On the Optimal Precoding for MIMO Gaussian Wire-Tap Channels
本文研究了多输入多输出（MIMO）窃听信道的保密率问题。发射机、合法接收机和窃听器都配备有多个天线。假设从发射机到合法用户和窃听者的信道状态在发射机处是已知的。在这方面的贡献，我们解决的问题，找到最佳的预编码器/传输协方差矩阵最大化的保密率给定窃听信道。问题的配方被证明是等价的凸函数规划问题的差异和解决这个问题的一个有效的算法。
2014-11-01 cs.IT math.IT
Optimal Beamforming for Gaussian MIMO Wiretap Channels with Two Transmit Antennas
研究了一种高斯型多输入多输出窃听信道，其中窃听者和合法接收者都配备有任意数量的天线，而发送者有两个天线。在平均功率约束下，获得该信道的保密容量的最优输入协方差一般是未知的。在本文中，所需的输入协方差矩阵，以实现容量的确定。结果表明，该信道的保密容量可以通过线性预编码来实现。最佳的预编码和功率分配方案，最大化可实现的保密率，从而实现容量，随后开发。保密能力，然后与可实现的保密率的广义奇异值分解（GSVD）为基础的预编码，这是最好的先前提出的技术，这个问题。数值结果表明，该方法与基于GSVD的预编码方法相比，在保密率上有很大的提高。
2017-07-19 cs.IT math.IT
On Precoding for Constant K-User MIMO Gaussian Interference Channel with Finite Constellation Inputs
本文考虑用于恒定信道系数$K$-用户MIMO高斯干扰信道（MIMO GIC）的线性预编码，其中每个发射机$i$（Tx-$i$）需要针对$i=1,2,\cdots,K$向接收机$i$（Rx-$i$）发送每个信道使用的$d_i$独立复符号，该复符号从具有均匀分布的固定有限星座取值。当干扰信道系数为零时，由于信噪比（SNR）趋于无穷大，我们将Tx-$i$使用任何线性预编码器实现的最大速率定义为Tx-$i$的星座约束饱和容量（CCSC）。当干扰被视为噪声时，我们推导出由Tx-$i$实现的速率的高SNR近似，并且该速率由Tx-$i$和Rx-$i$之间的互信息给出，表示为$I[X_i;Y_i]$.推导出了对于Tx-$i$，$I[X_i;Y_i]$趋于CCSC的预编码器的一组充分必要条件.有趣的是，为干扰对齐（IA）设计的预编码器满足这些必要和充分条件。此外，我们提出了基于梯度上升的算法，以优化通过预编码与有限的星座输入和噪声处理干扰实现的和速率。针对每个节点处具有两个天线的3用户MIMO GIC使用所提出的算法的仿真研究，其中对于所有$i$具有$d_i=1$，并且具有BPSK和QPSK输入，示出了在中等SNR下，在遍历和速率方面超过由从一些已知IA算法获得的预编码器产生的增益0.1比特/秒/Hz。
2013-07-21 cs.IT math.IT
Fractional Programming for Stochastic Precoding over Generalized Fading Channels
School of Science and Engineering, The Chinese University of Hong Kong (Shenzhen), China（香港中文大学（深圳）理学院）
本文提出了一种基于分数规划的随机预编码方法，通过利用衰落通道的一阶和二阶矩，提高了大规模MIMO网络中的长期平均加权总速率性能。
2026-03-09 cs.IT math.IT
On the Optimality of Linear Precoding for Secrecy in the MIMO Broadcast Channel
本文研究了两接收机多输入多输出（MIMO）高斯广播信道（BC）中线性预编码的最优性问题。秘密脏纸编码（SDPC）是最佳的输入协方差约束下，但有没有可计算的秘密容量表达式的一般MIMO情况下的平均功率约束。原则上，对于这种情况，可以通过在所有可能的矩阵功率约束的集合上进行穷举搜索来找到保密容量区域。显然，这种搜索，加上脏纸编码和解码的复杂性，促使人们考虑将低复杂度线性预编码作为替代方案。证明了在输入协方差约束条件下，线性预编码是最优的，并且当输入协方差约束满足一定条件时，线性预编码可以达到与S-DPC相同的保密率区域，并给出了相应的最优线性预编码器的特征.然后，我们使用这个结果来推导出一个封闭形式的次优算法的基础上，线性预编码的平均功率约束。数值结果表明，该算法所获得的保密率区域接近于最优S-DPC方法所获得的所有合适的输入协方差矩阵的搜索。
2013-04-16 cs.IT math.IT
Achievable Rates of MIMO Systems with Linear Precoding and Iterative LMMSE Detection
我们建立了编码线性系统（包括多输入多输出（MIMO）信道，符号间干扰（ISI）信道和正交频分复用（OFDM）系统）的迭代检测面积定理。我们提出了一种线性预编码技术，渐进地确保高斯的消息通过迭代检测，因为传输块长度趋于无穷大。我们表明，所提出的线性预编码方案与迭代线性最小均方误差（LMMSE）检测是潜在的信息无损，在各种假设的信道状态信息的可用性在发射机（CSIT）。数值结果验证了我们的分析。
2012-08-23 cs.IT math.IT
Hybrid Precoding for Multi-Group Physical Layer Multicasting
下一代无线网络将可能依赖于大规模天线系统，无论是大规模多输入多输出（MIMO）还是毫米波（mmWave）系统。因此，传统的全数字预编码器不适合于物理层多播，因为它们需要每个天线元件的专用射频链。在本文中，我们表明，在一个多组多播系统中，任意数量的发射天线，$G$多播组，和任意数量的用户在每个组中，可以实现任何全数字预编码器的性能，只有$G$无线电频率链使用建议的混合多组多播结构。
2017-03-30 cs.IT math.IT
Transmitter and Precoding Order Optimization for Nonlinear Downlink Beamforming
考虑多输入多输出（MIMO）广播信道（BC）的下行链路，其中每个接收器配备有单个天线，并且发射器执行非线性脏纸编码（DPC）。我们提出了一种有效的算法，找到最佳的发射滤波器和功率分配，以及最佳的预编码顺序（S）可能提供个人DPC订单之间的时间共享。随后推导出任意预编码顺序的最优性的充分必要条件。在此基础上，我们提出了一个次优算法，表现出优异的性能，具有低复杂度。
2007-02-22 cs.IT math.IT
