Asymptotics of Transmit Antenna Selection: Impact of Multiple Receive Antennas
考虑具有$N_\mathrm{t}$发射天线和$N_\mathrm{r}$接收天线的衰落高斯MIMO信道。发射机选择对应于最强信道的$L_\mathrm{t}$天线。对于这种设置，我们研究了当$N_\mathrm{t}$变大时输入输出互信息的分布。我们表明，对于任何$N_\mathrm{r}$和$L_\mathrm{t}$，输入输出互信息的分布是准确地近似的高斯分布，其均值增长大，其方差收敛到零。我们的分析表明，在大的限制，应用Jensen不等式得到的互信息的期望值和相应的上限之间的差距，收敛到一个常数，它只取决于$N_\mathrm{r}$和$L_\mathrm{t}$。该结果将信道硬化的范围扩展到具有多个接收和选择的发射天线的天线选择的一般情况。虽然分析给出了大系统的限制，我们的数值研究表明，即使天线的数量并不大的近似分布的鲁棒性。
2017-04-27 cs.IT math.IT
Stepwise Transmit Antenna Selection in Downlink Massive Multiuser MIMO
由于大规模MIMO系统的RF电路中的大功率消耗，诸如能量效率或带宽效率的实际相关性能度量既不一定是总发射功率的单调函数，也不一定是有源天线的数量的单调函数。然而，在这些系统中，最佳天线选择在计算上是不可行的。在本文中，我们提出了一种迭代算法来优化发射功率和所选天线的子集受到非单调性能指标在大规模多用户MIMO设置。数值结果给出了能源效率，并表明，对于几个设置所提出的算法报告的选择的天线的最佳数量显着小于发射天线的总数。这一事实表明，在几个大规模MIMO场景中的天线选择不仅降低了硬件复杂度和RF成本，而且提高了系统的能量效率。
2018-02-19 cs.IT math.IT
MIMO Underlay Cognitive Radio: Optimized Power Allocation, Effective Number of Transmit Antennas and Harvest-Transmit Tradeoff
本文分析了一种多输入多输出（MIMO）认知无线电系统的性能。特别地，次级发射器在空间复用传输模式下操作，而在次级接收器处采用迫零检测器。此外，次系统受到单天线主用户（PU）的干扰。为了提高二次传输的性能，在二次发射机处执行最优功率分配，其中约束由PU指定的最大可允许中断阈值。此外，辅发射天线的有效数量基于针对任意MIMO尺度的最优功率分配来指定。此外，推导了次系统各态历经信道容量的封闭表达式。然后，深入分析和评估了大规模MIMO次系统的场景，其中研究了捕获使能的次传输。分析了最优功率分配、有效副发射天线数、副发射天线与副接收天线之间的有效折衷以及副系统的平均信道容量。最后，大量的数值和模拟结果证实了我们的分析的有效性，同时提供了一些有用的工程见解。
2018-01-22 cs.IT math.IT
Optimal Transmit Antenna Selection for Massive MIMO Wiretap Channels
本文研究了发射天线选择对大规模MIMO系统保密性能的影响。我们考虑一个窃听设置中，选择一个固定数量的发射天线，然后通过它们发送机密消息到一个多天线合法的接收器，同时被偷听到的多天线窃听。对于这种设置，我们推导出一个精确的近似的瞬时保密率。使用这种近似，它示出，在一些窃听设置下的天线选择的有源天线的数量的增长提高了系统的保密性能的一些最佳的数量，并降低它时，这个最佳的数量被超越。这一观察结果表明，在一些大规模MIMO设置中的天线选择不仅降低了RF复杂度，而且提高了保密性能。然后，我们考虑各种情况下，推导出最佳数量的有源天线分析使用我们的大系统近似。数值研究表明，模拟和分析结果之间的准确匹配。
2018-03-04 cs.IT math.IT
A Simple Distributed Antenna Processing Scheme for Cooperative Diversity
在这封信中，多个中继信道的性能进行了分析的情况下，其中多个天线部署在中继。研究了中继站采用两种不同天线处理技术的简单重复编码解码转发协议。天线组合技术是用于接收的最大比组合（MRC）和用于发射的发射波束成形（TB）。结果表明，这些分布式天线组合技术可以利用全空间分集的中继信道，而不管在每个中继的中继和天线的数量，并提供显着的功率增益超过分布式空时编码技术。
2008-02-19 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
Error Performance of Various QAM Schemes for Nonrenegerative Cooperative MIMO Network with Transmit Antenna Selection
该文分析了瑞利衰落信道下双跳协作多输入多输出（MIMO）系统的性能。对于所考虑的系统模型，采用非再生MIMO方案与发射天线选择策略（TAS）。在该方案中，选择使接收机处的总接收信号功率最大化的单个发射天线用于发射。从平均符号出错率的各种正交幅度调制（QAM）方案，如一般阶六角形QAM（HQAM），一般阶矩形QAM（RQAM）和32交叉QAM（XQAM）的有用的见解。Monte-Carlo模拟进行验证推导出的解析表达式。
2018-09-05 cs.IT math.IT
Transmit Antenna Selection in Underlay Cognitive Radio Environment
认知无线电（CR）技术解决了频谱利用率不足的问题。在GPRS模式中，允许次要用户通信，只要它们的传输不会损害主要用户通信。发射天线选择是提高无线通信系统容量的低复杂度方法之一。在这篇文章中，我们提出并分析了一个发射天线选择方案的性能优势，为二次系统，确保所造成的瞬时干扰的二次发射机到主接收机是低于预定水平。封闭形式的表达式的中断概率，衰落量，和遍历容量的次级网络。Monte-Carlo模拟也进行了确认本文中提出的各种数学结果。
