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
Energy Harvesting Enabled MIMO Relaying through Time Switching
这封信认为同时无线信息和功率传输（SWIPT）的多输入多输出（MIMO）中继系统。继电器通过经由时间切换（TS）从源收集能量来供电，并且利用所收集的能量来转发信息信号。我们的目标是在源节点和中继节点的功率约束下最大化系统的速率。在第一种情况下，其中的源协方差矩阵是一个单位矩阵，我们提出了联合最佳的解决方案，中继和TS比的封闭形式。然后提出了一种迭代方案，用于联合优化源和中继矩阵和TS比。
2017-04-10 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 MIMO Switching with Zero-forcing Relaying and Network-coded Relaying
具有多个天线的无线中继被称为多输入多输出（MIMO）交换机，如果它使用“预编码和转发”将其输入链路映射到其输出链路。也就是说，MIMO开关使用用于在下行链路中传输的某个矩阵来预编码上行链路中的接收信号向量。本文研究了具有完整信道状态信息的$K$站点和MIMO交换机的场景。MIMO交换机处的预编码器是迫零矩阵或网络编码矩阵。利用迫零预编码器，每个目的站仅接收其具有增强的噪声但没有干扰的期望信号。利用网络编码的预编码器，每个站不仅接收其期望的信号和噪声，而且可能还接收自干扰，其可以被完美地消除。预编码器的设计优化接收信号的信噪比在目的地进行了研究。对于迫零中继，在两个用户的情况下，在封闭的形式解决了这个问题，而在更多的用户的情况下，提出了有效的算法，并示出接近可以实现广泛的随机搜索。对于网络编码中继，我们提出了有效的迭代算法，可以进一步提高吞吐量。
2012-06-17 cs.IT cs.NI 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
Single-Carrier Modulation versus OFDM for Millimeter-Wave Wireless MIMO
本文介绍了在典型的5G场景中，在毫米波频率（mmWave）下工作的无线多输入多输出（MIMO）链路的可实现频谱效率和能量效率的结果。考虑两种不同的单载波调制解调器方案，即，在接收端采用线性均衡的传统调制方案，以及在接收端采用循环前缀、频域均衡和基于FFT处理的单载波调制方案;将这两种方案与传统MIMO-OFDM收发机结构进行比较。我们的分析共同考虑到毫米波频率的MIMO信道的特有特性，使用混合（模拟-数字）预编码和后编码波束形成器，调制结构的有限基数，以及发射机功率放大器的非线性行为。我们的研究结果表明，最好的性能是通过单载波调制与时域均衡，表现出最小的损失，由于非线性失真，其性能可以进一步提高，通过使用先进的均衡方案。结果还证实，当链路长度超过90-100米且发射功率低于0 dBW时，性能会严重下降。
2017-11-16 cs.IT cs.NI 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
Mode Switching for MIMO Broadcast Channel Based on Delay and Channel Quantization
不完全信道状态信息会降低多输入多输出（MIMO）通信的性能，它对单用户（SU）和多用户（MU）MIMO传输的影响是完全不同的。具体地，MU-MIMO由于不完美的信道状态信息而遭受残余用户间干扰，而SU-MIMO仅遭受功率损耗。本文比较了由于延迟和信道量化引起的SU和MU MIMO在下行链路上的吞吐量损失。精确的封闭形式的近似推导出可实现的速率为SU和MU MIMO。结果表明，SU-MIMO是相对稳健的延迟和量化的信道信息，而MU MIMO与迫零预编码失去空间复用增益与固定的延迟或固定码本大小。基于导出的可实现速率，提出了一种模式切换算法，该算法基于平均信噪比（SNR）、归一化多普勒频率和信道量化码本大小在SU和MU MIMO模式之间切换以提高频谱效率。确定具有不同延迟和码本大小的SU和MU模式的操作区域，其可以用于选择优选模式。结果表明，MU模式是活跃的，只有当归一化多普勒频率是非常小的码本大小是大的。
2008-12-16 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
Wireless MIMO Switching: Weighted Sum Mean Square Error and Sum Rate Optimization
本文讨论了联合收发器和中继设计的无线多输入多输出（MIMO）切换方案，使多个用户之间的数据交换。这里，多天线中继器在下行链路中转发来自多个用户的接收（上行链路）信号之前对该信号进行线性预编码，其中预编码的目的是让每个用户接收其期望的信号，同时抑制来自其他用户的干扰。基于各种设计标准优化预编码器的问题通常是非凸的并且难以解决。本文的主要贡献是一个统一的方法来解决加权和均方误差（MSE）最小化和加权和速率最大化的MIMO交换问题。具体而言，提出了一种迭代算法，用于联合优化中继的预编码器和用户的接收滤波器，以最小化加权和MSE。它还表明，加权和率最大化问题可以重新表述为一个迭代加权和MSE最小化问题，因此可以解决类似的情况下，加权和MSE最小化。在适当选择初始值的情况下，所提出的迭代算法在MIMO切换的高信噪比（SNR）和低信噪比（SNR）状态下都是渐近最优的，无论有无自干扰消除（也称为，物理层网络编码）。数值结果表明，基于所提出的算法的优化MIMO切换方案显着优于现有的方法在文献中。
2013-02-23 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
Self-Interference Suppression for the Full-Duplex Wireless Communication with Large-Scale Antenna
在这封信中，我们提出了一种用于多用户MIMO系统的共享天线全双工大规模MIMO模型。该模型利用基站（BS）处的单个天线阵列来同时发送和接收信号。它同时具有全双工系统和时分双工（TDD）大规模MIMO系统的优点，即，高频谱效率和信道互易性。重点研究了大规模MIMO系统中常用的迫零（ZF）和最大比传输/最大比合并（MRT/MRC）线性处理方法。作为主要的发现，我们证明了自干扰（SI）在共享天线全双工大规模MU-MIMO系统可以抑制在完全依赖的上行链路和下行链路信道的天线数量变得足够大。
