DeepSIC: Deep Soft Interference Cancellation for Multiuser MIMO Detection
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Tsinghua University（清华大学）
数字接收机需要从其观测的信道输出中恢复传输的符号。在多用户多输入多输出（MIMO）设置中，其中多个符号被同时发送，准确的符号检测是具有挑战性的。能够可靠地恢复多个符号的算法族基于干扰消除。然而，这些方法假设信道是线性的，这是一种不反映许多相关信道的模型，并且需要可能不可用的准确的信道状态信息（CSI）。在这项工作中，我们提出了一个多用户MIMO接收机，学会联合检测数据驱动的方式，而不需要假设一个特定的信道模型或要求CSI。特别是，我们提出了一个数据驱动的实现迭代软干扰消除（SIC）算法，我们称之为DeepSIC。由此产生的符号检测器是基于集成专用的机器学习（ML）方法到迭代SIC算法。DeepSIC学习从有限的训练样本集合中进行联合检测，而不需要信道是线性的，并且其参数是已知的。我们的数值评估表明，对于具有完整CSI的线性信道，DeepSIC接近迭代SIC的性能，这与最佳性能相当，并且优于先前提出的基于ML的MIMO接收机。此外，在存在CSI不确定性的情况下，DeepSIC的性能明显优于基于模型的方法。最后，我们证明了DeepSIC可以准确地检测非线性信道中的符号，即使在精确的CSI可用的情况下，传统的迭代SIC也会失败。
2020-06-14 cs.IT cs.LG eess.SP
Generalized Nearest Neighbor Decoding for MIMO Channels with Imperfect Channel State Information
针对多输入多输出（MIMO）衰落信道中信道状态信息（CSI）不完全的情况，提出了一种新的接收机结构，该结构结合了最近提出的广义最近邻解码规则（GNNDR）和基于连续干扰消除（SIC）思想的连续过程.认识到信道的输入输出关系是一个非线性映射下不完美的CSI，GNNDR是能够提取信息嵌入在联合观察信道输出和不完美的CSI比传统的线性计划，更有效地揭示了我们通过广义互信息（GMI）的可达速率分析。仿真结果表明，该方案的性能接近理想信道状态下的信道容量，明显优于传统的导频辅助方案，后者先估计信道状态信息，然后将估计的信道状态信息作为真实信道状态信息进行相干解码。
2021-08-30 cs.IT math.IT
Confidential Signal Cancellation Phenomenon in Interference Alignment Networks: Cause and Cure
本文针对干扰对齐网络中机密信号抵消现象，理论分析其成因与发生条件，提出融合最大特征模式波束成形的改进方法，并给出保密中断概率闭式解及保密速率最大化优化方案。
2023-05-31 cs.IT math.IT
On the Joint Impact of Hardware Impairments and Imperfect CSI on Successive Decoding
在本文中，一个空间复用多输入多输出（MIMO）系统时，随着RF的硬件缺陷发生在通信设置的分析研究。更具体地，当实现连续干扰消除（SIC）时，考虑收发器处的硬件损伤和接收器处的不完美信道状态信息（CSI）的情形。分析了两种流行的线性检测方案，即迫零SIC（ZF-SIC）和最小均方误差SIC（MMSE-SIC）。当考虑独立同分布的瑞利衰落信道时，给出了新的SIC各阶段中断概率的解析表达式。此外，著名的连续SIC阶段之间的误差传播效应进行了分析，而封闭形式的表达式推导出一些特殊情况下的利益。最后，有用的工程见解体现，如可实现的分集阶数，ZF和MMSE-SIC之间的性能差异，以及不完美的CSI和/或硬件损伤的存在对整体系统性能的影响。
2016-10-05 cs.IT math.IT
A Non-Ideal NOMA-based mmWave D2D Networks with Hardware and CSI Imperfections
这封信调查了非正交多址接入（NOMA）辅助毫米波设备到设备（D2 D）网络实际上受到多种干扰噪声，收发器硬件损伤，不完善的连续干扰消除和信道状态信息失配的限制。推导了NOMA-D2 D用户的广义中断概率表达式，并通过Monte Carlo仿真验证了所获得的结果，与正交多址接入进行了比较，显示了所提出的网络模型的优越性能
2020-04-22 cs.IT cs.PF math.IT
Interference Cancellation at Receivers in Cache-Enabled Wireless Networks
