Adaptive Randomized Distributed Space-Time Coding in Cooperative MIMO Relay Systems
提出了一种适用于两跳协作MIMO网络的自适应随机分布式空时编码（DSTC）方案和算法。线性最小均方误差（MMSE）接收机和放大和转发（AF）的合作策略。在所提出的DSTC方案中，通过反馈信道获得的随机化矩阵被用来在中继节点处对空时编码矩阵进行变换。设计了线性MMSE表达式来计算自适应随机化矩阵和线性接收滤波器的参数。本文还提出了一种计算自适应随机化矩阵参数的随机梯度算法，降低了计算复杂性。我们还推导出了一个合作的MIMO系统采用随机空时编码方案的错误概率的上限。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的DSTC计划。
2013-03-17 cs.IT math.IT
Cooperative Feedback for MIMO Interference Channels
多天线预编码有效地减轻了无线网络中的干扰。然而，预编码效率会由于所需的信道状态信息（CSI）的反馈而被开销显著降低。针对这一问题，提出了一种基于有限速率CSI反馈（协作反馈）的双用户多输入多输出（MIMO）干扰信道预编码器设计方法。具体地，每个预编码器被分解为内预编码器和外预编码器，分别用于使干扰为零和提高数据链路阵列增益。内部预编码器被进一步设计为抑制由有限速率协作反馈引起的残余干扰。为了调节由于预编码器量化而产生的残余干扰，设计了附加的标量协作反馈信号以使用不同的准则来控制发射机的功率，所述准则包括应用干扰裕度、最大化总吞吐量以及最小化中断概率。仿真结果表明，这种额外的反馈有效地消除了由于量化预编码器反馈的性能下降。
2010-09-17 cs.IT math.IT
Study of Switched Max-Link Buffer-Aided Relay Selection for Cooperative MIMO Systems
在本文中，我们研究了中继选择的协作多天线系统，配备了缓冲区，这增加了无线链路的可靠性。特别是，我们提出了一种新的中继选择技术的基础上切换和最大链路协议，被命名为交换最大链路。我们还介绍了一种新的中继选择标准的最大似然（ML）原则表示最大最小距离，被纳入。仿真，然后评估所提出的和现有的技术的性能。
2018-07-16 cs.IT math.IT
Minimum BER Power Adjustment and Receiver Design for Distributed Space-Time Coded Cooperative MIMO Relaying Systems
针对协作多输入多输出（MIMO）网络，提出了一种基于最小出错率准则的自适应联合功率分配（JPA）和线性接收机设计算法。该系统采用多个中继与分布式空时编码（DSTC）计划和放大转发（AF）的策略。它是根据一个联合约束优化算法来确定每个发送符号的最小误码率功率分配参数和接收滤波器参数。仿真结果表明，与等功率分配系统和最小均方误差（MMSE）设计相比，该算法获得了性能增益。
2013-03-17 cs.IT math.IT
Learning-based Rate Adaptation for Uplink Massive MIMO Networks with Cooperative Data-Assisted Detection
本文研究了在不知道用户密度的情况下，大规模多输入多输出（MIMO）网络的上行链路自适应问题。具体地说，首先提出了一种新的协作上行链路传输和检测方案，用于大规模MIMO网络，其中每个上行链路帧被划分为具有独立编码方案的多个数据块，并且基于先前在服务小区和相邻小区中检测到的数据块来解码随后的块。推导了该方案的渐近信干噪比（SINR），并证明了考虑用户位置随机性的干扰功率分布服从高斯分布。通过跟踪干扰功率的均值和方差，针对干扰信道和用户密度未知的情况，提出了一种在线鲁棒速率自适应算法，保证了目标分组中断概率。
2019-04-27 cs.IT math.IT
On the Optimal Number of Cooperative Base Stations in Network MIMO Systems
我们考虑一个多小区，频率选择性衰落，上行链路信道（网络MIMO），其中K个用户终端（UT）同时与B个合作基站（BS）进行通信。虽然多小区协作的潜在益处随着B而增长，但是与信道状态信息（CSI）的获取相关的开销将迅速支配上行链路资源。因此，对于有限的相干时间，在网络MIMO的性能增益和信道估计中的相关开销之间存在非平凡的折衷。基于随机矩阵理论的最新结果，使用净遍历可实现速率的近似值，我们通过考虑一些现实的方面来研究这种权衡，例如不可靠的回程链路和UT与BS之间的不同路径损耗。我们确定最佳训练长度、协作BS的最佳数量和要用于圆形Wyner模型的扩展版本的子载波的最佳数量，其中每个UT可以与BS通信。我们的研究结果提供了一些洞察实际的限制，以及现实的网络MIMO系统的尺寸。
2011-04-11 cs.IT math.IT
Cooperative Precoding with Limited Feedback for MIMO Interference Channels
多天线预编码有效地减轻了无线网络中的干扰。然而，如果预编码器设计未能考虑信道状态信息（CSI）反馈中的不准确性，则所得到的性能增益在实践中可能显著受损。本文解决了这个问题，考虑有限速率CSI反馈从接收机到他们的干扰发射机在两个用户的多输入多输出（MIMO）干扰信道，称为合作反馈，并提出了一个系统的方法设计收发器，包括线性预编码器和均衡器。具体地，每个预编码器/均衡器被分解为内部和外部分量，分别用于使交叉链路干扰为零和实现阵列增益。内部预编码器/均衡器被进一步优化，以抑制由有限速率协作反馈引起的残留干扰。此外，剩余干扰由附加标量协作反馈信号调节，所述附加标量协作反馈信号被设计成使用包括固定干扰裕度和最大总和吞吐量的不同标准来控制传输功率。最后，所需的合作预编码器的反馈比特的数量推导出限制由于预编码器量化的吞吐量损失。
2012-02-27 cs.IT math.IT
Cooperative Pilot Spoofing in MU-MIMO Systems
