Full Diversity Unitary Precoded Integer-Forcing
我们考虑一个点对点的平坦衰落MIMO信道，信道状态信息在发送端和接收端都已知。在发射机侧，在每个天线处采用网格编码方案以将信息符号映射到从相同码本中提取的独立网格码字。然后，将每个格形码字乘以酉预编码矩阵${\bf P}$，并通过信道发送。在接收器侧，采用整数强制（IF）线性接收器。我们将该方案表示为酉预编码整数强迫（UPIF）。我们表明，UPIF可以实现全分集的约束下，基于最短向量的预编码矩阵${\bf P}$产生的格。这个约束和一个更简单的版本提供了两种类型的全分集UPIF的设计标准。类型I使用在每个信道实现时适配的酉预编码器。类型II使用酉预编码器，其对于所有信道实现保持固定。然后，我们验证了我们的结果，在$2\times2$，和$4\times 4$ MIMO使用不同的QAM星座的计算机模拟。我们最后表明，建议的类型II UPIF优于MIMO预编码X-码在高数据率。
2015-04-01 cs.IT math.IT
Joint Power and Bit Allocation for Precoded Massive MIMO Channels
针对预编码大规模MIMO系统的功率与比特分配联合优化问题，提出自适应QAM方案，将MWF简化为经典WF，预计算QAM配置以截断SVD替代完整SVD，实现低复杂度与更优解码性能。
2025-04-18 cs.IT math.IT
Kerdock Codes for Limited Feedback Precoded MIMO Systems
基于码本的有限反馈策略是预编码多输入多输出（MIMO）无线系统中在发射端获得部分信道状态信息的一种实用方法。传统的码本设计使用格拉斯曼打包、等角帧、矢量量化或基于傅立叶的构造。虽然已经广泛地研究了常规码本构造的容量和出错率性能，但是依赖于诸如非线性搜索或迭代算法之类的技术来构造这些码本是非常困难的。此外，所得到的码本可能不具有便于码本的存储和低搜索复杂度的系统结构。本文提出了一种基于Kerdock码和互无偏基的系统码书设计方法。提出的Kerdock码本由多个相互无偏的四元酉基矩阵和单位矩阵组成。我们建议从这个基础码本中推导出波束成形和预编码码本，从而消除了存储多个码本的要求。所提出的结构需要很少的内存来存储，正如我们所示，四元结构有利于码字搜索。我们推导出两个天线和四个天线码本的弦距离，表明所提出的码本与先前的设计相比毫不逊色。蒙特卡洛模拟用于比较不同码本大小的可实现速率和出错率。
2008-03-07 cs.IT math.IT
Metasurface Antenna-Enabled LEO Satellite Constellation Communications: Design and Optimization
College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University（浙江大学信息与电子工程学院）；School of Information Science and Technology, Hangzhou Normal University（杭州师范大学信息科学与技术学院）
研究下一代低地球轨道卫星星座通信瓶颈，提出基于超表面天线架构，通过联合优化调度与波束成形制定加权和速率最大化问题，给出基于交替优化的算法，仿真验证其对低地球轨道卫星星座通信的有效性。
2026-07-15 cs.IT math.IT
Hybrid Beamforming Structure for Massive MIMO System: Full-connection v.s. Partial-connection
在本文中，我们比较了多用户大规模多输入多输出系统的两种典型混合波束成形结构的性能，即全连接和部分连接结构。在毫米波信道小角度扩展的假设下，给定面向用户的模拟预编码器和迫零数字预编码器，给出了用户的模拟和数字预编码信道增益的显式上界，并在此基础上研究了两种结构之间的关系.分析结果表明，全连接结构并不总是优于部分连接结构，并揭示了适用于每种结构的区域。仿真结果验证了分析结果的正确性。
2020-06-18 cs.IT eess.SP math.IT
Symbol-level precoding is symbol-perturbed ZF when energy Efficiency is sought
本文研究了多用户多输入单输出（MISO）下行链路的符号级预编码（SLP）。SLP是利用符号星座结构的非线性预编码方案。它已被证明，SLP可以优于流行的线性波束形成方案。在这项工作中，我们揭示了SLP和线性波束形成之间的隐藏连接。我们表明，在能量最小化设计，SLP是等价的迫零（ZF）波束成形方案与扰动的符号。这个身份提供了新的见解，他们在文件中进行了讨论。作为一个侧面的贡献，这项工作还开发了一个符号错误概率（SEP）约束的正交幅度调制（QAM）星座下的SLP设计公式。
2018-03-14 cs.IT math.IT
Golden Coded Multiple Beamforming