Linear Precoding for Relay Networks with Finite-Alphabet Constraints
在本文中，我们研究了有限字母表约束下中继网络的最优预编码方案。我们表明，以前的工作利用各种设计标准，以最大限度地提高分集阶数或传输速率与高斯输入假设可能会导致显着的损失，为一个实际的系统与有限的星座集约束。提出了一种线性预编码方案，以最大化中继网络的互信息。我们利用最佳预编码矩阵的结构，并开发了一个统一的两步迭代算法，利用凸优化和优化理论的复杂Stiefel流形。数值算例表明，这种新的迭代算法取得了显着的增益相比，其传统的对应。
2011-01-14 cs.IT math.IT
Precoding for a Class of Peak-Constrained Dirty Paper Channels with a Discrete State
在峰值幅度约束下的脏纸信道（DPC）出现在光无线广播信道（BC）中，其中一个接收器处的状态是旨在用于其它接收器的发送信号。本文研究了一类适用于光无线BC的峰值约束DPC，其中信道状态（即“dirt”）从一些均匀间隔的网格中取值。对于本文所研究的离散状态DPC，从其无状态对应的DPC得到了一个容量上限。为了降低其容量，经典的脏纸编码方案，包括Costa的DPC和Tomlinson-Harashima（TH）预编码，这是作为基准计划。为了提高基准性能，提出了两种新的预编码方案的离散状态DPC。虽然所提出的计划没有实现无状态容量相反，是什么已知的Costa的DPC，可实现的速率在一个小的差距内的无状态容量的离散状态DPC的证明。在两用户峰值约束高斯BC中使用所提出的预编码方案，获得新的容量内界（IB），并且示出优于基于截断高斯（TG）的IB，并且与最知名的IB相当。
2023-01-05 cs.IT math.IT
Two-Dimensional Golay Complementary Array Sets With Arbitrary Lengths for Omnidirectional MIMO Transmission
本文提出了一种编码方法，用于实现全向传输的某些公共信号在大规模多输入多输出（MIMO）网络，使接收功率在任何方向上在一个小区保持恒定的任何给定的距离。具体地，二维的【形】（2D）Golay互补阵列集（GCAS）可以用于设计最优的大规模MIMO预编码矩阵，以便由于其互补自相关特性而实现全向传输。本文提出了一种新的任意阵列长度的二维GCAS结构。我们的主要思想是仔细截断某些较大的数组所产生的二维广义布尔函数的列。最后，功率辐射方向图和数值结果验证了基于GCAS的预编码的全向性。提出的预编码方案的错误性能，以验证其优于现有的替代品。
2023-01-11 cs.IT math.IT
Precoding for Outage Probability Minimization on Block Fading Channels
中断概率极限是受衰落影响的编码通信系统的字出错率的基本且可实现的下限。该限制主要由两个参数决定：分集阶数和编码增益。利用线性预编码，在块衰落信道中无需纠错码就可以实现全分集。然而，预编码对编码增益的影响并不是很清楚，主要是由于中断概率的复杂表达式。使用几何方法，本文建立了简单的中断概率上界，最小化产生的预编码矩阵，实现非常好的性能。对于离散的字母表，它示出的星座扩展和预编码的组合是足够接近的最小可能的中断实现的i.i.d.高斯输入分布，从而基本上最大化编码增益。
2012-10-04 cs.IT math.IT
Improved Achievable Rates for Regularized Tomlinson-Harashima Precoding in Multiuser MIMO Downlink
Tomlinson-Harashima预编码（THP）被认为是一种重要的预编码方案，因为它能够有效地消除发射机侧的已知干扰。因此，通过THP实现的信息速率优于通过常规线性预编码方案实现的信息速率。本文推导了在加性高斯白噪声（AWGN）信道下正则化THP方案的可达信息速率的一个新的下界。分析结果表明，在低信噪比范围内，该下界比原下界更紧，当信噪比趋于无穷大时，所有下界收敛到0.5xlog2（6SNR/πe）.
2011-01-04 cs.IT math.IT
Unitary Precoding and Basis Dependency of MMSE Performance for Gaussian Erasure Channels
我们考虑高斯矢量源在多维高斯信道上的传输，其中信道输出的随机或固定子集被擦除。在设置中，唯一允许的编码操作是一个线性酉变换的源，我们调查的MMSE性能，无论是在平均值，也在保证持有高概率作为系统参数的函数。在平均最小均方误差性能准则下，建立了最优酉编码器应满足的必要条件，并给出了一类设置的显式解。对于具有低数量的自由度的信号的随机采样，我们提出了具有高概率的MMSE界限。我们的结果说明了如何传播的特征值分布和酉变换有助于这些性能保证。离散傅里叶变换（DFT）的性能也进行了研究。作为基准，我们研究了圆广义平稳（c.w.s.s.）的等距采样。给出了量化采样率和信号协方差矩阵特征值分布影响的显式误差表达式。这些发现可能是有用的，在理解随机过程中的信号不确定性的几何依赖。特别是，不同于信息理论的措施，如熵，我们突出的基础依赖的不确定性信号与另一个角度。酉编码空间限制展示了用于估计的最有利和最不利的信号基。
2014-09-13 cs.IT math.IT
Compute-and-Forward for the Interference Channel: Diversity Precoding
干扰对齐是解决多用户无线通信系统中干扰问题的一种新方法。最近，已经提出了计算并转发（CF）变换来近似K用户高斯对称干扰信道的容量，并且在无线网络中实际执行干扰对齐。然而，该技术在可实现的和速率方面表现出随机行为，特别是在高SNR下。在这项工作中，这种随机行为的起源进行了分析，并提出了一种新的预编码技术的基础上的黄金比例，以减少衰落的经验，在高信噪比下可实现的和速率。
2014-10-05 cs.IT math.IT
Hybrid Vector Perturbation Precoding: The Blessing of Approximate Message Passing
矢量扰动预编码是一种很有前途的多用户通信系统下行链路预编码技术。在这项工作中，我们引入了一个混合框架，以提高性能的格约简（LR）辅助预编码VP。首先，我们执行一个简单的预编码使用迫零（ZF）或连续干扰消除（SIC）的基础上减少格。由于LR-ZF或LR-SIC预编码之后的信号空间可以被示出为被限制到小范围，然后连同由LR保证的格基的足够正交性，它们共同为近似消息传递（AMP）算法的后续应用铺平了道路，这进一步提升了任何次优预编码器的性能。我们的工作表明，AMP算法可以是有益的格解码问题，其数据符号位于整数$\mathbb{Z}$和格基的条目可能不是i.i.d.高斯。数值结果表明，低复杂度的AMP算法可以显著改善LR辅助预编码的符号出错率（SER）性能。最后，在不使用LR的情况下，该混合方案也被证明是解决大规模MIMO系统数据检测问题的有效方法。
