Secure Degrees of Freedom of MIMO X-Channels with Output Feedback and Delayed CSIT
我们研究了两个用户的多输入多输出（MIMO）X信道的安全传输问题，其中信道状态信息提供了一个单位的延迟到两个发射机（CSIT），每个接收机反馈其信道输出到一个不同的发射机。我们将此模型称为具有非对称输出反馈和延迟CSIT的MIMO X信道。每个发射器配备有M个天线，并且每个接收器配备有N个天线。对于这个模型，占在每个接收器的消息，我们表征的最佳和安全自由度（SDoF）区域。我们表明，在存在非对称输出反馈和延迟CSIT的情况下，MIMO X信道的和SDoF区域与在发射机处具有2 M个天线、在每个接收机处具有N个天线和延迟CSIT的两用户MIMO BC的SDoF区域相同。该结果表明，在非对称输出反馈和延迟CSIT可用时，由于发射机的分布式性质，在和SDoF方面没有性能损失。接下来，我们表明，如果仅将输出反馈传送到发射机，则该结果也成立，但是以对称方式，即，每个接收机将其输出反馈到两个发射机而不反馈到CSIT。我们还研究了仅向发射机提供非对称输出反馈的情况，即，在没有CSIT的情况下，并推导出该模型的SDOF和的下限。此外，我们专门我们的结果的情况下，没有安全约束。特别是，类似的设置与安全约束，我们表明，最佳和DoF区域的（M，M，N，N）-MIMO X-信道与非对称输出反馈和延迟CSIT是相同的DoF区域的两个用户MIMO BC与2 M-天线在发射机，N-天线在每个接收机，和延迟CSI…
2013-09-16 cs.IT math.IT
On the Capacity of Massive MIMO With 1-Bit ADCs and DACs at the Receiver and at the Transmitter
本文研究了在复值加性高斯白噪声（AWGN）干扰下，发射机和接收机均采用1位数模转换器（DAC）和1位模数转换器（ADC）的大规模多输入多输出（MIMO）系统的容量。作为1比特DAC和ADC的结果，假设发送和接收的符号以及发送和接收侧信道状态信息（CSI）被量化为1比特的信息。导出的结果表明，所考虑的大规模MIMO系统的容量是$2N$和$2M$比特每信道使用时，$N$是固定的和$M\to\infty$和$M$是固定的和$N\to\infty$，其中$M$和$N$分别表示发送和接收天线的数量。这些与在发射机和接收机处具有全CSI的相应容量一致。在这两种情况下，我们表明，派生的容量可以实现与噪声1比特CSI在发送端或在接收端，而没有任何CSI在另一端。此外，我们表明，容量可以实现在一个信道使用，而不采用信道编码，这将导致在一个信道使用的延迟。
2019-11-12 cs.IT math.IT
Capacity Analysis of One-Bit Quantized MIMO Systems with Transmitter Channel State Information
随着新兴无线系统中带宽达到千兆赫量级，高分辨率模数转换器（ADC）成为功耗瓶颈。一种解决方案是采用低分辨率1位ADC。在本文中，我们分析了平坦衰落多输入多输出（MIMO）信道与一位ADC。假设信道状态信息在发射机和接收机处都是已知的。对于多输入单输出信道，我们推导了精确的信道容量。对于单输入多输出MIMO信道，得到了无限信噪比下的容量，并给出了有限信噪比下的容量上界，当信道满秩时，该上界是紧的。此外，我们提出了一种有效的方法来设计输入符号以接近容量实现解决方案。我们将毫米波信道特性，并找到无限的SNR容量的界限。结果显示了路径的数量和接收天线的数量如何影响容量。
2015-11-06 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
Secure Degrees of Freedom of the Gaussian MIMO Wiretap and MIMO Broadcast Channels with Unknown Eavesdroppers
我们调查的安全自由度（SDoF）的窃听和K个用户高斯广播信道与多个天线在发射机，合法的接收机和一个未知数量的窃听者，每个天线的数量小于或等于一个已知的值NE。合法的发送者和接收者之间的信道矩阵在任何地方都是可用的，而合法的对没有关于窃听者的信道的信息。我们提供了所考虑的系统的精确总和SDOF。推导了一个新的综合上界，并在此基础上提出了一种新的利用干扰的可实现方案。我们证明了合作干扰是SDOF最佳的，即使没有窃听CSI在发射机。
2016-03-30 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis of SU-MIMO Channels With Transmitter Noise and Mismatched Joint Decoding
无线系统的射频组件中的硬件损伤对传输造成不可避免的失真，而传统的线性信道模型无法捕获这些失真。在本文中，一个“binoisy”的单用户多输入多输出（SU-MIMO）的关系被认为是通过在发送侧的加性噪声项建模的额外的失真。通过扩展的SU-MIMO信道模型，研究了收发器硬件损伤对多天线点对点系统可达速率的影响。信道输入分布包括实际的离散调制方案，如QAM和PSK，以及高斯信号。此外，失配检测和解码的影响时，接收机有足够的信息的非理想性进行了研究。数值结果表明，对于实际系统参数，只有在高调制阶数时，发送端噪声和解码失配的影响才变得显著。
2014-10-22 cs.IT math.IT
Secure Degrees of Freedom of the MIMO Multiple Access Channel with Multiple unknown Eavesdroppers
我们研究了两个发射机的高斯多址接入信道的安全自由度（SDoF），在发射机处具有多个天线，合法的接收机存在未知数量的窃听者，每个窃听者的天线数量小于或等于已知值$N_E$。合法的发送者和接收者之间的信道矩阵是处处可用的，而合法的发送者和接收者不知道窃听者的信道矩阵。我们提供了所考虑的系统的精确总和SDOF。推导了一个新的综合上界，并在此基础上提出了一种新的利用干扰的可实现方案。我们证明，即使发射机处没有可用的瞬时窃听器CSI，协作干扰也是SDoF最佳的。