在本文中，我们建议利用有限的缓存数据包作为边信息，以消除传入的干扰在接收器侧。我们考虑一个随机网络中的随机位置的基站和用户使用泊松点过程建模。缓存方案，以获得本地缓存增益和干扰消除增益的用户开发基于两个因素：不同的用户子集的密度和相应的子集中缓存的数据包。分组丢失率（PLR）进行了分析，这取决于缓存的数据包和信道状态信息（CSI）在接收器处可用。理论分析结果表明，在缓存资源和无线资源之间进行权衡。不同的缓存方案的性能进行了分析，并得出了分布式缓存的最小可实现PLR。
2016-11-14 cs.IT math.IT
Power Controlled Adaptive Sum-Capacity of Fading MACs with Distributed CSI
我们考虑的问题，找到最佳的，公平的和分布式的功率速率策略，以实现高斯多址块衰落信道的总容量。在这里，发射机只能访问它们自己的衰落系数，而接收机可以全局访问所有的衰落系数。在任何通信块中不允许中断。由此产生的平均和吞吐量也被称为“功率控制的自适应和容量”，这似乎是一个公开的问题，在文献中。本文提出了一类流行的MAC模型的功率控制自适应总容量。特别是，我们提出了一种功率速率策略，在分布式信道状态信息（CSI）的存在下，这是吞吐量最优时，所有用户都有相同的信道统计。所提出的方案也有一个有效的实施，使用连续取消和速率分裂。我们提出了一个上界时，通道的法律是不相同的。此外，最佳方案的情况下，每个发射机有额外的有限速率部分CSI的链路质量的其他扩展。
2012-08-23 cs.IT math.IT
Successive Interference Cancellation for ISAC in a Large Full-Duplex Cellular Network
本文研究大型全双工 ISAC 蜂窝网络中基站处串行干扰消除（SuIC）顺序选择问题，发现目标距离和用户功率存在阈值，并揭示了自干扰消除不完美对解码与检测性能的影响。
2024-04-30 cs.IT math.IT
Polar-Coded Non-Coherent Communication
针对信道状态信息未知的信道，提出了一种联合信道估计和译码的极化码传输（PCT）方案。CSI经由连续消除（SC）解码和由冻结比特施加的约束来估计。使用外码的SC列表解码提高了性能，包括在使用正交相移键控（QPSK）和格雷标记时解决相位模糊。使用5G极化码和QPSK的仿真显示，对于各种非相干模型，在$10^{-4}$的出错率（FER）下，与导频辅助传输相比，增益高达$2$ ~dB。此外，对于具有完美CSI的相干接收器，PCT在十分之几dB内执行。对于瑞利块衰落信道，PCT优于基于随机编码的FER上限，并且在下限的1dB内。
2021-02-22 cs.IT math.IT
Deep Learning for 1-Bit Compressed Sensing-based Superimposed CSI Feedback
Xihua University（西华大学）；Synopsys Inc.（新思科技有限公司）
在频分复用（FDD）大规模多输入多输出（MIMO）系统中，基于1比特压缩感知（CS）的叠加信道状态信息（CSI）反馈已显示出诸多优势，但仍面临下行CSI恢复精度低、处理时延大等挑战。为了克服这些缺点，本文提出了一种深度学习（DL）方案来改进基于1比特压缩感知的叠加CSI反馈。在用户侧，下行链路CSI利用1比特CS技术被压缩，叠加在上行链路用户数据序列（UL-US）上，然后被发送回基站（BS）。在基站端，基于模型驱动的方法，并辅以叠加干扰消除技术，首先构建一个多任务检测网络，用于检测UL-US和下行链路CSI。特别地，该检测网络被联合训练以同时检测UL-US和下行链路CSI，从而捕获全局优化的网络参数。然后，利用恢复后的下行信道状态信息比特，采用简化的传统方法对下行信道状态信息进行初始特征提取，并利用单个隐层网络进行轻量级重构，以低处理时延重构下行信道状态信息。与基于1比特CS的叠加CSI反馈方案相比，该方案提高了UL-US和下行CSI的恢复精度，具有较低的处理延迟，并对参数变化具有鲁棒性。
2022-03-13 cs.AI cs.IT math.IT
Hardware and Interference Limited Cooperative CR-NOMA Networks under Imperfect SIC and CSI
认知无线电（CR）和非正交多址（NOMA）概念的融合是一种很有前途的方法，以满足未来网络的大规模连接的目标，给定的频谱稀缺。因此，这封信调查的中断性能不完善的合作CR-NOMA网络的硬件损伤和干扰。我们的分析是参与推导的端到端中断概率（OP）的次级NOMA用户占不完善的信道状态信息（CSI），以及所造成的连续干扰消除（SIC）错误和共存的主/次级用户的残留干扰。蒙特卡罗模拟验证的数值结果表明，CR-NOMA网络提供了一个优越的中断性能比正交多址。随着缺陷变得更加显著，观察到CR-NOMA提供相对较差的中断性能。