Golden码是一种全速率全分集空时码，它在具有两个发射天线和两个接收天线的多输入多输出（MIMO）系统中实现最大编码增益。由于从M-QAM星座中选取四个信息符号来构造一个黄金码码字，因此当接收机处的信道状态信息（CSI）可用时，使用球形解码的最大似然解码器具有O（M^4）的最坏情况复杂度。在此之前，这种最坏情况下的复杂度被降低到O（M^（2.5））而没有性能下降。当发射机和接收机都知道CSI时，采用奇异值分解的波束成形技术通常用于MIMO系统中。在没有信道编码的情况下，当发送单个符号时，这些系统实现由信道提供的全分集阶数。而当同时传输多个符号时，该属性就丢失了。然而，未编码的多波束形成可以通过添加适当设计的星座预编码器来实现全分集阶数。对于2 \times 2完全预编码多波束成形（FPMB），一般最坏情况的解码复杂度是O（M）。本文提出了一种基于黄金编码的多波束形成（Golden Coded Multiple Beamforming，GCMB）技术，通过2个\times 2多波束形成来传输黄金编码。GCMB实现了全分集阶数，其性能类似于使用Golden Code和FPMB的一般MIMO系统，而O（sqrt（M））的最坏情况解码复杂度要低得多。本文还讨论了GCMB向更大维数的扩展。
2010-08-31 cs.IT math.IT
Beamforming with Multiple One-Bit Wireless Transceivers
传统的波束成形技术依赖于高度线性的发射机和接收机，以允许在发射机和接收机处进行相位相干组合。发射机使用波束成形来将信号功率导向接收机，并且接收机使用波束成形来收集和相干地组合来自多个接收机天线的信号。当发射机和接收机由于功率和成本原因而被限制为非线性一比特设备时，与波束成形相关联的潜在优点和性能度量没有被很好地理解。我们定义在发送端的波束形成作为一个码本设计问题，以最大限度地提高码字之间的最小距离。我们定义在接收机的波束形成作为发送码字的最大似然检测器。我们表明，波束成形与一位收发器是一个星座设计问题，我们可以在几dB的SNR线性收发器所达到的能力。
2018-02-14 cs.IT math.IT
Constrained Capacity for Faster-than-Nyquist Signaling in Frequency-Selective Fading Channels
Carleton University（卡尔顿大学）；Middle East Technical University（中东科技大学）
本文研究频率选择性信道下DFT预编码FTN信号的受限容量，通过CP/CS分解干扰并推导失配解码速率，证明FTN优于奈奎斯特传输。
2026-09-09 cs.IT eess.SP math.IT
Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Perfect Coding
当发射机和接收机都知道信道状态信息（CSI）时，在多输入多输出（MIMO）系统中通常使用采用奇异值分解（SVD）的波束成形技术。在没有信道编码的情况下，在全分集和全复用之间存在折衷。当添加信道编码时，只要码率Rc和所使用的子信道的数目S满足条件RcS<=1，就可以实现这两者。通过添加适当设计的星座预编码器，对于未编码系统和编码系统两者，可以实现全分集和全复用两者，其中具有更高的解码复杂度的折衷，例如，完全预编码多波束成形（FPMB）和具有完全预编码的比特交织编码多波束成形（BICMB-FP），而没有条件RcS<=1。完美空时分组码（PSTBC）是一种全速率全分集空时码，可实现MIMO系统的高效成形和高编码增益。本文介绍了一种新的波束形成技术--比特交织编码多波束形成与完美编码（BICMB-PC）。BICMB-PC通过卷积编码SVD系统传输PSTBC。与BICMB-FP类似，BICMB-PC实现了全分集和全复用，其性能与BICMB-FP几乎相同。BICMB-PC的优点在于，它可以提供比BICMB-FP低得多的解码复杂度，因为对于2维和4维的BICMB-PC，接收信号的实部和虚部可以被分离，并且仅需要与编码比特相对应的部分来获取维特比解码器的一个比特度量。
2012-08-15 cs.IT math.IT
Combining Beamforming and Space-Time Coding Using Noisy Quantized Feedback
在这项工作中，结合波束成形和空时编码的目标是获得全分集阶数，并提供额外的接收功率（阵列增益）相比，传统的空时码。在我们的系统中，我们考虑一个准静态的衰落环境，我们将高速率和低速率的反馈信道可能的反馈错误。为了充分利用反馈信息，受正交设计和预编码空时分组码的启发，提出了一类码星座，称为广义部分正交设计或广义PODs。此外，为了对反馈误差进行建模，我们假设反馈比特通过二进制对称信道（BSC）。两种情况下进行了研究：第一，当BSC的比特错误概率是已知的先验传输端，第二，当它是不知道确切。在第一种情况下，我们推导出一个最小成对错误概率（PEP）的设计准则广义POD。在此基础上设计了错误反馈信道的量化器和PODs的预编码码本。在我们的系统中的量化方案是一个信道优化矢量量化器（COVQ）。在第二种情况下，量化器和预编码器码本的设计基于类似的方法，但是具有最坏情况的设计策略。我们的合并方案的吸引人的属性是，它收敛到传统的空时编码与低速率和错误的反馈和定向波束形成与高速率和无错误的反馈。该方案对反馈信道模型失配具有良好的鲁棒性。
2008-04-22 cs.IT math.IT
Multiple-Satellite Cooperative Information Communication and Location Sensing in LEO Satellite Constellations