2016-03-30 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of the MIMO Interference Channel with Cooperation and Cognition
在本文中，我们探讨的好处，在总（和速率）自由度（DOF）的意义上，合作和认知信息共享的两个用户多输入多输出（MIMO）高斯干扰信道与$M_1$，$M_2$天线在发射机和$N_1$，$N_2$天线在接收机。对于协作的情况（包括仅在发射机处的协作、仅在接收机处的协作、以及在发射机以及接收机处的协作），DOF是$\min \{M_1+M_2, N_1+N_2, \max(M_1, N_2)), \max(M_2, N_1)\}$，其与没有协作的信道的DOF相同。对于认知消息共享的情况，DOF是$\min \{M_1+M_2, N_1+N_2, (1-1_{T2})((1-1_{R2}) \max(M_1, N_2) + 1_{R2} (M_1+N_2)), (1-1_{T1})((1-1_{R1}) \max(M_2, N_1) + 1_{R1} (M_2+N_1)) \}$，其中当发射机$i$是（不是）认知发射机时，DOF是$1_{Ti} = 1$ $(0)$，并且以相同的方式定义$1_{Ri}$。我们的研究结果表明，虽然这两种技术可能会增加MIMO干扰信道的总速率容量，只有认知消息共享可以增加自由度。我们还发现，它可能是更有益的用户有一个认知发射器比有一个认知接收器。
2008-03-12 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom Region for the MIMO X Channel
我们提供了MIMO $X$信道的自由度区域的可扩展性以及逆结果，即，具有两个发射机、两个接收机的系统，每个发射机、两个接收机配备有多个天线，其中独立的消息需要通过固定信道从每个发射机传送到每个接收机。在每个节点处具有M=1个天线的情况下，我们发现总（和速率）自由度在上下界为$1 \leqη_X^\star \leq {4/3}$。如果$M>1$和通道矩阵是非退化的，则精确的自由度为$η_X^\star = {4/3}M$。无需脏纸编码或连续解码的简单迫零足以实现${4/3}M$自由度。在所有节点的天线数量相等的情况下，我们探索了当一些消息以认知无线电的方式提供给发射机或接收机时自由度的增加。与认知发射机，我们表明，自由度的数量$η= {3/2}M$（$M>1$）的MIMO $X$信道。在MIMO $X$信道上也可以利用认知接收机获得相同的自由度。在对比的$X$信道的结果，我们表明，对于MIMO \emph{interference}信道，自由度没有增加，即使发送器和接收器的一个用户知道其他用户的消息。然而，如果\emph{each}用户具有认知发射机或认知接收机，则干扰信道可以实现完全的$2M$自由度。最后，如果信道随时间/频率变化，则在所有节点处具有单天线$(M=1)$的$X$信道在没有共享消息的情况下具有精确的4/3自由度，并且在认知发射机或认知接收机的情况下具有精确的3/2自…
2007-05-11 cs.IT math.IT
Interference Alignment for Multicell Multiuser MIMO Uplink Channels
本文提出了一种线性干扰对齐（IA）方案，可用于一般的多小区多用户MIMO蜂窝网络的上行链路信道。所提出的方案旨在将由来自一组发射机的信号引起的干扰对准到由仅来自这些发射机的子集的信号建立的子空间中，从而有效地减少干扰发射机的数量。给出了所提方案可实现的总自由度的封闭表达式，并通过数值分析表明，所提方案在某些情况下可实现最优自由度，在大多数情况下可提供比其他相关方案更高的总自由度.
2014-08-21 cs.IT math.IT
On the Degrees of Freedom of MIMO X Networks with Non-Cooperation Transmitters
由于有限的回程/反馈链路容量和信道状态信息（CSI）反馈延迟，在发射机处获得全局和瞬时信道状态信息（CSIT）是实践中的主要障碍。在本文中，新的传输方案，提出了一类干扰网络，可以实现新的权衡区域之间的总和自由度（sum-DoF）和CSI反馈延迟与分布式和温度延迟CSIT。更具体地说，分布式空时干扰对齐（STIA）计划提出了两个用户的多输入多输出（MIMO）X信道通过一种新的预编码方法称为循环零填充。本文中针对某些天线配置实现的和-DoF大于具有延迟CSIT的文献中最佳已知的和-DoF。此外，我们提出了一个分布式的回顾性干扰对齐（RIA）计划，实现了超过1的总和DoF的K用户单输入单输出（SISO）X网络。最后，我们将分布式STIA扩展到MxN用户多输入单输出（MISO）X网络，其中每个发射机具有N-1个天线，每个接收机具有单个天线，产生与全局和瞬时CSIT情况下相同的和DoF。由于MISO X网络具有空间尺度不变性，本文的讨论和结果可以推广到MIMO网络。
2016-08-12 cs.IT math.IT
Doubly Massive mmWave MIMO Systems: Using Very Large Antenna Arrays at Both Transmitter and Receiver
下一代无线通信系统的关键特征之一将是在人口密集的室内和室外场景中使用10- 100 GHz（又名毫米波波段）范围内的频率。由于减小的波长，具有大量天线的天线阵列可以被封装在非常小的体积中，从而使得至少在原则上可以考虑其中不仅基站而且用户设备都配备有非常大的天线阵列的通信链路。我们将这种配置表示为“双大规模”MIMO无线链路。本文介绍了毫米波双大规模MIMO系统的概念，表明在毫米波的大规模MIMO制度的基本原理是完全不同的，从传统的6 GHz以下的蜂窝频率发生。例如，它示出的信道的复用能力和它的秩不再由发射和接收天线的数量，而是由周围环境中的散射簇的数量来决定。还讨论了双大规模MIMO制度对收发器处理、系统能量效率和系统吞吐量的影响。
2016-07-25 cs.IT math.IT
The Secrecy Capacity of the MIMO Wiretap Channel
