Degrees of Freedom in Multiuser MIMO
我们探讨了各种多用户MIMO通信场景，如多址接入，广播，干扰，中继，X和Z信道的可用自由度。对于两用户MIMO干扰信道，我们找到了一个一般的内界和一个基因辅助的外界，在许多情况下，给我们的确切数量的自由度。我们还研究了一个共享和发送方案的发射机合作。对于共享和传输方案，我们展示了发射机合作的收益是如何完全抵消的成本，使合作，使可用的自由度不增加。
2005-10-19 cs.IT math.IT
Tomlinson-Harashima Precoding for Multiuser MIMO Systems with Quantized CSI Feedback and User Scheduling
本文研究了采用贪婪用户选择的下行多用户MIMO传输中基于低复杂度量化CSI的Tomlinson-Harashima（TH）预编码方案的和速率性能。利用极值理论导出了每个选定用户的输出信干噪比的渐近分布以及随着用户数K增大的渐近和速率。对于固定的有限信噪比和有限数量的发射天线$n_T$，我们证明了随着K的增长大，所提出的方法可以实现最佳的总和速率缩放的MIMO广播信道。我们还证明，如果我们忽略预编码损失，这种方法的平均总和速率收敛到MIMO广播信道的平均总和容量。我们的研究结果提供了深入了解量化CSI对多用户分集增益造成的多用户干扰的影响。
2014-08-03 cs.IT math.IT
MSE-optimal 1-bit Precoding for Multiuser MIMO via Branch and Bound
在本文中，我们解决的总和均方误差（MSE）最优的1比特量化预编码问题，正是小到中等规模的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统通过分支定界。为此，我们重新制定了原来的NP难预编码问题作为一个树搜索，并部署了一些策略，提高修剪效率，而不牺牲最优性。我们评估的错误率性能和复杂性的1位分支定界（BB-1）预编码器，并比较其功效现有的，次优的MU-MIMO系统中的1位预编码算法。
2018-04-09 cs.IT math.IT
Joint User Selection and Precoding in Multiuser MIMO Systems via Group LASSO
多用户MIMO环境中的联合用户选择和预编码可以被解释为线性模型中的组稀疏恢复。在这个问题中，具有群稀疏性的信号将从欠定方程组中重构。本文利用这一等价解释，并开发了一个计算上易处理的算法的基础上的方法组LASSO。与现有技术相比，所提出的方案在两个不同的方面显示出性能增强：更高的可实现的和速率和更低的干扰，在非选择的用户终端。
2019-10-24 cs.IT math.IT
Joint Optimization of Power Allocation and Training Duration for Uplink Multiuser MIMO Communications
在本文中，我们考虑了一个多用户多输入多输出（MU-MIMO）通信系统之间的基站配备了多个天线和多个移动用户，每个都配备了一个单一的天线。考虑上行链路场景。上行链路信道由基站通过训练阶段获取。两个线性处理方案，即最大比合并（MRC）和迫零（ZF）。我们优化的训练周期和最佳的训练能量的平均和峰值功率约束下，使可实现的和速率最大化。
2014-09-22 cs.IT math.IT
Multiuser SM-MIMO versus Massive MIMO: Uplink Performance Comparison
在本文中，我们提出了大规模多用户{ \em空间调制多输入多输出（SM-MIMO）}系统中的信号检测算法。在大规模SM-MIMO中，每个用户配备有多个发射天线（例如，2或4个天线），但只有一个发射RF链，并且基站（BS）配备有数十到数百个（例如，128)接收天线。在SM-MIMO中，在给定的信道使用中，每个用户激活其多个发射天线中的任何一个，并且除了通过常规调制符号（例如，QAM）。我们提出了两种不同的算法用于在BS处检测大规模SM-MIMO信号;一种是基于{ \em消息传递}，另一种是基于{ \em局部搜索}。所提出的算法实现了很好的性能和规模。此外，对于相同的频谱效率，多用户SM-MIMO比传统的多用户MIMO（最近被称为大规模MIMO）好几个dB;例如，对于16个用户、BS处的128个天线以及每用户4个bpcu，在$10^{-3}$未编码BER处，具有每用户4个发射天线和4-QAM的SM-MIMO比具有每用户1个发射天线和16-QAM的大规模MIMO性能好大约4到5dB。SM-MIMO优于大规模MIMO的SNR优势可以归因于以下原因：（i）由于空间索引比特，SM-MIMO可以使用与大规模MIMO中的QAM字母表相比更低阶的QAM字母表来实现相同的频谱效率，以及（ii）对于相同的频谱效率和QAM大小，大规模MIMO将需要每个用户更多的空间流，这导致空间干扰增加。
2013-11-06 cs.IT math.IT
Energy Efficiency in Hybrid Beamforming Large-scale mmWave Multiuser MIMO with Spatial Modulation
针对毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统中使用空间调制的混合波束成形的全局能量效率（GEE）最大化的无线电资源分配问题进行了解决。分析了该优化问题的理论性质，提出了两个可证明收敛的优化算法。前者实现了全局最优，而后者以较低的计算复杂性来权衡最优性。然而，数值结果表明，这两种算法在实际情况下达到全局最优。