2014-07-30 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
Asymptotic Optimality of Massive MIMO Systems Using Densely Spaced Transmit Antennas
研究了具有均匀线阵的大规模多输入多输出（MIMO）系统的确定性物理模型。已知最大空间自由度是通过将天线元件间隔在载波波长的一半处来实现的。本文的目的是调查的影响，间距天线更密集的临界间隔。MIMO系统的可实现速率在大系统极限下进行评估，其中发射和接收天线阵列的长度趋于无穷大，天线间隔保持恒定。主要结果有两个方面：一种是在对信道情况作较弱假设的情况下，密集天线间距不能提高空间自由度归一化的MIMO系统的容量。另一个是正交相移键控的归一化可达速率收敛到最优高斯信令实现的归一化容量，因为在采取大系统限制后，发射天线间隔趋于零。后一结果是基于MIMO传输和信号空间表示中的快于奈奎斯特信令之间的数学相似性。
2016-01-21 cs.IT math.IT
Reduced ML-Decoding Complexity, Full-Rate STBCs for 4 Transmit Antenna Systems
对于$n_t$发射、$n_r$接收天线系统（$n_t \times n_r$系统），{ \it{full-rate} }空时块码（STBC）按信道使用发射$min(n_t,n_r)$复符号。在本文中，一个方案，以获得一个全速率的空时分组码为4个发射天线和任何$n_r$，具有降低ML解码复杂度。空时分组码的权矩阵由Clifford代数的酉矩阵表示得到。通过对STBC的符号进行打孔，可以获得$n_r < 4$的全速率设计。对于任何值的$n_r$，所提出的设计提供了最小的ML解码的复杂度在已知的代码。所提出的设计是在错误性能相媲美的4个发射天线，同时提供较低的ML解码复杂度的公知的完美的代码。此外，当$n_r < 4$时，所提出的设计具有比删余完美码更高的遍历容量。仿真结果证实了这些说法。
2010-01-12 cs.IT math.IT
Analysis of Ergodic Rate for Transmit Antenna Selection in Low-Resolution ADC Systems
本文分析了低分辨率模数转换器（ADC）系统中单发射天线选择（TAS）的遍历速率。使用低分辨率ADC是多天线系统的潜在功耗降低解决方案。采用TAS的低分辨率ADC系统可以进一步降低无线收发器的成本和功耗。考虑这类系统，我们用TAS导出了遍历速率的近似下界。在这里，我们利用近似分布的威布尔随机变量的总和，以解决在分析量化误差所涉及的挑战。然后，我们推导出近似遍历速率与TAS的单接收天线在封闭的形式，揭示了TAS增益在低分辨率ADC系统。推导了粗量化下单发射单接收天线系统的上界，并与TAS系统的遍历速率进行了比较。分析表明，TAS方法实现了一个很大的改善遍历率与适当数量的发射天线。仿真结果验证了所推导的遍历速率和由此产生的直观。
2019-01-25 cs.IT math.IT
Square Complex Orthogonal Designs with no Zero Entry for any $2^m$ Antennas
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，现有的SCOD大多包含大量的零。设计中的零导致高的峰均功率比，并且还对代码的硬件实现施加严格的约束，同时每当发送零时关闭一些发送天线。近来，每当$a+1$是2的幂时，已经为$2^a$发射天线构造了没有零条目的SCOD。虽然存在用于4个和16个发射天线的没有零项的代码，但是没有给出用于任何数目的发射天线的代码的一般构造方法。在本文中，我们构造的SCOD的任何权力的2数量的发射天线，其所有条目非零。仿真结果表明，对于相同天线数，在峰值功率约束下，本文构造的码性能优于现有的码，而在平均功率约束下，性能与现有的码相同。
2008-12-12 cs.IT math.IT
On Transmit Antenna Selection for Multiuser MIMO Systems with Dirty Paper Coding
在本文中，我们解决了多用户MIMO系统中的发射天线选择预编码。介绍了最优和降低复杂度的次优天线选择算法。研究了基于QR分解（QRD）的天线选择问题，并分析了其次优性的原因。我们介绍了传统的QRD为基础的算法，并提出了一个有效的QRD为基础的发射天线方案（maxR），这是实现和性能高效。此外，我们推导出上述算法的计算复杂性的显式公式。仿真结果和分析表明，在线性迫零和Tomlinson-Harashima预编码方案下，最大R算法仅需最优算法1dB和0.1dB的计算量的1%。
2010-12-09 cs.IT math.IT
Analysis on Transmit Antenna Selection for Spatial Multiplexing Systems: A Geometrical Approach
最近，多输入多输出（MIMO）无线通信系统因其提供空间分集或复用增益的能力而展现出显著的潜力。对于MIMO分集方案，已经知道。通过最佳天线选择，最大化后处理信噪比，可以保持整个系统的分集阶数。另一方面，在空间复用系统中，特别是那些利用实际的编码和解码方案的系统中，通过天线选择实现的分集阶数迄今为止还没有被严格地分析。在本文中，从几何的角度来看，我们提出了一个新的框架，从理论上分析的分集阶分别编码的空间复用系统与线性和判决反馈接收机的发射天线选择。我们严格地证明了当从发射侧选择L=2个天线时，对于Nr × Nt SM系统，可以实现（Nt-1）（Nr-1）的分集阶数;而对于L>2的情况，我们给出了可实现的分集阶数的界，并证明了最佳分集阶数至少为（Nt-L+1）（Nr-L+1）。此外，可以使用相同的几何方法来评估所考虑的具有发射天线选择的空间复用系统的分集复用折衷曲线。
