The Degrees of Freedom Region of the MIMO Cognitive Interference Channel with No CSIT
这篇论文已被作者撤回修改。
2010-02-10 cs.IT math.IT
On the Feasibility of Linear Interference Alignment for MIMO Interference Broadcast Channels with Constant Coefficients
分析了常系数MIMO干扰广播信道中线性干扰对齐的可行性。提出并证明了一般MIMO-IBC线性IA可行的必要条件。除了适当的条件外，我们还找到了另一个必要条件来保证一类不可约干扰被消除。然后，我们证明了一个特殊的类MIMO-IBC的必要和充分条件，其中的天线的数量是由每个用户的数据流的数量整除。由于找到一个可逆的雅可比矩阵是至关重要的充分性证明，我们首先分析雅可比矩阵的稀疏结构和重复结构的影响。考虑到MIMO-IBC的雅可比矩阵中与发射矩阵和接收矩阵相对应的子矩阵具有不同的重复结构，通过分别构造这两个子矩阵，得到了一个可逆的雅可比矩阵。我们表明，对于MIMO-IBC的每个用户有一个所需的数据流，一个合适的系统是可行的。对于对称MIMO-IBC，通过分析线性IA可行性的必要条件和充分条件之间的差异，给出了天线配置的适当但不可行的区域。
2013-03-05 cs.IT math.IT
Dynamic Interference Mitigation for Generalized Partially Connected Quasi-static MIMO Interference Channel
MIMO干扰信道的最新研究表明，干扰对齐可以显著增加网络的可实现自由度（DoF）。然而，大多数这些作品都假设了一个完全连接的干扰图。在本文中，我们研究如何利用部分连接，以提高系统性能的MIMO干扰网络。我们提出了一种新的干扰抑制方案，该方案引入了预编码器和解相关器的信号子空间的约束，以减轻“许多”干扰置零约束，在预编码器和解相关器设计中的“小”自由度为代价，从而扩展了干扰对准方案的可行性区域。分析表明，该算法在对称部分连接MIMO干扰网络中能显著提高系统自由度。我们还比较了所提出的方案与各种基线的性能，并通过模拟表明，所提出的算法可以实现显着的增益随机连接的干扰网络的系统性能。
2011-05-02 cs.IT math.IT
Receive Diversity and Ergodic Performance of Interference Alignment on the MIMO Gaussian Interference Channel
本文研究了当信噪比不渐近高时，K用户高斯MIMO干扰信道（MIMO-IC）上的干扰对齐问题。我们介绍了一个泛化IA，使接收分集内的无干扰子空间。我们概括的存在性标准的IA解决方案提出的Yetis等人。这种情况下，从而建立一个多用户分集复用权衡（DMT）的干扰信道。此外，我们推导出一个封闭形式的紧下界的遍历互信息可实现使用IA在高斯MIMO-IC与高斯i.i.d.当发射信号在IA定义的子空间内为白色时，在任意SNR下的信道系数。最后，作为前面的结果的应用程序，我们比较IA在DMT允许的各个操作点所实现的性能，最近推出的基于博弈论的分布式方法。
2010-06-23 cs.IT math.IT
Settling the feasibility of interference alignment for the MIMO interference channel: the symmetric square case
确定具有恒定信道系数的K用户MIMO干扰信道中的向量空间干扰对齐的可行性条件最近引起了很多关注，但仍然没有解决。本文的主要结果是限制在对称的正方形的情况下，所有的发射机和接收机有N个天线，每个用户的期望d发送尺寸。我们证明了对齐是可能的，当且仅当天线的数量满足N>= d（K+1）/2。我们还展示了一个必要条件，与任意系统参数的对准的可行性。一个代数几何方法是中央的结果。
2011-04-05 cs.IT math.IT
MIMO Z Channel Interference Management
本文对MIMO Z信道进行了研究。我们重点讨论了当不同用户发送码字到相应的接收机时，只有一个用户会对另一个用户造成干扰时，如何解决干扰问题。我们假设有两个发射机和两个接收机，每个都有两个天线。我们提出了一种策略，以消除干扰，同时允许不同的用户在同一时间进行传输。我们的策略是低复杂度，而性能是好的。提供了数学分析，并给出了基于我们的系统的仿真。
2012-03-31 cs.IT math.IT
Isotropic MIMO Interference Channels without CSIT: The Loss of Degrees of Freedom
研究了在各向同性衰落信道下的两用户MIMO干扰信道。我们假设用户配备了任意数量的天线和信道状态信息（CSI）是在接收机只。获得了自由度区域的外边界，这表明在许多情况下由于在发射机处缺乏CSI而导致自由度的损失。
2009-10-15 cs.IT math.IT
MIMO Interference Alignment in Random Access Networks