我们考虑的MIMO窃听信道，这是一个MIMO广播信道的发射机发送一些机密信息的一个用户是一个合法的接收器，而另一个用户是一个窃听者。当发送者和合法接收者可以以一定的正速率通信时，同时确保窃听者得到零比特的信息，就实现了完美的保密。在本文中，我们计算的多天线MIMO广播信道的完美保密容量，其中的天线数量是任意的发送器和两个接收器。
2007-10-10 cs.CR cs.IT math.IT
Robust Downlink Throughput Maximization in MIMO Cognitive Network with more Realistic Conditions: Imperfect Channel Information & Presence of Primary Transmitter
在物理层设计一个有效的方案，使认知无线电（CR）用户能够有效地利用专用于主用户（PU）的资源。为了最大化SU的吞吐量，本文考虑PU的发射机的存在，通过新的模型设计SU的收发机波束成形。由于主发射机的存在基本上降低了CR的系统性能，所提出的波束成形设计考虑了PU和SU之间的系统内干扰。基于最大化CR网络吞吐量的优化问题已制定了从SU发送器到PU接收器的干扰功率的控制。由于PU和SU网络之间的合作有限，假设两个网络之间的信道状态信息（CSI）是部分可用的，随后被称为范数有界误差模型的传统CSI不确定性模型已被采用。所提出的优化问题基本上很难解决，已被转换为半定规划，该半定规划可以通过优化工具箱软件（例如，CVX数学实验室此外，替代的时间有效和封闭形式的解决方案。通过仿真结果证实了所提出的方法与以前的作品相比的优越性。
2012-06-25 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for GSVD-Based Beamforming in the MIMO Wiretap Channel
本文考虑了一个多输入多输出（MIMO）高斯窃听信道模型，其中存在一个发射机，一个合法的接收机和一个窃听者，每个都配备了多个天线。当发送者和合法接收者可以以一定的正速率通信时，同时确保窃听者获得零比特的信息，就可以实现完美的保密。本文在假设发射端基于广义奇异值分解（GSVD）进行波束形成的前提下，研究了任意天线数下多天线MIMO窃听信道的理想保密容量。更准确地说，GSVD为基础的预编码器，实现保密容量的最佳分配的功率。这种解决方案被证明有几个优势，比以前的工作，认为保密容量的一般MIMO高斯窃听信道下的高信噪比的假设。数值结果来说明所提出的理论研究结果。
2010-06-09 cs.IT math.IT
Overhead-Aware Distributed CSI Selection in the MIMO Interference Channel
我们考虑一个MIMO干扰信道中的发射机和接收机工作在频分双工模式。在此设置中，通过协调收发器设计的干扰管理需要发射器处的信道状态信息（CSI-T）。CSI-T的获取是通过来自接收器的反馈来完成的，这避免了由于训练和反馈而造成的自由度的损失。这种损失随着CSI-T的量而增加。在这项工作中，制定了一个开销模型CSI采集在发射机后，我们提出了一个分布式的机制，为每个发射机找到一个子集的完整的CSI，这是用来执行干扰管理。该机制是基于多对多的稳定匹配。我们证明了一个稳定的匹配的存在，并利用一个算法来达到它。仿真结果表明，性能改善相比，充分和最小CSI-T。
2015-07-06 cs.IT math.IT
Distributed MIMO Systems with Oblivious Antennas
考虑单个源经由分布式MIMO收发器与单个目的地通信的场景。源通过有限容量链路操作每个发射天线，同样地，目的地通过容量受限信道连接到接收天线。以游牧通信场景为目标，其中分布式MIMO收发器被设计为服务于不同的标准或服务，发射器和接收器被假设为不注意由源和目的地共享的编码功能。采用高斯对称干扰网络作为信道模型（如规则放置的发射机和接收机），可实现的速率进行了研究，并与上限进行了比较。它的结论是，在某些渐近和非渐近制度遗忘的发射机和接收机不会造成任何损失的最优性。
2008-05-10 cs.IT math.IT
Linear Degrees of Freedom of the MIMO X-Channel with Delayed CSIT
我们研究了多输入多输出X信道（MIMO XC）的自由度（DoF）与延迟的信道状态信息在发射机（延迟CSIT），假设在发射机的线性编码策略。我们提出了两个结果：1）具有一般天线配置的MIMO XC的线性和DoF，以及2）具有对称天线的MIMO XC的线性DoF区域。每个结果的逆是基于开发一种新的秩比不等式，其特征在于在两个多天线接收器处接收到的线性子空间的维度之间的最大比率。线性和DoF的可扩展性基于三阶段策略，其中在前两个阶段期间，只有具有较少天线的发射机利用延迟CSIT，以便最小化其信号在非预期接收机处的维度。在阶段3期间，两个发射机都使用延迟的CSIT来发送过去传输的线性组合，使得每个接收机接收期望的消息数据和已知干扰的叠加，从而同时服务两个接收机。我们还推导出MIMO XC的其他线性DoF外边界，除了来自总和DoF逆和所提出的传输策略的外边界之外，还允许我们表征对称天线配置的线性DoF区域。
2014-05-05 cs.IT math.IT
Transmitter Beam Selection in Millimeter-wave MIMO with In-Band Position-Aiding
新兴的无线通信系统将以通信和定位之间的紧密耦合为特征。这在毫米波（mm波）通信中尤其明显，其中设备使用大量天线并且传播由几何信道模型很好地描述。对于毫米波通信，初始接入，包括波束选择和两个设备的对准，是具有挑战性的和耗时的位置信息的情况下。相反，准确定位依赖于具有适当波束对准的高质量通信链路。本文研究了这种相互作用，并提出了一种新的位置辅助波束选择协议，它考虑了直接的视线和散射的情况下的联合通信和定位的问题。仿真结果表明，相对于标准协议的延迟显着减少。
2017-05-16 cs.IT math.IT
A Novel Proof for the DoF Region of the MIMO Broadcast Channel with No CSIT