2018-06-13 cs.IT math.IT
Low-High SNR Transition in Multiuser MIMO
多用户MIMO（MU-MIMO）在无线蜂窝网络广泛采用的3GPP LTE标准中起着关键作用。虽然精确和渐近的和率结果是众所周知的，获得直观的分析结果，中等信号噪声比（SNR）的问题仍然没有解决。在本文中，我们提出了弯曲点，它量化了低SNR和高SNR之间的过渡;即，高SNR区域的开始。我们推导出MU-MIMO与迫零预编码的弯曲点，并表明它与零和速率线的高SNR渐近线的截距密切相关。利用这一结果，我们得到了一个新的近似的和率在弯曲点-提供了一个有用的经验法则的影响，在中等信噪比增加天线的数量。
2014-09-15 cs.IT math.IT
Interference Alignment for Multicell Multiuser MIMO Uplink Channels
本文提出了一种线性干扰对齐（IA）方案，可用于一般的多小区多用户MIMO蜂窝网络的上行链路信道。所提出的方案旨在将由来自一组发射机的信号引起的干扰对准到由仅来自这些发射机的子集的信号建立的子空间中，从而有效地减少干扰发射机的数量。给出了所提方案可实现的总自由度的封闭表达式，并通过数值分析表明，所提方案在某些情况下可实现最优自由度，在大多数情况下可提供比其他相关方案更高的总自由度.
2014-08-21 cs.IT math.IT
Poisoned Feedback: The Impact of Malicious Users in Closed-Loop Multiuser MIMO Systems
发射端准确的信道状态信息（CSI）是多天线网络下行链路频谱效率最大化的关键。在这项工作中，我们分析了一种新形式的物理层攻击这样的闭环无线网络。具体而言，本文考虑了恶意用户在多用户组播系统中故意不准确的反馈的影响。数值结果表明，由于敌对用户故意反馈虚假CSI，闭环传输方案的性能显着下降。
2010-08-23 cs.IT math.IT
Secure Communication for Spatially Correlated RIS-Aided Multiuser Massive MIMO Systems: Analysis and Optimization
本文研究了利用人工噪声的可重构智能表面（RIS）辅助多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统中的安全通信。首先推导出空间相关MIMO信道下遍历保密率的封闭表达式。通过使用这个派生的结果，我们进一步优化AN的功率分数在封闭的形式和RIS相移通过开发一个基于梯度的算法，它只需要统计信道状态信息（CSI）。我们的分析表明，在RIS的空间相关性提供了一个额外的维度优化RIS相移。数值模拟验证了分析结果，显示了深刻的系统参数之间的相互作用和保密性能的退化，由于在RIS的高空间相关性。
2023-01-10 cs.IT math.IT
Multiuser MIMO Wireless Energy Transfer With Coexisting Opportunistic Communication
这封信认为，一个主要的多用户多输入多输出（MIMO）无线能量传输（WET）系统和一个共存的次要的点对点MIMO无线信息传输（WIT）系统之间的频谱共享，其中WET产生干扰WIT和降低其吞吐量性能。我们表明，由于干扰，WIT系统遭受损失的自由度（DoF）的能量发射机（ET），其中，在一般情况下，需要大于1，以优化多用户WET与用户公平性的考虑发送的能量波束的数量成正比。为了最小化WIT中的自由度损失，我们进一步提出了一种基于分时原理的新的单波束能量传输方案，其中ET每次发送一个最优能量波束。这种新的方案实现了相同的WET系统的最佳性能，并最大限度地减少其干扰的WIT系统的影响。
2015-01-09 cs.IT math.IT
Study of Multiuser Scheduling with Enhanced Greedy Techniques for Multicell and Cell-Free Massive MIMO Networks
在这项工作中，我们研究的和速率性能的多小区和无小区的大规模MIMO系统使用线性预编码和多用户调度算法。我们考虑使用一个网络为中心的聚类方法，以减少计算复杂性的技术应用到无细胞系统。然后，我们开发了一个贪心算法，考虑多个候选人的子集的用户进行调度，并接近最佳的穷举搜索的性能。我们评估建议和现有的调度算法在多小区和无小区网络具有相同的覆盖区域。数值结果表明，针对现有的方法，所提出的调度算法的和速率性能。
2023-03-12 cs.IT math.IT
Success Probability and Area Spectral Efficiency in Multiuser MIMO HetNets
我们推导出一个通用的和封闭形式的结果，在下行链路多天线（MIMO）异构蜂窝网络（HetNets）的成功概率，利用一种新的Toeplitz矩阵表示。该主要结果等效于信号干扰比（SIR）分布，其包括多用户MIMO、单用户MIMO和针对随机放置的基站（BS）的$K$不同层的每层偏置，假设迫零预编码和完美信道状态信息。这个结果的大SIR极限允许一个简单的封闭形式，它在中等SIR下是准确的，例如，5 dB以上。这些结果表明，SISO HetNet的SIR不变性不适用于MIMO HetNet;相反，成功概率可能会随着网络密度的增加而降低。我们证明了最大的成功概率是通过激活只有一层的BS，而最大的面积频谱效率（ASE）是通过激活所有的BS。这揭示了多用户MIMO HetNet中ASE和链路可靠性之间的独特权衡。为了实现最大的ASE，同时保证一定的链路可靠性，我们开发了有效的算法来找到最佳的BS密度。结果表明，随着链路可靠性要求的增加，更多的BS和更多的层应该被停用。