在本文中，我们分析了一个多输入多输出（MIMO）干扰信道中的节点是随机分布在一个平面上的空间泊松簇点过程。每个簇使用干扰对齐（IA）来抑制簇内干扰，但与大多数IA工作不同的是，我们不会忽略簇间干扰。我们还将信道状态信息的准确性与节点之间的距离联系起来，即CSI的质量随着距离的增加而降低。考虑到训练和反馈开销，我们推导出这种MIMO IA ad hoc网络的传输容量，然后将其与开环（干扰盲）空间复用进行比较。最后，我们提出了示例性的系统设置，其中空间复用优于IA由于不完美的信道状态信息或非对齐的簇间干扰。
2012-07-19 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
Interference Alignment for Partially Connected MIMO Cellular Networks
针对部分连通的MIMO蜂窝网络，提出了一种迭代干扰对齐（IA）算法。这样的系统在IA算法设计中施加了几个关键的技术挑战，即由于MIMO蜂窝拓扑以及如何利用部分连接而导致的直接链路和干扰链路之间的重叠。我们将解决这些挑战，并提出了一个三阶段IA算法。作为示例，我们分析了对称部分连接MIMO蜂窝网络的所提出的算法的可实现的自由度（DoF）。我们发现，由于部分连接，与传统的IA算法相比，有显着的自由度增益。推导出的自由度界也向后兼容的完全连接的K对MIMO干扰信道上实现。
2012-03-21 cs.IT math.IT
Balancing Egoism and Altruism on the Interference Channel: The MIMO case
本文考虑了所谓的MIMO干扰信道。这种情况在诸如蜂窝网络中的多小区协调以及认知无线电网络中的频谱共享等应用中具有相关性。我们解决了每个发送器处的预编码（即波束成形）矢量的设计，目的是在目标接收器处的波束成形增益（利己主义）和减轻对其他接收器造成的干扰（利他主义）之间达成妥协。组合利己和利他波束成形先前已经被示出有助于优化MISO干扰信道中的速率（即，其中接收器不具有干扰消除能力）。在这里，我们探讨这些博弈论的概念，在更一般的情况下，MIMO信道和贝叶斯游戏的框架，使我们能够获得（半）分布式预编码技术。我们绘制平行的MIMO干扰信道，包括速率优化和干扰消除预编码技术，显示如何通过一个共同的棱镜平衡利己主义和利他主义波束成形的基础上，这些技术可以得到改进和重新解释与现有的工作。
2010-01-26 cs.IT math.IT
Sum Capacity of MIMO Interference Channels in the Low Interference Regime
使用高斯输入并在接收机处将干扰视为噪声，最近已被证明是在低干扰状态（其中干扰水平低于某些阈值）下实现两用户单输入单输出（SISO）高斯干扰信道的总容量。在本文中，这样的低干扰制度的特点是多输入多输出（MIMO）高斯干扰信道。在直接和交叉信道增益矩阵上提供了条件，在该条件下，使用高斯输入并在接收机处将干扰视为噪声是实现和容量的条件。对于对称多输入单输出（MISO）和单输入多输出（SIMO）高斯干扰信道的特殊情况下，更明确的表达式为低干扰制度。特别地，表征低干扰状态的干扰电平的阈值与输入SNR以及直接和交叉信道增益向量之间的角度有关。它示出的低干扰制度可以是相当显着的MIMO干扰信道，与低干扰阈值至少一样大的直接和交叉信道增益矢量之间的角度的正弦的MISO和SIMO的情况。
2010-10-22 cs.IT math.IT
A Reconfigurable Distributed Algorithm for K-user MIMO Interference Networks
众所周知，干扰对准（IA）在高干扰状态下实现K用户干扰信道的总容量。另一方面，直观地清楚的是，当干扰水平非常低时，应该通过简单的（“近视”）单链路多输入多输出（MIMO）技术（例如注水）在高信噪比值处访问K（与IA的K/2相反）的和速率缩放。最近的结果表明，在某些低到中度干扰的情况下，将干扰视为噪声实际上可能更可取。在本文中，我们提出了一个分布式的迭代算法K-用户MIMO干扰网络，试图调整自己的干扰制度在手，在上述意义上，以及信道条件。该算法结合了系统范围内的均方误差最小化与注水解决方案，以调整干扰水平和信道条件，并相应地最大化每个用户的传输速率。莱斯衰落信道上的和速率计算机模拟表明，在干扰受限的制度，所提出的算法重新配置自己，以实现IA缩放，而在低到中等干扰制度，它导致自己对干扰近视MIMO传输。
2013-02-26 cs.IT math.IT
An Error Covariance Splitting Technique for Multi-User MIMO Interference Environment
针对多用户多输入多输出（MIMO）干扰下行信道，研究了一种误差协方差矩阵分裂技术。迄今为止，大多数相关工作都考虑了传统的误差协方差矩阵，该矩阵对于最大化系统容量来说并不成形。因此，我们分裂，并提出了一个新的迭代误差协方差矩阵，以减轻系统误差，最大化系统容量在本文中。数值结果表明，我们提出的方法是严格优于传统的方法。
2016-09-03 cs.IT math.IT
The Feasibility Conditions for Interference Alignment in MIMO Networks