本文给出了一种新的证明方法，证明了在发送端没有信道状态信息（CSIT）和接收端有理想信道状态信息（CSIR）的K用户多输入多输出（MIMO）广播信道（BC）的自由度（DoF）区域。在此基础上，推导出了具有发射端信道分布信息（CDIT）和理想CSIR的某类MIMO BC的容量域。最后，提供了没有CSIT的MIMO干扰信道（IC）的DoF区域的外边界。
2014-01-24 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom in Multiuser MIMO
我们探讨了各种多用户MIMO通信场景，如多址接入，广播，干扰，中继，X和Z信道的可用自由度。对于两用户MIMO干扰信道，我们找到了一个一般的内界和一个基因辅助的外界，在许多情况下，给我们的确切数量的自由度。我们还研究了一个共享和发送方案的发射机合作。对于共享和传输方案，我们展示了发射机合作的收益是如何完全抵消的成本，使合作，使可用的自由度不增加。
2005-10-19 cs.IT math.IT
Comments and Corrections to "Capacity of Multiple-Antenna Systems With Both Receiver and Transmitter Channel State Information"
文[1]给出了独立同分布（IID）瑞利衰落下相干多输入多输出（MIMO）信道的各态历经容量。虽然理论结果是正确的，但论文中的几个图表是不正确的。在这封信中，我们纠正了情节。更重要的是，校正后的曲线图呈现了在发射机处具有和不具有信道状态信息的相干MIMO系统的性能之间的有趣且引人注目的对比;而由于容量曲线中的缺陷，这种观点在[1]中受到了一定的限制。
2020-12-28 cs.IT math.IT
The Degrees of Freedom Regions of Two-User and Certain Three-User MIMO Broadcast Channels with Delayed CSIT
研究了在发射端存在信道状态信息延迟（CSIT）的情况下，快衰落MIMO（multiple-input multiple-output）高斯广播信道（BC）的自由度（DoF）区域.在此设置中，信道矩阵被假定为跨时间独立地变化，并且假定发射机知道具有某个任意有限延迟的信道矩阵。导出了一般$K$ -用户MIMO BC（在每个终端处具有任意数量的天线）的DoF区域的外界。然后，该外边界被示出为对于两类MIMO BC是紧的，即（a）在所有终端处具有任意数量的天线的两用户MIMO BC，以及（b）对于某些三用户MIMO BC，其中所有三个接收器具有相等数量的天线，并且发射器具有不超过每个接收器处存在的天线数量的两倍。通过开发一个干扰对齐方案，最佳地占多个，并可能不同的，在接收机的天线数量的可扩展性的结果。
2011-12-23 cs.IT math.IT
A New Proof for the DoF Region of the MIMO Networks with No CSIT
本文给出了一种新的证明方法，证明了在发送端没有信道状态信息（CSIT）和接收端有理想信道状态信息（CSIR）的K用户多输入多输出（MIMO）广播信道（BC）的自由度（DoF）区域。在此基础上，推导出了具有发射端信道分布信息（CDIT）和理想CSIR的某类MIMO BC的容量域。最后，提供了不具有CSIT的K用户MIMO干扰信道（IC）的DoF区域的外边界。
2015-01-07 cs.IT math.IT
On the Optimal Precoding for MIMO Gaussian Wire-Tap Channels
本文研究了多输入多输出（MIMO）窃听信道的保密率问题。发射机、合法接收机和窃听器都配备有多个天线。假设从发射机到合法用户和窃听者的信道状态在发射机处是已知的。在这方面的贡献，我们解决的问题，找到最佳的预编码器/传输协方差矩阵最大化的保密率给定窃听信道。问题的配方被证明是等价的凸函数规划问题的差异和解决这个问题的一个有效的算法。
2014-11-01 cs.IT math.IT
Retrospective Interference Alignment for the MIMO Interference Broadcast Channel
研究了当发射端只有延迟信道状态信息（延迟CSIT）时，具有2个小区和每个小区2个用户的多输入多输出（MIMO）干扰广播信道（IBC）的自由度（DoF）.回顾性干扰对准已经示出了利用延迟CSIT用于干扰、广播以及IBC的DoF方面的益处。然而，以前的工作研究延迟CSIT的IBC不利用的事实，即每个小区的用户由一个共同的发射机服务。这项工作提出了一个四阶段的预编码策略，考虑到这一点。假设发射机和接收机分别配备有$M,N$天线，提出了新的DoF内界，优于$ρ= \frac{M}{N} > 2.6413$的现有DoF内界。
2015-01-26 cs.IT math.IT
How Many Transmit Antennas to Use in a MIMO Interference Channel
在多用户MIMO场景中，发射机和接收机都配备有多个天线，寻找最佳的数据流传输的数量的问题被认为是。在任何发射机没有信道状态信息，与迫零接收器每个用户被示出发送一个单一的数据流，以最大限度地提高自己的中断容量在存在足够数量的用户。传输一个单一的数据流也被证明是最佳的中断容量的总和最大化在存在足够数量的用户。
2011-05-31 cs.IT math.IT
Statistical Eigenmode Transmission over Jointly-Correlated MIMO Channels
我们研究MIMO本征模传输使用统计信道状态信息在发送端。我们考虑一个一般的联合相关MIMO信道模型，它不需要在发射机和接收机可分离的空间相关性。对于这个模型，我们首先推导出一个封闭形式的严格的上界遍历能力，揭示了一个简单而有趣的关系方面的矩阵永久的本征模信道耦合矩阵，并包括许多现有的结果在文献中的特殊情况。基于这个封闭的形式和易于处理的上限表达式，然后，我们采用凸优化技术开发低复杂度的功率分配解决方案，只涉及信道统计。给出了最优性的充分必要条件，并由此构造了一个迭代注水算法。仿真结果表明，所提出的低复杂度的发射机优化方法的容量上限和接近最优的性能的紧密性。
2009-03-11 cs.IT math.IT