2016-02-06 cs.IT 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
Multi-Branch Lattice-Reduction SIC for Multiuser MIMO Systems
在本文中，我们提出了一种新的检测技术的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统。该方案结合了格型约简（LR）变换，使信道矩阵接近正交，然后采用多分支（MB）技术与连续干扰消除（SIC）。在该方案中，所有分支的接收滤波器都需要单个LR变换，这为每个分支提出了不同的排序，并生成检测候选列表。根据最大似然（ML）选择准则选择估计符号的最佳矢量。仿真结果表明，该检测结构具有接近最优的性能，而计算复杂性远低于ML检测器。
2014-12-05 cs.IT math.IT
Adaptive Reduced-Rank MBER Linear Receive Processing for Large Multiuser MIMO Systems
在这项工作中，我们提出了一种新的自适应降秩策略的基础上联合插值，抽取和滤波（JIDF）的大型多用户多输入多输出（MIMO）系统。在该方案中，提出了一种降秩框架的线性接收处理和多用户干扰抑制根据最小化的比特出错率（BER）的成本函数。我们提出了一种结构，具有多个处理分支，执行降维，其中每个分支包含一组联合优化的插值和抽取单元，其次是线性接收滤波器。然后，我们开发随机梯度（SG）算法来计算的内插和接收滤波器的参数，以及一个低复杂度的抽取技术。仿真结果表明，所提出的MBER-JIDF接收处理策略和算法在降低复杂度的情况下取得了优于现有方法的性能。
2013-03-15 cs.IT math.IT
Low-Complexity Design of Generalized Block Diagonalization Precoding Algorithms for Multiuser MIMO Systems
基于块对角化（BD）的预编码技术是公知的用于多用户MIMO（MU-MIMO）系统的线性发送策略。通过在发送侧采用BD型预编码算法，MU-MIMO广播信道被分解为多个独立的并行单用户MIMO（SU-MIMO）信道，并且在高数据率下实现最大分集阶数。BD型预编码算法的主要计算复杂性来自于两个奇异值分解（SVD）操作，这取决于用户的数量和每个用户的信道矩阵的维数。为了降低BD型预编码算法的计算复杂性，提高预编码算法的性能，本文提出了低复杂度的预编码算法。我们设计了一种策略的基础上，一个共同的信道反演技术，QR分解，晶格减少到等效的SU-MIMO信道的MU-MIMO信道解耦。分析和仿真结果表明，该预编码算法可以获得与BD型预编码算法相当的和速率性能、显著的出错率（BER）性能增益和简化的接收机结构，同时需要低得多的复杂度。
2013-09-16 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
Large Multiuser MIMO Detection: Algorithms and Architectures
在本论文中，我们研究大型多输入多输出系统与高阶多输入多输出系统中的有效资料侦测问题。首先，提出了规则MIMO系统的近最优低复杂度检测算法。然后，针对大型MIMO系统，提出了一系列基于信道矩阵删余的低复杂度硬输出和软输出检测方案。这些计划的性能的特点和数学分析，并得出容量，分集增益和误码概率的界限。在此基础上，提出了一种基于联合调制分类和子空间检测的高阶MU-MIMO检测器，该检测器在对多个解耦合流进行单独检测的同时，对干扰源的调制类型进行估计。硬件结构的设计所提出的算法，并通过仿真验证了承诺的增益。最后，我们将所研究的基于搜索的检测方案映射到大规模MIMO中发射端的低分辨率预编码，并报告了性能复杂度的权衡。
2021-10-24 cs.IT math.IT
Multiuser Media-based Modulation for Massive MIMO Systems
在本文中，我们考虑{ \em media-based modulation（MBM）}，一个有吸引力的调制方案，这是越来越多的研究关注，最近，大规模MIMO系统的上行链路。每个用户配备一个发射天线，其附近放置有多个射频（RF）反射镜（寄生元件）。基站（BS）配备有数十至数百个接收天线。多径信道上的具有$m_{rf}$ RF镜和$n_r$接收天线的MBM已经被示出为渐进地（作为$m_{rf}\rightarrow \infty$）实现$n_r$并行AWGN信道的容量。这表明MBM对于在通常在BS处采用大量接收天线的大规模MIMO系统中使用是有吸引力的。在本文中，我们研究了多用户MBM（MU-MBM）在大规模MIMO环境中的潜在性能优势。我们的结果表明，多用户MBM（MU-MBM）可以显着优于其他调制方案。例如，在使用常规调制的大规模MIMO系统中，在BS处使用500个接收天线实现的误码性能可以使用MU-MBM仅使用128个天线来实现。即使是多用户空间调制和相同大规模MIMO设置中的广义空间调制也需要200个以上的天线来实现相同的误比特性能。此外，认识到MU-MBM信号向量本质上是稀疏的，我们提出了一种有效的MU-MBM信号检测方案，该方案使用基于压缩感知的重建算法，如正交匹配追踪（OMP）、压缩采样匹配追踪（CoSaMP）和子空间追踪（SP）。
