Hierarchical Sparse Channel Estimation for Massive MIMO
研究了宽带大规模MIMO信道估计问题。针对低复杂度算法以及小的训练开销，追求压缩感知（CS）方法。不幸的是，由于克罗内克型传感（测量）矩阵对应于此设置，标准CS算法和分析方法的应用程序不适用。通过认识到，信道具有一个特殊的结构，称为层次稀疏性，我们提出了一个有效的算法，明确考虑到这一属性。此外，通过扩展标准的CS分析方法，分层稀疏向量，我们提供了一个严格的分析的算法性能的估计误差以及所需的导频子载波的数量来实现it.Small的训练开销，反过来，意味着更高的支持用户在一个小区和潜在的改善导频去污。我们相信，这是第一篇论文，得出了严格的等级框架和克罗内克测量之间的联系。数值结果验证了在这种设置中，而不是标准的CS算法采用所提出的方法的优势。
2018-03-29 cs.IT math.IT
MIMO Detection Algorithms for High Data Rate Wireless Transmission
基于MIMO宽带衰落信道模型，本节对各种未编码的自适应和非自适应MIMO检测算法的BER/PER性能和硬件复杂度进行了比较研究。所有的仿真都是在MIMO-OFDM框架下进行的，并且具有类似于IEEE 802.11a/g标准的分组结构。比较结果表明，RLS算法是一种经济实惠的解决方案，宽带MIMO系统的目标是千兆位无线传输。因此，MIMO可以通过使用优化的信道编码和MIMO检测来克服MIMO检测所需的巨大处理功率。
2010-06-14 cs.IT cs.OH math.IT
Wireless Power Transfer in Massive MIMO Aided HetNets with User Association
本文探讨了大规模多输入多输出（MIMO）辅助异构网络（HetNets）中的无线功率传输（WPT）的潜力。在HetNets中，大规模MIMO应用于宏小区，用户的目标是收集尽可能多的能量并减少上行链路路径损耗以增强其信息传输。通过解决大规模MIMO对用户关联的影响，我们比较和分析了两个用户关联方案。我们采用线性最大比传输波束成形的大规模MIMO功率传输充电用户。通过推导新的统计性质，我们得到了平均收获能量的精确和渐近表达式。然后，我们推导出平均上行链路可达速率下收获的能量约束。
2016-07-11 cs.IT math.IT
A Joint Wireless-Optical Front-haul Solution for Multi-user Massive MIMO 5G RAN
我们展示了一种用于多用户大规模多输入多输出5G RAN的高容量光纤中频移动前传解决方案。使用该方案，在没有光纤色散补偿的情况下，在40 km以上的单个光波长上传输了创纪录的25.6 GHz的聚合无线电带宽
2020-11-18 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Optimization for Wireless Information and Power Transfer in Large-Scale MIMO Systems Employing Energy Beamforming
在这封信中，我们考虑了一个大规模的多输入多输出（MIMO）系统，接收器应该收获能量从发射器的无线功率传输，以支持其无线信息传输。利用大规模MIMO系统中的能量波束形成来解决具有挑战性的长距离无线功率传输问题。此外，考虑到在这样的系统中的功率的限制，这封信集中在最大化的信息传输的能量效率（比特每焦耳），同时满足服务质量（QoS）的要求，即延迟约束，通过联合优化传输持续时间和发射功率。通过求解优化问题，我们得到了一个节能的资源分配方案。数值结果验证了该方法的有效性。
2013-09-24 cs.IT math.IT
Small Cell In-Band Wireless Backhaul in Massive MIMO Systems: A Cooperation of Next-Generation Techniques
大规模多输入多输出（MIMO）系统、密集小小区（SC）和全双工是下一代通信系统的三种候选技术。下一代技术的合作可以提供更多的好处，例如，大规模MIMO系统中的SC带内无线回程。本文介绍并比较了大规模MIMO系统中SC带内无线回程的三种策略，完全时分双工（CTDD）、零分双工（ZDD）和具有干扰抑制的ZDD（ZDD-IR）。仿真结果表明，SC带内无线回程具有提高大规模MIMO系统吞吐量的潜力。具体来说，在这三种策略中，CTDD是最简单的一种，可以实现可观的吞吐量提高。根据条件，利用SC处的自干扰消除能力，ZDD可以实现比CTDD更好的吞吐量，即使具有残留自干扰。此外，与ZDD相比，ZDD-IR需要BS处的额外干扰抑制过程，但其通常可以实现比CTDD和ZDD更好的吞吐量。
2015-12-09 cs.IT math.IT
Study and Capacity Evaluation of SISO, MISO and MIMO RF Wireless Communication Systems
无线通信系统已经经历了从SISO系统到MIMO系统的不同世代。带宽是无线通信中的一个重要约束。在无线通信中，高数据传输速率对于诸如三重播放（即数据、语音和视频）的服务是必不可少的。在用户端，容量决定了通信系统的质量。本文旨在比较不同的射频无线通信系统，如SISO，MISO，SIMO和MIMO系统的容量基础上，并解释的概念，因为今天，无线通信已经从2G，3G发展到4G和公司正在努力创造越来越多的容量网络，以便数据率可以增加，客户可以受益更多。无线通信系统的最终目标是建立一个全球性的个人和多媒体通信没有任何容量问题。
2014-03-30 cs.IT cs.NI math.IT
Cell-Free Massive MIMO for 6G Wireless Communication Networks
最近商业化的第五代（5G）无线通信网络实现了许多改进，包括通过大规模多输入多输出（MIMO）、毫米波等多项关键技术实现空中接口增强、频谱扩展和网络强化。通信和超密集网络。尽管5G商用系统已经部署，但无线通信仍面临着许多挑战，以实现连接智能和无数应用，如工业物联网，自治系统，脑机接口，数字孪生，触觉互联网等，因此，迫切需要启动第六代（6G）无线通信系统的研究。在这些系统的候选技术中，结合分布式系统和大规模MIMO的优点的无小区大规模MIMO被认为是提高无线传输效率的关键解决方案，并成为国际前沿。在本文中，我们提出了一个全面的研究无小区的大规模MIMO的6G无线通信网络，特别是从信号处理的角度。我们专注于使物理层技术的无小区大规模MIMO，如用户关联，导频分配，发射机和接收机的设计，以及功率控制和分配。此外，一些当前和未来的研究问题进行了强调。