干扰对齐技术因其在干扰网络中具有突破性的性能，近年来引起了人们的广泛关注。然而，尽管有大量的工作致力于IA，IA的可行性条件仍然不清楚大多数网络拓扑结构。IA可行性分析是具有挑战性的IA约束是一组高次多项式，没有系统的工具来分析存在的可解性条件。在这项工作中，通过开发一个新的数学框架，将多项式方程组的可解性映射到其一阶项的线性独立性，我们提出了一个适用于具有一般配置的MIMO干扰网络的充分条件。我们进一步证明了这个充分条件在广泛的配置下与必要条件相匹配。这些结果进一步巩固了IA的理论基础。
2012-11-15 cs.IT math.IT
Large-Scale MIMO versus Network MIMO for Multicell Interference Mitigation
本文比较了两种重要的下行链路多小区干扰抑制技术，即大规模（LS）多输入多输出（MIMO）和网络MIMO。我们考虑一个合作的无线蜂窝系统工作在时分双工（TDD）模式，其中每个合作集群包括$B$基站（BS），每个配备有多个天线和调度$K$单天线用户。在LS-MIMO系统中，每个BS采用$BM$天线不仅服务于其调度的用户，而且使用迫零（ZF）波束成形来消除对协作集群内的其他用户造成的干扰。在网络MIMO系统中，每个BS仅配备有$M$天线，但是通过回程链路上的数据和信道状态信息交换以及使用ZF波束成形的联合下行链路传输来实现干扰消除。两种系统都能够完全消除集群内干扰，并为每个用户提供相同数量的空间自由度。假设由TDD提供的上行链路-下行链路信道互易性，两个系统在上行链路导频传输阶段期间经受相同的信道捕获开销。此外，每个集群处的可用总功率是固定的，并且假设在两个系统中跨下行链路波束均匀分布。建立在信道分布函数和使用工具从随机排序，本文表明，然而，从性能的角度来看，用户体验更好的服务质量，平均在小尺度衰落，LS-MIMO系统下比网络MIMO系统。多小区网络的数值仿真表明，这一结论也适用于正则化ZF波束形成方案。因此，考虑到在每个BS处添加过多数量的天线的可能的较低成本，LS-MIMO可以是朝向蜂窝网络中的干扰减轻的优选路线。
2014-07-22 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of the $K$ User $M \times N$ MIMO Interference Channel
我们提供了内界和外界的$K$用户多输入多输出（MIMO）高斯干扰信道与$M$天线在每个发射机和$N$天线在每个接收机的自由度的总数，如果信道系数是时变的，从一个连续的分布。当比率$\frac{\max(M,N)}{\min(M,N)}=R$等于整数时，边界是紧的。对于这种情况下，我们表明，自由度的总数等于$\min(M,N)K$，如果$K \leq R$和$\min(M,N)\frac{R}{R+1}K$，如果$K > R$。可扩展性基于干涉对齐。我们还提供了示例，其中对于具有恒定信道系数的一些MIMO干扰信道，使用干扰对齐与迫零相结合可以实现比仅仅迫零更多的自由度。
2008-08-31 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
A Near-optimal User Ordering Algorithm for Non-iterative Interference Alignment Transceiver Design in MIMO Interfering Broadcast Channels
干扰对齐（IA）最近出现作为一个有前途的干扰抑制技术的干扰网络。在这封信中，我们专注于IA非迭代收发器的设计问题，在多输入多输出干扰广播信道（MIMO-IBC），并观察到，有以前未利用的灵活性，在不同的排列用户排序。通过为预定的IA信道间干扰分配选择良好的用户排序，可以实现改进的收发器设计。为了实现更实用的性能-复杂度权衡，提出了一种次优用户排序算法。仿真结果表明，与最优用户排序算法相比，该次优用户排序算法可以获得接近最优的性能，同时仅具有中等的计算复杂性。
2015-05-19 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency Bounds for Interference-Limited SVD-MIMO Cellular Communication Systems
基于随机几何的思想，研究了干扰受限多输入多输出（MIMO）下行蜂窝系统的各态历经频谱效率。通过奇异值分解预编码和合并，为单个用户提供服务。通过近似的信道特征值的期望，我们推导出上界和下界的遍历SE。得到的上界是最好的可能的系统级性能的任何MIMO策略在非合作蜂窝网络。我们通过仿真验证我们的分析结果。我们还推测，存在的最佳数量的流是成正比的路径损耗指数。
2016-10-30 cs.IT math.IT
Maximizing First Order Approximate Mean of SINR under Imperfect Channel State Information for Throughput Enhancement of MIMO Interference Networks
在这篇研究论文中，信号与干扰加噪声比（SINR）的近似平均值不完美的信道状态信息（CSI）下计算和最大化的MIMO干扰网络的吞吐量增强。每个发射机和接收机分别具有M个和N个天线，并且网络以时分双工模式操作。每个收发器调整其滤波器以最大化SINR的期望值。所提出的新方法用于不完美CSI下的吞吐量增强，利用无线网络的互易性来最大化估计均值。该算法的和速率性能进行了验证，使用Monte Carlo模拟。
2018-04-02 cs.IT math.IT