2018-06-08 cs.IT math.IT
Structured Compute-and-Forward with phase precoding scheme: Beyond integers
在这项工作中，我们专注于K-用户高斯对称复值干扰信道（GS-CIC）。无线网络中的计算和转发（CoF）协议已经被用于高斯对称实值干扰信道（GS-RIC），以近似地获得此类信道的容量，并且通过在目的地求解线性方程组来进行干扰对准（IA）。我们的目标是使该协议适用于GS-CIC。在高信噪比（SNR）下，该协议显示出强干扰和非常强干扰情况下可实现的和速率的衰落行为。在复数场中，这种类似于随机的行为与复交叉信道系数的相位有关。为了避免这种类似衰落的行为，我们考虑Z[i]-格码，我们提出了一个相位预编码方案的CoF协议与部分反馈。在该方法中，信道系数的相位然后将被反馈到发射机，以便选择最佳的预编码器因子来控制该随机行为。我们进一步模拟了该方案给出的可实现的和速率，并表明在限制可实现的和速率的随机行为方面可以获得显着的增益改善。
2016-05-10 cs.IT math.IT
Precoding for the AWGN Channel with Discrete Interference
在具有附加$Q$元干扰的AWGN信道上的$M$元信号传输，其中i.i.d.干扰符号在发射机处是因果已知的。在发射机处具有边信息的信道的香农定理被用来制定信道的容量。它表明，通过使用最多$MQ-Q+1$出的$M^Q$输入符号的\emph{associated}信道，容量是可实现的。对于高斯噪声功率为零的特殊情况，给出了容量为每信道使用$\log_2 M$比特的充分条件，该条件与干扰无关。研究了在给定任意干扰符号的信道输入均匀分布于信道输入字母表的约束下，最大化传输速率的问题。对于这种设置，提出了具有最佳预编码的通信系统的一般结构。扩展所提出的预编码方案的连续信道输入字母表也进行了研究。
2007-03-10 cs.IT math.IT
Linear Precoder Design for a MIMO Gaussian Wiretap Channel with Full-Duplex Source and Destination Nodes
我们考虑用于多输入多输出（MIMO）高斯窃听信道的线性预编码器设计，该信道包括两个合法节点，即，爱丽丝和鲍勃，在全双工（FD）模式下操作，并在被动窃听者存在的情况下交换机密消息。使用和保密自由度（sum S.D.o.F.）作为可靠性度量，我们用公式表示关于预编码矩阵的优化问题。为了解决这一问题，我们首先提出了一种合作保密传输方案，并证明了其可行集足以实现最大和S. D. O. F.。基于该可行集，然后确定最大可实现和S.D.o.F.。并提供了一种实现最大和S.D.o.F.的预编码矩阵对的构造方法。结果表明，基于FD的网络提供了一个有吸引力的保密传输速率性能。
2016-11-15 cs.IT math.IT
Precoding Methods for MISO Broadcast Channel with Delayed CSIT
最近的信息理论的结果表明，在多用户下行链路MIMO信道上的预编码与延迟的信道状态信息在发射机（CSIT）可能会导致数据率远远超过没有任何CSIT获得的数据率，即使在极端的情况下，当延迟的信道反馈是完全过时的反馈延迟超过信道相干时间。这个令人惊讶的结果是基于干扰重复和对准的思想，其允许接收器重建完全抵消干扰的信息符号，使其成为无限SNR范围中的最佳方案。在本文中，我们提出了一个类似的问题，但在有限的SNR下。我们提出了第一个预编码器的建设，它匹配以前的结果在无限的SNR，但达到了一个有用的权衡干扰对齐和信号增强在有限的SNR之间，允许在实际设置中的显着性能改善。本文提出了两种通用的预编码方法，通过虚拟MMSE和互信息优化，实现了信号增强和干扰对齐之间的折衷。仿真结果表明，由于这两个方面之间的妥协，实质性的改善。
2012-07-09 cs.IT math.IT
Constant Envelope Precoding with Adaptive Receiver Constellation in MISO Fading Channel
恒包络预编码是一种能够实现高功率放大器效率的传输技术。对于单用户多输入单输出（MISO）信道中的CE预编码，当且仅当期望的星座可以被缩放为位于环形中时，期望的星座在接收器处是可行的，环形的边界由瞬时信道实现表征。因此，如果固定的接收机星座被用于衰落信道中的CE预编码，其中环是时变的，则通常存在遇到使得CE预编码不可行的信道的非零概率，从而导致高概率的错误。针对这一问题，本文研究了在单用户MISO平坦衰落信道中，发射端具有任意数量天线的CE预编码的自适应接收星座设计。我们首先研究固定速率自适应接收机星座设计，以最大限度地减少符号出错率（SER）。具体而言，提出了一种有效的算法，找到最佳的幅度和相移键控（APSK）星座与两个环，这是可行的，最大的最小欧几里德距离（MED），对于任何给定的星座大小和瞬时信道实现。数值结果表明，通过使用优化的固定速率自适应接收星座，我们提出的方案实现了显着改善的SER性能比CE预编码与固定的接收星座。基于最优固定速率自适应双环APSK星座集族，提出了一种可变速率CE传输方案，并进行了数值分析。
2016-07-15 cs.IT math.IT
Linear MIMO Precoding in Jointly-Correlated Fading Multiple Access Channels with Finite Alphabet Signaling
在本文中，我们研究了多输入多输出（MIMO）多址信道（MAC）的线性预编码器的设计。我们假设，统计信道状态信息（CSI）是在发射机和考虑实际有限字母输入假设下的问题。首先，我们推导出一个渐进的（在大系统的限制）加权和速率（WSR）的MIMO MAC有限字母输入和一般联合相关衰落的表达式。随后，我们得到了线性预编码器最大化渐近WSR的必要条件，并提出了一种迭代算法来确定所有用户的预编码器。在该算法中，每个用户用于设计预编码矩阵的搜索空间是其自己的调制集合。与用于具有有限字母输入的MIMO MAC的常规预编码设计相比，这显著减小了用于找到所有用户的预编码矩阵的搜索空间的维度，其中搜索空间是所有用户的调制集合的组合。结果表明，该算法将有限字母输入的MIMO MAC预编码设计的计算复杂性降低了几个数量级。有限字母信令的仿真结果表明，所提出的迭代算法实现了显着的性能增益超过现有的预编码器设计，包括基于高斯输入假设的预编码器设计，在和速率和编码比特出错率。