Superiority of TDMA in a Class of Gaussian Multiple-Access Channels with a MIMO-AF-Relay
我们考虑一个高斯多址接入信道（MAC）与放大转发（AF）中继，除了接收机的所有节点有多个天线和发射机和接收机之间的直接链路被忽略。因此，可以在发射机和中继站两者处应用空间处理，这受到优化以增加数据率。一般来说，这个优化问题是非凸的，很难解决。虽然在这个问题上的先前的工作，它是假设所有的发射机联合访问的信道，我们提出了一个解决方案，每个发射机访问的信道排他地，使用时分多址（TDMA）方案。结果表明，该方案提供了更高的可实现的和速率，这就提出了需要TDMA来实现的MAC与AF中继的一般容量区域的问题。
2012-06-20 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of Over-the-Air Computation over a MIMO Gaussian Network with Two Transmitters and Two Receivers
University of California at Irvine（加州大学尔湾分校）；University of North Texas（北德克萨斯大学）
研究两发两收MIMO高斯网络中空中计算的自由度，提出ACDoF度量，证明其几乎必然等于min{M1,M2,N1,N2,(1/3)max(M1+M2,N1+N2)}，并扩展到SISO和有限SNR场景。
2026-06-04 cs.IT eess.SP math.IT
Transmitter Optimization for Achieving Secrecy Capacity in Gaussian MIMO Wiretap Channels
考虑高斯多输入多输出（MIMO）窃听信道模型，其中存在一个发射机，一个合法的接收机和窃听器，每个节点配备多个天线。我们研究的问题，找到最佳的输入协方差矩阵，实现保密能力的权力约束，这导致了一个非凸优化问题，一般难以解决。针对这个问题的现有结果解决了发送器和合法接收器各自具有两个天线并且窃听者具有一个天线的情况。在一般情况下，当窃听者和合法接收者的信道矩阵的Grams之差为不定或半定时，最优输入协方差矩阵具有低秩，而当Grams之差为正定时，最优输入协方差矩阵可能具有低秩或满秩.在本文中，上述非凸优化问题进行了研究。特别地，对于多输入单输出（MISO）窃听信道，最优输入协方差矩阵得到封闭的形式。对于一般情况，我们推导出了由一组方程组成的最优输入协方差矩阵的必要条件。对于发射机有两个天线的情况，导出的必要条件可以得到封闭形式的解：对于Grams差不确定且除一个正特征值外所有特征值都为负的情况，最优输入协方差矩阵秩为1，可以得到封闭形式的解;对于其他情形，证明了解是凸集到自身映射的不动点，并给出了迭代搜索的方法，数值结果验证了所提出的理论结果.
2009-09-14 cs.IT math.IT
On the transmit strategy for the interference MIMO relay channel in the low power regime
本文研究了低发射功率下MIMO中继存在时两发射两接收的干扰信道。使用了一种结合块马尔可夫编码、波束形成和Willems反向解码的通信方案。利用该方案，我们得到了一个信道增益依赖于信号功率的干扰信道。提出了该方案的功率分配，并给出了该功率分配下的可达速率域。我们表明，在低发射功率，在中继和发射机具有相等的功率约束，MIMO中继的干扰信道实现了功率线性的和速率。该和速率由通道设置确定。我们还表明，在存在丰富的功率在中继，传输策略显着简化，和MAC从发射机到中继形成的瓶颈的系统从和速率的角度来看。
2009-10-20 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation and Active Interference Mitigation for Spatial Multiplexed MIMO Cognitive Systems
本文分析了一种多输入多输出（MIMO）认知无线电系统的性能。特别地，次级发射器在空间复用传输模式下操作，而在次级接收器处采用迫零（ZF）检测器。此外，次系统受到多个随机分布的单天线主用户（PU）的干扰。为了增强二次传输的性能，在二次发射机处执行最优功率分配，其中约束由PU指定的干扰温度（IT）。次接收机的中断概率显式推导出一个精确的封闭形式的表达式。此外，一些特殊情况下的实际利益，包括位于PU和大规模MIMO，进行了讨论。此外，为了减轻由时间平均IT引起的对PU的瞬时过度干扰，为次级发射机开发了迭代天线缩减算法，并且相应地，解析地计算发射天线的平均数量。大量的数值和模拟结果证实了我们的分析的有效性。
2017-12-04 cs.IT math.IT
Aligned Image Sets and the Generalized Degrees of Freedom of Symmetric MIMO Interference Channel with Partial CSIT
两个用户对称多输入多输出（MIMO）干扰信道（IC）的广义自由度（GDoF）被表征为信道强度水平和发射机处的信道状态信息水平（CSIT）的函数。在该对称设置中，每个发射机配备有M个天线，每个接收机配备有N个天线，并且两个交叉链路具有相同的强度参数$α$和相同的信道不确定性参数$β$。主要的挑战在于证明的外部边界，这是通过一个泛化的对齐图像集的方法。
2017-05-02 cs.IT math.IT
Fundamental Storage-Latency Tradeoff in Cache-Aided MIMO Interference Networks
高速缓存是一种有效的技术，以改善用户感知体验的内容交付在无线网络中。无线缓存不同于传统的Web缓存，因为它可以利用无线介质的广播性质，从而机会主义地改变网络拓扑结构。本文研究了一个由3个发射机和3个接收机组成的MIMO干扰网络。通过在发送器和接收器侧进行缓存，网络被改变为MIMO广播信道、MIMO X信道和MIMO多播信道的混合形式。我们分析了这些新的信道模型的自由度（DoF）使用实际的干扰管理方案。基于对这些DoF结果的集体使用，我们然后获得网络的可实现的归一化交付时间（NDT），这是一种信息理论度量，用于评估给定缓存大小下的最坏情况交付时间。所获得的NDT是针对任意M、N和任何可行的高速缓存大小。它被证明是最佳的，在某些情况下，在其他情况下，从最佳的乘法差距为3。本文还讨论了任意数量的发射机和接收机的网络的扩展问题。