Effective Capacity of Receive Antenna Selection MIMO-OSTBC Systems in Co-Channel Interference
研究了密集环境下存在同频干扰的多输入多输出（MIMO）通信系统的时延约束性能。在发射端采用正交空时分组码（OSTBC），在下行链路采用接收天线选择（RAS）方案，以降低MIMO系统的高复杂度和高开销。这里，对于简单和便宜的移动手机，在每次使用信道时在接收机处选择一个天线。在这些假设下，在一个无线信道中的延迟服务质量（QoS）保证的最大常数到达率被提取。在准静态瑞利衰落和同信道干扰条件下，给出了采用RAS方案的MIMO-OSTBC信道有效容量的解析解。最后，提供了数值模拟和验证的理论结果。
2016-08-02 cs.IT math.IT
On the Degrees of Freedom of Asymmetric MIMO Interference Broadcast Channels
研究了非对称多输入多输出干扰广播信道（MIMO-IBC）的自由度。通过引入连接模式链的概念，推广了文[11]中提出的Genie链，导出并证明了非对称MIMO-IBC的IA可行的必要条件，即不可约条件.在任意结构的MIMO-IBC中，线性干扰对齐（IA）和渐近IA可行性都是必要的。在一类特殊的非对称两胞MIMOIBC中，证明了不可约条件是渐近IA可行的充要条件，而固有条件和不可约条件的组合是线性IA可行的充要条件.从这些条件出发，我们分别推导出了非对称G-小区MIMO-IBC的信息论最大每用户自由度和线性IA实现的最大每用户自由度，这些自由度也分别是渐近IA和线性IA实现的非对称G-小区MIMO-IBC的每用户自由度上界。
2013-10-28 cs.IT math.IT
On Designs of Full Diversity Space-Time Block Codes for Two-User MIMO Interference Channels
针对两用户MIMO干扰信道，提出了一种空时分组码（STBC）的设计准则，在每个接收端采用组迫零（ZF）算法消除用户间干扰。基于该设计准则，提出了一种在两用户干扰信道下，采用组ZF接收机实现全分集的空时分组码设计方案。当编码中的时间延迟（或码块大小）变大时，码率接近1。性能结果表明，我们提出的空时分组码与组ZF接收机可以保证全分集。
2012-09-26 cs.IT math.IT
Interference Alignment for the $K$ User MIMO Interference Channel
我们考虑$K$ -用户多输入多输出（MIMO）高斯干扰信道，每个发射机有$M$天线，每个接收机有$N$天线。假设信道系数是恒定的，并且在所有发射机和所有接收机处都是可用的。本文的主要目的是表征该通道的自由度（DoF）。使用一种新的干扰对齐技术，最近已被引入\cite{abolfazl-final}，我们表明，$\frac{MN}{M+N} K$自由度可以实现几乎所有的信道实现。此外，提供了该信道的DoF的新的上界。该上限与我们针对$K\geq K_u\define\frac{M+N}{\gcd(M,N)}$可实现的DoF一致，其中$\gcd(M,N)$表示$M$和$N$的最大公约数。在$K\geq K_u$的情况下，这给出了$M\times N$ MIMO高斯干扰信道的DoF的精确表征。
2011-09-21 cs.IT math.IT
Interference Alignment for the MIMO Interference Channel with Delayed Local CSIT
我们考虑MIMO（多输入多输出）高斯干扰信道的i.i.d.天线和信道使用上的衰落以及发射机处的延迟本地信道状态信息（CSIT）。对于两个用户的情况下，可扩展性结果的自由度（DoF）区域的这个通道。我们还证明了我们的可实现的自由度区域的一些天线配置的紧密性。有趣的是，在某些情况下，具有延迟局部CSIT的DoF区域与具有完美CSIT的DoF区域相同，并且严格大于没有CSIT的DoF区域。然后，我们考虑的$K$用户MISO（多输入单输出）IC，并表明，该通道的自由度可以大于一个延迟本地CSIT。
2011-02-28 cs.IT math.IT
A New Outer-Bound via Interference Localization and the Degrees of Freedom Regions of MIMO Interference Networks with no CSIT
从自由度（DoF）区域的角度，在发射端没有信道状态信息（CSIT）的假设下，研究了两用户多输入多输出（MIMO）干扰和认知无线电信道。其中$M_i$和$N_i$分别表示发射机$i$和接收机$i$处的天线数量，MIMO干扰信道的DoF区域最近由Huang等人表征，Zhu和Guo，以及本文作者对天线数量的所有值，除了当$\min(M_1,N_1) > N_2 > M_2$（或$\min(M_2,N_2) > N_1 > M_1$）。后一种情况最近由朱和郭解决，他们提供了一个紧密的外部边界。在此，基于干扰局部化的思想给出了该外界的一个更简单、更广泛适用的证明。使用它，当$\min(M_1+M_2,N_1) > N_2 > M_2$（具有第二发射机认知）时，也为MIMO认知无线电信道的类别建立了DoF区域-作者先前获得的内部和外部边界不紧的唯一类别-从而也完成了一般2用户MIMO认知无线电信道的DoF区域表征。