2014-01-21 cs.IT math.IT
Evaluating Massive MIMO Precoding based on 3D-Channel Measurements with a Spider Antenna
大规模多输入多输出（MIMO）通信在基站处使用大量天线以增加未来无线系统中的数据率和用户密度。对于仿真，使用i.i.d.已成为常见的做法。复高斯矩阵项以获得平均MIMO信道行为。已经设计了更精细的模型并向标准化机构提出;然而，信道建模仍然是研究的活跃领域，因为当前的模型仍然倾向于非常有限，例如，当涉及到利用用于用户的并发调度的空间正交区域来评估聚类算法时，这是大规模MIMO预编码中的基本概念。为此，需要包括空间相关性。为了进一步完善信道建模，我们已经建立了一个“蜘蛛天线”原型，允许在三维空间连续测量，实现高分辨率采样，最初，室内测量的体积为2 m x 2 m x 2 m。已经进行了几个实验，以说明在大规模MIMO环境下研究用户正交性、聚类和预编码时要获得的新见解。此外，天线阵列的几何形状和用户间距的实际测量信道上的可达速率的影响进行了研究。
2018-04-16 cs.IT math.IT
Linear One-Bit Precoding in Massive MIMO: Asymptotic SEP Analysis and Optimization
本文研究了Rayleigh衰落下大规模MIMO系统的线性一位预编码，通过渐近分析证明其符号错误概率收敛于标量高斯噪声模型，并据此推导出最优预编码方案，仿真验证了预测的准确性与最优性。
2023-06-27 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MU-MIMO-OFDM Downlink with One-Bit DACs and Linear Precoding
大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）是未来无线通信系统的关键技术。在本文中，我们分析了基于正交频分复用（OFDM）的大规模MU-MIMO系统的下行链路性能，其中基站（BS）配备了1位数模转换器（DAC）。使用Bussgang定理，我们的特点与线性预编码器（如最大比传输和迫零）的比特出错率（BER）的性能。我们的分析考虑了在DAC之前对时域发射信号进行过采样的可能性。我们进一步开发的信息理论的和速率吞吐量与高斯输入可实现的下限。我们的研究结果表明，1位DAC在大规模MU-MIMO-OFDM下行链路中实现的性能是令人满意的，前提是BS天线的数量足够大。
2017-09-06 cs.IT math.IT
Channel Reconstruction for SVD-ZF Precoding in Massive 3D-MIMO Systems Low-Complexity Algorithm
本文研究了大规模MIMO系统下行链路预编码的低复杂度信道重构方法。当分配给用户的流数小于其天线数时，基站或用户通常利用奇异值分解（SVD）来得到有效信道，其维数等于流数。该过程被称为BS中用于TDD模式的信道重构。然而，随着基站中天线数量的增加，奇异值分解的计算量也越来越大。作为对策，我们提出了一系列新的低复杂度的下行迫零预编码（ZF）的信道重建方法。我们采用随机算法来构造一个近似奇异值分解，它可以减少矩阵的维数，特别是当近似的输入矩阵的低秩元素。此外，该方法还可以自动修改参数以适应用户任意数量的流需求。仿真结果表明，在保持1Gbps性能的前提下，所提方法的浮点运算量仅为传统SVD-ZF方法的30%。
2016-03-21 cs.IT math.IT
Capacity of a Multiple-Antenna Fading Channel with a Quantized Precoding Matrix
给定多输入多输出（MIMO）信道，来自接收器的反馈可用于指定发射预编码矩阵，其选择性地激活最强信道模式。在这里，我们分析的随机矢量量化（RVQ），其中的预编码矩阵是从包含独立的，各向同性分布的条目的随机码本中选择的性能。我们假设信道元素是独立同分布的。并且对于接收机是已知的，接收机使用B个比特将最优（速率最大化）预编码器码本索引中继到发射机。我们首先导出作为B的函数的波束成形（秩一预编码矩阵）的大系统容量，其中大系统将极限称为B，并且发射天线和接收天线的数量都以固定比率趋于无穷大。在波束成形的情况下，RVQ是渐近最优的，即，没有其它量化方案可以实现更大的渐近速率。RVQ的性能也比较了一个更简单的降秩标量量化方案，其中波束形成器被约束到位于一个随机子空间。随后，我们考虑一个预编码矩阵与任意秩，并近似的渐近RVQ性能与最佳和线性接收机（匹配滤波器和最小均方误差（MMSE））。数值例子表明，这些近似准确地预测有限尺寸系统的性能。给定目标频谱效率，数值例子表明，线性MMSE接收机所需的反馈量仅略多于最佳接收机所需的反馈量，而匹配滤波器可能需要更多的反馈。
2009-02-17 cs.IT math.IT
Singular Layer Transmission for Continuous-Variable Quantum Key Distribution
提出了连续变量量子密钥分发（CVQKD）的奇异层传输模型。在CVQKD中，传输信息由连续变量（CV）量子态，特别是高斯随机分布的位置和动量求积来携带。正交分量在噪声链路上的可靠传输是CVQKD协议的基石。所提出的奇异层使用高斯量子信道的奇异值分解，这产生了额外的自由度的相空间传输。这种额外的自由度可以在多路访问场景中进一步利用。奇异层定义了高斯物理链路的本征信道，可用于多用户数据流的同时可靠传输。我们的传输模型还包括奇异干扰避免（SIA）预编码方案。建议的SIA预编码方案防止本征信道干扰，以达到最佳的传输在高斯链路。我们通过自适应多载波正交划分-多用户正交分配（AMQD-MQA）CVQKD多址方案证明了结果。我们定义了AMQD-MQA的奇异模型，并描述了本征信道干扰的性质。我们提出了高斯随机正交的SIA预编码和接收端的最佳解码。我们展示了高斯子信道的随机相空间星座方案。奇异层传输在多址接入场景中，特别是在关键的低信噪比状态下，为用户提供了具有无条件安全性的改进的同时传输速率。
2014-02-20 cs.IT math.IT quant-ph
On Secrecy Rate Analysis of MIMO Wiretap Channels Driven by Finite-Alphabet Input