2021-11-30 cs.IT eess.SP math.IT
An Asymptotic Bound on Estimation and Prediction of Mobile MIMO-OFDM Wireless Channels
在本文中，我们推导出一个渐近封闭形式的表达式外推双选择性移动MIMO无线信道的误差界。该界限示出了预测误差与系统设计参数（诸如带宽、天线元件的数量以及频率和时间导频的数量）之间的关系，从而提供了对这些参数对预测性能的影响的有用的见解。数值模拟表明，渐近界提供了一个很好的近似先前推导的界限，同时消除了需要重复计算和依赖于信道参数，如到达角和出发角，延迟和多普勒频移。
2014-07-24 cs.IT math.IT
Massive MIMO and Waveform Design for 5th Generation Wireless Communication Systems
本文回顾了现有的相关工作，并确定了波形设计和大规模多天线系统（也称为Massive MIMO）交叉的关键5G领域的主要挑战。在基于滤波器组多载波（FBMC）的大规模MIMO中引入自均衡特性，可以减少系统所需的子载波数。它还表明，盲信道跟踪性能的FBMC可以用来解决导频污染-大规模MIMO系统的主要限制因素之一。我们的研究结果揭示并激励了一个全新的研究路线，以更好地理解波形设计，重点是基于FBMC的大规模MIMO网络。
2016-09-23 cs.IT math.IT
Parametric Schemes for Prediction of Wideband MIMO Wireless Channels
在自适应和有限反馈MIMO-OFDM系统中，关于时变频率选择性信道的未来状态的信息可以显著地增强反馈的有效性。本文研究了宽带MIMO信道的参数外推使用的双向MIMO模型的变化。我们提出了三个预测器，估计参数的信道使用4D，3D和2D扩展的ESPRIT算法和预测未来的状态的信道使用的模型。此外，使用向量公式的Cramer Rao下界的参数的函数，我们推导出在宽带MIMO信道的预测误差的限制。数值模拟被用来评估所提出的算法在不同的信道和传输条件下的性能，并与推导出的误差界进行比较。
2014-08-04 cs.IT math.IT
Optimization of Massive Full-Dimensional MIMO for Positioning and Communication
大规模全维多输入多输出（FD-MIMO）基站（BS）具有借助于三维（3D）波束成形带来复用和覆盖增益的潜力。其部署的关键技术挑战包括有限分辨率前端的存在和在BS处获取信道状态信息（CSI）。本文研究了使用FD-MIMO BS在下行链路中同时提供高速率数据通信和移动3D定位。该分析集中于通过考虑经由基于时分双工（TDD）的训练的不完美CSI获取以及BS处的模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的有限分辨率的波束成形设计的问题。考虑了\textit{unstructured beamforming}和低复杂度的\textit{Kronecker beamforming}解决方案，其中对于后者，波束成形向量被分解成单独的方位角和仰角分量。所提出的算法解决方案的基础上Bussgang定理，秩松弛和逐次凸逼近（SCA）方法。综合的数值结果表明，所提出的计划可以有效地满足这两个数据通信和定位服务，提供只有较小的性能下降相比，更传统的情况下，其中任一功能的实现。此外，所提出的低复杂度克罗内克波束成形解决方案被认为是保证有限的性能损失，在大量的BS天线的存在。
2017-09-09 cs.IT math.IT
Massive MIMO and Millimeter Wave for 5G Wireless HetNet: Potentials and Challenges
全球范围内一直在积极研究开发下一代5G无线网络。预计5G网络将支持大量的移动数据流量和大量的无线连接，在通信延迟、可靠性和安全性方面实现更好的成本和能量效率以及服务质量（QoS）。为此，5G无线网络应该利用不同网络维度中的潜在增益，包括超密集和异构的小区部署和大规模天线阵列（即，大规模多输入多输出（MIMO）技术）和利用更高的频率，特别是毫米波（mmWave）频率。本文讨论了融合大规模MIMO和毫米波技术的5G异构无线网络（HetNet）的潜力和挑战。我们将首先提供5G无线网络的典型要求。然后，详细讨论了大规模MIMO和毫米波在未来5G HetNet工程中的意义。讨论了与这种5G HetNet设计相关的潜在挑战。最后，我们提供了一些案例研究，说明所考虑的技术的潜在好处。
2015-10-21 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Wireless Information and Power Transfer in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI
在本文中，我们解决的问题，安全的无线信息和功率传输的大规模多输入多输出（LS-MIMO）放大转发（AF）中继系统。利用LS-MIMO中继的优势来提高无线安全性、传输速率和能量效率。特别是，短拦截距离和长传输距离带来的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息的情况下，研究了不完全CSI对保密中断容量的影响，得到了保密中断容量与发射功率和信道条件的显式关系。然后，我们提出了一个最佳的功率分配方案，在中继，以最大限度地提高保密中断容量。最后，我们的理论索赔进行了验证仿真结果。
2014-07-21 cs.IT math.IT
Vector Precoding for Wireless MIMO Systems: A Replica Analysis