在这封信中，我们考虑下行链路传输的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统与迫零（ZF）预编码器存在多个攻击者。我们提出了一种协作导频欺骗攻击（CPSA），攻击者在上行链路信道训练阶段协作损害信道估计，旨在降低整个小区的下行链路吞吐量。我们首先评估CPSA对信道估计和下行链路ZF预编码设计的影响，然后推导出可实现的下行链路和速率的解析表达式。此外，我们调查的最佳攻击策略，以尽量减少可实现的下行链路和速率。我们证明了所考虑的优化问题是一个凸优化问题，因此可以方便地获得全局最优解。数值结果表明，CPSA攻击导致严重的性能恶化的攻击功率和攻击者的数量的增加。
2020-07-14 cs.IT math.IT
Adaptive Distributed Space-Time Coding in Cooperative MIMO Relaying Systems using Limited Feedback
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种自适应随机分布式空时编码（DSTC）方案。线性最小均方误差（MMSE）接收机滤波器和随机矩阵的功率约束被认为是与放大和转发（AF）的合作策略。在所提出的DSTC方案中，通过反馈信道获得的随机化矩阵被用来在中继节点处对空时编码矩阵进行变换。考虑了有限反馈和反馈误差的影响。设计了线性MMSE表达式来计算自适应随机化矩阵和线性接收滤波器的参数。本文还提出了一种降低计算复杂性的随机梯度算法。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的DSTC计划。
2013-03-17 cs.IT math.IT
Secrecy Rate of Cooperative MIMO in Presence of a Location Constrained Eavesdropper
我们提出并研究了合作MIMO架构，使和提高集群之间的移动设备在存在一定的位置约束的窃听者的保密传输。本文中的协作MIMO系统（简称可重构分布式MIMO）是通过临时激活附近可信移动设备的集群来形成的，每个集群由其对应的集群头集中协调。我们假设发射机应用一个实用的本征方向预编码方案来传输机密信号和人工噪声，而窃听者可以位于多个可能的位置在附近。我们首先得到的秘密率的表达式，其中所需的平均互信息之间的发射机和窃听器的特征在于封闭形式的近似。所提出的近似是特别有用的保密率最大化，原来的非凸问题可以解决的连续凸近似。数值结果表明，与已有的结果相比，利用窃听者的位置约束可以显著提高保密率。我们还表明，保密率可以进一步提高通过增加集群的大小。
2018-10-15 cs.IT math.IT
Orthogonality and Cooperation in Collaborative Spectrum Sensing through MIMO Decision Fusion
本文论述了认知无线电的情况下，决策融合中心（DFC）利用阵列处理的频谱感知。更具体地说，我们探讨了用户合作和正交传输之间的二级用户（SU）的报告信道的影响。为了这个目的，四个协议被认为是：（i）非正交和非合作;（ii）正交和非合作;（iii）非正交和合作;（iv）正交和合作。DFC采用最大比合并（MRC）规则和性能进行评估的互补接收机工作特性（CROC）。分析结果，再加上蒙特卡罗模拟，提出。
2013-08-14 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency and Scalability Analysis for Multi-Level Cooperative Cell-Free Massive MIMO Systems
本文提出了一种多级协作架构，以平衡频谱效率和可扩展性的无小区大规模多输入多输出（MIMO）系统。在所提出的架构中，空间扩展单元（SEU）的引入，以避免大量的计算在接入点（AP），并增加AP之间的合作程度。首先推导了最大比合并（MRC）和迫零（ZF）接收机的多级协作结构下上行链路用户可达速率的封闭表达式。验证了封闭式表达式的准确性。此外，数值结果表明，所提出的多级协作架构实现了更好的权衡频谱效率和可扩展性比其他形式的无小区的大规模MIMO架构。
2023-02-16 cs.IT eess.SP math.IT
Solutions for the MIMO Gaussian Wiretap Channel with a Cooperative Jammer
我们研究了高斯MIMO窃听信道的发射机，一个合法的接收机，窃听者和外部助手，每个都配备了多个天线。发射机向其预定的接收机发送机密消息，而助手发送与源消息无关的干扰信号以迷惑窃听者。假设干扰信号在预期接收器和窃听器处均被视为噪声。我们得到了一个封闭形式的表达式的人工噪声协方差矩阵的结构，保证不降低窃听信道的保密容量。我们还描述了如何找到这个协方差矩阵表达式，提供良好的保密率性能的具体实现，即使当没有非平凡的零空间之间的助手和预期的接收器。与以前的工作不同，我们的方法考虑了一般的MIMO情况下，并不限于SISO或MISO的情况。
2011-01-24 cs.IT math.IT
Analysis of Coverage Region for MIMO Relay Network with Multiple Cooperative DF-Relays
研究和分析了多中继网络中中继节点采用解码转发策略的MIMO通信系统的覆盖区域。假设有一个视线（LOS）传播环境的源中继信道和信道状态信息可在接收机（CSIR），我们认为的目标是最大化的覆盖区域，对于一个给定的传输速率和数字显示的显着影响的传播环境容量界限，最佳中继位置和覆盖区域。此外，我们研究的情况下，两个相邻的中继合作传输信号到目的地，并分析表明，覆盖区域扩展相比，非合作的情况。
2014-06-27 cs.IT math.IT
Joint Power Adjustment and Receiver Design for Distributed Space-Time Coded in Cooperative MIMO Systems