2016-11-01 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
Channel Sounding Waveforms Design for Asynchronous Multiuser MIMO Systems
在本文中，我们提供了三个领域的异步多用户（MU）MIMO系统的信道探测波形设计的贡献。第一个贡献是异步MU-MIMO模型的推导和探测波形必须满足的条件，以独立地解决所有的空间信道响应。接下来，我们提出了一个线性调频波形，满足的限制，我们表明，我们的系统的MSE满足克拉美-罗界（CRB）时，时间偏移是采样间隔的整数倍。最后证明了在一定条件下异步系统和同步系统的信道容量域是等价的。仿真结果来说明的结果。
2013-02-19 cs.IT math.IT
Achievable Throughput of Multi-mode Multiuser MIMO with Imperfect CSI Constraints
对于具有不完全信道状态信息的多输入多输出（MIMO）广播信道，其容量和最优传输技术尚未完全被发现。在本文中，我们推导出可实现的遍历速率的MIMO衰落广播信道时，CSI延迟和量化。结果表明，我们不应该支持太多的用户与空分复用由于残留的用户间干扰所造成的不完善的CSI。基于推导出的可达速率，我们提出了一种多模传输策略，以最大化的吞吐量，自适应调整的活跃用户的数量的基础上的信道统计信息。
2008-12-16 cs.IT math.IT
Optimal Multiuser Zero-Forcing with Per-Antenna Power Constraints for Network MIMO Coordination
我们考虑多小区多输入多输出（MIMO）协调下行链路传输，也称为网络MIMO，每天线功率约束下。我们研究了一种简单的多用户迫零（ZF）线性预编码技术，称为块对角化（BD）网络MIMO。提出了具有天线功率约束的BD的最优形式。它涉及到一种新的方法，优化预编码矩阵在整个零空间的其他用户的传输。通过求解吞吐量最大化问题的对偶，得到了一种迭代的梯度下降方法，该方法能够全局有效地找到最优的预编码矩阵。全面的仿真说明了几个网络MIMO协调的优势时，使用最佳BD计划。其可实现的吞吐量相比，通过最近建立的对偶概念下，每天线功率约束的容量区域。
2013-04-16 cs.IT math.IT math.OC
Codeword Selection and Hybrid Precoding for Multiuser Millimeter Wave Massive MIMO Systems
针对宽带多用户毫米波大规模多输入多输出系统的可达和速率最大化问题，研究了混合预编码技术。由于可实现的和速率的每次计算只能在模拟预编码器和数字预编码器都被确定之后执行，因此可实现的和速率的最大化具有难以处理的计算复杂度。通过引入无干扰（IF）可实现的和速率，可以解耦模拟和数字预编码器的设计。为了避免波束冲突并最大化中频可实现的和速率，提出了一种基于匈牙利语的码字选择算法用于模拟预编码设计。仿真结果验证了该方案的有效性，并表明与现有的方案相比，可以实现更好的性能。
2019-01-05 cs.IT eess.SP math.IT
A Statistical Block Fading Channel Model for Multiuser Massive MIMO System
提出了一种多用户大规模MIMO系统的统计块衰落信道模型。所提出的信道模型是从基于相关性的随机信道模型（CBSCM）演变而来的，但除了CBSCM的属性之外，它还具有同时捕获信道沿时间或频率以及沿空间变化的能力。它有一个简化的解析表达式，仍然能够模拟底层的物理现象，否则需要一个复杂的几何随机信道模型（GBSCM）。利用大规模MIMO信道的实测数据对模型进行了验证。信道中的空间确定性是造成不良传播的根本原因，它被建模为信道模型的控制参数。信道模型仅使用三个控制参数;一个参数描述信道沿资源块（沿时间或频率）的变化，剩余两个参数描述信道的空间变化。沿时间和空间的同时变化的建模属于非常常见的场景，其中移动终端的移动性和基站接收机处的角功率分布是关键参数。此外，仿真结果揭示了空间确定性在多用户大规模MIMO信道中隐藏的优势。
2016-03-04 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Transmitter-Receiver Design for the Downlink Multiuser Spatial Multiplexing MIMO System
本文提出了一种联合发射机-接收机设计，以最小化加权和功率下的后处理信号干扰噪声比（post-SINR）的约束下，所有子信道。仿真结果表明，该算法不仅可以满足后SINR约束，而且可以方便地调整用户之间的功率分配，通过相应的改变权重。因此，该算法可以通过降低边缘用户的发射功率来消除邻小区干扰，而不会带来性能损失。
2008-11-04 cs.IT math.IT
Study of Enhanced Subset Greedy Multiuser Scheduling for Cell-Free Massive MIMO Systems
针对带簇划分的无蜂窝大规模 MIMO 下行网络，提出增强型贪婪多用户调度算法，推导非理想 CSI 下和速率闭式表达式，并验证其在低信噪比时接近最优性能。
2023-06-05 cs.IT math.IT
Joint Active and Passive Beamforming for Intelligent Reflecting Surface Aided Multiuser MIMO Communications