我们应用复制方法来分析矢量预编码，一种降低天线阵列通信中发射功率的方法。分析适用于一个非常一般的一类信道矩阵。信道矩阵的统计信息通过其R变换输入每个符号的传输能量。我们发现，矢量预编码执行复杂的比真正的字母。作为一个副产品，我们发现一个非线性预编码方法的多项式复杂性，优于NP-硬汤姆林森-Harashima预编码的二进制调制复杂的信道，如果发射天线的数量略大于两倍的接收天线的数量。
2007-06-08 cond-mat.stat-mech 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
MmWave Massive MIMO Based Wireless Backhaul for 5G Ultra-Dense Network
超密集网络（UDN）被认为是未来5G网络的一个有前途的候选，以满足爆炸性的数据需求。为了实现UDN，连接超密集小小区基站（BS）和宏小区BS的可靠、千兆赫带宽和成本有效的回程是先决条件。毫米波（mmWave）可以为无线回程提供潜在的Gbps流量。此外，毫米波可以很容易地与大规模MIMO集成，以提高链路可靠性。在这篇文章中，我们讨论了基于mmWave大规模MIMO的无线回程用于5G UDN的可行性，并讨论了其优点和挑战。特别是，我们提出了一种基于数字控制移相器网络（DPSN）的混合预编码/合并方案的毫米波大规模MIMO，从而利用毫米波大规模MIMO信道矩阵的低秩属性，以减少所需的成本和复杂性的收发器与一个可以忽略不计的性能损失。所提出的方案的一个关键特征是宏小区BS可以同时支持多个小小区BS，每个小小区BS具有多个流，这本质上不同于通常限于具有多个流的单用户MIMO或具有每个用户的单个流的多用户MIMO的传统混合预编码/组合方案。基于所提出的方案，我们进一步探讨了开发用于无线回程的毫米波大规模MIMO的基本问题，并讨论了实现用于5G UDN的基于毫米波大规模MIMO的无线回程的相关挑战、见解和前景。
2015-11-27 cs.IT math.IT
On Multiple-Input Multiple-Output OFDM with Index Modulation for Next Generation Wireless Networks
多输入多输出带索引调制的正交频分复用（MIMO-OFDM-IM）是近年来提出的一种新的多载波传输技术，它可以替代传统的MIMO-OFDM。在该方案中，OFDM与索引调制（OFDM-IM）的概念与MIMO传输相结合，以利用这两种技术的优点。在本文中，我们阐明了下一代5G无线网络的MIMO-OFDM-IM方案的实现和错误性能分析。提出了基于最大似然（ML）、近似最大似然（near-ML）、简单最小均方误差（MMSE）和有序连续干扰消除（OSIC）的MIMO-OFDM-IM MMSE检测器，并研究了它们的理论性能。通过大量的计算机模拟表明，MIMO-OFDM-IM方案在误码性能和频谱效率之间提供了一个令人感兴趣的折衷，并且在实际条件下，使用不同类型的检测器时，它获得了比经典MIMO-OFDM更好的误码性能。
2016-04-24 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Future Wireless Networks: A Marriage between Massive MIMO and Small Cells
为高能效设计的蜂窝网络会是什么样子？为了回答这个基本问题，我们使用随机几何模型的蜂窝网络和优化的能量效率相对于基站的密度，每个小区的天线和用户的数量，发射功率电平，和导频复用。最高效率既不是通过纯小小区方法实现的，也不是通过纯大规模MIMO解决方案实现的。有趣的是，正是这些方法的组合提供了最高的能量效率;小小区通过减少传播损耗而做出贡献，而大规模MIMO能够在干扰受控的情况下实现用户的复用。
2015-06-02 cs.IT math.IT
A Tb/s Indoor MIMO Optical Wireless Backhaul System Using VCSEL Arrays
本文系统地设计了一种基于垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列的多输入多输出（MIMO）光无线通信（OWC）链路，以支持数据率超过1 Tb/s的第六代（6 G）室内无线网络回程。提出的设计结合了直流光正交频分复用（DCO-OFDM）和空间复用MIMO架构。对于这种具有低发散激光束的超高速视线（LOS）OWC链路，保持对准是非常重要的。在本文中，发射机和接收机之间的两种类型的失调误差，即径向位移误差和定向角误差，并彻底建模在一个统一的分析框架假设高斯激光束，从而在广义失调模型（GMM）。推导出的GMM扩展到MIMO阵列和MIMO-OFDM OWC系统的性能进行了分析的聚合数据率。通过计算机模拟，研究了束腰、阵列配置和不同失调误差等因素对系统性能的影响，为短距离Tb/s MIMO OWC系统的设计提供了指导。
2022-04-04 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Design of MIMO Heterogeneous Networks with Wireless Backhaul
随着未来网络旨在满足高数据率应用的不断增长的需求，密集和异构网络（HetNet）将被部署以提供更好的覆盖和吞吐量。除了对能量消耗的重要影响之外，朝向密集化的趋势要求越来越多的无线链路将大量回程流量转发到核心网络中。考虑到无线回程的存在对于HetNet的节能设计至关重要。在本文中，我们提供了一个通用的框架来分析的能量效率的两层MIMO异构网络的无线回程中存在的上行链路和下行链路传输。我们发现，在空间复用的HetNet的能量效率是敏感的网络负载，它应该考虑到控制每个基站服务的用户数量时。我们表明，具有无线回程的双层HetNet可以比单层蜂窝网络更节能。然而，这需要根据负载条件最优地设计无线电接入链路和无线回程之间的带宽划分。
2016-03-29 cs.IT math.IT
MIMO Beamforming for Secure and Energy-Efficient Wireless Communication
考虑多用户多输入多输出（MIMO）信道与窃听，这封信开发了一个波束形成器的设计，以优化能源效率的保密比特每焦耳保密服务质量的约束下。这是一个非常困难的设计问题，没有可用的精确解技术。提出了一种利用简单的中维二次规划迭代改进可行点的路径跟踪方法。在任何固定的计算容差下，该过程在多次迭代后终止，至少产生局部最优解。仿真结果表明，该算法的性能优于其他现有的方法。