2015-10-01 cs.IT cs.NI 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
WiFlix: Adaptive Video Streaming in Massive MU-MIMO Wireless Networks
我们考虑的问题，同时按需流存储的视频多个用户在多小区无线网络中，多个单播流会话并行运行，并共享相同的频带。每个流会话由视频“块”的顺序传输形成，使得每个块在其回放截止时间内到达对应的用户回放缓冲器。我们将问题公式化为网络效用最大化（NUM），其中目标是公平地最大化用户的视频流体验质量（QoE），然后使用李亚普诺夫优化导出迭代控制策略，该策略解决NUM问题达到任何精度水平，并产生在线协议，其中每次迭代的控制动作分解为由用户请求队列互连的两层：i）在每个用户节点处实现的使人联想到DASH的视频流适配层;所提出的块请求方案是一种拉策略，其中每个用户机会主义地从相邻基站请求视频块，并且基于请求队列的当前大小动态地适应其请求的质量。对于传输调度组件，我们首先描述了一般的最大权重调度器，然后将其具体化到无线网络中的基站具有多用户MIMO（MU-MIMO）波束成形能力。我们利用信道硬化效应的大规模MIMO信道（大规模MIMO），并设计了一个低复杂度的用户选择方案，以解决潜在的组合问题，选择用户子集的下行链路波束成形，可以很容易地实现，并在每个基站独立运行。
2015-05-26 cs.IT cs.NI 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
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
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
Optimal User Association for Massive MIMO Empowered Ultra-Dense Wireless Networks
超网络密度和大规模MIMO被认为是5G的主要推动因素，因为它们通过利用邻近性、频谱和空间重用优势，有望获得巨大的容量增益。两种方法都依赖于增加每个用户的接入元件的数量，或者通过在区域上部署更多的接入节点，或者通过增加每个接入节点的天线元件的数量。在网络级，大规模MIMO授权接入节点的密集和随机部署的网络的最佳用户关联必须考虑信道和负载条件。在本文中，我们制定了这个复杂的问题，报告其计算上的棘手性，并重新制定它的一个合理的形式，适合获得一个合理的复杂性的全局最优解。我们将所提出的优化模型应用于典型的超密集室外小小区设置，并证明：（i）与基线策略相比，最佳用户关联对所实现的速率水平的显著影响，以及（ii）替代网络接入元件部署策略的最优性。
2015-04-09 cs.IT cs.NI 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
Beamspace SU-MIMO for Future Millimeter Wave Wireless Communications
对于未来的网络（即，第五代（5G）无线网络及以后），具有大的可用未许可频谱的毫米波（mmWave）通信是实现千兆多媒体应用的有前景的技术。由于毫米波无线电的短波长，大规模的天线阵列可以封装到毫米波收发器的有限尺寸中。因此，通过定向波束成形（BF），毫米波发射机（MTX）和毫米波接收机（MRX）都能够支持5G网络中的多个波束。然而，对于MTX和MRX之间的传输，大多数工作仅考虑了单个波束，这意味着它们没有充分利用毫米波的潜力。此外，单波束传输的连通性很容易被阻塞。在这种情况下，我们提出了一个单用户多波束并发传输方案，未来毫米波网络与多个反射路径。基于空间频谱重用，该方案可以被描述为波束空间中的多输入多输出（MIMO）技术（即，在波束数域中）。此外，本研究探讨了实现该方案的挑战和潜在的解决方案，包括多波束选择，合作波束跟踪，多波束功率分配和同步。理论分析和数值仿真结果表明，该波束域SU-MIMO能够在保持网络连通性的同时，大幅度提高MTX和MRX之间传输的可达速率。
2017-04-14 cs.IT cs.NI 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
Green MU-MIMO/SIMO Switching for Heterogeneous Delay-aware Services with Constellation Optimization
本文提出了一种多用户多输入多输出（MU-MIMO）蜂窝通信系统的自适应技术，以解决异构时延感知业务的能量有效通信问题。为了最小化MU-MIMO系统的总发射功率，研究了发射功率与多进制正交幅度调制（MQAM）星座尺寸之间的关系，得到了基于最小均方误差（MMSE）接收机的每个传输流的能量有效调制，由于MU-MIMO系统和多用户单输入多输出（MU-SIMO）系统的总功率消耗不同，通过利用总功耗模型和异构延迟感知业务之间的内在联系，提出了一种自适应传输策略，即MU-MIMO和MU-SIMO之间的切换。仿真结果表明，为了最大限度地提高能量效率，同时考虑不同用户的服务质量（QoS）延迟，用户应该自适应地选择每个流的星座大小以及传输模式。
2020-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
On capacity of wireless ad hoc networks with MIMO MMSE receivers
无线ad-hoc网络在家庭、商业场所和热点地区被广泛采用，预计在不久的将来，它将提供与有线对等网络并行的宽带服务。为了解决这一需求，能够提供数倍容量增加的MIMO技术具有重大的前景。以前的工作的ad-hoc网络的容量分析是基于一个隐含的假设，每个节点只有一个天线。分析的核心是一个几何区域的特征，称为排除区域，它量化了一个链接占用的空间资源的量。然而，当在每个节点处部署多个天线时，多个链路可以同时在彼此附近进行传输，因为现在可以通过空间信号处理来抑制干扰。因此，链路不再独占地占据几何区域，使得“排除区域”的概念不再适用。在本文中，我们研究了MIMO ad-hoc网络的链路层吞吐量容量。与以前的工作相比，每个链路占用的空间资源量的特征在于它对其他链路施加的实际干扰。为了计算链路层容量，我们首先推导出接收机处的检测后SINR的概率分布。然后使用结果来计算活动链路的数量和区域内可以维持的相应数据率。我们的分析将作为MIMO ad-hoc网络的介质访问协议的设计指南。据我们所知，本文是第一次尝试通过考虑实际的物理层信号和干扰模型来表征MIMO ad-hoc网络的容量。