2017-05-14 cs.IT math.IT
Elevated Multiplexing and Signal Space Partitioning in the 2 User MIMO IC with Partial CSIT
研究了任意天线配置下的$2$用户MIMO干扰信道，在每个信道的任意水平的部分CSIT下，找到任一用户可实现的自由度（DoF），同时另一用户实现其完全无干扰DoF。我们的目标是获得新的见解，由于包括MIMO（多个天线在发射机和接收机）的信号空间划分方案与部分CSIT。从这项研究中出现的一个有趣的想法是“提升的复用”，其中信号被分成流并以提高的功率电平从单独的天线发送，这允许这些信号在一个接收器处被联合解码，该接收器具有更少的空间维度和更低的干扰本底，而另一个接收机同时能够对具有较高干扰基底但跨越更大数量的空间干扰基底的这些信号进行单独解码尺寸.值得注意的是，我们发现，有一个自由度的好处，从增加在发射机的天线数量，即使该发射机已经有更多的天线比其所需的接收机，并没有CSIT。
2016-04-03 cs.IT math.IT
Achievable Sum DoF of the K-User MIMO Interference Channel with Delayed CSIT
本文考虑一个$K$ -用户多输入多输出（MIMO）干扰信道（IC），其中1）由发射机获得的信道状态信息（CSIT）是完全过时的，以及2）每个发射机处的发射天线的数量，即，$M$大于每个用户处的接收天线的数量，即，$N$。延迟CSIT的有用性首先在由Maddah-Ali等人针对多输入单输出广播信道提出的$K$相位回溯干扰对准（RIA）方案中被识别，但是对MIMO IC的扩展是重要的步骤，因为每个发射机仅具有针对相应用户的消息。最近，Abdoli等人专注于单输入单输出IC，并通过发明具有分布式偷听干扰重传的$K$阶段RIA来解决这样的瓶颈。在本文中，我们提出了两个$K$阶段RIA计划适用于MIMO集成电路的推广和集成的一些关键功能的Abdoli和Maddah-Ali的作品。这两个方案共同产生迄今为止最著名的和自由度（DoF）性能。对于$\frac{M}{N}{\geq}K$的情况，当$K{\to}\infty$时，实现的和DoF由$\frac{64}{15}N$渐近给出。
2016-05-05 cs.IT math.IT
Two-Way Training Design for Discriminatory Channel Estimation in Wireless MIMO Systems
本文研究了在多输入多输出（MIMO）无线系统中使用双向训练来区分合法接收机（LR）和未授权接收机（UR）之间的信道估计性能。本论文是在先前提出的仅允许发射端发送训练信号的判别式信道估计（DCE）方案的基础上进行扩展。DCE的目标是最小化LR处的信道估计误差，同时要求UR处的信道估计误差保持超过某个水平。如果训练信号仅由发射机发送，则LR和UR之间的性能区分将受到限制，因为训练信号帮助两个接收机执行它们的下行链路信道的估计。在这项工作中，我们考虑的是双向训练方法，允许发射机和LR发送训练信号。在这种情况下，由LR发送的训练信号帮助发射机获得发射机到LR信道的知识，但不帮助UR估计其下行链路信道（即，发送器到UR信道）。利用所估计的发射机到LR信道的发射机知识，然后可以将人工噪声（AN）嵌入到发射机到LR信道的零空间中，以破坏UR的信道估计，而不会严重降低LR处的信道估计。基于这些思想，双向的DCE培训计划的互惠和非互惠渠道开发。训练和AN信号之间的最佳功率分配设计下的平均和个人的功率约束。数值结果证明了所提出的双向DCE训练方案的有效性。
2011-10-16 cs.IT math.IT math.OC
Impact of Backward Crosstalk in 2x2 MIMO Transmitters on NMSE and Spectral Efficiency
我们考虑2 x 2发射机中的后向串扰，这是由发射机输出到输入的串扰或输出串扰和阻抗失配的组合引起的。我们通过反馈网络和三阶功率放大器非线性来分析其影响。我们利用Bussgang分解来表示的失真的输出信号的发射机作为一个线性变换的输入加上不相关的失真。解析地表示了失真信号和期望放大信号之间的归一化均方误差（NMSE），并推导出了使两个支路的最差NMSE最小的最佳闭合形式功率回退。在本文的第二部分中，提出了一种可实现的频谱效率（SE），用于从这个“脏”发射机到另一个单天线接收机的通信。SE最大化预编码器是通过利用硬件特性来最优地找到的。此外，最佳功率回退分析了两个次优预编码器，这要么不利用任何硬件知识或只有部分知识。仿真结果表明，这些次优预编码器的性能接近最优。我们还讨论了如何在本文中的分析可以扩展到发射机与任意数量的天线分支。
2020-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
Deterministic Sequences for Compressive MIMO Channel Estimation
研究了压缩多输入多输出（MIMO）信道估计中的导频设计问题。特别是，我们感兴趣的是同时估计多个发射机的信道时，导频序列短于组合的信道。现有的工作表明，从压缩感知理论的工具，可以产生准确的多信道估计，每个导频序列是随机产生的。在这里，我们建议从一小组确定性序列中为每个发射机构建导频序列。我们推导出一个理论上的导频序列的长度，以保证高概率的多信道估计的下限。仿真结果证明了所提出的方法的性能。
2013-11-02 cs.IT math.IT
Combining Channel Output Feedback and CSI Feedback for MIMO Wireless Systems