研究了智能反射面（IRS）辅助多用户多输入多输出系统中以加权和速率最大化为目标的主被动波束联合优化问题。我们表明，这个问题可以通过矩阵加权均方误差最小化等价解决。特别地，对于无源IRS波束形成的优化，我们首先提出了一种基于流形优化的具有优良性能的迭代算法。通过使用矩阵分式规划技术，以获得一个更容易处理的目标函数，然后我们提出了一个低复杂度的优化-最小化方法的基础上。数值结果验证了我们所提出的算法的收敛性和显着的性能改善的通信场景没有IRS的援助。
2021-01-27 cs.IT math.IT
Study of Knowledge-Aided Iterative Detection and Decoding for Multiuser MIMO Systems
在这项工作中，我们考虑的问题，减少延迟的低密度奇偶校验（LDPC）码与迭代检测和解码（IDD）接收机中的多用户多天线系统。建议的知识辅助IDD（KA-IDD）系统采用了最小均方误差检测器与改进的迭代处理和重新加权的信念传播（BP）解码算法。我们提出了重新加权BP解码算法，利用知识的短周期的图结构和重新加权因子来自超图的扩展。仿真结果表明，所提出的KA-IDD方案和算法优于现有技术，并需要减少解码迭代次数。
2018-02-15 cs.IT math.IT
Hybrid Block Diagonalization for Massive Multiuser MIMO Systems
对于大规模多输入多输出（MIMO）系统，与全复杂度RF链配置相比，将RF链的数量限制为远小于天线元件的数量可以显著降低实现成本。针对大规模多用户MIMO（MU-MIMO）系统的下行链路通信，提出了一种低复杂度的混合块对角化（Hy-BD）方案，以逼近传统BD处理方法的容量性能。我们的目标是收获大的阵列增益，通过相位的RF预编码和合并，然后在等效基带信道上进行数字BD处理。在大瑞利衰落信道和毫米波（mmWave）信道中检查所提出的Hy-BD方案。在单径信道和大量发射天线和接收天线的情况下，进一步进行了性能分析。最后，仿真结果表明，我们的Hy-BD方案，具有较低的实现和计算复杂性，实现了容量性能接近（有时甚至高于）的传统的高维BD处理。
2015-11-16 cs.IT math.IT
Analysis of One-Bit Quantized Precoding for the Multiuser Massive MIMO Downlink
我们提出了一个数学分析的线性预编码器的下行链路大规模MIMO多用户系统，采用一位数-模转换器在基站，以降低复杂性和减轻功耗。该分析基于Bussgang定理，并且通常适用于任何线性预编码方案。我们详细研究的量化迫零（ZF）预编码器的特殊情况下，并推导出一个简单的渐近表达式在每个终端的符号出错率。我们的分析表明，量化ZF预编码器的性能主要取决于天线数量与用户数量的比率，并且我们的模拟表明，对于低到中等的信噪比，它可以优于更复杂的最大似然编码器，其中假定大规模MIMO系统进行操作。我们还使用Bussgang定理推导出一个新的线性预编码器优化的情况下，一位量化，并说明其改进的性能。
2016-10-21 cs.IT math.IT
Optimal Precoding for Multiuser MIMO Systems With Phase Quantization and PSK Modulation via Branch-and-Bound
MIMO系统被认为是最有前途的无线通信。然而，随着无线电前端数量的增加，相应的能耗和成本成为一个问题，这可以通过利用低分辨率量化器来缓解。在这项研究中，我们提出了一个最佳的预编码算法约束到恒定的包络信号和相位量化，最大限度地提高了最小距离的决策阈值在接收机使用分支定界策略。该算法在比特出错率方面优于现有的方法。数值结果表明，该方法具有显着降低的复杂性比穷举搜索。
2019-09-27 cs.IT math.IT
Coherent Product Superposition for Downlink Multiuser MIMO
在两个用户广播信道，其中一个用户有完整的CSIR和其他没有，最近的结果表明，TDMA是严格的次优和产品叠加需要非相干信令实现自由度增益下，许多天线配置。这项工作介绍了产品叠加在域中的相干信令与导频，演示了产品叠加的优势，在低信噪比以及高信噪比，并建立了自由度增益在一个更广泛的接收机天线配置。两类解码器，有和没有干扰消除，进行了研究。通过分析建立了可调速率，并通过模拟进行了说明。
2016-07-25 cs.IT math.IT
Low-Complexity Multiuser QAM Detection for Uplink 1-bit Massive MIMO
本文研究了一比特大规模多输入多输出（MIMO）系统的多用户检测，以降低基站的功耗。设计了一种低复杂度的近最大似然（nML）多用户检测算法，假设每个基站天线端口连接一对单比特分辨率的模数转换器（ADC），每个用户设备（UE）从正交幅度调制（QAM）星座发送符号。首先，一个新的凸规划制定为ML检测器的凸代理，随后通过加速一阶方法求解。然后，利用凸优化问题的解来解决具有减小的搜索空间的精细组合问题，这需要UE数量的非指数复杂度。明智的仿真研究证实了所产生的两相检测算法的有效性。所提出的两阶段算法可以实现接近ML检测器的符号出错率（SER）性能，与现有技术中的nML检测方案相比，具有显著降低的计算成本。
2018-06-08 cs.IT math.IT
Conditional Entropy based User Selection for Multiuser MIMO Systems