2017-01-18 cs.IT math.IT
Optimization of Power Transfer Efficiency and Energy Efficiency for Wireless-Powered Systems with Massive MIMO
大规模MIMO由于其将能量集中到期望空间位置的能力而对于无线信息和能量传输是有吸引力的。在本文中，总的功率传输效率（PTE）和能量效率（EE）的无线供电的大规模MIMO系统中，多天线基站（BS）使用无线能量传输充电的下行链路上的单天线能量收集用户。用户可以利用所收获的能量来在上行链路上向BS发送信息。在考虑实际能量采集器的非线性特性的同时，分析了整个系统的性能。首先，对于无线能量传输，使用BS电路功耗的可缩放模型来表征PTE。推导出了基站天线和用户的PTE最优数目。然后，对于无线能量和信息传输，EE性能的特点。根据基站天线数和用户数等关键系统参数，推导出了EE最优基站发射功率。随着天线的数量变大，增加发射功率提高了中等数量到大量天线的能量效率。仿真结果表明，它是能量有效的操作系统在大量的天线制度。
2019-09-18 cs.IT math.IT
MIMO Cellular Networks with Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
在本文中，我们介绍了一种用于密集部署的多天线蜂窝网络的系统级分析和优化的数学方法，其中低能耗设备能够同时解码信息数据和收获功率。假设基站根据泊松点过程进行部署，并利用随机几何工具来量化信息速率和收获功率方面的权衡。它表明，多天线传输是能够提高信息速率和收获的功率在同一时间。
2016-08-29 cs.IT math.IT
Overcoming the Channel Estimation Barrier in Massive MIMO Communication Systems
包括虚拟现实、自动驾驶和物联网在内的新一波无线服务正在推动新一代无线系统的设计，以提供超高数据率、大量连接设备和超低延迟。大规模多输入多输出（MIMO）是允许未来无线网络满足这些服务需求的关键基础技术之一。本文通过整合未来高速蜂窝部署中信道的潜在特性，讨论了深度学习（DL）在无线网络中大规模MIMO信道估计中的应用。我们开发的物理射频（RF）信道特性的重要见解，并提出了一个全面的概述DL的应用准确估计信道状态信息（CSI）与低开销。我们提供了大规模MIMO无线系统中CSI估计的成功DL应用的例子，并强调了未来研究的几个有前途的方向。
2019-12-23 cs.IT eess.SP math.IT
Flexible-Position MIMO for Wireless Communications: Fundamentals, Challenges, and Future Directions
本文介绍灵活位置MIMO（如流体/可移动天线）的基础，证明其能以更少天线匹配信道硬化，分析SE-EE关系，设计最优天线轨迹，并指出未来研究方向。
2023-11-14 cs.IT math.IT
Impact of Mobility on MIMO Green Wireless Systems
本文研究了移动性对无线网络功耗的影响。随着流动性的增加，我们表明，网络应该致力于一个不可忽略的部分的有用率估计不同的自由度。为了保持速率恒定，我们量化了几种感兴趣的情况下所需的功率增加。在点到点MIMO链路的情况下，我们计算目标速率和中断概率所需的最小发射功率作为相干时间和天线数量的函数。有趣的是，结果表明，对于给定的相干时间和功耗，有一个最佳的天线数量。这提供了维持绿色网络所需的最小功率的下限。
2011-06-05 cs.IT math.IT
Indoor Massive MIMO Deployments for Uniformly High Wireless Capacity
提供始终如一的高无线容量对于支持未来数字企业所需的应用变得越来越重要。在本文中，我们提出了本征方向感知ZF（EDA-ZF）与基站（BS）和分布式干扰抑制之间的部分协调作为一种实用的方法来实现这一目标。我们将我们的解决方案与迫零（ZF）和网络MIMO（NeMIMO）进行比较，迫零既不需要BS协调也不需要小区间干扰减轻，网络MIMO（NeMIMO）中，完全BS协调实现了集中式小区间干扰管理。我们还评估了三个子6 GHz部署与不同的BS密度-稀疏，中间和密集-所有固定的天线总数和辐射功率的计划的性能。广泛的模拟表明：（i）实现所提出的EDA-ZF的室内大规模MIMO为所有用户提供了一致的良好速率;（ii）除非实现完全协调，否则室内网络密集化是有害的;（iii）部署NeMIMO在强室外干扰下是有回报的，特别是对于小区边缘用户。
2017-10-10 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
Wireless Information and Energy Transfer for Decode-and-Forward Relaying MIMO-OFDM Networks
研究了具有能量收集中继的多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）系统的系统可达速率及其优化问题。首先，我们提出了一种基于时间交换的中继（TSR）协议，以实现中继器处的同时信息处理和能量收集。然后，我们从理论上讨论了它的可达速率性能，并制定了一个优化问题，以最大限度地提高系统的可达速率。由于该问题求解困难，我们设计了一种增广拉格朗日罚函数（ALPF）方法，并通过大量的仿真实验验证了分析结果的准确性和ALPF方法的有效性。
2015-01-04 cs.IT math.IT
SA-MIMO: Scalable Quantum-Based Wireless Communications
本文提出SA-MIMO架构及PRSS调制技术，将原子检测的非线性相位恢复转化为线性解复用，支持原子MIMO与OFDM系统的可扩展复用，实现最高2.5 dB及超10 dB增益，为高灵敏度抗干扰原子无线通信提供新方案。
2025-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
Flexible MIMO for Future Wireless Communications: Which Flexibilities are Possible?