使用信道输出反馈来提高衰落信道的可靠性在文献中很少受到关注。在大多数关于衰落信道的反馈的工作中，仅信道状态信息（CSI）反馈被用于在发射机处进行编码。在这项工作中，设计的编码方案的多输入多输出（MIMO）衰落系统的信道输出和信道状态反馈在发射机被认为是。在加性高斯白噪声和独立同分布衰落过程的假设下，提出了一种简单的线性编码策略，可实现任意速率。该框架假设发射机和接收机处的CSI是完美的。这个简单的线性处理方案可以提供一个双指数概率的错误衰减与块长度为所有速率小于容量。值得注意的是，这种编码方案实际上由两个单独的编码块组成：一个适应当前CSI，另一个适应先前的信道输出反馈。该方案被扩展到的情况下，当CSI被量化在接收机和传送到发射机在一个有限的速率反馈信道;对于多输入单输出（MISO）衰落系统，它示出的双指数概率的错误衰减实现的块长度的增加。
2012-04-11 cs.IT math.IT
Energy Efficient Precoder in Multi-User MIMO Systems with Imperfect Channel State Information
本文研究了多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中能量有效的预编码器设计，该预编码器对发射端的不完美信道状态信息（CSI）具有鲁棒性。换句话说，我们设计与每个发射机相关联的预编码器矩阵，以最大限度地提高网络的总体能量效率。我们在两个传统的情况下调查的问题。第一种情况下，考虑的信道估计误差，导致二次约束二次规划（QCQP）与半封闭形式的解决方案的统计特性。然后，我们把注意力转向只考虑信道估计误差的不确定性区域的情况，这种情况下最终导致半定规划（SDP）。
2018-11-15 cs.IT math.IT
Transmitter Side Beyond-Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface for Massive MIMO Networks
本研究提出基站侧部署非对角反射智能表面（BD-RIS）的策略，结合新型流形算法优化BD-RIS系数与功率控制系数，以最大化时分双工大规模MIMO网络的最小频谱效率，数值验证其性能优于传统传输方案。
2023-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
Optical Intelligent Reflecting Surface Assisted MIMO VLC: Channel Modeling and Capacity Characterization
虽然多天线或所谓的多输入多输出（MIMO）传输已经成为过去几代基于射频（RF）的无线通信系统的使能技术，但是其在可见光通信（VLC）中的应用仍然面临着严峻的挑战，因为在VLC信道中由于其强空间相关性而难以获得MIMO空间复用增益。在本文中，我们解决这个问题，部署在环境中的光学智能反射表面（OIRS），以提高MIMO VLC的能力。首先，基于VLC中的极近场信道条件，我们提出了一种新的OIRS辅助MIMO VLC的信道模型，并揭示了其特有的“无串扰”特性，其中OIRS反射元件可以分别配置为与一对发射天线和接收天线对准，而不会相互产生串扰。接下来，我们在不同的实际功率约束下表征OIRS辅助的MIMO VLC容量，然后通过联合优化OIRS元件对准和发射机发射功率来最大化它们。特别是，对于优化OIRS元件对齐，我们提出了两种算法，即位置辅助的邻近点算法和基于log-det的交替优化算法，以平衡性能与复杂度的权衡，而最佳发射机发射功率以封闭形式导出。数值结果表明，OIRS辅助的MIMO VLC比无OIRS的VLC容量有明显的提高，并且与基线方案相比，该算法具有更好的性能.
2023-02-08 cs.IT math.IT
Distortion Outage Probability in MIMO Block-Fading Channels
本文研究了MIMO块衰落信道中只有接收端信道状态信息的模拟信源传输问题。不同于以往的工作，认为端到端的预期失真作为一个品质因数，我们研究的失真中断概率。我们首先考虑众所周知的发射机通知界，这产生了一个基准下限的失真中断概率的任何编码方案。接下来，我们将结果与源信道分离进行比较。与期望失真方法的关键区别在于，如果信道码率选择适当，则源-信道分离不仅可以实现与发射机通知的下限相同的分集指数，而且可以实现与发射机通知的下限相同的失真中断概率。
2010-06-08 cs.IT math.IT
Space-Time Block Diagonalization for Frequency-Selective MIMO Broadcast Channels
用于频率平坦MIMO广播信道的最相关的线性预编码方法是块对角化（BD），其在某些条件下获得相同的非线性脏纸编码信道容量。然而，BD不容易被转换为频率选择性信道，因为收发器设计需要空时信息。在本文中，我们证明了BD在频率选择性MIMO广播信道中是可行的，以消除用户间干扰（IUI），如果发射块长度足够大，如果发射天线的数量大于用户的数量。我们还提出了三种不同的方法来减轻/消除块传输中的符号间干扰（ISI）：i）基于时间反演的BD（TRBD），其仅使用发射机处理来最大化接收机周围的空间聚焦，ii）均衡BD（EBD），其仅使用发射机处理来最小化ISI，以及iii）联合处理BD（JPBD），其在发射机和接收机处使用线性处理来抑制ISI。我们分析了这些技术的理论多样性和复用增益，我们证明，JPBD接近充分的复用增益为一个足够大的传输块长度。大量的数值仿真表明，所提出的方法的可达速率和错误性能的概率，提高了传统的时间反转波束形成。此外，JPBD为频率选择性MIMO广播信道提供了最高的可实现速率区域。
2016-08-21 cs.IT math.IT
Jamming Games in the MIMO Wiretap Channel With an Active Eavesdropper
本文研究了多输入多输出（MIMO）窃听信道中的可靠和隐蔽的传输策略，该信道具有发射机、接收机和对抗窃听器，每个都配备有多个天线。在偏离现有的工作，窃听器具有一种新的能力，无论是作为一个被动窃听或作为一个主动干扰，在半双工的约束。因此，发射机面临着一个选择，要么将其所有功率分配给数据，要么与信息信号一起广播人工干扰，试图干扰窃听者（假设其瞬时信道状态是未知的）。为了研究合法发射机和对手的权衡，我们将它们的相互作用建模为两人零和博弈，以遍历MIMO保密率作为支付函数。我们首先研究了纯策略纳什均衡（NE）存在的条件和博弈策略形式的混合策略NE的结构，然后推导了博弈中局中人在完全信息和不完全信息情形下顺序移动的扩展形式的均衡策略。最后，数值模拟研究所考虑的各种情况下的均衡结果。