2005-06-13 cs.IT math.IT
Enhanced Transmit Antenna Selection Scheme for Secure Throughput Maximization Without CSI at the Transmitter and its Applications on Smart Grids
本文讨论了在存在窃听者（Eve）的情况下，智能电表（Alice）和聚合器（Bob）之间建立安全通信链路的问题。拟议的设想假设：（i）MIMOME窃听信道;（ii）在Alice处的发射天线选择;（iii）在发射机处没有信道状态信息;（iv）固定Wyner码;以及（v）通过服务质量和保密中断约束两者来保证安全吞吐量。我们提出了一个简单的协议，以提高安全性，通过发射天线的选择，然后评估其性能的封闭形式的秘密中断和成功的传输概率。我们假设这些概率是我们的约束条件，然后最大限度地提高安全吞吐量，建立一个安全性和可靠性的权衡所提出的方案。我们的数值结果说明了这种权衡的安全吞吐量以及天线的数量在爱丽丝，鲍勃和夏娃的效果。有趣的是，在可靠性上的小牺牲允许在安全bps/Hz方面的保密增强。我们在智能电网应用程序中应用了这个想法，以举例说明，尽管Eve可能会获取家庭平均电力需求的一些样本，但这还不足以正确重建此类曲线。
2015-11-20 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
Scalable and Energy-Efficient Millimeter Massive MIMO Architectures: Reflect-Array and Transmit-Array Antennas
混合模拟-数字架构被认为是实现毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的有希望的候选者，因为它们通过将一些信号处理操作移动到模拟域中来实现所需的昂贵的射频（RF）链的数量的显著减少。然而，混合MIMO架构的包括RF分配器、组合器、移相器和线路连接的模拟馈送网络由于其对于大量发射天线的过高功耗而不可扩展。出于这种限制，在本文中，我们研究了新的大规模MIMO架构，即反射阵列（RA）和发射阵列（TA）天线。我们表明，RA和TA天线的预编码器必须满足不同的约束条件相比，传统的MIMO架构。考虑到这些限制，并利用毫米波信道的稀疏性，我们设计了一个有效的预编码器的基础上的正交匹配追踪算法的RA和TA天线。此外，为了公平地比较RA和TA天线与传统的全数字和混合MIMO架构的性能，我们开发了一个统一的功耗模型。我们的仿真结果表明，与传统的MIMO架构，RA和TA天线是高能效和完全可扩展的发射天线的数量方面。
2018-11-07 cs.IT math.IT
Transmit antenna subset selection in MIMO OFDM system using adaptive mutation Genetic algorithm
由于对高数据率、频谱效率、抑制干扰能力和传输鲁棒性的持续需求，多输入多输出技术被认为对于未来的无线通信系统具有吸引力。MIMO-OFDM技术在无线传输中具有传输高数据率的优势，同时结合了MIMO和OFDM的优点，能够提供良好的最大系统容量。在这个系统中的主要问题是，发射和接收天线的数量的增加导致硬件复杂性。针对这一问题，本文提出了一种基于自适应变异遗传算法（AGA）的最优发射天线子集选择方法。在MIMO-OFDM系统中，利用遗传算法的自适应变异来完成发射天线子集的选择。对于所有突变点，评估适应度函数，并从该值中选择基于最佳适应度的突变点。在选择最佳变异点之后，相应地执行变异过程。所提出的工作的实现是在工作平台MATLAB和性能进行评估与各种选择的发射天线子集。此外，现有的遗传变异和建议的遗传算法与自适应变异之间的比较结果进行了讨论。因此，利用所提出的工作，发射天线的选择具有最大的容量，从而导致降低硬件复杂度和不受干扰的数据率在MIMO-OFDM系统中
2014-09-11 cs.IT math.IT
Diversity Analysis of Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
研究了毫米波大规模MIMO系统的渐近分集分析。首先，对于采用分布式天线子阵列架构的单用户毫米波系统，其中发射机和接收机分别由Kt和Kr子阵列组成，当子阵列处的天线数量趋于无穷大时，建立了分集增益定理。具体地，假设所有子信道具有相同数量的传播路径L，该定理指出，通过采用这种分布式天线子阵列架构，可以实现KrKtL-Ns+1的分集增益，其中Ns是数据流的数量。该结果意味着与共置天线架构相比，使用分布式天线子阵列架构可以与KrKt成比例地按比例增加分集增益或复用增益。分集增益分析，然后扩展到多用户的情况下，以及与传统的部分连接的RF结构的情况下，在文献中。与混合模拟/数字处理得到的仿真结果证实了分析结果，并表明，分布式子阵列架构确实产生显着更好的分集性能比共址天线架构。
2018-01-01 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff for the Multiple-Antenna Wire-tap Channel
研究了短时功率约束下的衰落多天线（MIMO）窃听信道。定义了秘密分集增益和秘密复用增益。使用这些定义，秘密分集复用权衡（DMT）的计算分析没有发射机侧信道状态信息（CSI）和完整的CSI。当发送端没有CSI时，在高斯码本的假设下，证明了窃听者同时窃取了发送端和接收端的天线，秘密DMT依赖于剩余的自由度.当CSI在发射机（CSIT）处可用时，窃听者仅窃取发射机天线。这种对CSI可用性的依赖性不同于没有保密约束的DMT结果，其中在短期功率约束下，对于发射机处的无CSI和全CSI，DMT保持相同。当CSIT可用时，示出迫零型方案以实现秘密DMT。