State Key Laboratory of Advanced Rail Autonomous Operation（先进轨道运行国家重点实验室）；School of Electronics and Information Engineering, Beijing Jiaotong University（北京交通大学电子与信息工程学院）；Division of Communication Systems, KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院通信系统系）
本文提出灵活MIMO分类框架，系统梳理十二种代表性技术及其关键使能因素，并通过高速铁路不规则阵列和无小区可移动天线两个案例展示其为下一代无线网络开辟的新设计空间。
2025-11-08 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
Full Large-Scale Diversity Space Codes for MIMO Optical Wireless Communications
本文研究了一种对数正态衰落下的多输入多输出无线光通信系统。在这种情况下，一个通用的标准设计的全大规模分集空间码（FLDSC）与最大似然（ML）检测器的开发。基于我们的准则，当且仅当空间编码矩阵的所有元素都是正的时，可以获得FLDSC。特别是对于具有单极性脉冲幅度调制（PAM）的$2\times 2$ MIMO-OWC，通过巧妙地利用Farey序列的一些已有性质以及发展一些数论中的新的有趣性质，严格地解决了连续变量和离散变量的混合最大最小问题，得到了满足该准则的封闭形式的线性FLDSC.事实上，这种特定的设计不仅证明了重复码（RC）是最好的线性FLDSC，而且还揭示了MIMO射频（RF）通信和MIMO-OWC之间的显著差异，即仅空间传输就足以实现全分集。计算机模拟表明，在相同的总光功率和频谱效率下，FLDSC的性能明显优于空间复用，后者仅获得小尺度的分集增益。
2015-04-18 cs.IT math.IT
Why Does a Kronecker Model Result in Misleading Capacity Estimates?
最近的许多研究多输入多输出（MIMO）系统性能的工作实际上假设了Kronecker模型，其中信道项的方差在分解到发送和接收特征基上时允许可分离的形式。然而，测量活动表明，克罗内克模型的结果在穷人的能力估计。受这些观察的启发，最近提出了一种不施加可分离结构的信道模型，并显示出更好地拟合测量信道的容量。在这项工作中，我们表明，最近提出的建模框架可以被看作是一个自然的结果，信道分解到其规范坐标，发送和/或接收本征基。使用随机矩阵理论的工具，我们然后建立在低和高SNR极端的克罗内克失配背后的理论基础：1）稀疏的主导统计自由度（DoF）在低SNR极端的真实信道中，和2）稀疏结构的非规则性（DoF的分布在行和列之间的差异）在高SNR极端。
2008-07-31 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Relaying Powered by Wireless Energy Transfer
我们考虑一个全双工解码和转发系统，其中无线供电中继采用时间交换协议从源接收功率，然后将信息传输到目的地。假设中继节点配备有两组天线以实现全双工通信。研究了三种不同的干扰抑制方案，即1）最佳2）迫零和3）最大比合并/最大比传输。我们开发了新的中断概率表达式来研究这些方案的延迟约束传输吞吐量。我们的分析表明，有趣的性能比较所考虑的预编码方案不同的系统和链路参数。
2015-05-01 cs.IT math.IT
Rate Splitting for MIMO Wireless Networks: A Promising PHY-Layer Strategy for LTE Evolution
MIMO处理在最近无线网络的频谱和能量效率的提高中起着核心作用。MIMO已经超越了最初的点对点信道，现在是指各种集中式和分布式部署。在多用户MIMO网络中实现巨大的频谱和能量效率效益的根本瓶颈在于对发射机处的准确信道状态信息（CSIT）的巨大需求。由于依赖于密集异构网络和配备有大量天线的发射机的下一代无线网络中的天线和接入点的数量不断增加，这已经变得越来越难以满足。CSIT不准确导致多用户干扰问题，这是MIMO无线网络的主要瓶颈。回顾过去，问题一直是努力将为完美CSIT设计的技术应用于具有不完美CSIT的场景。在本文中，我们离开这种传统的方法，并向读者介绍了一个有前途的战略的基础上率分裂。速率拆分依赖于公共和私有消息的传输，并且被示出为在频谱和能量效率、可靠性和CSI反馈开销减少方面提供优于在LTE-A中使用的并且仅依赖于私有消息传输的常规策略的显著益处。还讨论了开放的问题，对标准规范和操作挑战的影响。
2016-03-03 cs.IT cs.NI math.IT
Large System Achievable Rate Analysis of RIS-Assisted MIMO Wireless Communication with Statistical CSIT