2011-05-30 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
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
Channel Modeling between Seaborne MIMO Radar and MIMO Cellular System
雷达和蜂窝系统之间的频谱共享是一个新兴的研究领域。在本文中，我们建立了海上MIMO雷达和MIMO蜂窝系统之间的信道模型。我们对2D信道进行建模以捕获频谱共享场景的方位角方面。我们的信道建模方法允许MIMO雷达在基站（BS）的方位角位置放置精确的零陷，从而保护它们免受有害的雷达干扰。我们使用基于投影的方法，其中雷达波形投影到零空间的信道，以减轻雷达干扰BS。这也被称为基于特征调零的方法，其不同于雷达通常采用的空间调零。我们通过仿真表明，所提出的空间信道模型允许本征调零，其性能优于传统的空间调零的干扰缓解。所提出的信道模型可以被利用来使用本征置零，从而增强MIMO雷达的目标检测和波束方向图分辨率，同时减轻对BS的干扰。
2015-04-16 cs.IT math.IT
Dual Link Algorithm for the Weighted Sum Rate Maximization in MIMO Interference Channels
MIMO干扰网络优化对于日益拥挤的无线通信网络是重要的。我们提供了一个新的算法，命名为双链路算法，为MIMO多址接入信道（MAC），广播信道（BC），和一般MIMO干扰信道与高斯输入和总功率约束的加权和速率最大化的经典问题。对于MIMO MAC/BC，该算法找到最佳信号以实现容量区域边界。对于高斯输入假设的干扰信道，两个先前的最先进的算法是WMMSE算法和礼貌注水（PWF）算法。WMMSE算法是可证明收敛的，而PWF算法利用了最优发射信号结构，并且在大多数情况下收敛最快，但不能保证在所有情况下都收敛。非常希望设计一种具有两种算法的优点的算法。双链路算法就是这样一种算法。它的快速和保证收敛是重要的分布式实现和时变信道。此外，收敛性证明中使用的技术和缩放不变性性质可以在通信网络中的其他非凸问题中找到应用。
2016-04-04 cs.IT math.IT
The Degrees of Freedom Region and Interference Alignment for the MIMO Interference Channel with Delayed CSI
在快衰落和{\em delayed}信道状态信息（CSI）假设下，研究了2用户多天线或MIMO（multiple-input，multiple-output）干扰信道（IC）的自由度（DoF）区域，其中所有终端完全知道所有（或某些）信道矩阵，但具有延迟，并且每个接收机另外瞬时知道其自己的输入信道。一般的MIMO IC被认为在四个终端中的每一个处具有任意数量的天线。根据四个终端处的天线数量之间的关系将其分为几类，在延迟CSI假设下，针对四个终端处的天线数量的{\em all}个可能值，表征基本DoF区域。特别地，推导出一般MIMO IC的DoF区域上的外边界。然后，通过为每个类开发基于干扰对齐的可扩展性方案，证明了对于所有MIMO IC，此界限是紧的。一方面，在延迟CSI假设下的这些DoF区域与理想主义的"完美CSI"假设的DoF区域进行比较，其中在理想主义的"完美CSI"假设中，完美的和瞬时的CSI在所有终端处都是可用的，另一方面，这些DoF区域与保守的"无CSI"假设的DoF区域进行比较，其中CSI在接收机处是可用的，但在发射机处根本不是。
2011-03-11 cs.IT math.IT
Antenna Deployment Method for MIMO Radar under the Situation of Multiple Interference Regions
研究了分布式多输入多输出（MIMO）雷达同时考虑多个干扰区域的天线优化配置问题。提出了一种基于多目标粒子群优化（MOPSO）的天线优化部署方法，解决了天线优化部署问题。首先，我们建立了一个多目标优化问题的MIMO雷达天线部署，选择不同区域的干扰功率密度为目标函数。然后，为了在不浪费时间和计算资源的情况下获得最优部署结果，提出了一种基于间隔距离的迭代收敛准则。迭代收敛准则可以用来停止MOPSO优化过程中有效地当最优天线部署算法达到所需的收敛水平。最后，数值结果验证了所提出的算法的有效性。
2017-01-20 cs.IT math.IT
Replication-based Outer bounds and the Optimality of "Half the Cake" for Rank-Deficient MIMO Interference Networks
为了获得对MIMO干扰网络的新见解，针对$K$ -用户多输入多输出（MIMO）干扰信道探索了$\sum_{k=1}^K M_k/2$（每个用户蛋糕的一半）自由度的最优性，其中交叉信道具有任意秩约束，并且$k^{th}$发射机和接收机均配备有$M_k$天线。该结果巩固并显著概括了Krishnamurthy等人先前研究的结果，所有用户都具有$M$天线的秩亏干扰信道，以及Tang等人，其中$k^{th}$用户对具有$M_k$天线。这项工作的更广泛的成果是一种新的类的复制为基础的任意秩约束MIMO干扰网络的外部边界，其中现有用户的副本被添加为辅助用户和网络连接的选择，以确保任何可实现的计划，为原始网络也工作在新的网络。复制网络为问题创造了一个新的视角，因此，即使是简单的参数，如用户合作，当应用于复制网络时，也会变得非常强大，从而产生更强的外部边界，而不是直接应用于原始网络。值得注意的是，基于复制的界限不仅广泛适用于具有任意秩约束的MIMO干扰信道，而且更广泛地适用于甚至超出高斯设置。