2010-12-10 cs.IT math.IT
Transmission Capacity of Ad-hoc Networks with Multiple Antennas using Transmit Stream Adaptation and Interference Cancelation
ad-hoc网络的传输容量是每单位面积上活动发射机的最大密度，对于固定的传输速率，在每个接收机处给定中断约束。假设发射机位置服从泊松点过程分布，推导了每个节点配备多根天线时ad-hoc网络传输容量的上下界.发射机使用本征多模波束成形或其天线的子集来发射多个数据流，而接收机使用部分迫零来使用其空间接收自由度（SRDOF）中的一些来消除某些干扰。接收机或者消除最近的干扰源，或者消除最大化消除后信号干扰比的干扰源。使用所获得的界限，最佳的数据流的数量来发送，和最佳的SRDOF用于干扰消除推导出提供最佳的缩放的传输容量与天线的数量。在波束成形的情况下，单个数据流传输连同使用除了一个SRD 0 F之外的所有SRD 0 F用于干扰消除是最佳的，而在没有波束成形的情况下，单个数据流传输连同使用总SRD 0 F的一部分用于干扰消除是最佳的。
2011-09-19 cs.IT math.IT
Asymptotic Spectral Efficiency of Multi-antenna Links in Wireless Networks with Limited Tx CSI
提出了一种渐近技术，用于发现在无线网络中的多天线链路的频谱效率，其中发射机具有与其目标接收机相对应的信道状态信息（CSI）。假设发射机在有限数量的信道模式上发送独立的数据流，这限制了发送协方差矩阵的秩。这种技术被应用到空间分布的网络中，以获得一个近似的渐近频谱效率的干扰限制制度的函数的链路长度，发射机密度，每个接收机和发射机的天线数，发送流的数量和路径损耗指数。据发现，目标接收器CSI，这可以获得低开销的双工系统与互易性，可以提高频谱效率几倍，特别是当链路长度是大的，节点密度高或两者兼而有之。此外，每链路的频谱效率被发现是一个函数的节点密度的接收器天线的数量的比率，它往往可以得到改善，如果节点使用较少的流传输。通过Monte-Carlo仿真对有限大小的系统进行了验证，并且在每个接收机的用户和天线数量接近无穷大的情况下，这些结果是渐近的。
2010-09-21 cs.IT math.IT
Downlink Performance and Capacity of Distributed Antenna Systems
本文研究了分布式天线系统下行信道的性能。我们首先建立遍历容量的分布式天线，在不同的信道侧信息（CSI）的假设。我们考虑一个广义的分布式天线系统与$N$分布式端口，其中每个端口都配备了一个阵列的$L$发射天线和约束由一个固定的发射功率。对于这个系统，我们计算的下行链路容量到一个单天线接收机，在不同的假设下，在发射机的信道状态的可用性。在建立了分布式天线系统各态历经容量的信息论分析之后，本文还研究了天线布局对系统性能的影响。特别是，我们研究了分布式天线系统中的发射天线的最佳位置。我们提出了一个相当一般的框架，这种优化没有约束的天线的位置。基于随机逼近理论，我们采用了一种配方，适合在各种无线网络场景中的节点布局优化。我们发现，覆盖区域内的天线的最佳位置可以显着提高无线网络的功率效率。
2011-09-14 cs.IT math.IT
Transmit Antenna Selection for Physical-Layer Network Coding Based on Euclidean Distance
物理层网络编码（PNC）是一种对时延敏感且频谱效率高的通信应用，特别是在双向中继信道（TWRC）中。在本文中，我们提出了一个多输入单输出（MISO）固定网络编码（FNC）系统的错误性能分析与两种不同的发射天线选择（TAS）计划。对于第一种方案，其中的天线选择是基于最强的信道进行的，我们推导出一个紧密的封闭形式上界的平均出错率（SER）与$M$ -ary调制，并表明该系统实现了分集阶数为1的$M > 2$。接下来，我们提出了一种基于欧氏距离（ED）的天线选择方案，该方案在误差性能方面优于第一种方案，并且示出了在两个用户处的天线数量的最小值所实现的分集阶下界。
2017-09-13 cs.IT math.IT
Transmit Signal and Bandwidth Optimization in Multiple-Antenna Relay Channels
在多天线中继信道中考虑了发射信号和带宽的优化。假设所有终端都有信道状态信息，全双工中继下的割集容量上界和解码转发速率通过将它们表示为凸优化问题来评估。对于半双工中继，带宽分配和发送信号联合优化。此外，可实现的速率的基础上的压缩和转发传输策略，使用率失真和Wyner-Ziv压缩方案。据观察，当中继接近源，解码和转发几乎是最佳的，而压缩和转发实现良好的性能时，中继接近目的地。
2010-01-18 cs.IT math.IT
Optimum Diversity-Multiplexing Tradeoff in the Multiple Relays Network
在本文中，考虑了多中继网络中，其中$K$单天线中继辅助单天线发射机与单天线接收机在半双工模式下进行通信。一个新的放大和转发（AF）计划提出了这个网络，并实现最佳的分集复用的权衡曲线。
2007-09-27 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in Multi-Antenna Multi-Relay Networks: Improvements and Some Optimality Results