可重构智能表面（Reconfigurable intelligent surface，RIS）是一种新兴的无线通信技术，它通过在表面上安装大量的近被动反射元件来提高无线通信的能量消耗和系统性能。研究了一种下行RIS-assisted多输入多输出（MIMO）无线通信系统，该系统包括基站到RIS、RIS到用户和基站到用户三个Rician信道通信链路。该算法的目标是利用基站的统计信道状态信息，在基站处设计最优的发送协方差矩阵，在RIS处设计最优的对角相移矩阵，以最大化可达到的各态历经速率。因此，利用高维随机矩阵理论中的副本方法，得到了可达遍历速率的大系统近似。这种大系统近似使得能够使用交替优化算法来识别渐进最优的发射协方差和对角相移矩阵。仿真结果表明，大系统的结果是一致的，可达到的遍历速率通过蒙特卡罗平均计算。仿真结果表明，该算法能够显著提高RIS辅助MIMO系统的性能。
2021-03-16 cs.IT math.IT
Joint Wireless Information and Energy Transfer with Reduced Feedback in MIMO Interference Channels
为了确定用于MIMO干扰信道（IFC）中的联合无线信息和能量传输（JWIET）的传输策略，信息接入点（IAP）和能量接入点（EAP）需要到信息解码（ID）移动站（MS）和能量收集（EH）MS两者的它们相关联的链路的信道状态信息（CSI）（所谓的本地CSI）。为了减少两用户MIMO IFC中JWIET的MS反馈开销，提出了一种在EAP处需要部分CSI的测地线能量波束形成方案。在两用户MIMO IFC中，证明了测地线能量波束形成是最优的波束形成策略。通过对IAP的发射信号协方差增加秩一约束，我们可以利用测地线信息波束形成来进一步减少IAP的反馈开销。在IAP发射信号秩为1的约束下，证明了测地线信息/能量波束形成方法是两用户MIMO IFC中JWIET的最优策略。我们还讨论了建议的秩一测地线信息/能量波束成形策略的扩展到一般K用户MIMO IFC。最后，通过统计分析不完美部分CSIT下的可达速率-能量性能，我们提出了一种适用于EH MS和ID MS的自适应比特分配策略。
2015-01-12 cs.IT math.IT
LoS MIMO-Arrays vs. LoS MIMO-Surfaces
无线研究界对亚太赫兹频段表示出极大的兴趣，以便在未来的无线网络中实现移动通信。亚太赫兹波段提供了大量的可用带宽，因此，有望实现光速无线通信。在这样的高频带，收发器需要具有更大的孔径，并且需要比在低频带更密集地部署。这些因素成比例地增加了远场极限，电磁波的球面曲率不能再被忽略。这提供了实现空间复用的机会，即使在视线信道。在本文中，我们概述和比较现有的设计方案，以实现高秩传输的视线信道。
2023-02-07 cs.IT eess.SP math.IT
How to Understand LMMSE Transceiver Design for MIMO Systems From Quadratic Matrix Programming
本文研究了一种适用于各种无线系统的统一的线性最小均方误差（LMMSE）收发器设计框架。统一设计是基于一个优雅的和强大的数学规划技术称为二次矩阵规划（QMP）。基于QMP，可以观察到，对于不同的无线系统，存在可以用于设计LMMSE收发器的某些共同特性，例如，二次型研究还发现，从点对点MIMO系统发展到各种先进的无线系统，如多小区协作系统、多用户MIMO系统、MIMO认知无线电系统、放大转发MIMO中继系统等，LMMSE收发机设计始终保持二次性，并且始终可以通过迭代求解多个QMP问题来实现。给出了一个解决QMP问题的综合框架。本文提出的工作很可能是第一枪的收发器设计，为未来不断变化的无线系统。
2013-03-02 cs.IT math.IT
An Overview of Transmission Theory and Techniques of Large-scale Antenna Systems for 5G Wireless Communications
为了满足未来对无线数据服务的巨大业务量的需求，近年来已经进行了对第五代（5G）移动通信系统的研究。预计5G移动通信系统中的频谱和能量效率应该比第四代（4G）移动通信系统中的频谱和能量效率高十倍。因此，重要的是进一步开发多个天线的空间复用的潜力。在过去的二十年中，多输入多输出（MIMO）天线技术被认为是提高无线通信系统容量的关键技术。当在基站中配备大规模天线阵列（也称为大规模MIMO）或部署大量分布式天线（也称为大规模分布式MIMO）时，可以通过使用空间域多址来进一步提高频谱和能量效率。本文综述了大规模MIMO和大规模分布式MIMO系统，包括频谱效率分析、信道状态信息（CSI）获取、无线传输技术和资源分配。
2016-05-11 cs.IT math.IT
MIMO Channel Reconstruction from Lower Dimensional Multiple Antenna Measurements
提出了一种从低维信道测量重构多输入多输出（MIMO）信道相关矩阵的方法。利用相关矩阵结构的对称性使得能够从可用的低阶测量再现更高维MIMO信道矩阵。这导致允许预测更高维MIMO系统容量的实际重要应用。特别是，我们研究了克罗内克型MIMO信道适合于从空间和极化域的发射-接收衰落的部分信息中重建完整的信道矩阵，并分析了这种模型的有效性条件。重要的信道条件之一是与环境中的非平稳性相关的多普勒频率。我们提出了使用2x2 MIMO信道相关矩阵的簇型散射模型的仿真，以预测2x 4 MIMO系统的性能，包括角功率谱的恢复。在2.5 GHz频带中的双圆极化2 × 4 MIMO陆地移动卫星测量的示例示出了该方法重构空间和极化信道相关矩阵以用于从单天线或单极化测量估计遍历信道容量的适用性。