2015-10-20 cs.IT math.IT
Interference Alignment Schemes Using Latin Square for Kx3 MIMO X Channel
本文研究了X通道有限时间扩展的干扰对齐方案和低计算复杂性的波束形成器选择方法。针对K × 3多输入多输出（MIMO）X信道，提出了一种基于拉丁方的链式IA方案。由于所提出的方案可以有一个更大的可能的波束形成器比传统的计划，它的性能提高了一个给定的信道的有效波束形成器的选择。此外，我们提出了一种基于条件数（CN）的波束形成器选择方法，具有低的计算复杂性，其性能改善的数值验证。
2018-10-12 cs.IT math.IT
Limited Feedback Design for Interference Alignment on MIMO Interference Networks with Heterogeneous Path Loss and Spatial Correlations
干扰对齐是K用户MIMO干扰信道中的自由度最优问题，许多先前的工作已经研究了收发器的设计。然而，这些工作主要集中在发射机处具有完美信道状态信息和对称干扰拓扑的网络上。在本文中，我们考虑一个有限的反馈系统与异构路径损耗和空间相关性，并探讨如何动态的干扰拓扑结构可以被利用，以提高反馈效率。我们提出了一种新的空间码本设计，并通过比特分配进行动态量化，以适应干扰拓扑的不对称性。我们约束系统的吞吐量根据所提出的动态方案的发送信噪比，反馈比特和干扰拓扑参数。它表明，当反馈比特的数量与SNR的比例为C_{s} \cdot \log \textrm{SNR}，网络的自由度自由度的总和被保存。此外，在具有非对称干扰拓扑的网络中，缩放系数C_{s}的值可以显著减小。
2013-02-26 cs.IT math.IT
On the Feasibility of Full-duplex Large-scale MIMO Cellular Systems
研究了全双工大规模多输入多输出（MIMO）蜂窝系统的可行性。我们首先提出了一个导频传输方案，并评估其性能，特别是遍历和速率。所提出的方案--同步导频传输（SPT）--能够减少导频开销，其中导频开销取决于基站（BS）处的天线数目，因为必须估计自干扰信道。我们考虑两个多小区的情况下-合作和非合作多小区系统-，并推导出解析模型的遍历可实现的和速率为小区边界用户。该模型是通过应用一个简单的线性滤波器，即，匹配滤波器或迫零滤波器。在分析模型中，我们还考虑了大尺度衰落，导频污染，发射机噪声和接收机失真。利用推导出的分析模型，全双工大规模MIMO系统的可行性示出相对于系统参数。最后，我们证实了我们的解析模型与数值结果吻合得很好，并且SPT比其他导频传输方法具有优势。
2017-11-22 cs.IT math.IT
Self-Interference in Full-Duplex Multi-User MIMO Channels
我们考虑一个多用户多输入多输出（MIMO）设置全双工（FD）多天线节点应用线性波束形成器，同时发送和接收多个流在莱斯衰落信道。精确的第一次和第二次正的时刻的剩余自干扰（SI），涉及平方范数的非同分布的随机变量之和，推导出封闭的形式。因此调用矩量法来提供剩余SI分布的Gamma近似。所提出的定理在任意线性预编码器/解码器设计、天线和流的数量以及SI消除能力下成立。
2017-01-01 cs.IT math.IT
The Weighted Sum Rate Maximization in MIMO Interference Networks: The Minimax Lagrangian Duality and Algorithm
我们采取了一个新的视角在多输入多输出（MIMO）干扰网络的加权和速率最大化，制定一个等效的最大-最小问题。这个看似平凡的重新制定有重要的意义：拉格朗日对偶的等效最大-最小问题提供了一个优雅的方式来建立一个干扰网络和它的倒数之间的和率对偶时，这样的对偶存在，更重要的是，提出了一种新的迭代极小极大算法的加权和率最大化。而且算法的设计和收敛性证明只使用一般的凸分析。它们适用于并扩展到任何具有类似结构的极大极小问题，从而为此类优化问题提供了一类通用的算法。本文提出了一个有前途的步骤，并希望建立一个通用的框架的基础上的最小最大拉格朗日对偶的加权和速率的特征和开发有效的算法一般MIMO干扰网络。
2013-09-16 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
The Capacity Region of the MIMO Interference Channel and its Reciprocity to Within a Constant Gap
对于每个节点具有任意数量天线的2用户多输入多输出（MIMO）高斯干扰信道（IC）的一般情况，其容量区域被表征为在与信道矩阵无关的恒定间隙内。Telatar和Tse在以前的工作中获得了一类干扰信道的可达速率区域和容量区域的外边界，作为所有可能的输入分布的并集。与以前的工作相比，MIMO IC，一个简单的和一个明确的可实现的编码方案在这里获得，并示出具有恒定的间隙容量属性，其中每个用户的公共和私人消息的子速率明确指定为每个可实现的速率对。因此，在这项工作中，通过首先建立明确的上限和下限的容量区域的恒定间隙容量的结果证明。还证明了互易性结果，即互易MIMO IC的容量在前向MIMO IC的容量区域的恒定间隙内。