本文研究的好处放大转发（AF）中继在多天线无线网络的设置。随机顺序（RS）中继的概念以前在文献中介绍，并表明，它实现了最大的分集增益在一般的多天线网络。在这里，我们表明，随机酉矩阵乘法在中继节点授权RS计划，以实现更好的分集复用权衡（DMT）相比，传统的AF中继。首先，我们研究了多天线全双工单中继两跳网络的情况下，我们表明，RS达到最佳DMT。应用这一结果，我们得到了一个新的可实现的DMT的情况下，多天线半双工并行中继网络。有趣的是，事实证明，RS方案的DMT对于多天线两个并行非干扰半双工中继的情况是最佳的。接下来，我们表明，随机酉矩阵乘法也提高了DMT的非正交AF中继方案的情况下，多天线单中继信道。最后，我们研究了一般情况下的多天线全双工中继网络，并推导出一个新的下界的DMT使用RS计划。
2009-12-20 cs.IT math.IT
Per-antenna Constant Envelope Precoding for Large Multi-User MIMO Systems
我们考虑多用户MIMO广播信道下，$M$单天线用户和$N$发射天线的约束下，每个天线发射的信号具有恒定的包络（CE）。这样做的动机是CE信号便于使用功率高效的RF功率放大器。分析和数值结果表明，在某些温和的条件下的信道增益，对于一个固定的$M$，阵列增益是可实现的，即使在严格的每天线CE约束（基本上，对于一个固定的$M$，在足够大的$N$的总发射功率可以减少增加$N$，同时保持一个固定的信息速率给每个用户）。模拟i.i.d.瑞利衰落信道表明，总发射功率可以随着$N$的增加而线性降低（即，一个O（N）阵列增益）。我们还提出了一个预编码方案，找到接近最优的CE信号发送，并具有O（MN）的复杂度。此外，在实现固定的期望信息和速率所需的总发射功率方面，尽管严格的每天线CE约束，所提出的CE预编码方案执行接近于仅平均总发射功率约束信道的和容量实现方案。
2012-06-13 cs.IT math.IT
Reduced ML-Decoding Complexity, Full-Rate STBCs for $2^a$ Transmit Antenna Systems
对于$n_t$发射、$n_r$接收天线系统（$n_t \times n_r$系统），{ \it{full-rate} }空时块码（STBC）每信道使用发射$n_{min} = min(n_t,n_r)$复符号，并且通常具有$M^{n_tn_{min}}$量级的ML解码复杂度（考虑正方形设计），其中$M$是星座大小。在本文中，一个计划，以获得一个全速率STBC的$2^a$发射天线和任何$n_r$，减少ML解码复杂度的顺序为$M^{n_t(n_{min}-3/4)}$，提出。提出的空时分组码的权重矩阵是从Clifford代数的酉矩阵表示中获得的。对于$n_r$的任何值，所提出的设计提供了从完全ML解码复杂度降低$M^{3n_t/4}}$的因子。众所周知的2个发射天线的Silver码是所提出的方案的特殊情况。此外，它示出了使用该方案构造的代码具有更高的遍历容量比众所周知的打孔完美码的$n_r < n_t$。符号错误率的仿真结果示出了$8 \times 2$系统，其中所提出的代码的比较是与8个发射天线的穿孔完美码。该码在降低ML译码复杂度和提高遍历容量的同时，在误码性能上与删余完美码相当。
2010-03-14 cs.IT math.IT
On-off Switched Interference Alignment for Diversity Multiplexing Tradeoff Improvement in the 2-User X-Network with Two Antennas
为了提高干扰信道中的分集增益，从而最大限度地提高分集复用权衡（DMT），我们提出了开关切换干扰对齐（IA），其中IA是间歇性地利用开关IA开/关。对于开关量，本文采用了符号扩展IA和Alamandro编码IA。推导和分析所提出的方案的DMT，我们发现，间歇利用IA与同时非唯一解码可以改善DMT在2用户X信道与两个天线。所提出的两种方案都被示出为实现4的分集增益和$\frac{4}{3}$的每个用户的DoF。特别是，开关切换IA与Alamerican编码，据我们所知，超过任何其他现有的计划，2用户X信道与两个天线，几乎接近理想的DMT。
2018-11-21 cs.IT math.IT
Diversity Limits of Compact Broadband Multi-Antenna Systems
为了在紧凑型无线设备上支持多个天线，收发器通常设计有补偿互耦合的匹配网络。一些工作已经表明，当最佳匹配应用于这样的系统时，可以以系统带宽的明显减小为代价来改善中心频率处的性能。本文讨论的问题是如何耦合影响带宽的情况下，圆形阵列。它将被证明，互耦合创建本征模式（虚拟天线）与不同的频率响应，使用标准的匹配技术。我们还将演示如何常见的通信技术，如分集OFDM将需要进行优化，以补偿这些影响。
2012-10-23 cs.IT math.IT
On Achievable Degrees of Freedom for the Frequency-Selective K-User Interference Channel in the Presence of an Instantaneous Relay
本文研究了具有多个接收和发射天线的瞬时中继（IR）存在时频率选择性K用户干扰信道的自由度（DoF）。我们研究了两个场景的基础上的红外天线的合作能力。首先，我们假设IR接收和发射天线可以相互协调，其中每个发射天线的发射信号可以取决于所有接收天线的接收信号，并且我们推导出该模型的可实现的自由度。在我们的干扰对齐方案中，我们将接收机分为两组，称为干净和脏接收机。我们设计我们的计划，使一部分的消息干净的接收机可以在IR解复用。因此，IR可以使用这些消息流的干扰消除在干净的接收机。接下来，我们考虑一个IR，其天线没有相互协调，其中每个发射天线的发射信号只取决于其相应的接收天线的接收信号，我们推导出一个可实现的自由度为它。我们表明，可实现的自由度大大降低相比，协调的情况下。在这两个模型中，我们的方案实现了最大的K自由度，如果发射和接收天线的数量是一个有限的阈值以上。