针对6G网络下低轨卫星星座的集成感知与通信需求，提出一种双功能框架及多星协同算法，通过联合优化通信波束成形与感知波形，在有限资源下同时提升传输速率与感知精度，仿真验证了其优异性能。
2025-01-13 cs.IT math.IT
Full-Diversity Precoding Design of Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Orthogonal Frequency Division Multiplexing
多输入多输出（MIMO）技术已经与正交频分复用（OFDM）结合用于宽带无线通信系统。比特交织编码多波束形成（BICMB）可以在平坦衰落MIMO信道中实现空间分集和空间复用。在频率选择性衰落MIMO信道中，BICMB-OFDM（BICMB-OFDM）可以同时提供空间分集和多径分集，是一种重要的技术。在我们之前的工作中，子载波分组技术被应用于对抗子载波相关性的负面影响。证明了在R_cSL<=1的条件下，BICMB-OFDM-SG（BICMB-OFDM-SG）可以实现全分集，其中R_c、S和L分别为码率、每个子载波上的并行流数和信道抽头数。全分集条件意味着如果S增加，则R_c可能必须减小以保持全分集。因此，增加并行流的数量可能不会提高总传输速率。本文采用预编码技术来克服BICMB-OFDM-SG中R_cSL<=1的全分集限制问题。首先，对预编码后的BICMB-OFDM-SG进行了分集分析。然后，全分集预编码设计开发与最小可实现的解码复杂度。
2013-06-30 cs.IT math.IT
Fluid Antenna Secure Channel-driven Constellation (FASCC): a Physical Layer Security approach
School of Electrical Engineering, Aalto University（电气工程学院，阿尔托大学）
提出FASCC框架，利用流体天线端口选择和相位调整生成信道域星座，实现物理层安全，在窃听者更近时仍显著提升保密性能。
2026-10-06 cs.IT math.IT
High-Capacity and Low-PAPR BICM-OFDM Systems Using Non-Equiprobable and Non-Uniform Constellation Shaping With Clipping and Filtering
Graduate School of Engineering, The University of Osaka（大阪大学大学院工学研究科）
本文提出了一种结合非均匀星座塑形、裁剪和滤波的BICM-OFDM系统，实现低PAPR和高频谱效率。
2026-01-19 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multibeam Satellite Communications
研究了多波束卫星通信中实现最大最小公平性的波束形成设计问题。传统的线性预编码（NoRS），依赖于完全处理任何残留的干扰噪声，相反，我们认为一种新的多波束多播波束形成策略的基础上的速率分裂多址接入（RSMA）。RSMA依赖于发射机处的线性预编码速率分割（RS）和接收机处的连续干扰消除（SIC），以实现用于非正交传输和鲁棒波束间干扰管理的灵活框架。针对多个同信道多播波束间的最大似然估计问题，提出了一种基于发射端信道状态信息质量（CSIT）不同的单馈有效功率约束优化问题。通过仿真验证了RS在多组多播和多波束卫星通信系统中相对于传统方案（NoRS）的优越性。
2020-03-13 cs.IT eess.SP math.IT
Design of RIS-UAV-Assisted LEO Satellite Constellation Communication
针对星地远距离通信质量差、多星协作CSI获取开销大的问题，提出RIS-UAV辅助的LEO卫星通信框架，采用sCSI并设计AO算法联合优化波束成形、相移与轨迹，提升频谱效率。
2025-09-04 cs.IT math.IT
Achieving Full Multipath Diversity by Random Constellation Rotation: a Theoretical Perspective
Tsinghua University（清华大学）；University of New South Wales（新南威尔士大学）
通过随机星座旋转技术，在时散射和双散射信道中实现全多径多样性，提升通信可靠性。
2026-01-20 cs.IT eess.SP math.IT
Analysing of 3D MIMO Communication Beamforming in Linear and Planar Arrays
该研究分析线性与平面阵列中三维MIMO通信的波束成形，采用基于协方差的波形方法，通过MATLAB仿真评估不同波束成形技术的性能。
2023-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multigroup Multicast and Multibeam Satellite Systems