针对协作多输入多输出（MIMO）网络，提出了一种基于最小均方误差（MMSE）接收机的联合功率分配算法，该算法采用多中继和解码转发（DF）策略。在每个中继节点中应用分布式空时编码（DSTC）方案。我们提出了一种联合约束优化算法来确定功率分配参数和MMSE接收滤波器的参数向量为每个发送的符号在每个链路，以及信道系数矩阵。随机梯度（SG）算法被推导用于联合优化的计算，以将接收机从MMSE接收滤波器和功率分配参数的大量计算复杂度中释放出来。仿真结果表明，与等功率分配系统相比，该算法具有一定的增益。
2013-03-17 cs.IT math.IT
Interference-Alignment and Soft-Space-Reuse Based Cooperative Transmission for Multi-cell Massive MIMO Networks
干扰对齐（IA）作为一种革命性的无线传输策略，可以提高小区边缘用户的容量。然而，在大规模MIMO系统中，用于IA的全局信道状态信息（CSI）的获取导致不可接受的开销。为了解决这个问题，在本文中，我们提出了一个IA和软空间复用（IA-SSR）的两阶段预编码框架下的合作传输方案。具体地，小区中心和小区边缘用户被分开处理以充分利用空间自由度（DoF）。然后，最优的功率分配策略，以最大化网络的总容量。接下来，一个低成本的信道估计器的建议IA-SSR框架的设计。最后讨论了IA-SSR实施中的一些实际问题。最后，大量的数值结果表明所提出的算法的有效性。
2017-06-16 cs.IT math.IT
Adaptive Power Allocation Strategies using DSTC in Cooperative MIMO Networks
提出了一种基于分布式空时编码（DSTC）的协作多输入多输出（MIMO）网络的自适应功率分配（PA）算法。联合约束优化算法，以确定功率分配参数，信道参数和接收滤波器，提出了在每个链路中的每个发送流。线性接收滤波器和最大似然（ML）检测被认为是放大和转发（AF）和解码和转发（DF）的合作策略。在所提出的算法中，PA矩阵中的元素在目的节点进行优化，然后通过反馈信道发送回中继节点。考虑了反馈误差的影响。线性MMSE表达式和PA矩阵相互依赖，并迭代更新。随机梯度（SG）算法的发展与降低计算复杂性。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的功率分配方案。
2014-01-19 cs.IT math.IT
Cooperative access networks: Optimum fronthaul quantization in distributed Massive MIMO and cloud RAN
我们考虑协作无线电接入网络架构，特别是分布式大规模MIMO和云RAN，考虑它们的相似性和差异。我们特别解决的主要挑战都由一个高容量的前传网络的实施，以链接的分布式接入点的中央处理单元，并考虑对上行链路性能的影响，以限制前传负载的量化接收信号。我们使用Bussgang分解以及一种新的方法来MMSE估计的信道和数据提供我们的分析的基础。
2018-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Harvesting Fairness in AN-aided Secure MU-MIMO SWIPT Systems with Cooperative Jammer
本文研究了一种多用户多输入多输出保密同步无线信息和功率传输（SWIPT）信道，该信道由一个发射机、一个协作干扰机（CJ）、多个能量接收机（潜在窃听者，ER）和多个共址接收机（CR）组成。我们利用人工噪声（AN）生成的双重性来促进有效的无线能量传输和安全传输。我们的目标是最大限度地提高最小收获的能量之间的ER和CR的保密率约束为每个CR和总发射功率约束。通过引入范数有界信道不确定性模型，提出了一种基于序贯参数凸逼近的迭代算法来寻找近似最优解。最后，仿真结果验证了该算法的性能优于传统的AN辅助方案和CJ辅助方案。
2018-02-01 cs.IT math.IT
Enabling Cooperative Hybrid Beamforming in TDD-based Distributed MIMO Systems
针对分布式MIMO中RF损伤破坏信道互易性导致协作混合波束赋形性能下降的问题，提出两步校准及互易串联低复杂度联合校准与信道估计方法，仿真验证有效性。
2023-08-29 cs.IT cs.NI math.IT
Superimposed Transmission for Cooperative Cellular and Cell-Free Massive MIMO Systems
German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）；University of Kaiserslautern (RPTU)（凯泽斯劳滕工业大学）
研究协作蜂窝和无小区大规模 MIMO 系统，提出叠加传输策略，按远近分类用户，基站为近程用户叠加发送数据符号，近程用户用连续干扰消除解码，实现高峰值频谱效率且保持小区边缘公平，提升系统容量。
2026-07-15 cs.IT eess.SP math.IT
Rate Bounds for MIMO Relay Channels
本文研究了多输入多输出（MIMO）中继信道，其中每个终端使用多个天线。与单输入单输出（SISO）中继信道相比，MIMO中继信道引入了额外的自由度，使得最优协作策略的设计和分析更加复杂。本文提出了一种结合发送端消息分裂和块马尔可夫编码的部分协作策略。容量的下限，提高了以前提出的非合作下界推导高斯MIMO中继信道。
2008-05-02 cs.IT math.IT
Linear Precoding in Cooperative MIMO Cellular Networks with Limited Coordination Clusters
在协作多天线下行链路蜂窝网络中，考虑用户速率的凹函数的最大化。提出了一种新的线性预编码技术--软干扰置零（SIN）技术，该技术的性能至少与迫零（ZF）波束形成技术相当。所有基站共享信道状态信息，但是每个用户的消息仅被路由到参与用户的协调集群的那些基站。当网络中有限大小的集群重叠时，SIN预编码特别有用，在这种情况下，诸如脏纸编码或ZF之类的传统技术不能直接应用。通过求解一系列凸优化问题来计算SIN预编码器。在中等信噪比下，部分网络协调下的SIN性能优于完全网络协调下的ZF。在重叠的协调集群，SIN预编码实现了相当高的吞吐量相比，近视ZF，特别是当集群是大的。