2021-09-20 cs.IT math.IT
Rate of Channel Hardening of Antenna Selection Diversity Schemes and Its Implication on Scheduling
对于多天线系统，我们计算了当发射机选择具有最强信道的发射天线时天线选择增益的渐近分布。我们用它来渐近估计的基本信道容量分布，并证明，与多输入/多输出（MIMO）系统，天线选择系统的信道硬化在一个较慢的速度，因此一个显着的多用户调度增益可以存在- O（1/ log m）的信道选择，而不是O（1/ sqrt{m}）的MIMO，其中m是发射天线的数量。此外，即使没有这种调度增益，它表明，发射天线选择系统优于开环MIMO系统在低信号干扰加噪声比（SINR）制度，特别是对于少量的接收天线。这可能对无线系统设计有一些影响，因为现代无线系统中的大多数用户具有低SINR
2007-03-05 cs.IT math.IT
Wireless Powered Dual-Hop Multi-Antenna Relaying Systems: Impact of CSI and Antenna Correlation
研究了多天线中继中信道状态信息和天线相关性对无线供电双跳放大转发中继系统性能的影响。根据中继站处的可用CSI，考虑两种不同的场景，即，瞬时CSI和统计CSI，其中中继站仅访问天线相关矩阵。采用功率分配架构，我们提出了一个详细的性能研究这两种情况下。推导了系统中断概率和遍历容量的解析表达式。此外，简单的高信噪比（SNR）中断近似。结果表明，天线相关性本身并不影响可达分集阶数，中继端CSI的可用性决定了可达分集阶数。利用瞬时CSI可以实现全分集阶数，而利用统计CSI只能实现分集阶数1。此外，发射天线相关性和接收天线相关性对各态历经容量表现出不同的影响。此外，天线相关性对遍历容量的影响也很大程度上取决于可用的CSI和工作SNR。
2017-03-06 cs.IT math.IT
Maximum Throughput in Multiple-Antenna Systems
研究了具有瑞利分布的非相关块衰落环境中的点对点多天线信道。在发送端不知道信道状态信息（CSI），而接收端具有理想CSI的假设下，推导了该信道的最大吞吐量和最大期望速率。首先，我们证明了在多输入单输出（MISO）信道中，最大化吞吐量的最佳传输策略是使用所有可用的天线，并与不相关的信号进行相等的功率分配。此外，为了提高期望速率，应用了多层编码。类似地，我们建立了发送不相关的信号，并在每一层的所有可用天线上执行相等的功率分配是最佳的。给出了MISO信道最大连续层期望速率的封闭表达式。此外，我们研究多输入多输出（MIMO）信道，并制定在渐近低和高信噪比制度，也渐近大量的发射或接收天线通过获得最佳的发射协方差矩阵的最大吞吐量。最后，一个分布式天线系统，其中两个单天线发射机要发送一个共同的消息，单天线接收机，被认为是。结果表明，该系统具有相同的中断概率，因此，吞吐量和预期的速率，作为一个点对点的$2\times 1$ MISO信道。
2012-01-15 cs.IT math.IT
Optimal Transmit Antenna Deployment and Power Allocation for Wireless Power Supply in an Indoor Space
针对室内未知位置移动接收机的无线供电问题，提出WPT系统并构建最大-最小优化问题，证明离散发射天线架构优于连续孔径天线，实现了最优天线部署与功率分配。
2024-06-01 cs.IT eess.SP 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
Interleaving Channel Estimation and Limited Feedback for Point-to-Point Systems with a Large Number of Transmit Antennas
我们介绍和调查的机会，多天线通信计划的训练和反馈阶段交错和相互作用。具体来说，与传统的方案，发射机首先训练所有的天线一次，然后接收一个反馈消息，我们考虑的情况下，发射机，而不是一个接一个地训练它的天线，并立即接收反馈信息后，训练它的每一个天线。反馈消息可以要求发射机训练另一天线;或者，它可以终止反馈/训练阶段并提供量化的码字（例如，波束成形向量）用于数据传输。作为具体应用，我们考虑具有$t$发射天线、短期功率约束$P$和目标数据率$ρ$的多输入单输出系统。我们表明，对于任何$t$，与具有完美的发射机和接收机信道状态信息的系统相同的中断概率可以实现与每个信道状态的$R_1$比特的反馈速率和通过训练$R_2$平均发射天线，其中$R_1$和$R_2$是独立的$t$，并且仅依赖于$ρ$和$P$。此外，我们设计可变速率量化器的信道系数，以进一步减少我们的计划的反馈率。
2018-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
A New Transmit Antenna Selection Technique for Physical Layer Security with Strong Eavesdropping
针对强窃听场景，论文提出一种基于窃听者的新型TAS技术，无需窃听者瞬时CSI即可优于传统合法CSI准则，并用解析与仿真验证其安全增益。
2021-11-22 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis of Multi-Antenna Cognitive Radio Systems Using Extreme Value Theory