本文研究了在发送端信道状态信息不完善的情况下，速率分割多址接入（RSMA）及其波束赋形设计问题，以实现多个同信道多播组之间的最大最小公平性（MMF）。传统的线性预编码（NoRS），依赖于完全处理任何残留的干扰噪声，相反，我们认为一种新的多组多播波束成形策略的基础上RSMA。RSMA依赖于发射机处的线性预编码的速率分离（RS）和接收机处的连续干扰消除（SIC），并且最近已被证明能够实现用于多天线无线网络中的非正交传输和鲁棒干扰管理的灵活框架。在这项工作中，我们的特点的MMF自由度（DoF）实现RS和NoRS在多组多播与不完善CSIT和证明的利益，RS策略的欠载和过载的情况下。出于自由度分析，然后，我们制定了一个通用的发射功率约束优化问题，以实现MMF速率性能。通过地面和多波束卫星系统的仿真，证明了基于RS的多组组播波束形成与NoRS相比的优越性。特别是，由于多波束卫星通信的特点和挑战，我们提出的RS策略被证明有希望管理其波束间干扰。
2020-11-09 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Coordinated Transmission with Forward-Backward Training for 5G Radio Access
在蜂窝网络中已经考虑了协作多点（CoMP）发送和接收，以实现更大的覆盖、改进的速率和干扰减轻。为了利用协调波束成形的增益，需要通过连接协作基站（BS）的回程进行快速信息交换。在实践中，回程的带宽和延迟限制可能无法满足这种严格的需求。这些损害激励的合作方法的研究仅基于本地信道状态信息（CSI），并要求最小或没有信息交换的BS之间。为此，几种分布式方法被引入到协调波束形成（CB）-CoMP。所提出的方法依赖于信道互易性和迭代空间预编码的空中导频信令。我们详细阐述了前向-后向（F-B）训练如何通过允许BS和用户设备（UE）仅基于本地测量的CSI迭代地优化其各自的发射机/接收机来促进分布式CB。讨论了由于F-B迭代的开销而引起的折衷。我们还考虑了动态TDD的挑战，其中不能通过利用信道互易性在BS处获取UE-UE信道知识。最后，讨论了在5G无线电接入中实现所提出的F-B训练方案的标准化活动和实际要求。
2018-09-22 cs.IT math.IT
Full-Duplex Non-Coherent Communications for Massive MIMO Systems with Analog Beamforming
针对大规模多输入多输出（mMIMO）系统，提出了一种基于模拟波束形成（ABF）的全双工非相干（FD-NC）传输方案。我们建议使用结构化的格拉斯曼星座的非相干通信，不需要信道估计。然后，我们设计了发送和接收ABF通过慢时变的出发角（AoD）和到达角（AoA）信息，分别。ABF设计的目标是最大化预期的信号功率，同时抑制FD传输中发生的强自干扰（SI）。此外，所提出的ABF技术仅需要单个发射和接收RF链来支持大型天线阵列，因此，它降低了mMIMO系统中的硬件成本/复杂度。结果表明，建议FD-NC提供了一个很大的改善比特出错率（BER）相比，半双工非相干（HD-NC）和HD相干计划。我们还观察到，所提出的FD-NC既减少了错误平层所造成的残留SI在FD传输，并提供较低的BER相比，FD相干传输。
2022-01-29 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizing Relay Precoding for Wireless Coordinated Relaying
在无线系统中处理多个通信流已经引起了许多新颖的传输技术，特别是基于无线网络编码的双向中继。最近，出现了一组相关的技术，称为协调直接和中继（CDR）传输，其中的星座的业务流是更一般的比双向。无论实际的业务流如何，在CDR方案中，中继在管理干扰和提高整体系统性能方面具有核心作用。在本文中，我们研究了新的传输模式，放大转发的基础上，出现时，中继配备了多个天线，可以使用波束成形。
2014-03-17 cs.IT math.IT
Full-Rate Full-Diversity Achieving MIMO Precoding with Partial CSIT
在本文中，我们考虑了一个$n_t\times n_r$多输入多输出（MIMO）信道受到块衰落。可靠性（在实现的分集阶数方面）和速率（在每个信道使用发送的符号的数量方面）在这样的信道中是感兴趣的。我们提出了一种新的预编码方案，实现全分集（$n_tn_r$第阶分集）以及全速率（$n_t$符号每信道使用）使用部分信道状态信息在发射机（CSIT），适用于MIMO系统，包括$n_r<n_t$非对称MIMO。该方案通过对星座集的选择进行优化，实现了全分集，提高了编码增益。优化最大化$d_{min}^2$为我们的预编码方案的能量约束。该方案需要$n_t-1$角度参数值的反馈，相比$2n_tn_r$实系数在全CSIT的情况下。针对$3\times 1$、$3\times 2$、$4\times 1$、$8\times 1$预编码MIMO系统（每个信道分别使用$n_t=3,3,4,8$符号）的误码率性能结果表明，所提出的预编码分别实现了3阶、6阶、4阶和8阶分集。这些性能被证明是优于文献中的其他预编码方案，更好的性能是由于在所提出的方案中的信号集和反馈角度的选择。
2011-03-24 cs.IT math.IT