2008-02-24 cs.IT cs.NI math.IT
Performance evaluation with a Comparative analysis of mimo channel on The basis of doppler shift and other Probabilistic parameters in fading Environment
在目前的情况下，无线网络对系统容量的要求非常高。MIMO技术从过去十年开始被用于为无线网络天线技术提供这种要求。MIMO信道主要用于先进的天线阵列技术。但是，在MIMO技术中，随着系统容量的提高，控制出错率对于当今进步的无线通信是最重要的。本文研究了MIMO信道中不同路径增益下的帧出错率。这项工作已经完成了在不同的衰落情况下，并产生在各种条件下的衰落模型的基础上的MIMO的比较分析。在此，要考虑如QPSK的调制技术以观察对于不同多普勒频率的这些比较评估。通过比较分析，可以看出，在LOS路径多普勒频移为0 Hz时，莱斯分布的帧出错率最小。最后，本文对不同信噪比下的奇异参数进行了比较性的误码率出错率研究，得出了非编码QPSK调制的系统性能。
2014-10-28 cs.IT cs.NI 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
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
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
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
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
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
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
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
Increasing Energy Efficiency of Massive-MIMO Network via Base Stations Switching using Reinforcement Learning and Radio Environment Maps
Poznań University of Technology（波兹南理工大学）；Institute of Radiocommunications（无线电通信研究所）
在考虑大规模多输入多输出（M-MIMO）网络时，能量效率（EE）是非常重要的，其中基站（BS）配备有由多达数百个元件组成的天线阵列。M-MIMO传输虽然频谱效率很高，但会导致高能耗随着天线数量的增加而增加。本文研究了通过打开/关闭未充分利用的BS来改善EE。建议使用位置感知方法，其中关于最佳活动BS集合的数据存储在无线电环境地图（REM）中。为了有效地获取、处理和利用REM数据，使用强化学习（RL）算法。评估了最先进的勘探/开发方法，包括e-greedy，上置信限（UCB）和梯度Bandit。在此基础上，提出了解析动作滤波和基于REM的探索算法（REM-EA）来提高RL的收敛速度。算法评估使用先进的系统级模拟器的M-MIMO异构网络（HetNet）利用精确的三维射线跟踪无线电信道模型。建议的RL为基础的BS切换算法被证明是提供70%的收益，在EE超过一个国家的最先进的算法，使用分析启发式。此外，所提出的动作滤波和REM-EA可以减少RL收敛时间相对于性能最好的国家的最先进的探索方法，分别由60%和83%。
2021-03-08 cs.IT cs.LG cs.NI
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
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
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?
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
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
Joint Optimization of Switching Point and Power Control in Dynamic TDD Cell-Free Massive MIMO
针对动态TDD无蜂窝大规模MIMO网络，提出联合优化切换点、功率控制系数与LSFD权重的迭代算法，通过连续凸逼近求解，显著提升了能效。
2024-06-20 cs.IT eess.SP 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
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
The wireless research community has expressed major interest in the sub-terahertz band for enabling mobile communications in future wireless networks. The sub-terahertz band offers a large amount of available bandwidth and, therefore, the promise to realize wireless communications at optical speeds. At such high frequency bands, the transceivers need to have larger apertures and need to be deployed more densely than at lower frequency bands. These factors proportionally increase the far-field limit and the spherical curvature of the electromagnetic waves cannot be ignored anymore. This offers …
2023-02-07 cs.IT eess.SP math.IT