本文研究了有限字母表信源输入对多天线窃听系统保密率的影响。现有的工作特点的最大可实现的保密率或保密容量的单天线和多天线系统的高斯源信号和保密码的基础上。尽管高斯信源不切实际，但线性信道高斯输入和相应输出之间的互信息的紧凑的封闭形式的表达导致了高斯输入假设在物理保密分析中的广泛应用。从实际应用的角度出发，研究了有限离散星座对多天线窃听信道可达保密率的影响。我们提出的预编码方案将多天线系统转换为一组并行信道。基于这种预编码策略，我们提出了一种基于对偶分解的分散功率分配算法，以最大化可达保密率。此外，我们分析了在低信噪比和高信噪比的情况下，有限字母输入的可实现的保密率。我们的研究结果表明，在有限字母输入的系统和高斯输入的系统之间的保密率有很大的差异。
2012-01-21 cs.IT math.IT
On Linearly Precoded Rate Splitting for Gaussian MIMO Broadcast Channels
在本文中，我们考虑一个一般的K用户高斯多输入多输出（MIMO）广播信道（BC）。我们假设信道状态是确定性的，并且为所有节点所知。虽然私有消息容量区域是众所周知的，可以实现脏纸编码（DPC），我们感兴趣的是更简单的线性预编码传输方案。特别是，我们专注于与速率分裂（RS）相结合的线性预编码方案。首先，我们推导出一个可实现的速率区域与最小均方误差（MMSE）的预编码在发射机和联合解码的子消息在接收机。然后，我们研究了该方案的可实现的和速率，并得到两个发现：1）在数字上显示为接近近似的和速率的分析上界，以及2）如何减少活动流的数量-对整体复杂性至关重要-同时保持和速率在恒定的损失内。后者导致两个实用的算法：流消除算法和流排序算法。最后，我们研究了线性预编码RS的恒定间隙最优性。我们的研究结果表明，而线性预编码单独的可实现的速率可以任意远离容量，RS的引入可以帮助实现容量区域内的一个恒定的差距，在两个用户的情况下。然而，我们证明了RS方案的恒定间隙的最优性不延伸到三个用户的情况下。具体来说，我们通过一个病理的例子，和率和总容量之间的差距可以是无限的。
2021-04-28 cs.IT math.IT
How to Diagonalize a MIMO Channel with Arbitrary Transmit Covariance?
多输入多输出（MIMO）或多天线通信是无线系统中实现高频谱效率的关键技术。对于点对点MIMO信道，基于信道奇异值分解（SVD）的线性预编码和解码实现了信道容量，这也将MIMO信道对角化为并行单输入单输出（SISO）子信道，用于独立的编码和解码。然而，在多用户MIMO系统中，由于控制和平衡用户间的同信道干扰，每个MIMO链路的最优发送协方差通常不是基于其信道SVD的。因此，它仍然是未知的线性预编码/解码策略是否仍然能够实现每个MIMO链路的容量，但对角化其MIMO信道，与所有用户的一组给定的最佳传输协方差。这封信解决了这个开放的问题，提供了一个封闭的形式容量实现线性预编码器/解码器的设计，对角化的MIMO信道与任意发送协方差。数值例子也提供了各种多用户MIMO系统中验证所提出的解决方案。
2016-04-23 cs.IT math.IT
Codebook Design for Millimeter-Wave Channel Estimation with Hybrid Precoding Structure
在本文中，我们研究了毫米波（mmWave）通信信道估计的分层码本设计与混合预编码结构。由于毫米波功率放大器（PA）的饱和功率有限，我们考虑到每个天线的功率约束（PAPC）。我们首先提出一个度量，即，广义检测概率（GDP），以评价\emph{an arbitrary codeword}的质量。该度量不仅能够实现毫米波码本设计的优化方法，而且还可以用于比较两个不同码字/码本的性能。据我们所知，GDP是用于信道估计的毫米波码本设计的第一度量。然后，我们提出了一种方法来设计一个分层码本利用波束展宽与多RF链子阵列技术（BMW-MS）。为了获得BMW-MS的关键参数，我们提供了两种解决方案，即用于优化GDP度量的低复杂度搜索（LCS）解决方案和用于追求平坦波束图案的闭合形式（CF）解决方案。性能比较表明，BMW-MS/LCS和BMW-MS/CF实现了非常接近的性能，并且在PAPC下优于现有的替代品。
2016-03-08 cs.IT math.IT
Precoding for the AWGN Channel with Discrete Interference
对于具有输入字母表$\mathcal{X}$和状态字母表$\mathcal{S}$的状态依赖DMC，其中i.i.d.状态序列在发射机处是因果已知的，它示出了通过使用香农\emph{associated}信道的$|\mathcal{X}|^{|\mathcal{S}|}$输入符号中的至多$|\mathcal{X}||\mathcal{S}|-|\mathcal{S}|+1$，容量是可实现的。作为在发射机处具有边信息的状态相关信道的示例，在具有附加$Q$元干扰的AWGN信道上的$M$元信号传输，其中i.i.d.干扰符号在发射机处是因果已知的。对于高斯噪声功率为零的特殊情况，给出了容量为每信道使用$\log_2 M$比特的充分条件，该条件与干扰无关。研究了在给定任意干扰符号的信道输入均匀分布于信道输入字母表的约束下，最大化传输速率的问题。对于这种设置，提出了具有最佳预编码的通信系统的一般结构。
2007-07-03 cs.IT math.IT
Precoding by Pairing Subchannels to Increase MIMO Capacity with Discrete Input Alphabets
我们考虑高斯多输入多输出（MIMO）信道与离散输入字母。提出了一种基于\cite{Xcodes_paper}中X码的非对角预编码器，以增加互信息。MIMO信道使用奇异值分解（SVD）变换成一组并行子信道，然后使用X码配对子信道。X-码完全由配对和每个配对的$2\times 2$实旋转矩阵（用单个角度参数化）表征。该预编码结构使我们能够将总互信息表示为所有对的互信息的总和。通过{ \em i}）优化每个对内的旋转角度和功率分配以及{ \em ii}）找到对之间的最优配对和功率分配来解决找到具有上述结构的最优预编码器的问题，该最优预编码器使总互信息最大化。结果表明，所提出的配对方案实现的互信息是非常接近的克鲁兹{ \em等人}的最佳预编码器实现的，并且显著优于Lozano { \em et al.}的汞/水填充策略。我们的方法大大简化了预编码器的优化和检测的复杂度，使其适合于实际应用。
2010-02-23 cs.IT math.IT
Capacity Achieving by Diagonal Permutation for MU-MIMO channels
本文证明DPC与HOGMT预编码在二维空间情况下的等价性，提出一种低复杂度算法优化多用户MIMO广播信道的DPC预编码顺序，消除了重复计算，在N=5用户时实现与传统DPC相同结果且复杂度降低约20 dB。
