的数值结果。此外，高SNR和速率缩放因子可实现的CRC与不完美的CSIT。
2009-06-12 cs.IT math.IT
Enhancing Secure MIMO Transmission via Intelligent Reflecting Surface
在本文中，我们考虑了一个智能反射面（IRS）辅助高斯多输入多输出（MIMO）窃听信道（WTC），并专注于提高其保密率。由于MIMO设置，所有现有的解决方案，以提高保密率在多输入单输出的WTC完全属于这项工作。此外，所有现有的研究都简单地基于一个理想的假设，即窃听者（Ev）的完整信道状态信息（CSI）是可用的。因此，我们提出了数值解决方案，以提高保密率的信道下，充分和没有Ev的CSI的情况下。对于完整CSI的情况下，我们提出了一个障碍的方法和一个接一个（OBO）优化组合交替优化（AO）算法，以联合优化发射机（Tx）的发送协方差R和相位偏移系数Q在IRS。对于没有Ev的CSI的情况下，我们开发了一种人工噪声（AN）辅助的联合传输方案，以提高保密率。在该方案中，提出了一种二分法搜索（BS）和OBO优化相结合的AO算法，以联合优化R和Q。这种方案也适用于提高保密率下的一个特殊的情况下，其中Tx和接收器/Ev之间的直接链路被阻塞，由于障碍物。特别是，我们提出了一个BS和最小化最大化（MM）相结合的AO算法，收敛速度略快，以优化R和Q这种情况下。仿真结果验证了所提算法的单调收敛性，并表明所提算法在IRS辅助设计下的保密率明显高于其他基准方案。当Ev的CSI未知时，该信道的保密性能也可以通过所提出的AN辅助方案来增强，并且在增加Rx处的服务质量和增强保密率之间存在折衷。
2020-07-28 cs.IT math.IT
Jointly Correlated Dual-Side Fluid Antenna System
National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学国家移动通信实验室）；School of Artificial Intelligence, Nanjing University of Information Science and Technology（南京信息工程大学人工智能学院）；Department of Electronic and Electrical Engineering, University College London（伦敦大学学院电子电气工程系）；Department of Electronic Engineering, Kyung Hee University（庆熙大学电子工程系）；College of Artificial Intelligence, Nanjing University of Information Science and Technology（南京信息工程大学人工智能学院）；School of Information Engineering, Nanchang University（南昌大学信息工程学院）
本文研究了联合相关双侧流体天线系统在统计特征模式传输下的香农容量及其上界，提出了一种迭代算法用于最优功率分配。
2026-04-18 cs.IT math.IT