本文研究了下行多用户MIMO系统中用户子集选择问题。随着小区中用户总数的增加，对最优用户集的暴力搜索变得不切实际。提出了一种基于条件差分熵的用户选择算法。我们将所提出的算法应用于块对角化方案。仿真结果表明，所提出的基于条件熵的用户选择算法提供了更好的替代品比现有的用户选择算法。此外，在和率方面，所提出的算法得到的解决方案是接近最优解，显着低于暴力搜索的计算复杂性。
2013-10-29 cs.IT math.IT
Uplink Multiuser Massive MIMO Systems with One-Bit ADCs: A Coding-Theoretic Viewpoint
研究了一种基于1比特模数转换器（ADC）的上行链路多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统，在该系统中，具有单天线的$K$用户与具有$n_r$天线的基站（BS）通信。在这个系统中，我们提出了一个新的MIMO检测框架，这是受编码理论的启发。所提出的框架的关键思想是使用完全由非线性MIMO信道矩阵表征的编码函数来创建长度为$n_r$且速率为$K/n_r$的非线性码$\Cc$。由此，多用户MIMO检测问题被转换成等效信道编码问题，其中，在每个具有不同交叉概率的$n_r$并行二进制对称信道上发送$\Cc$的码字。Levereging这一框架，我们开发了一个最大似然解码方法，并表明，最小距离的$\Cc$是强相关的分集阶。此外，我们提出了一个实际的实施方法时，所提出的框架的信道状态信息是不知道的BS。所提出的方法是使用训练序列在BS处估计码$\Cc$。然后，应用所提出的{ \em加权}最小距离解码。仿真结果表明，该方法在合理的训练开销下，几乎达到了理想的性能。
2017-02-02 cs.IT math.IT
Uplink Multiuser Massive MIMO Systems with Low-Resolution ADCs: A Coding-Theoretic Approach
该文研究了一种采用低分辨率模数转换器（ADC）的上行链路多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统，其中K个单天线用户与Nr个单天线基站（BS）通信。在这个系统中，我们提出了一个新的多用户MIMO检测框架，启发编码理论。所提出的框架的关键思想是在空间域上创建长度为2Nr的代码C。该代码由所谓的自动编码功能构成，该功能不可设计，但完全由ADC的通道变换和量化功能描述。从这个角度来看，我们转换成一个等效的信道编码问题，其中对应于用户的消息的码字C发送在2Nr个并行信道，每个具有不同的信道可靠性的多用户MIMO检测问题。对于由此产生的问题，我们提出了一种新的加权最小距离解码（wMDD），适当地利用不平等的信道可靠性。结果表明，建议的wMDD产生一个非平凡的增益超过传统的最小距离解码（MDD）。从编码理论的角度，我们发现，误码率（BER）指数下降的最小距离的代码C，这起着类似的作用，在传统的MIMO系统中的条件数。此外，我们开发的通信方法，使用的wMDD的实际情况下，BS没有知识的信道状态信息。最后，数值结果验证了所提出的方法的优越性。
2017-04-11 cs.IT math.IT
LoFi User Scheduling for Multiuser MIMO Wireless Systems
针对多用户 MIMO 无线系统，提出基于猜测与检验程序的 LoFi 用户调度算法，支持不可微目标函数，在 mmWave 场景下以更低复杂度和误码率超越现有算法。
2024-01-08 cs.IT eess.SP math.IT
Analog Versus Hybrid Precoding for Multiuser Massive MIMO with Quantized CSI Feedback
在这封信中，我们研究了下行链路多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的子连接结构在有限的反馈信道的性能。理论上分析了纯模拟预编码和混合预编码系统的紧速率近似。量化的模拟和数字预编码的效果，其特征在于在派生的表达式。此外，它揭示了纯模拟预编码优于混合预编码使用最大比传输（MRT）或迫零（ZF）在一定的条件下，我们在理论上描述的条件在封闭形式的信噪比（SNR），用户数和反馈比特数。数值结果验证了瑞利信道和毫米波信道的推导结论。
2020-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Feedback Successive Interference Cancellation for Multiuser MIMO Systems
针对多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统的上行链路，提出了一种低复杂度的多反馈连续干扰消除（MF-SIC）策略。在所提出的MF-SIC {算法与阴影区域约束（SAC）}，增强的干扰消除是通过引入{星座点作为候选人}，以打击错误传播的决策反馈环。我们还将MF-SIC与多分支（MB）处理相结合，实现了更高的检测分集阶数。针对编码系统，提出了一种基于MF和MB-MF干扰抑制技术的低复杂度软输入软输出（SISO）迭代（Turbo）检测器。MF-SIC的计算复杂性与常规SIC算法{相当}{因为需要非常少的附加复杂性}。仿真结果表明，该算法的性能明显优于传统的SIC方案，接近最优检测器。
2013-02-24 cs.IT math.IT
MMSE Symbol Level Precoding Under a Per Antenna Power Constraint for Multiuser MIMO Systems With PSK Modulation