2023-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Bilinear Equalizer Beamforming Design for Cell-Free Massive MIMO Networks with Arbitrary Channel Estimators
本文研究了无蜂窝大规模MIMO网络在Rician衰落信道下的分布式最优双线性均衡器波束成形设计，推导了上下行可达频谱效率的闭式表达式，并发现Rayleigh信道下SE性能与估计器选择无关。
2025-03-02 cs.IT eess.SP math.IT
Ergodic Capacity Comparison of Different Relay Precoding Schemes in Dual-Hop AF Systems with Co-Channel Interference
本文分析了双跳放大转发中继系统的各态历经容量，其中中继节点具有多个天线，并受到同信道干扰（CCI）和加性高斯白噪声的影响。具体来说，我们考虑三种启发式预编码方案，其中中继首先应用1）最大比组合（MRC）2）迫零（ZF）3）最小均方误差（MMSE）原则来组合来自源的信号，然后用最大比传输（MRT）技术将变换后的信号转向目的地。对于MRC/MRT和MMSE/MRT方案，我们提出了新的严格的解析上界和下界的遍历容量，而对于ZF/MRT方案，我们得到了一个新的精确的解析遍历容量表达式。此外，我们还对这三种方案进行了比较，结果表明，在遍历容量性能方面，MMSE/MRT方案始终具有最好的性能，ZF/MRT方案稍差，而MRC/MRT方案始终是最差的。最后，在大$N$场景下，分析了三种方案的遍历容量的渐近行为，其中$N$是中继天线的数目.我们的研究结果表明，在大的$N$制度，ZF/MRT和MMSE/MRT计划有完美的干扰消除能力，这是不可能的MRC/MRT计划。
2014-05-31 cs.IT math.IT
Tri-Polarized Holographic MIMO Surface in Near-Field: Channel Modeling and Precoding Design
本文研究了三重极化（TP）技术在多用户全息多输入多输出面（HMIMOS）无线通信系统中的应用，在不增加天线阵列尺寸的情况下实现了系统容量的提升和分集的开发。我们特别考虑，发射机和接收机都配备了一个HMIMOS组成的紧凑的亚波长TP贴片天线在近场（NF）制度。为了表征TP MU-HMIMOS系统，使用并矢格林函数构建TP NF信道模型，利用其特性设计两种预编码方案以减轻交叉极化和用户间干扰贡献。具体地，基于用户簇的预编码方案以牺牲系统的分集为代价将不同的用户分配到三个极化中的一个，并且两层预编码方案以高计算成本使用高斯消除方法来去除干扰。对NF区的HMIMOS进行了理论相关分析，发现发射贴片天线的间距和用户距离都影响发射相关因子。我们的数值计算结果表明，用户远离发送HMIMOS体验更高的相关性比那些更接近NF制度，导致较低的信道容量。同时，在信道容量方面，TP HMIMOS与双极化HMIMOS相比几乎可以获得1.25倍的增益，与常规HMIMOS相比几乎可以获得3倍的增益。此外，所提出的两层预编码方案结合两层功率分配实现了更高的频谱效率比其他方案，而不牺牲分集。
2022-11-07 cs.IT eess.SP math.IT
Generalized I-MMSE for K-User Gaussian Channels
本文将Guo，Shamai和Verdu [1]提出的互信息与最小均方误差（MMSE）之间的基本关系推广到K用户高斯信道。证明了多用户互信息对信噪比（SNR）的导数等于总MMSE加上一个关于多用户输入估计、信道和预编码矩阵的互相关的协方差项。我们揭示，这种关系是一个广义的I-MMSE与一个步骤的前瞻和回顾，适用于连续干扰消除（SIC）的解码过程。
2017-04-19 cs.IT math.IT
Large-System Analysis of Correlated MIMO Multiple Access Channels with Arbitrary Signaling in the Presence of Interference
在通信信道的两侧上存在多个天线保证了系统吞吐量和功率效率的显著改善。实际上，最近出现了一类新的大型多输入多输出（MIMO）通信系统，并且吸引了科学和工业的关注。为了分析这些系统在现实的情况下，必须包括同信道干扰，多址和空间相关性等方面。本文研究了存在外部干扰时相关MIMO多址信道的特性。利用统计物理学中的副本方法，我们推导出了当信道两端的天线数目变大时，任意信号星座的遍历和速率。基于这些渐近表达式，我们还解决了使用统计信道信息和线性预编码的和速率最大化的问题。数值结果表明，当干扰终端使用离散星座，所产生的干扰变得更容易处理相比，高斯信号。因此，与高斯信号的情况相比，可以在同一区域内容纳更多的干扰发射机-接收机对。此外，我们证明数值高斯和QPSK信令方案，它是可能的设计预编码器矩阵，显着提高可实现的速率在低到中等范围的信噪比相比，各向同性预编码。
2014-01-26 cs.IT math.IT
Interference-Aware RZF Precoding for Multi Cell Downlink Systems
针对多小区下行链路，论文提出干扰感知 iaRZF 预编码，利用大规模随机矩阵理论解释其干扰抑制机制，并给出无需基站协作的启发式参数。
2015-04-10 cs.IT math.IT
Hybrid Precoding for Multi-Group Multicasting in mmWave Systems
已知多播波束成形可以提高频谱效率。然而，它的好处和挑战的混合预编码器设计在毫米波（mmWave）系统仍然研究不足。为此，本文研究了混合发射预编码器（具有任意数量的有限分辨率相移）和接收组合器的毫米波多组多播的第一联合设计。我们提出的设计利用半定松弛（SDR），交替优化和Cholesky矩阵因式分解，依次优化数字/模拟预编码器在发射机和组合器在每个接收机。通过考虑多天线架构的接收器，我们的设计显着提高了系统的整体性能。具体地说，在只有两个接收天线的情况下，每个接收消息的平均发射功率提高了$ 16.8\% $，而成功的信息接收提高了$ 60\% $。我们通过大量的模拟证明，即使在具有挑战性的场景下（即，当共处一地的用户属于不同的多播组时）。
2020-02-03 cs.IT eess.SP math.IT
Linear Precoding with Low-Resolution DACs for Massive MU-MIMO-OFDM Downlink