2020-04-22 cs.IT cs.PF math.IT
Decentralized and Centralized IDD Schemes for Cell-Free Networks
针对无蜂窝大规模MIMO系统，提出带接入点选择的迭代干扰消除方案及相关滤波器、检测器与IDD方案，通过LLR优化策略提升性能，验证了分布式架构的优越性。
2024-06-24 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Dirty Paper Coding for Multi-Antenna Broadcast Channel with Partial CSIT: A Rate-Splitting Approach
在现代无线通信网络中，发射端的信道状态信息（CSIT）不完全是不可避免的，它会导致多天线广播信道（BC）中严重的多用户干扰。虽然具有完美CSIT的多天线（高斯）BC的容量是已知的并且通过脏纸编码（DPC）实现，但是具有不完美CSIT的多天线BC的容量和容量实现策略仍然是未知的。因此，常规方法依赖于将为完美CSIT设计的通信策略应用于不完美CSIT设置。在这项工作中，我们打破了这种常规，并作出了两个主要贡献。首先，我们表明，线性预编码的速率拆分（RS），依赖于分裂的消息到公共和私人部分和线性预编码在发射机，和连续的干扰消除在接收机，可以实现更大的速率区域比DPC在多天线BC与部分CSIT。其次，我们提出了一种新的可实现的计划，表示为脏纸编码的速率分裂（DPCRS），它依赖于RS分裂成公共和私人部分的用户消息，和DPC编码的私人部分。我们表明，在多输入单输出（MISO）BC与部分CSIT的DPC实现的速率区域扩大超出传统的DPC和线性预编码的RS。受益于RS部分解码干扰并部分将干扰视为噪声的能力，与DPC和其他现有传输策略相比，DPCRS对CSIT不准确性、网络负载和用户部署不太敏感。建议DPCRS作为一个新的基准和最知名的可实现的多天线BC与部分CSIT的策略。
2020-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Channel Estimation and Dynamics-Aware Grouping for Time-Varying RIS-Assisted OTA Federated Learning
Zhengzhou University（郑州大学）；The University of Hong Kong（香港大学）；Henan Institute of Science and Technology（河南科技学院）；Bournemouth University（伯恩茅斯大学）
针对RIS辅助的OTA-FL系统受时变信道等问题影响，提出统一框架，集成GRU等技术，设计动态感知分组策略，在低导频和高移动性下提升CSI估计精度等性能，增强强用户异构性下的收敛速度和鲁棒性。
2026-07-21 cs.IT math.IT
Sub-Connected Hybrid Beamfocusing Design for RSMA-Enabled Near-Field Communications with Imperfect CSI and SIC
针对不完美CSI和SIC下近场波束聚焦无法完全消除干扰的问题，提出基于子连接HAD架构的RSMA使能近场通信方案，通过联合优化波束聚焦器与速率分配最大化最小速率，并开发BCD算法及低复杂度算法验证了其优越性。
2025-07-16 cs.IT eess.SP math.IT
Reconsidering Design of Multi-Antenna NOMA Systems with Limited Feedback
在本文中，我们提供了一个全面的解决方案的设计，性能分析和优化的多天线非正交多址（NOMA）系统的多用户下行链路通信下，一般有限的信道状态信息（CSI）反馈框架的频分双工模式。我们设计了一个通用的框架，包括用户聚类，联合功率和比特分配，CSI量化和反馈，信号叠加编码，发射波束形成，并在接收端的连续干扰消除。然后，我们进行数学上严格的性能分析所考虑的系统，并获得一个封闭形式的下限上的遍历速率的每个用户的发射功率，CSI量化精度和信道条件。为了开发NOMA系统中多天线技术的潜力，我们联合优化了两个关键参数，即，发射功率和分配给每个用户的反馈比特数，并提出低复杂度的封闭形式的解决方案。通过渐近分析，揭示了系统主要参数之间的相互作用及其对联合功率和反馈比特分配结果的影响，为系统设计提供了指导。最后，数值结果验证了我们的理论分析的正确性，并证明了所提出的算法的优势，最相关的国家的艺术。
2019-12-01 cs.IT math.IT
Achievable Rate Analysis of the STAR-RIS Aided NOMA Uplink in the Face of Imperfect CSI and Hardware Impairments