2012-09-25 cs.IT math.IT
Intelligent Surface-Aided Transmitter Architectures for Millimeter Wave Ultra Massive MIMO Systems
在本文中，我们研究了两种新型的大规模多输入多输出（MIMO）发射机架构的毫米波（mmWave）通信，包括几个有源天线，每个配备了一个专用的射频（RF）链，照亮附近的大型智能反射/发射表面（IRS/ITS）。IRS（ITS）由大量低成本和高能效的无源天线元件组成，这些元件能够反射（传输）入射电磁场的相移版本。与透镜阵列（LA）天线类似，IRS/ITS辅助天线架构由于有源天线和智能表面之间几乎无损耗的空中连接而具有能效。然而，与LA天线不同，LA天线的有源天线的数量必须随着无源元件的数量线性增长（即，透镜孔径）由于不可重构性（即，非智能），对于IRS/ITS辅助天线，IRS/ITS的可重构性便于按比例增加辐射无源元件的数量，而不增加昂贵且笨重的有源天线的数量。我们表明，IRS/ITS辅助天线的预编码器必须满足的约束不同于传统的MIMO架构。考虑到这些限制，并利用毫米波信道的稀疏性，我们设计了两个有效的预编码器;一个基于最大化的互信息和一个基于近似的最佳无约束全数字（FD）预编码器通过正交匹配追踪算法。此外，我们开发了一个IRS/ITS辅助天线的功耗模型，该模型考虑了IRS/ITS缺陷的影响，即溢出损耗、锥形损耗、孔径损耗和移相器损耗。
2021-06-05 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
Degrees of Freedom Region of the $(M,N_1,N_2)$ MIMO Broadcast Channel with Partial CSIT: An Application of Sum-set Inequalities Based on Aligned Image Sets
自由度（DoF）区域被表征用于$2$-用户多输入多输出（MIMO）广播信道（BC），其中发射机配备有$M$天线，两个接收机配备有$N_1$和$N_2$天线，并且两个用户的发射机处的信道状态信息（CSIT）的级别分别由$β_1, β_2$参数化。Hao、Rassouli和Clerckx建立了DoF区域的可扩展性，但迄今为止还没有最优性的证明。在这项工作中提供的最优性的证明与援助的总和集不等式的基础上对齐的图像集（AIS）的方法。
2019-01-17 cs.IT math.IT
Retrospective Interference Alignment for the 3-user MIMO Interference Channel with delayed CSIT
研究了3用户多输入多输出干扰信道（3-user MIMO IC）的自由度（DoF），其中在发射端存在延迟信道状态信息（dCSIT）。我们将Maleki等人关于{ \it回溯干扰对齐（RIA）}的思想推广到MIMO IC，其中发射机和接收机分别配备有$(M,N)$天线。我们提出了一个两阶段的传输方案，其中每个阶段的时隙数和发送的符号数通过解决最大化问题进行优化。最后，我们回顾了现有的可实现的自由度的结果在文献中作为发送和接收天线之间的比率的函数$ρ=M/N$。该方案改进了所有其他策略时，$ρ\in \left(\frac{1}{2}, \frac{31}{32} \right]$。
2014-06-12 cs.IT math.IT
On the Detection of Passive Eavesdroppers in the MIMO Wiretap Channel
经典的MIMO窃听信道包括一个被动窃听器，它试图拦截授权的发射机-接收机对之间的通信，每个节点都配备有多个天线。在动态网络中，必须在发射机可以部署鲁棒的安全编码方案作为对策之前确定窃听者的存在。这通常是一项困难的任务，因为根据定义，窃听者是被动的，从不发送。在这项工作中，我们采用了一种方法，允许合法的节点检测被动窃听器从本地振荡器的功率，无意中泄漏从其RF前端。我们研究了非相干能量检测和最佳相干检测的性能，其次是考虑未知参数的复合GLRT检测方法。数值实验表明，所提出的检测器允许合法节点，以提高MIMO窃听信道的保密率。
2013-08-11 cs.IT math.IT
The Degrees of Freedom Region of the MIMO Interference Channel with Hybrid CSIT
在混合CSIT模型下，建立了两用户MIMO干扰信道的自由度域。在该模型中，一个发射机具有延迟的信道状态信息（CSI），另一个发射机具有在相应的未配对接收机处的输入信道矩阵的瞬时CSIT，并且两个发射机都不知道其相应的配对接收机的输入信道矩阵。混合CSIT的自由度区域，因此，$2\times2\times3^{5}$ CSIT模型的自由度区域，是完全特征化的，并开发了一种新的可实现的方案，基于发射波束成形和追溯干扰对准的组合。获得关于四个终端中的每一个处的天线的数量的条件，使得在混合CSIT下的DoF区域等于在（a）全局和瞬时CSIT以及（b）全局和延迟CSIT下的DoF区域，其余情况导致具有混合CSIT的DoF区域位于在瞬时和延迟CSIT设置下的DoF区域之间的某处。还探讨了从两个混合CSIT模型之间的切换产生的进一步协同效益。
2013-12-02 cs.IT math.IT
Achievable Rate Regions for the Dirty Multiple Access Channel with Partial Side Information at the Transmitters
在本文中，我们建立可实现的速率区域的多址接入信道（MAC）的边信息部分已知（估计或感知版本）在发射机。实际上，我们扩展了Philosof-Zamir的MAC与完整的边信息在发射机的部分已知的情况下使用的晶格策略。我们发现，感测或估计的边信息减少率区域，发生科斯塔高斯信道相同。
2012-05-27 cs.IT math.IT