2016-12-09 cs.IT math.IT
Correction Factor for Analysis of MIMO Wireless Networks With Highly Directional Beamforming
在这封信中，我们重新考虑了一个流行的简化接收信号功率模型与单流波束形成的发射机和接收机在政权时，波束具有高增益和窄波束宽度。我们使用流行的简化模型将校正因子定义为平均实际接收信号功率除以平均接收信号功率的比值。我们分析量化这个因素的LOS和NLOS服务和干扰链路的一些假设。该分析连同使用3GPP兼容的新无线电（NR）信道模型的仿真确认了在利用流行的简化接收功率模型的无线网络的覆盖分析中并入校正因子的重要性。
2018-01-31 cs.IT math.IT
MIMO Broadcasting for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer: Weighted MMSE Approaches
我们考虑在MIMO广播网络中的同时无线信息和功率传输（SWIPT），其中一个能量收集（EH）用户和一个信息解码（ID）用户共享相同的时间和频率资源。与以往的基于信息速率的SWIPT系统相比，本文提出了加权最小均方误差（WMMSE）准则。首先，我们制定的WMMSE-SWIPT问题，最大限度地减少到达ID用户的消息信号的加权和MSE，同时满足对能量的要求，可以从EH用户的信号收获。然后，我们提出了最佳的预编码器结构的问题，并确定最好的可能MSE能量权衡区域，通过替代更新的线性预编码器在发射机与线性接收机在ID用户。从导出的解决方案，几个有趣的观察相比，传统的SWIPT设计。
2014-10-16 cs.IT math.IT
Wireless Energy Transfer in RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO Systems: Opportunities and Challenges
在未来的第六代（6 G）移动网络中，万物互联（IoE）预计将为小型电池供电设备提供极其庞大的连接。事实上，具有有限能量存储容量的大规模设备强加了持续的能量需求，阻碍了通信网络的寿命。作为一种补救措施，无线能量传输（WET）是解决这些关键能源供应问题的关键技术。另一方面，无小区（CF）大规模多输入多输出（MIMO）系统提供了一种有效的网络架构，以实现万物互联的推出。在这篇文章中，我们首先提出了可重构智能表面（RIS）辅助CF大规模MIMO系统的WET的范式，包括其潜在的应用场景和系统架构。讨论并分析了四阶段传输过程，以说明该架构的实用性。然后提出并分析了RIS系统的硬件设计。特别是，我们讨论了三个相应的操作模式和融合的WET技术和RIS辅助CF大规模MIMO。具有代表性的仿真结果，以确认我们所提出的计划取得的优越性能。此外，我们调查的最佳位置部署多个RIS，以实现最佳的系统性能。最后，提出了基于RIS-CF的WET大规模MIMO系统的几个重要研究方向。
2022-01-28 cs.IT math.IT
A Generalized Spatial Correlation Model for 3D MIMO Channels based on the Fourier Coefficients of Power Spectrums
已有的研究证实了衰落相关对二维多输入多输出（MIMO）系统的互信息（MI）的不利影响。最近，趋势是通过利用信道在仰角上的自由度来增强系统性能，这需要在存在空间相关性的情况下导出和表征三维（3D）信道。在本文中，空间相关函数（SCF）的一个精确的封闭形式的表达式推导出3D MIMO信道。这种新的SCF是针对具有各向异性天线方向图的均匀线性天线阵列而开发的。所提出的方法诉诸球谐展开（SHE）的平面波和三角展开的勒让德和相关的勒让德多项式。由此产生的表达式取决于潜在的任意角分布和天线方向图通过傅立叶级数（FS）的功率方位角和仰角谱系数。所提出的方法的新颖性在于SCF是有效的任何3D传播环境。开发的SCF确定的协方差矩阵在发送器和接收器，形成克罗内克信道模型。为了量化相关性对系统性能的影响，在单用户和多用户情况下，利用Kronecker模型的MI的信息理论确定性等价物。数值结果验证了所提出的解析表达式，并阐明了方位角和仰角扩展和天线方向图的系统性能的依赖性。提供了一些有用的见解MI作为下倾角的函数的行为。推导出的模型将有助于评估相关的3D MIMO信道的性能在未来。
2015-04-21 cs.IT math.IT
MIMO Broadcasting for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
无线电能传输是一种为无线网络提供方便、持久的能量供应的新技术。在实践中，WPT可以通过各种技术来实现，例如电感耦合、磁共振耦合和电磁（EM）辐射，分别用于短距离/中距离/长距离应用。在本文中，我们特别考虑EM或无线电信号使能的WPT。由于无线电信号可以同时携带能量和信息，因此对同时无线信息和功率传输（SWIPT）进行了统一的研究。具体来说，本文研究了一个多输入多输出（MIMO）无线广播系统，由三个节点，其中一个接收机收获能量和另一个接收机解码信息分别从一个共同的发射机发送的信号，和所有的发射机和接收机可以配备多个天线。研究了两种情况，其中信息接收器和能量接收器被分离并且从发射器看到不同的MIMO信道，或者位于同一地点并且从发射器看到相同的MIMO信道。对于分离的接收器的情况下，我们推导出最佳的传输策略，以实现不同的权衡最大的信息速率与能量传输，其特征在于由一个所谓的速率-能量（R-E）区域的边界。对于共址接收器的情况下，我们示出了可实现的R-E区域的外边界，这是由于实际能量收集接收器还不能直接解码信息的潜在限制。在此约束下，我们调查了两个实际的设计，共定位接收机的情况下，即时间切换和功率分配，并表征其可实现的R-E区域的外边界相比。