2010-08-13 cs.IT math.IT
Underwater Cooperative MIMO Communications using Hybrid Acoustic and Magnetic Induction Technique
未来的智能海洋应用需要长距离和可靠的通信，将水下传感器/机器人与远程地面基站连接起来。由于水声信道的恶劣性和动态性，实现这一目标具有挑战性。多输入多输出（Multiple-Input and Multiple-Output，MIMO）技术可以提高可靠性和传输范围，但由于波长较大，很难在单个水下设备上放置多个换能器。协作MIMO技术虽然可以解决这一问题，但由于声波的传播时延极大且动态变化，使得分布式的水下设备之间无法实现同步。为此，本文提出了一种基于声磁混合技术的水下协作MIMO通信机制。利用多波束融合技术可以很好地解决节点间的同步问题，使分布式声换能器能够协同形成窄波束，实现远距离水下通信。由于MI具有可忽略的信号传播延迟，同步时间和误差显著减少。为了定量地分析改进，严格推导出所提出的系统的同步误差、信噪比（SNR）、有效通信时间和吞吐量的封闭形式的表达式。所提出的混杂系统实现在一个软件定义的测试床下的波束成形和空时编码方案。通过数值分析和实际实验表明，与传统的水声系统相比，本文提出的混合协作MIMO机制具有更低的误比特率和同步误差。
2019-10-24 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Jamming for Secure Communications in MIMO Relay Networks
在传统的中继系统中，窃听者会阻碍安全通信。提出了两跳中继网络中的协作干扰策略，窃听者可以窃听中继信道的两个跳。在这些方法中，中继网络中通常不活动的节点可以被用作合作干扰源来迷惑窃听者。线性预编码方案进行了调查的两种情况下，通过解码和转发（DF）中继传输单个或多个数据流，假设全球信道状态信息（CSI）是可用的。对于单数据流传输的情况，我们推导了封闭形式的干扰波束形成器和相应的最优功率分配。提出了一种基于广义奇异值分解（GSVD）的多数据流安全中继方案。通过几何规划的最优功率分配GSVD中继方案。在此基础上，提出了一种基于GSVD的协同干扰方案，与无干扰方案相比，该方案在保密率方面有明显的提高。此外，本文还研究了窃听者具有未知CSI的情况。仿真结果表明，中继网络中的非活动节点参与协作干扰后，保密率得到了显著提高。
2011-07-08 cs.IT math.IT
Joint Cooperative Clustering and Power Control for Energy-Efficient Cell-Free XL-MIMO with Multi-Agent Reinforcement Learning
针对节能CF XL-MIMO，提出双层MARL方案联合优化自适应协作分簇与功率控制，在性能、开销和能效间实现有效平衡。
2024-06-17 cs.IT math.IT
Information Exchange Limits in Cooperative MIMO Networks
小区间和小区间干扰的同时存在构成了多小区多用户网络中可靠下行链路传输的主要障碍。利用这种干扰在很大程度上取决于网络中两个层次的信息交换：一个是从用户到基站的信息交换（反馈），另一个是基站之间的信息交换（合作）。我们证明，交换有限数量的比特在整个网络中，反馈和合作的形式，是足以实现最佳的容量扩展。我们还表明，信息交换的平均水平是独立的用户在网络中的数量。这种级别的信息交换大大低于现有协调策略所需的信息交换，现有协调策略需要在网络上交换无限比特以实现最佳的总速率容量缩放。提供的结果依赖于一个建设性的证明。
2011-04-21 cs.IT math.IT
On the Performance of DCSK MIMO Relay Cooperative Diversity in Nakagami-m and Generalized Gaussian Noise Scenarios
混沌通信以其优良的抗衰落、抗截获、抗干扰能力等优点，引起了无线通信界的广泛关注。差分混沌键控（DCSK）由于其低复杂度和低功耗以及许多吸引人的特性而特别令人感兴趣。然而，大多数DCSK研究文献中报道的加性高斯白噪声环境中的非合作场景。此外，出错率和其他性能度量的分析推导和评估通常以积分形式保留，并使用数值技术进行评估。为了规避这些问题，这项工作是专门提出了一个新的近似出错率分析的多址多输入多输出双跳中继DCSK协作分集（DCSK-CD）在Nakagami-m衰落信道（包括作为一个特殊情况下的瑞利衰落）。在此基础上，推导了无差错中继和解码转发中继的平均出错率的封闭表达式。测试结果验证了推导的解析表达式的准确性。
2016-07-31 cs.IT math.IT
Performance of Source transmit Antenna selection for MIMO cooperative communication System Based DF protocol: Symbol Error Rate and Diversity order
在这项工作中，我们研究了一个单一的中继多输入多输出（MIMO）协作通信系统的解码和转发（DF）中继协议的基础上的两种策略，使用发送天线选择在源的性能。第一种策略在中继站和目的站之间使用一根天线，第二种策略使用空时分组编码（STBC）。所有信道都遵循瑞利衰落分布。推导了多进制相移键控（M-PSK）系统的误符号率（SER）的表达式和上界，以及两种策略的分集阶数。分析结果表明，在相同的分集阶数和相同的速率R下，第二种策略的性能优于第一种策略。
2017-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Cognitive MIMO-RF/FSO Cooperative Relay Communication with Mobile Nodes and Imperfect Channel State Information