提出了一种基于最小均方误差设计目标的符号级预编码算法。建议的设计，然后制定在一个二阶锥程序的标准形式，允许通过内点法的最佳解决方案。数值结果表明，所提出的设计是优于现有的方法在低和中等信噪比制度的误比特率。
2022-06-25 cs.IT eess.SP math.IT
Sum Rate Maximization using Linear Precoding and Decoding in the Multiuser MIMO Downlink
我们提出了一种算法，以最大化的瞬时总和数据率发送的基站在多用户多输入多输出系统的下行链路。发射机和接收机可以各自配备有多个天线，并且每个用户可以接收多于一个的数据流。我们表明，最大化的总和率是密切相关的最小化的产品的均方误差（PMSE）。该算法采用上行链路/下行链路的对偶迭代设计发射-接收线性预编码器，解码器，和功率分配，最小化的PMSE下的总和功率约束的所有数据流。数值仿真表明了该算法的有效性，并支持使用PMSE准则，在最大限度地提高整体的瞬时数据率。
2008-01-02 cs.IT math.IT
Enhancing Multiuser MIMO Through Opportunistic D2D Cooperation
我们提出了一种蜂窝架构，它结合了多用户MIMO（MU-MIMO）下行链路与机会使用的未授权ISM频段建立设备到设备（D2 D）的合作。该架构包括基于通过D2 D中继形成下行链路虚拟MIMO信道的物理层协作方案，以及用于这种D2 D使能网络的新颖的资源分配策略。我们证明了物理层方案的近似最优性，并证明了这种合作提高了系统中最弱用户的有效SNR，特别是在多用户制度中，由于多用户分集。为了利用这个物理层计划，我们制定了合作用户调度和中继选择问题，使用网络效用最大化框架。对于这样的合作网络，我们提出了一种新的实用工具度量，联合捕获公平的吞吐量和中继系统中的成本。我们提出了一个联合用户调度和中继选择算法，我们证明是渐近最优的。我们研究的架构，通过系统级模拟在广泛的场景。这些模拟的亮点是小区边缘（底部第五百分位）用户的数据率的大约$6$ x改进（在最先进的SU-MIMO上），同时仍然改进了总体吞吐量，并且考虑了各种系统约束。
2017-03-06 cs.IT cs.NI math.IT
Study of Rate-Splitting Techniques with Block Diagonalization for Multiuser MIMO Systems
在这项工作中，我们研究块对角化（BD）技术的多用户多天线系统使用速率分裂（RS）多址。在RS多址接入中，用户的消息被分成公共部分和私有部分，以减轻多用户干扰。我们提出了一个RS多址接入系统的系统模型，在广播信道的情况下，接收机配备有多个天线。我们还开发了基于BD的RS多址系统的线性预编码器，以及组合技术，如最小-最大准则和最大比组合准则，以提高公共速率。封闭形式的表达式来描述所提出的方案的和速率性能也来自。系统的性能进行了评估，通过模拟考虑不完善的信道状态信息在发射机。结果表明，所提出的方案优于传统的线性预编码方法。
2019-06-30 cs.IT math.IT
Deep Joint CSI Feedback and Multiuser Precoding for MIMO OFDM Systems
提出一种基于深度学习的联合CSI反馈与多用户预编码方法，利用深度联合信源信道编码压缩CSI特征向量并联合调整预编码方向与功率，显著提升了低信噪比与低反馈开销下的下行和速率。
2024-04-25 cs.IT eess.SP math.IT
Utility of Beamforming Strategies for Secrecy in Multiuser MIMO Wiretap Channels
本文探讨了线性波束成形方法的安全通信在多用户窃听信道与一个单一的发射机，多个合法的接收机，和一个单一的窃听器，其中所有的节点都配备了多个天线。没有关于窃听者的信息被假定在发射机，我们检查广播MIMO下行链路与独立的信息，和多播MIMO下行链路与所有合法的接收机的共同信息。在这两种情况下，信息信号都是以刚好足够的功率发射的，以保证在期望的接收机处的某个SINR，而剩余的功率用于广播人工噪声。人工干扰选择性地降低被动窃听者的信号，同时保持与期望的接收器正交。我们分析了迫零和最佳的最小功率波束成形设计的广播信道，最佳的最小MSE波束成形器的组播信道提供的机密性。对窃听者的相对信干噪比和误码率性能的数值仿真表明了所提出的物理层安全方案的有效性。
2009-10-14 cs.IT math.IT
Matrix-Calibration-Based Cascaded Channel Estimation for Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multiuser MIMO
可重构智能表面（RIS）被认为是超5G网络范式的重要组成部分，因为与大规模多输入多输出（MIMO）技术相比，它可以以更低的硬件成本和能耗提供类似或更高的阵列增益。在本文中，我们专注于一个基本的挑战，即信道捕获，在一个RIS辅助多用户MIMO系统。在这种具有完全无源RIS元件的系统中，最先进的信道获取方法通过采用过长的训练序列来估计级联的发射机到RIS和RIS到接收机信道。为了估计级联的信道与负担得起的训练开销，我们制定的信道估计问题的RIS辅助多用户MIMO系统作为一个矩阵校准为基础的矩阵分解任务。通过利用慢变信道分量和隐藏信道稀疏性的信息，我们提出了一种新的基于消息传递的级联信道分解算法。此外，我们提出了一个分析框架，以表征所提出的估计在大系统极限的理论性能界。最后，通过仿真实验验证了该算法的高精度和高效率.