2013-02-15 cs.IT math.IT
Analysis of Massive MIMO-Enabled Downlink Wireless Backhauling for Full-Duplex Small Cells
使用随机几何的工具，我们开发了一个框架来建模的下行链路速率覆盖概率的用户在一个给定的小小区网络（SCN）与大规模的MIMO使能的无线回程。所考虑的SCN由以一定概率在带内或带外回程模式中配置的小小区的混合组成。所考虑的分层网络中的用户的性能受到若干干扰源的限制，例如回程干扰、小小区基站（SBS）对SBS的干扰和SI。此外，由于大规模MIMO中的信道硬化效应，回程链路仅经历长期信道效应，而接入链路经历长期和短期信道效应两者。因此，开发的框架是灵活的，以表征不同的干扰源，同时捕获的接入和回程信道的异质性。在特定场景中，该框架使得能够导出封闭形式的覆盖概率表达式。在理想回程覆盖下，利用简化的表达式以封闭形式优化SCN中带内和带外小小区的比例。最后，提出了几种补救解决方案，可以潜在地减轻回程干扰，并进而提高带内FD无线回程的性能。数值结果调查的情况下，带内无线回程是有用的，并证明，保持正确的比例的带内和带外FD小小区是至关重要的无线回程SCN。
2017-01-20 cs.IT math.IT
Base-Station Selections for QoS Provisioning Over Distributed Multi-User MIMO Links in Wireless Networks
针对分布式多输入多输出（MIMO）链路中多个位置无关的基站（BS）协同向多个移动用户传输数据的问题，提出了QoS感知的BS选择和相应的资源分配方案.我们提出的方案旨在最大限度地减少BS的使用和减少分布式MIMO传输的干扰范围，同时满足不同的统计延迟QoS要求的所有用户，其特征在于延迟约束违反概率和有效容量技术。具体来说，我们提出了两个BS使用最小化框架开发QoS感知BS选择方案和相应的无线资源分配算法在多个移动用户。第一个框架采用联合块对角化（BD）和概率传输（PT）来实现多个移动用户的多址接入，而第二个框架采用时分多址（TDMA）方法来控制多个用户的链路。然后，我们推导出这两个框架的最佳BS选择方案，分别。此外，我们还进一步讨论了仅基于PT的BS选择方案。还进行了一组模拟评估，比较研究我们提出的方案的平均BS使用和干扰范围，并分析QoS约束对分布式MIMO传输的BS选择的影响。
2011-04-30 cs.IT math.IT
Space Codes for MIMO Optical Wireless Communications: Error Performance Criterion and Code Construction
研究了对数正态衰落信道下的多输入多输出无线光通信系统。在这种情况下，一个通用的标准设计的全分集空间码（FDSC）与最大似然（ML）检测器的开发。该准则表明，在高信噪比（SNR）的制度，MIMO-OWC提供大规模的分集增益，控制指数衰减的误差曲线，和小规模的分集增益，产生传统的幂律衰减。特别是对于具有单极脉冲幅度调制（PAM）的2 × 2 MIMO-OWC系统，封闭的-利用数论中关于Farey序列连续项的已有性质，并通过发展Farey序列项所形成的不相交区间的新性质，对连续和离散两种情况进行攻击，得到了同时优化分集增益的线性FDSC设计问题的形式解。变量混合极大极小设计问题事实上，这种特定的设计不仅证明了重复码（RC）是优化分集增益的最佳线性FDSC，而且还揭示了MIMO射频（RF）通信和MIMO-OWC之间的显著差异，即空间维度本身就足以实现完整的大规模分集。计算机模拟表明，FDSC在总光功率和频谱效率相同的情况下，性能明显优于未编码的空间复用，而后者仅提供小尺度的分集增益。
2015-09-24 cs.IT math.IT
Uplink Hardware Impairments in OFDM-Based Cell-Free Massive MIMO With Impaired Wireless Fronthaul
Bilkent University（比尔肯特大学）
本文研究OFDM无小区大规模MIMO在硬件损伤下的上行性能，提出统一分析框架推导闭式表达式，并采用失真感知合并与最大最小公平资源分配以缓解性能下降。
2026-09-23 cs.IT eess.SP math.IT
On Probability Shaping for 5G MIMO Wireless Channel with Realistic LDPC Codes
本文针对5G无线协议中的小传输块、严格复杂度和实际LDPC码约束适配概率整形，并在Sionna仿真中验证其相比常用MCS获得0.6 dB增益。
2023-07-04 cs.IT cs.NI 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