本文分析了一种基于认知无线电的解码转发混合多输入多输出（MIMO）射频/自由空间光（RF/FSO）协作中继系统的性能，该系统具有多个移动主、副用户节点。由于信道估计误差而引起的不完美信道状态信息（CSI）的影响也在次级用户发射机（SU-TX）处被考虑并且分别中继在功率控制和符号检测过程上。这项工作的一个独特的方面是，固定和成比例的干扰功率约束，以限制在主用户接收机（PU-RX）的干扰。分析结果得出上述系统的准确和渐近中断和误比特概率的特征节点的移动性和不完善的CSI的实际条件下，连同光信道的损伤，如路径损耗，大气湍流，和指向错误，每个SU-TX和中继之间的正交空时分组编码传输。最后，仿真结果产生各种有趣的见解系统的性能，如一个midamble与前导码的信道估计的好处。
2018-05-14 cs.IT math.IT
Ray-of-Arrival Passing for Indirect Beam Training in Cooperative Millimeter Wave MIMO Networks
研究了多小区毫米波无线系统中的信道估计问题。我们开发了一种新的到达射线传递间接（RAPID）波束训练框架，其中由多个BS组成的网络能够协同工作，以联合估计UE信道。为了实现这一目标，我们考虑毫米波环境的空间几何形状，并将传统的角域波束成形概念转换为更欧几里德的、基于射线的域。利用该模型，我们然后考虑在每个方向上接收导频信号的条件概率，假定每个BS的部署对于网络是已知的。仿真结果表明，RAPID算法能够提高网络的平均估计值，显著提高网络中质量较差链路的比率。此外，我们还表明，当覆盖率阈值被认为是，RAPID是能够大大提高的概率，多个链路选项将提供给用户在任何给定的时间。
2018-04-28 cs.IT math.IT
Efficient Feedback Mechanisms for FDD Massive MIMO under User-level Cooperation
在频分复用（FDD）大规模MIMO系统中，信道状态信息（CSI）反馈是一个具有挑战性的问题.研究了一种协作反馈机制，即用户通过设备到设备（D2D）通信交换信道状态信息，然后自行计算预编码器，并将预编码器反馈给基站（BS）。分析结果表明，合作预编码器反馈是更有效的比CSI反馈的干扰缓解。在D2D通信容量有限的约束下，提出了一种基于信号子空间投影和最优比特划分的自适应CSI交换策略。数值结果表明，所提出的具有自适应CSI交换的协作预编码器反馈方案显著优于CSI反馈方案，即使当经由速率受限的D2D通信来交换CSI时也是如此。
2016-11-22 cs.IT math.IT
Cooperative MIMO Precoding with Distributed CSI: A Hierarchical Approach
分布式信道状态信息下的网络多输入多输出预编码问题是一个非常具有挑战性的问题，其最优解具有合理的复杂度仍然是难以捉摸的。在这种情况下，我们评估分层信息交换的价值，从而建立一个顺序之间的发射机（TX），以这样一种方式，一个给定的TX不仅可以访问其本地信道估计，但也可以在较少的通知TX的估计。假设正则化迫零（RZF）预编码在TX，我们提出了天真的，局部鲁棒性，和全局鲁棒次优策略的联合预编码设计。数值结果表明，分层信息交换带来了显着的性能增益，与局部和全局鲁棒算法执行非常接近最优RZF策略。最后，层次信息交换的成本相对于合作收益的检查和最佳的权衡数值评估。
2018-05-19 cs.IT math.IT
Iterative Receivers for Downlink MIMO-SCMA: Message Passing and Distributed Cooperative Detection
移动通信的快速发展对频谱利用率提出了更高的要求。非正交多址接入（NOMA）技术是一种很有前途的无线网络接入技术。在几种NOMA方案中，稀疏码多址（SCMA）已被证明能够实现更好的性能。本文研究了频率选择性衰落信道下的下行MIMO-SCMA系统。对于最优检测，复杂度随着用户数、天线数和信道长度的乘积呈指数增长。为了解决这一挑战，我们提出了近最佳的低复杂度迭代接收机的基础上因子图。通过引入辅助变量，构造了一个拉伸因子图，并提出了一种混合置信传播（BP）和期望传播（EP）的接收器，命名为“拉伸BP-EP”。考虑到BP算法在循环因子图上的收敛性问题，对Bethe自由能进行凸化处理，提出了一种保证收敛的BP-EP接收机，称为“Conv-BP-EP”。我们进一步考虑合作网络，并提出了两个分布式的合作检测方案，即信念共识为基础的算法和Bregman交替方向乘法器（ADMM）为基础的方法，利用分集增益。仿真结果验证了所提出的Conv-BP-EP接收机与其他方法相比的优越性能。提出的两种分布式协作检测方案可以通过利用分集增益来改善系统的误出错率性能。此外，Bregman ADMM方法优于信念共识为基础的算法在嘈杂的用户间的链接。
2017-10-24 cs.IT math.IT
Distributed Space-Time Coding Based on Adjustable Code Matrices for Cooperative MIMO Relaying Systems
提出了一种适用于两跳协作MIMO网络的自适应分布式空时编码（DSTC）方案。线性最小均方误差（MMSE）接收滤波器和可调码矩阵被认为是受功率约束的放大转发（AF）合作策略。在所提出的自适应DSTC方案中，在中继节点处利用反馈信道获得的可调编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。有限反馈和反馈误差的影响进行了评估。设计了线性MMSE表达式来计算可调码矩阵和线性接收滤波器的参数。随机梯度（SG）和最小二乘（LS）算法也降低了计算复杂性。上界的成对错误概率分析推导出，并表明在中继节点采用可调码矩阵的优势。另一种自适应DSTC方案的优化算法也得自，以消除对反馈的需要。该算法以最小化错误概率为目标，在中继节点上实现了一种全分布式的自适应DSTC。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的DSTC计划。
2013-04-06 cs.IT math.IT