2020-07-08 cs.IT math.IT
Study of Multiuser Scheduling Based on User Satisfaction for MU-MIMO Systems
Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro（里约热内卢天主教大学）；Université Gustave Eiffel（古斯塔夫·埃菲尔大学）；CY Cergy Paris Université（塞吉-巴黎CY大学）；University of York（约克大学）
针对MU-MIMO系统，提出基于用户满意度的调度方法US-SA，其性能接近最优穷举搜索法且计算成本更低，优于其他竞争技术。
2026-08-18 cs.IT math.IT
Transmit Design for Joint MIMO Radar and Multiuser Communications with Transmit Covariance Constraint
在本文中，我们考虑设计的多输入多输出（MIMO）发射机，同时作为MIMO雷达和基站的下行链路多用户通信。为了保证MIMO雷达的性能，除了功率约束外，还要求发射波形的协方差等于给定的最优协方差。在此约束下，我们制定和解决信号干扰噪声比（SINR）的平衡问题，多用户发射波束成形通过凸优化。考虑到这种约束不能完全消除干扰，我们引入脏纸编码（DPC），以进一步消除干扰，并制定在DPC制度的SINR平衡和和速率最大化问题。虽然这两个问题都是非凸的，我们表明，他们可以重新制定凸优化通过拉格朗日和下行链路-上行链路的对偶。此外，我们提出了基于梯度投影的算法来解决等效的对偶问题的SINR平衡，在发射波束成形和DPC制度。仿真结果表明，DPC的发射波束形成的显着性能改善，也表明，通信发射机的自由度是由协方差的秩的限制。
2021-09-02 cs.IT eess.SP math.IT
Precoding for Multiuser MIMO Systems with Single-Fed Parasitic Antenna Arrays
发射机（TX）在各个级别上的协作已经被示出增加多用户多输入多输出（MIMO）系统的总吞吐量。在本文中，我们考虑一个K用户MIMO系统，TX只有全球信道状态的知识。理论上已经表明，干扰对准（IA）实现了该K个用户MIMO干扰信道的K/2个自由度。然而，结果IA和所有建议的收发器技术，该信道到目前为止，假设传统的天线阵列在收发器与多个射频（RF）链，每个连接到一个不同的天线元件。为了减少随之而来的硬件负担和功耗所施加的这种阵列，我们建议在本文中利用紧凑的单射频电子可操纵寄生（无源）阵列辐射器（ESPAR）在合作TX。首先描述了能够捕获所考虑的天线阵列的特性的信号模型，然后介绍了TX的EPAR处的可调谐寄生负载的一般预编码设计方法。针对一个ESPAR TX的3用户2x2 MIMO系统，给出了具体的预编码技术和指示性的ESPAR设计，得到的性能评估结果表明TX协作的增益仍然是可行的。
2014-12-15 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
Learning-Based Adaptive Transmission for Limited Feedback Multiuser MIMO-OFDM
由于预编码、用户选择、空间模式选择和使用关于信道的有限反馈之间的耦合，在多天线和多用户系统中执行链路自适应是具有挑战性的。当使用正交频分复用（OFDM）时，选择适当的调制和编码方案的困难加剧了该问题。提出了一种数据驱动的多用户多输入多输出（MIMO）OFDM系统链路自适应方法。使用机器学习分类器来选择调制和编码方案，将不同子载波和空间流中的SNR值作为输入。提出了一种新的近似方法来估计由于有限反馈而引起的未知用户间干扰。这种近似允许以最小的通信开销在发射机处获得SNR信息。一个贪心算法被用来执行空间模式和用户选择与负担得起的复杂性，而不诉诸于一个穷举搜索。所提出的自适应研究的背景下，IEEE 802.11ac标准，并示出调度用户和调整传输参数的信道条件以及反馈信道的速率。
2014-01-22 cs.IT math.IT