我们考虑了一个大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）系统的下行链路，其中基站（BS）配备了低分辨率的数模转换器（DAC）。与大多数现有的结果相比，我们假设系统在频率选择性宽带信道上操作，并使用正交频分复用（OFDM）来简化用户设备（UE）处的均衡。此外，我们考虑过采样DAC的实际相关情况。我们从理论上分析了线性预编码器的未编码比特出错率（BER）性能（例如，迫零）和使用Bussgang定理的正交相移键控。我们还开发了一个下界的信息理论的总速率吞吐量可实现高斯输入，这可以在封闭的形式评估的情况下，1位DAC。对于多位DAC的情况下，我们推导出近似的，但准确的，表达式的失真所造成的低精度DAC，可用于建立相应的总速率吞吐量的下限。我们的研究结果表明，对于具有128个天线BS服务16个UE的大规模MU-MIMO-OFDM系统，仅需要3- 4个DAC比特来实现10^-4的未编码BER，与无限分辨率情况相比，性能损失可以忽略不计，代价是额外的带外发射。此外，我们的研究结果强调了考虑低精度DAC引起的固有空间和时间相关性的重要性。
2019-01-17 cs.IT math.IT
Precoding Based Network Alignment using Transform Approach for Acyclic Networks with Delay
具有整数时延链路的无环网络中的线性网络编码的代数公式是众所周知的。基于该公式，对于任意非循环网络上的给定连接集合，其中对于链路假设整数延迟，在任何给定时刻，汇聚节点处的输出符号是跨不同代的输入符号的$\mathbb{F}_{p^m}$线性组合，其中，$\mathbb{F}_{p^m}$表示网络在其上操作的域（$p$是素数，并且$m$是正整数）。我们使用有限域离散傅立叶变换（DFT）转换的输出符号在汇聚节点，在任何给定的时刻，到一个$\mathbb{F}_{p^m}$ -线性组合的输入符号在同一代期间产生的，而不使用存储器在中间结点。我们称之为将具有延迟的非循环网络变换为{ \em $n$ -瞬时网络}（$n$足够大）。我们表明，在一定的条件下，存在一个网络代码满足汇需求在通常的（非变换）的方法，当且仅当存在一个网络代码满足汇需求的变换方法。在不满足零干扰条件的情况下，针对具有时延的三源三目的多单播网络（3-S 3-D MUN-D），提出了三种基于预编码的网络对齐（PBNA）方案：基于变换方法和时不变局部编码系数（LEC）的PBNA、基于时变LEC的PBNA和基于变换方法和块时变LEC的PBNA.然后分析了它们的可行性条件。
2013-10-10 cs.IT math.IT
Construction of One-Bit Transmit-Signal Vectors for Downlink MU-MISO Systems with PSK Signaling
我们研究了下行链路多用户多输入单输出（MU-MISO）系统，其中基站（BS）有大量的天线与成本有效的一位数-模转换器（DAC）。在这个系统中，我们首先确定天线选择可以产生一个非平凡的符号错误率（SER）的性能增益，通过减轻错误地板的问题。与先前关于一比特预编码的工作类似，由于其组合性质，找到最佳发射信号向量（包括预编码和天线选择）需要穷举搜索。受此启发，我们提出了一个低复杂度的两阶段算法，直接获得这样的发射信号矢量。在第一阶段中，我们通过迭代硬阈值算法获得一个可行的发送信号向量，其中所得到的向量确保每个用户的无噪声观测属于期望的决策区域。在第二阶段，比特翻转算法被用来细化可行向量，使得每个用户的接收信号对加性高斯噪声具有更强的鲁棒性。通过仿真结果，我们证明了所提出的方法可以产生一个更优雅的性能-复杂度权衡比现有的一比特预编码方法。
2019-01-23 cs.IT math.IT
Massive MIMO performance with imperfect channel reciprocity and channel estimation error
时分双工（TDD）大规模多输入多输出（MIMO）系统中的信道互易性可以用于减少获取信道状态信息（CSI）所需的开销。然而，由于上行链路和下行链路信道中的随机射频（RF）电路失配，完美的互易性在实际系统中是不现实的。这可能导致线性预编码方案的性能显著下降，线性预编码方案对CSI的准确性敏感。在本文中，我们建模和分析的影响，在TDD多用户大规模MIMO系统中的线性预编码的RF失配的性能，考虑到信道估计误差。我们使用截断高斯分布来模拟RF失配，并推导出最大比传输和迫零预编码器的输出信号与干扰加噪声比的封闭形式的表达式。我们进一步研究所得到的表达式的渐近性能，提供有价值的见解，实际的系统设计，包括有用的指导方针，选择有效的预编码方案。仿真结果验证了分析结果的有效性和准确性。
2018-03-07 cs.IT math.IT
Approaching Gaussian Relay Network Capacity in the High SNR Regime: End-to-End Lattice Codes
我们提出了一个自然和低复杂度的技术，实现高信噪比制度的高斯中继网络的能力。具体来说，我们建议使用端到端的结构化格码与放大和转发策略，其中源使用嵌套格码编码的消息和目的地解码的消息格解码。所有的中间中继器只是简单地放大并通过网络将接收到的信号转发到目的地。我们表明，端到端的格编码放大和转发方案的分层高斯中继网络的能力在高信噪比制度。接下来，我们扩展我们的计划下的放大转发方案，这可以被看作是一个高斯符号间干扰（ISI）信道的非分层高斯中继网络。与其他方案相比，我们的方法是显着简单，只需要格的预编码和解码的端到端的设计。它不需要网络拓扑或单个信道增益的任何知识。
2013-09-16 cs.IT math.IT
Multi-Cell Processing with Limited Cooperation: A Novel Framework to Timely Designs and Reduced CSI Feedback with General Inputs
我们研究了有限协作的多小区处理（MCP）框架的最优功率分配和最优预编码。特别是，我们考虑两个基站（BS），最大限度地提高可实现的速率为两个用户连接到每个BS和共享信道状态信息（CSI）。我们提出了一种双向信道估计或预测过程。这种框架在反馈减少和可实现速率方面具有很好的效果，将系统从发射机处具有未知CSI的系统移动到通信两侧具有瞬时CSI的系统。我们推导出新的扩展之间的基本关系的梯度的互信息和MMSE的条件和非条件的互信息。利用这些关系，我们提供了最佳的功率分配和最佳的预编码设计相对于估计的信道和MMSE。所介绍的设计是最佳的多址（MAC）高斯相干时变衰落信道与一般的输入，可以专门用于多输入多输出（MIMO）信道的解码干扰。干扰对容量的影响通过互信息相对于干扰器的功率、信道和误差协方差的梯度来量化。我们提供了两种新颖的分布式MCP算法，其提供了用于UL和DL的最优功率分配和最优预编码的解决方案，具有双向信道估计以跟踪数据传输块上的信道变化。因此，我们提供了一种新的解决方案，允许有限的合作：从接收机到发射机的CSI反馈显着减少，并及时优化预编码和功率分配的设计。