Secure Degrees of Freedom for the MIMO Wire-tap Channel with a Multi-antenna Cooperative Jammer
研究了多天线协作干扰下的多天线窃听信道。特别地，安全自由度（s.d.o.f.）利用发射机处的$N_t$天线、合法接收机处的$N_r$天线以及窃听者处的$N_e$天线，针对协作干扰机处的天线数量$N_c$的所有可能值，建立该信道的所有可能值。在确定结果时，需要分别考虑$N_c$的几个不同范围。这些范围的$N_c$的下限和上限推导，并示出是紧的。所开发的可扩展性技术依赖于各种信令、波束成形和对准技术，这些技术根据每个终端处的天线的（相对）数量以及s.d.o.f.是整数值。具体而言，它表明，无论何时s.d.o.f.是整数值，用于传输和协作干扰的高斯信令、在发射机和协作干扰机处的线性预编码以及在合法接收机处的线性处理足以实现s.d.o.f.的渠道。相比之下，当s.d.o.f.不是整数，可实现的方案需要依赖于发射机和协作干扰机处的结构化信令，以及联合信号空间和信号尺度对准。通过结合允许发射机和合作干扰机之间充分合作的上界与利用保密性和可靠性约束的另一个上界来建立逆。
2015-12-22 cs.IT math.IT
Improved Performance of RF Energy Powered Wireless Sensor Node with Cooperative Beam Selection
射频能量收集是一种很有前途的潜在解决方案，可以为低功耗无线传感器网络提供方便和永久的能量供应。在本文中，我们调查的能量收集性能的无线传感器节点供电的收获RF能量从现有的多用户MIMO系统。具体来说，我们提出了一个随机酉波束形成（RUB）的合作波束选择方案，以提高在传感器的能量收集性能。在恒定的总传输功率约束下，多用户MIMO系统试图选择最大数量的活动波束进行数据传输，同时满足传感器处的能量收集要求。我们推导出精确的封闭形式的分布函数的收获能量在相干时间在瑞利衰落信道。我们进一步研究的平均收获的能量在传感器与多用户MIMO系统的总速率的性能权衡。
2014-05-21 cs.IT math.IT
The Multiplexing Gain of MIMO X-Channels with Partial Transmit Side-Information
在本文中，我们得到的缩放定律的总和速率容量的MIMO X-信道，一个2个独立的发送器，2个独立的接收器信道的消息从每个发送器到每个接收器，在高信噪比（SNR）。X信道最近在协作网络的背景下引起了人们的兴趣，并且它包括作为特殊情况的干扰、多址和广播信道。在这里，我们考虑的情况下，部分合作的发射机，其中只有部分和不对称的边信息是可用的发射机之一。证明了当所有四个节点上有M个天线时，和速率的尺度类似于2 Mlog（SNR），这与非协作X信道\cite{maddah-ali,jafar_degrees}的[ \lfloor 4 M/3 \rfloor，4 M/3]log（SNR）形成鲜明对比。这进一步证明，就高SNR下的总速率缩放而言，在MIMO X信道中，发射机之一处的部分边信息和两个发射机处的全部边信息是等效的。
2007-01-15 cs.IT math.IT
Multi-Satellite Cooperative MIMO Transmission: Statistical CSI-Aware RSMA Precoding Design
研究多卫星协作 MIMO 传输中基于统计 CSI 的 RSMA 预编码设计，提出加权最小均方误差算法求解遍历 MMFR 最大化问题，所提方案性能接近基于 iCSI 的方法且显著优于传统空分多址。
2025-08-15 cs.IT eess.SP math.IT
Precoder Design for Multi-antenna Partial Decode-and-Forward (PDF) Cooperative Systems with Statistical CSIT and MMSE-SIC Receivers
协作通信是下一代无线网络的重要技术。除了传统的放大转发（AF）和解码转发（DF）协议之外，部分解码转发（PDF）协议是一种替代的中继方案，其对于中继节点不能可靠地解码完整源消息的场景特别有前途。然而，关于PDF协议的应用，有几个重要的问题需要解决。在本文中，我们提出了一个PDF协议和MIMO预编码器的设计在源和中继节点。预编码器的设计是适应相关MIMO信道的统计信道状态信息的基础上，并匹配到实际的最小均方误差连续干扰消除（MMSE-SIC）接收机在中继和目的节点。我们表明，在类似的系统设置下，建议的MIMO预编码器设计与PDF协议和MMSE-SIC接收机实现了显着的性能增强相比，传统的基线。
2012-02-28 cs.IT math.IT
A Practical Cooperative Multicell MIMO-OFDMA Network Based on Rank Coordination
无线网络的一个重要挑战是提高小区边缘性能，并使多流传输到小区边缘用户。目前，在文献中大量研究了依赖于多个天线和小区之间的协调的干扰减轻技术。OFDMA网络中的典型策略包括协调调度、波束成形和功率控制。在本文中，我们提出了一种新的和实用的类型的OFDMA下行链路网络的协调依赖于多个天线在发射机和接收机。传输等级，即\所有小区中的发送流的数量和用户调度被联合优化，以便最大化考虑用户之间的公平性的网络效用函数。介绍了一种以干扰定价机制为动力、依赖于主从结构的分布式协调调度器。所提出的方案基于考虑接收机干扰抑制能力的干扰小区的推荐秩的用户报告来操作。它引起非常低的反馈和回程开销，并实现高效的链路自适应。此外，它对信道测量误差是鲁棒的，并且适用于开环和闭环MIMO操作。通过系统级仿真，示出了在非协调LTE-A系统上的20%小区边缘性能增益。
2013-02-28 cs.IT math.IT
Dynamic Partial Cooperative MIMO System for Delay-Sensitive Applications with Limited Backhaul Capacity