2013-02-15 cs.IT math.IT
Genie Chains: Exploring Outer Bounds on the Degrees of Freedom of MIMO Interference Networks
本文提出了一种新的基因链方法来获得MIMO无线干扰网络的信息论自由度（DoF）外界。这种新方法创建了从提供给接收器的精灵信号到该接收器处的暴露信号空间的映射链，该映射链然后用作链中的下一个接收器的精灵信号，该下一个接收器服从某些线性独立性要求，本质上将信息理论DoF外界问题转换为线性代数问题。精灵链方法的几个应用。
2014-04-08 cs.IT math.IT
Outage Probability and Outage-Based Robust Beamforming for MIMO Interference Channels with Imperfect Channel State Information
本文研究了多输入多输出（MIMO）干扰信道下的中断概率和基于中断的波束设计问题。首先，在信道状态信息（CSI）误差为高斯分布的假设下，推导了MIMO干扰信道中中断概率的闭式表达式，并利用Besloff界研究了中断概率随系统参数变化的渐近行为.它示出了中断概率指数下降相对于CSI的质量测量的CSI的均方误差的倒数。其次，基于导出的中断概率表达式，提出了一种最大化和中断率的迭代波束设计算法。数值结果表明，所提出的波束设计算法产生更好的和中断率性能比传统的算法，如干扰对齐的假设下完美的CSI。
2012-06-27 cs.IT math.IT
Linear Precoder Design for MIMO Interference Channels with Finite-Alphabet Signaling
研究了有限字母输入下多输入多输出（MIMO）收发机$K$ -用户干扰信道的线性预编码器设计。我们首先得到一般的显式表达式的用户在MIMO干扰信道系统中的可达速率。我们研究在低和高信噪比（SNR）区域的最佳传输策略。给定有限的字母输入，我们表明，一个简单的功率分配设计实现了最佳性能，在高信噪比，而众所周知的干扰对齐技术高斯输入只利用部分无干扰的信号空间传输，并导致一个恒定的速率损失时，天真地应用到有限的字母输入。此外，我们建立了必要条件的线性预编码器的设计，以实现加权和速率最大化。我们还提出了一个有效的迭代算法来确定所有用户的预编码矩阵。我们的数值结果表明，所提出的迭代算法实现了相当高的和速率下实际QAM输入比其他已知的方法。
2013-07-18 cs.IT math.IT
Interference-Aware Flexible TDD Design for Massive MIMO 5G Systems
使用非常大的天线阵列和灵活的时分双工（TDD）设计已经成为下一代5G蜂窝系统的突出特征。然而，这两种使能技术都遭受严重的干扰效应，分别称为导频污染和基站到基站（B2B）干扰。在本文中，一个实用的新的TDD设计原则，提出了大规模多输入多输出（MIMO）异构网络（HetNet），利用灵活的TDD设计的固有特性，以减轻由导频污染效应和B2B干扰所造成的波束成形干扰。该设计基于以下关键观察：由非大规模MIMO基站选择用于训练的传输路径在网络的干扰行为中起重要作用，并且需要相应地配置数据时隙。我们提出TDFLEX，一个低复杂性的启发式解决方案，遵循这些设计准则。性能评估结果表明，我们的设计相比，标准的TD-LTE的显着增益。
2018-03-09 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
User Association and Interference Management in Massive MIMO HetNets
5G蜂窝网络的两个关键特征是更高的基站（BS）密度（特别是在低功率BS的情况下）以及在这些BS处使用大规模MIMO。本文探讨了如何使用大规模MIMO来联合最大化卸载增益并最小化添加小小区所带来的干扰挑战。我们考虑两种干扰管理方法：具有本地预编码的联合传输（JT），其中用户由多个BS同时服务，而不需要协作BS之间的信道状态信息交换;以及资源空白，其中一些宏BS资源被留空以减少小小区下行链路中的干扰。大规模MIMO提供的一个关键优势是信道硬化，这使得能够先验地预测瞬时速率。这使我们能够开发一个统一的框架，其中资源分配被铸造为网络效用最大化（NUM）的问题，并展示了大量的收益，基于NUM解决方案的小区边缘速率。我们提出了一个有效的基于对偶次梯度的算法，该算法收敛于NUM解决方案。调度方案也提出了接近NUM解决方案。仿真示出了对于第10百分位用户的超过2倍的速率增益与没有干扰管理的最佳关联。
2016-02-06 cs.IT math.IT
On the Achievable DoF and User Scaling Law of Opportunistic Interference Alignment in 3-Transmitter MIMO Interference Channels