该研究推导了存在信道估计误差与硬件损伤时，STAR-RIS辅助NOMA上行链路的遍历和速率上界，发现收发机硬件损伤会导致高功率下的性能地板效应。
2023-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Spectrum Sharing with ARQ based Legacy Users via Chain Decoding
该文研究了频谱共享网络中的接入策略设计，利用传统的主用户重传协议，通过次用户机会重传和链式解码来提高频谱效率。在对PU的干扰约束下，最大化SU吞吐量的最优策略及其性能被发现在封闭的形式。结果表明，最优策略在三种模式中随机选择：空闲模式，SU在PU的重传窗口内保持空闲，避免造成干扰;干扰消除模式，SU在解码PU分组后才进行传输，通过干扰消除提高自身的吞吐量; SU总是在PU的重传窗口上进行发送，以最大化未来经由链解码的干扰消除的可能性。该结构被利用来设计随机优化算法，以便于在模型参数未知或随时间变化时基于来自SU接收机处的PU和CSI测量的ARQ反馈来进行学习和自适应。它示出的数字，对于10%的干扰约束，最佳的接入策略产生15%的改进，比一个国家的最先进的计划没有SU重传，和高达2倍的增益超过一个计划使用非自适应接入策略，而不是最佳的。
2018-06-29 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Downlink Multi-Antenna Communications: Physical Layer Design and Link-level Simulations
速率分割多址接入（RSMA）是一种新兴的灵活、健壮和强大的多址接入方案，适用于下行多天线无线网络。RSMA依赖于发射机处的多天线速率分离（RS）策略和接收机处的连续干扰消除（SIC）策略，并且具有部分解码干扰和部分将干扰视为噪声的独特能力，以便软桥接完全解码干扰的两个极端（如在非正交多址NOMA中）和将干扰视为噪声（如在空分多址SDMA或多用户多输入多输出MU-MIMO中）。RSMA已被证明在宽范围的网络负载（欠载和过载机制）和用户部署（具有信道方向、信道强度和质量的多样性）中为频谱效率、能量效率、服务质量增强、对信道状态信息（CSI）缺陷的鲁棒性以及反馈开销和复杂性降低提供了显著的空间。RSMA也是根深蒂固的，并受到最近在理解发射机处具有不完美CSI（CSIT）的多天线网络的基本限制方面的进展的激励。在这项工作中，我们利用RSMA优化的最新成果，并首次设计其物理层，考虑调制，编码（使用极化码），消息拆分，自适应调制和编码以及SIC接收机。链路级评估证实了RSMA相对于SDMA和NOMA等各种基线的显著吞吐量优势。
2020-07-19 cs.IT math.IT
On Low-Complexity Full-diversity Detection In Multi-User MIMO Multiple-Access Channels
多输入多输出（MIMO）技术在最近的无线通信标准中变得普遍。这个增加的维度（即，空间）可以有效地用于减轻多用户MIMO环境中的干扰。在本文中，我们专注于MIMO多址接入信道（MAC）的上行链路中，完美的信道状态信息（CSI），只有在目的地。我们提供了一组新的充分条件，广泛的空时分组码（STBC）的实现全分集下\emph{partial interference cancellation group decoding}（PICGD）与或不连续干扰消除（SIC）的完全盲用户。显式干扰消除（IC）计划为两个和三个用户，然后提供和示出，以满足派生的全分集标准。除了由于所提出的IC方案能够在不牺牲分集增益的情况下对不同用户进行单独解码的事实而导致的复杂度降低之外，还可以获得解码复杂度的进一步降低。事实上，由于所提出的方案的结构，每个用户的符号的实部和虚部可以被解耦而没有任何性能损失。最后，我们的理论主张得到了仿真结果的证实，新的IC方案的两个用户MIMO MAC性能优于最近提出的两个用户IC方案，特别是高频谱效率，同时需要显着降低解码复杂度。
2014-06-20 cs.IT math.IT
NOMA based Random Access with Multichannel ALOHA
在非正交多址接入（NOMA）中，多个信号的功率差被用于多址接入，并且在接收机处采用连续干扰消除（SIC）来减轻同信道干扰。因此，NOMA通常用于协调传输，并且主要应用于下行链路传输，其中基站（BS）利用全信道状态信息（CSI）执行下行链路传输的协调。然而，在本文中，我们表明，NOMA也可以用于非协调传输，如随机接入的上行链路传输。我们应用NOMA计划多信道ALOHA和吞吐量可以提高。特别是，所得到的方案是适合于随机接入时，子信道的数量是有限的，因为NOMA可以有效地增加子信道的数量，而无需任何带宽扩展。