2016-01-11 cs.IT math.IT
Large System Analysis of Power Normalization Techniques in Massive MIMO
线性预编码已经在大规模多输入多输出（MIMO）的背景下连同两种常见的功率归一化技术（即，矩阵归一化（MN）和向量归一化（VN））一起被广泛研究。尽管如此，它们对大规模MIMO系统性能的影响尚未得到深入研究。本文的目的是通过使用大系统分析来填补这一空白。考虑到一个系统模型，占信道估计，导频污染，任意的路径损耗，和每用户信道相关性，我们计算紧近似的信号干扰加噪声比和系统中的每个用户设备的速率，同时采用最大比传输（MRT），迫零（ZF），并根据MN和VN技术正则化ZF预编码。这种近似是用来分析揭示如何选择功率归一化影响MRT和ZF的性能在不相关衰落信道下。事实证明，ZF与VN类似于一个和速率最大化，而它提供了一个公平的MN下的概念。数值结果被用来验证渐近分析的准确性，并表明在大规模MIMO，非相干干扰和噪声，而不是导频污染，往往是考虑的预编码方案的主要限制因素。
2017-05-19 cs.IT math.IT
Steepest Gradient-Based Orthogonal Precoder For Integer-Forcing MIMO
在本文中，我们开发了一个正交预编码方案的整数强制（IF）的线性接收机使用最陡梯度算法。虽然该方案可以被视为酉预编码整数强迫（UPIF）的特殊情况，但它有两个主要优点。首先，正交预编码在可达速率、中断概率和出错率方面优于其酉对应物。我们通过理论和数值分析验证了这一优势。其次，它表现出较低的复杂度，因为正交矩阵的维数是一半的酉矩阵在实值域。为了找到“好”的正交预编码矩阵，我们提出了一个有效的算法的基础上最陡梯度算法，利用正交矩阵的几何性质作为李群。该算法具有较低的复杂度，可以很容易地应用到任意的MIMO配置。我们还在数值上确认，所提出的正交预编码在某些情况下优于UPIF类型II，并且在高阶QAM方案中优于X预编码器，例如，$64$ -和$256$ -QAM。
2019-04-19 cs.IT math.IT math.OC
Symbol-Level Precoding Design Based on Distance Preserving Constructive Interference Regions
本文研究了多用户多输入单输出（MISO）信道下行链路的符号级预编码（SLP）设计问题。我们考虑具有任意形状和大小的通用星座，并将自己限制在建设性干涉区域（CIR）的主要类别之一，即距离保持CIR（DPCIR）。我们提供了一个全面的研究DPCIRs，并得出这些地区的一些属性。使用这些属性，我们首先表明，在一个给定的DPCIR的任何信号有一个规范大于或等于相应的星座点的规范，当且仅当星座的凸包包含原点。其次证明了无噪声接收信号的功率是与无限Voronoi边有关的两个参数的单调严格递增函数。利用DPCIR的凸描述及其性质，我们制定了两个设计问题，即SLP功率最小化与信号干扰加噪声比（SINR）的约束，和SLP的SINR平衡问题下的最大-最小公平性准则。基于DPCIR的SLP功率最小化可以直接写为二次规划（QP）。我们提供了一个简化的重新表述这个问题，这是计算复杂性较低。然而，SLP最大-最小SINR在其原始形式中是非凸的，并且因此难以处理。我们提出了几种替代的优化方法，包括半定规划（SDP）制定和块坐标下降（BCD）优化。我们讨论和评估的损失，由于所提出的替代方法，通过广泛的模拟结果。
2018-04-03 cs.IT eess.SP math.IT
Design of Linear Precoders for Correlated Sources in MIMO Multiple Access Channels
本研究针对MIMO多址接入信道中相关信源的线性预编码非凸优化问题，提出多种适配不同场景的预编码器求解方法，仿真验证利用信源相关性能显著提升低SNR等场景下的性能。
2024-01-30 cs.IT math.IT
Optimized Transmission with Improper Gaussian Signaling in the K-User MISO Interference Channel
本文研究了在K用户高斯多输入单输出干扰信道（MISO-IC）中，当采用非正常或循环非对称复高斯信号时，干扰被视为噪声时的可达速率域。利用非正常高斯信令的发射优化不仅涉及如在常规正常或循环对称高斯信令中的信号协方差矩阵，而且还涉及信号伪协方差矩阵，其在正常高斯信令中常规地被设置为零。利用非正常高斯信号下的可分离速率表达式，提出了一种分离的发送协方差和伪协方差优化算法，该算法保证了用户的可达速率比传统的正常高斯信号下的可达速率有所提高。特别地，对于伪协方差优化，我们建立了秩-1伪协方差矩阵的最优性，给出了用于实现速率区域的Pareto边界的最优秩-1发送协方差矩阵。基于这一结果，我们能够大大减少伪协方差优化问题的变量数量，从而开发出一个有效的解决方案，通过应用著名的半定松弛（SDR）技术。最后，我们将结果扩展到高斯MISO广播信道（MISO-BC）与不适当的高斯信令或所谓的广泛线性发送预编码。
2013-10-09 cs.IT math.IT
Truncated Polynomial Expansion Downlink Precoders and Uplink Detectors for Massive MIMO
在基于TDD互易性的大规模MIMO中，能够在上行链路-下行链路时隙持续时间的一小部分内计算所有OFDM资源块上的下行链路预编码矩阵是至关重要的。由于这种计算延迟的限制，大规模MIMO的早期实现仅限于简单的共轭波束成形（ConjBF）预编码方法。然而，理论分析和系统仿真已经广泛证明，对于大量但实际数量的发射天线，正则化迫零（RZF）预编码通常比ConjBF有效得多。为了恢复ConjBF和RZF之间的间隙的显著部分并且还满足非常严格的计算延迟约束，已经提出了截断多项式展开（TPE）方法。在本文中，我们提出了一种新的TPE方法，优于所有以前提出的方法在一般非对称的情况下，用户与任意天线相关。此外，所提出的方法是显着更简单，更灵活，比以前提出的方法的基础上确定性的等价物和自由概率在大随机矩阵理论。我们认为功率分配与我们的TPE方法，并表明，经典的系统优化问题，如最小和功率和最大最小速率可以很容易地解决。此外，我们提供了一个详细的计算延迟分析，专门针对一个高度并行的FPGA硬件架构。
2017-11-11 cs.IT math.IT