我们考虑一个频谱共享的认知无线电系统与天线选择应用在次级发射机（ST）。基于极值理论，推导出辅助接收机信干噪比渐进分布的简单而准确的表达式。利用这一结果，渐近平均容量和中断容量的次要用户（SU）的推导。随着发射天线数$N$的增加，所得到的渐近容量接近精确结果.结果表明，当ST的发射功率受到最大允许干扰水平的限制时，SU的速率缩放为$\log(N)$，而如果ST受到最大发射功率的限制，则速率缩放为$\log(\log(N))$。
2015-06-17 cs.IT math.IT
Asymptotics of Nonlinear LSE Precoders with Applications to Transmit Antenna Selection
本文研究了在一般罚函数约束下，最小化输入输出失真的最小二乘（LSE）预编码器的大系统性能。渐近性是通过复制方法以一般形式确定的，其中包括对称性破坏（RS）和对称性破坏（RSB）ansätze。因此，推导出了用于RSB的$b$步的LSE预编码器的“边际解耦性质”。所研究的设置的一般性，使我们能够解决特殊情况下，其中的有源发射天线的数量受到限制。我们的数值研究表明，基于“$\ell_1$ -范数”最小化的LSE预编码器的计算效率形式执行接近“零范数”惩罚函数的情况下，具有相当大的改进相比，随机天线选择。结果表明，对于BPSK信号和有限数量的有源天线的情况下，RS无法预测的性能，而RSB的预测是与理论界一致。
2017-05-11 cs.IT math.IT
Optimal Transmit Power and Antenna Selection to Achieve Energy Efficient and Low Complexity in fifth generation Massive MIMO Systems
研究了多小区大规模多输入多输出系统中的联合天线选择和最优发射功率问题。导频干扰和激活的发射天线选择在最大化能量效率中起着至关重要的作用。我们推导出的封闭形式的最大能量效率与最大比传输的大规模衰落的完整知识，同时考虑到信道估计和消除导频污染时，天线接近无穷大。基于拉格朗日多层迭代算法和牛顿迭代算法，研究了最小化导频复用下的联合最优天线选择和最优发射功率问题.可实现的高数据率和总发射功率分配这两种情况对于性能最大能量效率是至关重要的。我们提出了新的功耗为每个天线的发射功率放大器和电路功耗的基础上，分析准确的功耗。仿真结果表明，当噪声功率小于接收导频功率时，基于合理最大发射功率的低复杂度迭代算法可以获得最大能量效率。所提出的低复杂度迭代算法通过重复最小化的导频信号直到实现最佳天线选择和发射功率来提供最大的能量效率。
2021-06-04 cs.IT eess.SP math.IT
Fronthaul Compression and Transmit Beamforming Optimization for Multi-Antenna Uplink C-RAN
针对上行云无线接入网（C-RAN），提出了联合前传压缩和发射波束赋形的设计方案，其中多天线用户终端通过多天线基站（BS）作为中继节点与基于云计算的集中式处理器（CP）进行通信。采用一种压缩转发中继策略，称为VMAC方案，基站可以进行单用户压缩或Wyner-Ziv编码，对接收信号进行量化，并通过容量受限的前传链路将量化比特发送给CP; CP采用连续干扰消除（SIC）接收机或线性最小均方误差（MMSE）接收机进行连续解码。在此基础上，本文研究了用户端的发射波束形成器和基站端的量化噪声协方差矩阵的联合优化，以最大化网络效用。首先提出了一种新的加权最小均方误差逐次凸逼近（WMMSE-SCA）算法，用于在单用户压缩的情况下，在用户发射功率和前传容量约束下最大化加权和速率。假设一个启发式的解压缩顺序，所提出的算法，然后适用于优化Wyner-Ziv编码下的发射波束成形和前传压缩。本文还提出了一种低复杂度的单独设计，包括优化发射波束形成器的高斯矢量多址信道，以及每个天线的量化器，在每个BS的天线上的均匀量化噪声电平。数值结果表明，通过优化波束成形和前传压缩，C-RAN可以显着优于传统的蜂窝网络。此外，低复杂度的单独设计已经在实际感兴趣的范围内非常接近于优化的联合设计。
2017-05-08 cs.IT math.IT
Competitive Use of Multiple Antennas
提出了一种博弈论框架来分析在多用户MIMO场景中，发射机和接收机都配备有多个天线的情况下，找到最佳的数据流传输数量的问题。在没有信道状态信息（CSI）在任何发射机，并使用中断容量作为效用函数与迫零接收机，每个用户被证明是在纳什均衡发送一个单一的数据流中存在足够数量的用户。传输一个单一的数据流也被证明是最佳的中断容量的总和最大化在存在足够数量的用户。在每个发射机处可用CSI的情况下，并且使用每焦耳能量的成功比特数作为效用函数，在纳什均衡，每个用户被示出为在最佳本征模式上发送单个数据流，该最佳本征模式需要最少的发射功率来实现固定的信号干扰比。利用局部粗方向保持映射的概念，证明了当以每焦耳能量的成功比特数为效用函数时，纳什均衡的存在性。
2011-04-06 cs.IT math.IT
Near Capacity Signaling over Fading Channels using Coherent Turbo Coded OFDM and Massive MIMO