2017-06-27 cs.IT math.IT
Adaptive Coding and Channel Shaping Through Reconfigurable Intelligent Surfaces: An Information-Theoretic Analysis
研究了一种由可重构智能表面（RIS）辅助的通信链路，其中发射机可以通过有限速率控制链路来控制RIS的状态。信道状态信息（CSI）在接收机处基于导频辅助信道估计来获取，并且其可以与发射机共享或不共享。考虑准静态衰落信道与不完善的CSI，实现能力的信令示出实现联合编码的发送信号和响应的RIS。这证明了基于RIS的调制或“单RF MIMO”系统的信息理论最优性。此外，提出了一种新的信令策略，基于单独的分层编码，使实际的连续消除型解码在接收机。数值实验表明，固定的RIS的反射模式，无论传输的信息，以最大限度地提高可实现的速率是严格次优的传统计划，并优于所提出的自适应编码策略在所有实际的信噪比（SNR）水平。
2020-12-01 cs.IT eess.SP math.IT
Two-Timescale Design for Movable Antenna Array-Enabled Multiuser Uplink Communications
针对多用户上行通信，提出一种基于统计与瞬时CSI的双时间尺度方案，利用PGA算法联合优化可动天线阵列位置与接收波束成形，显著降低了实现复杂度并提升了系统性能。
2024-07-25 cs.IT eess.SP math.IT
A hybrid TIM-NOMA scheme for the SISO Broadcast Channel
未来的移动通信网络由于其用户密度和移动设备的高数据率要求应用，将需要增强的网络效率和减少的系统开销。对盲干扰对齐（BIA）和拓扑干扰管理（TIM）的研究表明，在发射机处没有信道状态信息（CSI）的情况下，可以实现最佳自由度（DoF），从而减少网络的开销。此外，最近出现的非正交多址（NOMA）方案提出了与4G网络中采用的当前正交方法相比不同的多址方法，从而导致高容量增益。我们的贡献是在单输入单输出（SISO）的K用户小区，其中用户被分为T组，和1/T的自由度为每个用户的混合TIM-NOMA计划实现。通过在功率域中叠加用户，我们引入了两阶段解码过程，基于TIM原理管理“组间”干扰，并且基于NOMA提出的成功干扰消除（SIC）管理“组内”干扰。我们表明，对于高信噪比值的混合方案可以提高至少100%的总和速率相比，时分多址（TDMA）。
2015-01-30 cs.IT math.IT
Optimal Resource Allocation for Power-Efficient MC-NOMA with Imperfect Channel State Information
本文研究了多载波非正交多址接入（MC-NOMA）系统中的功率有效资源分配。资源分配算法设计被公式化为非凸优化问题，其联合设计功率分配、速率分配、用户调度和连续干扰消除（SIC）解码策略以最小化总发射功率。该框架考虑了发射端信道状态信息（CSIT）的不完善性和用户对服务质量（QoS）的要求。为了便于设计每个子载波上的最佳SIC解码策略，我们定义了一个信道噪声比中断阈值。随后，所考虑的非凸优化问题被重铸为广义线性乘法规划问题，通过采用分支定界方法获得全局最优解。最优资源分配策略由于其高计算复杂性而用作系统性能基准。为了在系统性能和计算复杂性之间取得平衡，提出了一种基于凸规划差分的次优迭代资源分配算法。仿真结果表明，次优方案达到了接近最优的性能。此外，这两种方案提供了显着的传输功率节省比传统的正交多址接入（OMA）方案。
2017-05-16 cs.IT math.IT
Performance Analysis of the Full-Duplex Communicating-Radar Convergence System
本文旨在探讨通信与雷达系统之间频谱共享的可行性。我们研究的全双工（FD）联合雷达和通信多天线系统中，一个节点标记的ComRad具有双重通信和雷达的能力是与下行链路和上行链路的用户进行通信，以及同时检测感兴趣的目标。考虑到全干扰和不完美的信道状态信息（CSI）的情况下，FD JRC系统的基本性能限制进行了分析。特别地，我们首先获得当雷达信号充当干扰时的下行链路速率。然后，将上行链路信道和雷达回波信道看作多址接入信道，提出了一种替代的连续干扰消除方案，并在此基础上得到了上行链路可达到的通信速率。对于雷达工作，我们首先推导出估计率的一般表达式，它量化了在方向、距离和速度方面获得了多少关于目标的信息。在考虑均匀线阵和线性调频雷达信号的情况下，进一步得到了精确的闭式估计率。数值仿真结果表明，通信和雷达联合工作的方式比单独工作的方式获得了更大的速率区域。
2022-10-22 cs.IT math.IT