考虑到实际系统中的回程消耗，始终参与用于干扰减轻的完全协作MIMO可能不是最佳选择。在本文中，我们提出了一种新的下行链路部分协作MIMO（Pco-MIMO）物理层（PHY）方案，它允许灵活的部分数据合作水平和回程消耗之间的权衡。基于此Pco-MIMO方案，我们考虑动态发送功率和速率分配根据不完美的信道状态信息在发射机（CSIT）和队列状态信息（QSI），以最小化平均延迟成本受到平均回程消耗约束和平均功率约束。将时滞最优控制问题表示为一个无穷时间平均费用约束的部分可观测马尔可夫决策过程。利用问题的特殊结构，我们导出了一个等价的Bellman方程来求解CPOMDP。为了降低计算复杂性和便于分布式实现，提出了一种分布式在线学习算法来估计每流势函数和拉格朗日乘子，以及一种分布式在线随机部分梯度算法来获得功率和速率控制策略.所提出的低复杂度分布式解决方案是基于在BS的系统状态的本地观测，并且对模型变化非常鲁棒。我们还证明了所提出的解决方案的收敛性和渐近最优性。
2013-07-09 cs.IT cs.NI cs.PF
Cooperative Multi-Beam Routing for Multi-IRS Aided Massive MIMO
智能反射面（IRS）由于其强大的能力，使智能和可重构的无线电环境，预计将在未来的无线通信系统中发挥重要作用。本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统中的多IRS辅助下行通信，其中多天线基站利用多个IRS反射的正交波束同时为多个远端单天线用户提供服务。通过利用每对所选IRS之间的视线（LoS）链路，可以经由BS和每个用户的协作波束路由在BS和每个用户之间建立多跳级联LoS链路。在这种设置下，我们优化所选择的IRS和他们的波束路由路径为每个用户，随着BS/IRS主动/被动波束形成，使所有用户之间的最小接收信号功率最大化，受到一个新的多波束路由路径分离的约束，以避免用户间/路由干扰。为了解决这个问题，我们首先推导出最佳的BS/IRS主动/被动波束形成在封闭形式的任何给定的波束路由，并显示波束路由优化是NP完全的重铸它作为一个等效的图形优化问题。为了解决这个具有挑战性的问题，我们提出了一个有效的递归算法，部分枚举可行的解决方案，有效地平衡了性能复杂性的权衡，通过调整其设计参数。数值结果表明，该算法能够以较低的枚举复杂度获得接近最优的性能，并优于其他基准方案。
2021-02-20 cs.IT math.IT
On the Secrecy Capacity of a MIMO Gaussian Wiretap Channel with a Cooperative Jammer
本文研究了一个具有信源、合法接收者、窃听者和外部助手的助手辅助高斯窃听信道的保密容量，其中每个终端都配备有多个天线。在这种情况下，确定的保密能力通常需要解决一个非凸的保密率最大化（SRM）的问题。为了解决这个问题，我们首先将原来的SRM问题转化为一系列凸子问题。对于单天线合法接收机的特殊情况，我们通过凸优化和一维搜索相结合的方法得到了保密容量，而对于多天线合法接收机的一般情况，我们提出了一种迭代求解方法.为了更深入地了解如何帮助辅助高斯窃听信道的保密能力的行为，我们研究了可实现的安全自由度（s.d.o.f.）并获得最大可实现的S.D.O.F.以封闭的形式。我们还推导出一个封闭形式的解决方案，以达到最大的S.D.O.F.的原始SRM问题。数值结果表明了所提出方案的有效性。
2015-09-15 cs.IT math.IT
Scaling Law Analysis for Covariance Based Activity Detection in Cooperative Multi-Cell Massive MIMO
本文研究了多小区大规模 MIMO 系统中基于协方差的活动检测问题，推导出在路径损耗指数大于 2 时，可正确检测的最大活动设备数随签名序列长度呈二次增长，随小区数对数下降，并刻画了估计误差分布。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Energy Efficient Power Allocation Algorithm for downlink massive MIMO
研究了蜂窝网络中发射端采用大规模多输入多输出（MIMO）系统时的功率分配问题。由于电路功耗随发射端天线和用户数量的增加而增加，因此为了分析网络性能，选择了考虑电路功耗的能量效率目标函数。考虑了在最大发射功率和服务质量（QoS）约束下的能量效率优化问题。为了解决用户与基站协作下的功率分配问题，提出了一种能量有效的功率分配算法。数值结果表明了算法的收敛性，并给出了合适的发射天线数和用户数。最后，对中试污染的影响进行了评估，结果表明，中试污染的能量利用率明显下降。
2018-12-31 cs.IT eess.SP math.IT
New Antenna Selection Schemes for Full-Duplex Cooperative MIMO-NOMA Systems
在本文中，我们解决的天线选择（AS）问题，在全双工（FD）合作非正交多址接入（NOMA）系统，其中多天线FD中继桥之间的连接多天线基站和NOMA远用户。具体来说，提出了两种AS方案，即max- $\SUu$和max- $\SUuu$，以分别最大化近用户和远用户之一或两者的端到端信号与干扰加噪声比。此外，一个两阶段的AS计划，即服务质量（QoS）的供应计划，被设计为实现一个特定的速率在远用户，同时提高近用户的速率。为了提高性能的QoS供应AS计划，动态天线集群的思想被应用在中继自适应分区中继的天线到发送和接收子集。推导了所提出的AS方案的中断概率和可达速率的精确表达式。为了提供更多的洞察力，封闭形式的渐近中断概率表达式的max- $\SUu$和max- $\SUuu$ AS计划。我们的研究结果表明，虽然QoS供应AS方案可以提供一个接近最佳的性能静态天线设置在中继，它提供了高达$12\%$平均和速率增益超过最佳AS选择与固定的天线设置。
2022-02-25 cs.IT math.IT
On the design of multiple-relay cooperative MIMO networks with partial channel state information