推导了在衰落信道中无差错传输所需的最小平均信噪比（SNR），并证明了该信噪比等于加性高斯白噪声（AWGN）信道的SNR，即$-1.6$ dB。针对Turbo编码的多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统，提出了一种用于定时和载波同步以及信道估计的离散时间算法。仿真结果表明，使用两个发射天线和两个接收天线，在每比特平均SNR为5.5 dB时，可以实现$10^{-5}$的出错率。然后，我们提出了一种近容量信令方法，其中每个发射天线使用不同的载波频率。使用近容量的方法，我们表明，它是可能的，以实现$2\times 10^{-5}$的BER在平均SNR每比特仅为2.5 dB，每个发射天线一个接收天线。当每个发射天线的接收天线的数目增加到128时，则在1.25 dB的每比特平均SNR下获得$2\times 10^{-5}$的BER。在所有情况下，发射天线的数量为2，并且频谱效率为1比特/传输或1比特/秒/Hz。换句话说，每个发射天线发送0.5比特/传输。只要每个发射天线使用不同的载波频率，就可以通过增加发射天线的数量来获得更高的频谱效率，而不会损失BER性能。近容量方法的发射信号频谱可以通过脉冲整形来限制。在所有的仿真中，使用了四状态Turbo码。对应的turbo解码器使用八次迭代。该算法可以在可编程硬件上实现，并且有很大的并行处理范围。
2017-11-28 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface Assisted Secure Wireless Communications with Multiple-Transmit and Multiple-Receive Antennas
在本文中，我们提出了智能反射面（IRS）辅助安全无线通信与多输入多输出天线（IRS-MIMOME）。所考虑的场景是配备有多个天线的接入点（AP）在配置有多个天线的窃听者存在的情况下在下行链路中与启用多天线的合法用户通信。特别地，研究了在IRS处的相移能力具有两种不同假设的情况下，AP处的发送协方差矩阵和IRS处的反射系数的联合优化以最大化IRS-MIMOME系统的保密率，即，IRS具有连续的反射系数，IRS具有离散的反射系数。对于前一种情况，由于公式化问题的非凸性，提出了基于交替优化（AO）的算法，即，对于给定的IRS处的反射系数，使用基于连续凸近似（SCA）的算法来求解发射协方差矩阵优化，而对于给定的AP处的发射协方差矩阵，再次使用替代优化来单独地优化IRS处的每个反射系数与其他固定反射系数。对于单个反射系数的优化，给出了最优解的封闭形式或区间。然后，将该算法推广到IRS的离散反射系数模型。最后，通过数值仿真验证了该算法的性能优于其他基准算法。
2020-01-24 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
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
Precoding under Instantaneous Per-Antenna Peak Power Constraint
我们考虑一个多用户（MU）多输入单输出（MISO）下行链路系统，其中M个单天线用户和N个发射天线，每个天线上有一个非线性功率放大器（PA）。代替从天线发射恒定包络（CE）信号以具有高功率效率的PA，我们放松CE约束并允许发射信号具有小于或等于每个PA处的可用功率的瞬时功率。功率放大器的功率效率降低，但仿真结果表明，在误码率（BER）方面的相同的性能可以实现更少的发射功率和更少的PA功耗。我们提出了一个线性和非线性预编码器的设计，以减轻多用户干扰（MUI）的约束下的最大瞬时每天线峰值功率。
2017-02-03 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
A Full-Diversity Beamforming Scheme in Two-Way Amplified-and-Forward Relay Systems
考虑一个简单的双向中继信道，其中两个单天线源通过多天线中继交换信息。针对这种情况，现有的能够实现全分集阶数的方法都是基于天线/中继选择的，其中波束形成的难点在于单个波束形成器需要服务于两个目的地。在本文中，我们提出了一种新的全分集波束形成方案，确保中继信号在两个目的地的相干组合。分析和数值结果表明，该方案可以优于现有的一个基于天线选择。
2014-05-28 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Optimization for MIMO Broadcast Channels
研究MIMO广播信道的基本能量效率极限对绿色无线通信的发展具有重要意义。在本文中，我们解决了MIMO-BC的EE优化问题，并考虑了一个实际的功率模型，即，考虑与活动发射天线的数量相关的发射独立功率。在此基础上，提出了一种新的优化方法，在固定的发射天线组下优化发射协方差，然后利用主动发射天线选择（ATAS）。在发送协方差优化过程中，通过求解一系列基于块坐标上升算法的凹分式规划，提出了一种全局最优的能量有效的迭代注水方案。在此之后，ATAS被用来确定活动的发射天线集。由于激活更多的发射天线可以实现更高的和速率，但是以更大的发射独立功耗为代价，因此在和速率增益与功耗之间存在折衷。在这里，ATAS可以利用最佳的权衡，从而进一步提高EE。最佳的穷举搜索和低复杂度的范数为基础的ATAS计划的开发。通过仿真，我们讨论了不同参数对MIMO-BC的EE的影响。
2012-06-09 cs.IT math.IT
A New Hybrid Half-Duplex/Full-Duplex Relaying System with Antenna Diversity
混合半双工/全双工（HD/FD）中继方案是克服全双工（FD）中继模式自干扰的一种有效方法。然而，传统的HD/FD混合方案没有考虑系统工作在HD模式时FD节点的多个天线所带来的分集增益，导致系统资源的浪费。本文提出了一种新的混合HD/FD中继方案，当系统工作在HD模式时，该方案利用FD中继节点的两根天线进行接收和发送。在多天线情况下，中继节点采用最大比合并/最大比传输的方式对信号进行处理。基于此方案，我们推导出精确的封闭形式的系统中断概率，并进行各种数值模拟。仿真结果表明，与传统方案相比，该方案显著改善了系统中断性能，能够更有效地缓解剩余自干扰的不利影响。
2018-02-21 cs.IT math.IT