研究了当部分信道状态信息（CSI）可用时，多中继放大转发（AF）协作多输入多输出（MIMO）无线网络中信源预编码器、中继矩阵和目的均衡器的联合设计问题。具体而言，所考虑的方法是基于第一跳信道矩阵的瞬时CSI的知识，而仅假设第二跳信道的统计CSI。在这种情况下，相对于利用第一和第二跳MIMO信道矩阵的瞬时CSI的情况，现有的网络设计表现出显著的性能下降。依赖于一个宽松的最小均方误差（MMSE）标准，我们表明，所有可用的AF继电器的所有可能的天线的潜在激活的基础上的设计导致一个数学上棘手的优化问题。因此，我们开发了一个联合中继和天线选择过程，确定可能属于不同中继的可用天线的最佳子集。蒙特卡罗模拟表明，相比，基于选择最佳中继的设计，所提出的策略提供了显着的性能增益，也优于其他最近提出的中继/天线选择方案。
2020-06-10 cs.IT eess.SP math.IT
Accelerating Multi-UAV Collaborative Sensing Data Collection: A Hybrid TDMA-NOMA-Cooperative Transmission in Cell-Free MIMO Networks
本研究针对多无人机协同感知数据收集场景，采用无蜂窝MIMO网络管控干扰，提出融合TDMA、NOMA与协作传输的混合策略，通过联合优化任务拆分比例与传输方案，有效缩短感知任务完成时间。
2024-11-04 cs.IT eess.SP math.IT
Mixed-Timescale Online PHY Caching for Dual-Mode MIMO Cooperative Networks
近来，已经提出物理层（PHY）缓存以利用由基站（BS）处的缓存引起的动态边信息来支持协调多点（CoMP）并实现巨大的自由度（DoF）增益。由于缓存存储容量有限，PHY缓存的性能在很大程度上取决于缓存内容放置算法。在现有的算法中，缓存内容放置是离线方式适应长期的流行度分布。我们提出了一个在线PHY缓存框架，它适应缓存内容的放置微观空间和临时流行的变化，充分利用PHY缓存的好处。具体而言，在线缓存内容放置和内容交付的联合优化被公式化为混合时标漂移最小化问题，以增加CoMP机会并降低缓存内容放置成本。我们提出了一个低复杂度的算法，以获得一个吞吐量最佳的解决方案。此外，我们提供了一个封闭的形式表征的最大总和自由度的稳定区域，并研究了关键系统参数的稳定区域上的影响。仿真结果表明，所提出的在线PHY缓存框架实现了较大的增益超过现有的解决方案。
2018-10-17 cs.IT math.IT
Robust Multi-Branch Tomlinson-Harashima Precoding in Cooperative MIMO Relay Systems
针对基于多分支（MB）策略的放大转发（AF）多输入多输出（MIMO）中继系统，提出了一种基于Tomlinson-Harashima预编码（THP）的鲁棒收发器设计方法。MB策略在配备有不同排序模式的若干并行分支上采用连续干扰消除（SIC），使得每个分支通过利用某个排序模式来产生发射信号。对于每个并行分支，所提出的鲁棒非线性收发器的设计包括THP在源随着线性预编码器在中继和线性最小均方误差（MMSE）接收器在目的地。通过考虑信道的不确定性，源和中继预编码器联合优化，以最小化均方误差（MSE）。然后，我们采用对角化方法以及矩阵单调函数的一些属性，将矩阵变量的优化问题转化为标量变量的优化问题。我们采用迭代法通过Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件获得中继和源预编码器的解。设计了一个合适的选择规则来选择与最佳支路相对应的非线性收发器进行数据传输。仿真结果表明，所提出的MB-THP方案能够减轻信道状态信息（CSI）错误的影响，提高系统的鲁棒性。
2014-09-21 cs.IT math.IT
Analysis of Massive MIMO and Base Station Cooperation in an Indoor Scenario
针对室内办公场景，分析了集中式和分布式大规模MIMO部署的性能。分布式部署使用以下预编码方法之一：（1）利用本地信道状态信息（CSI）对它所服务的用户设备（UE）进行本地预编码;（2）利用本地CSI对网络中的所有UE进行大规模MIMO;（3）利用全局CSI的网络MIMO。对于分布式部署（2）和（3），示出了使用两倍于数据流的基站天线在频谱效率和公平性方面提供了许多大规模MIMO益处。这与需要更多天线的集中式部署和分布式部署（1）相反。两个主要结论是，分布基站有助于克服穿墙损耗;然而，需要回程来减轻小区间干扰。估计误差对性能的影响也被量化。
2018-01-10 cs.IT math.IT
Towards the Asymptotic Sum Capacity of the MIMO Cellular Two-Way Relay Channel
在本文中，我们考虑的收发器和中继设计的多输入多输出（MIMO）蜂窝双向中继信道（cTWRC），其中多天线基站（BS）通过多天线中继站（RS）与多个多天线移动站交换信息。我们提出了一种新的双向中继方案，以接近MIMO cTWRC的总容量。
2014-06-18 cs.IT math.IT
Cooperative Algorithms for MIMO Amplify-and-Forward Relay Networks
干扰对齐是在干扰信道中提供高复用增益的信令技术。它可以扩展到多跳干扰信道，其中中继帮助源和目的地之间的传输。除了覆盖扩展和容量增强之外，中继还增加了干扰信道中的复用增益。针对多天线放大转发中继干扰信道，提出了三种协作算法。该算法设计的发射机和中继，使在接收机的干扰可以对齐和消除。第一种算法最小化来自中继器的增强噪声和接收器处的干扰的和功率。第二种和第三种算法依赖于均方误差和互信息之间的联系，通过矩阵加权和均方误差最小化来解决具有等式或不等式功率约束的端到端和速率最大化问题。由此产生的迭代算法收敛到相应的优化问题的稳定点。仿真结果表明，所提出的算法实现了更高的端到端的和速率和复用增益比现有的AF中继，解码和转发中继，直接传输的策略。第一种算法在高信噪比时性能优于其他算法，但在低信噪比时性能不如其他算法。由于功率控制，第三算法在开销的代价下优于第二算法。
2012-09-07 cs.IT math.IT