在本文中，我们提出了三个发射机的多输入多输出（MIMO）干扰信道（IC）的机会干扰对齐（OIA）计划。在所提出的OIA中，每个发射机具有其自己的用户组，并且选择具有最对齐的干扰信号的单个用户。利用多个用户提供的用户维度来对准干扰信号。与传统的IA相反，在发射机处不需要所有信道链路的完美信道状态信息，并且每个用户仅反馈一个标量值以指示干扰信道对准得有多好。我们证明，每个发射机可以实现相同的自由度（DoF）的干扰自由的情况下，通过用户选择在我们的系统模型，接收天线的数量是发送天线的数量的两倍。使用几何解释，我们找到所需的用户缩放，以获得任意非零自由度。提出了两种OIA方案，并与各种用户选择方案的可达速率/自由度和复杂度进行了比较。
2013-03-08 cs.IT math.IT
Robust Transceiver Design Based on Interference Alignment for Multi-User Multi-Cell MIMO Networks with Channel Uncertainty
在本文中，我们首先利用用户间干扰（IUI）和小区间干扰（ICI）作为有用的参考，开发一个强大的收发器设计的基础上干扰对齐的下行链路多用户多小区多输入多输出（MIMO）干扰网络下的信道估计误差。在发射端，我们提出了一种两层发射波束形成策略，首先通过最小化干扰泄漏和最大化系统能量效率来实现内部波束形成方向和分配功率。然后，对于外波束形成器的设计，我们开发了一种有效的共轭梯度格拉斯曼流形子空间跟踪算法，以最小化干扰子空间和干扰子空间之间的距离在时变信道。在接收端，提出了一种实用的基于快速数据投影法（FDPM）子空间跟踪的干扰对齐算法，实现了信道不确定条件下的接收波束形成。数值结果表明，我们提出的鲁棒收发器的设计实现了更好的性能相比，一些现有的方法在和速率和能量效率。
2017-04-15 cs.IT math.IT
Interference alignment for the MIMO interference channel
我们研究了矢量空间干扰对齐MIMO干扰信道没有时间或频率分集，没有符号扩展。我们证明了对齐的充分必要条件。特别是，我们表征的对称三用户信道的对齐的可行性，其中所有用户沿d维传输，所有发射机有M个天线和所有接收机有N个天线，以及对齐的可行性的完全对称（M=N）的信道与任意数量的用户。我们的研究结果的含义是，在一个K用户干扰信道中，仅使用来自多个天线的空间分集，可用的总自由度最多为2。这与Cadambe和Jafar在任意大的时间或频率分集下所示的K/2自由度形成鲜明对比。超越可行性的问题，我们还讨论了使用舒伯特微积分的情况下，有一个有限数量的解决方案的数量的计算。
2014-08-16 cs.IT math.IT
Interference Reduction in Multi-Cell Massive MIMO Systems I: Large-Scale Fading Precoding and Decoding
无线大规模MIMO系统需要大量（数十或数百个）基站天线服务于少得多的用户，与传统MIMO技术相比，在频谱效率和能量效率方面具有大的增益。直到最近，人们认为，在多蜂窝大规模MIMO系统中，即使在渐近状态下，由于服务天线的数量趋于无穷大，性能受到定向小区间干扰的限制。这种干扰是由不同小区中的用户不可避免地重复使用反向链路训练序列（导频污染）造成的。我们设计了一个新的概念，导致大规模MIMO系统中的小区间干扰的有效消除。这是通过外部多蜂窝预编码来实现的，我们称之为大规模衰落预编码（LSFP）。LSFP的主要思想是每个基站线性地组合针对来自不同小区的用户的消息，这些小区重复使用相同的训练序列。关键是，合并系数仅取决于用户和基站之间的慢衰落系数。每个基站使用基于估计的快衰落系数的传统线性预编码来独立地发送其LSFP组合符号。此外，我们推导出估计的下行链路和上行链路的信干噪比和容量下限的情况下，大规模MIMO系统与LSFP和有限数量的基站天线。
2014-11-15 cs.IT math.IT
Dealing with Interference in Distributed Large-scale MIMO Systems: A Statistical Approach
本文考虑了在大规模MIMO多小区网络中通过使用二阶统计量进行干扰控制的问题。我们认为这两种情况下，共同定位的大规模阵列和大规模分布式天线设置。我们感兴趣的是表征用户的信道协方差矩阵的低秩，因为这样的属性可以被利用朝向改进的信道估计（所谓的导频净化）以及通过空间滤波的干扰抑制。在以前的工作中，它表明，大规模MIMO信道协方差矩阵表现出一个有用的有限秩属性，可以通过在MIMO均匀线性阵列的多径角扩展建模。本文将这一结果扩展到更一般的设置，包括某些非均匀阵列，更令人惊讶的是，二维的分布式大规模阵列。特别是我们的模型表现出的信号子空间的丰富性的用户终端周围的散射半径的依赖，通过一个封闭的形式表达。重点介绍了低秩协方差特性在信道估计去噪和低复杂度干扰滤波中的应用。
2014-05-01 cs.IT math.IT
Interference Leakage Minimization in RIS-assisted MIMO Interference Channels
我们解决的问题，干扰泄漏（IL）最小化的$K$ -用户多输入多输出（MIMO）干扰信道（IC）的可重构智能表面（RIS）的协助。我们描述了一个迭代算法的基础上块坐标下降，以最小化IL成本函数。重新制定的问题提供了一个几何解释，并显示出有趣的连接包络预编码和相位只有迫零波束成形问题。作为该分析的结果，我们推导出相位优化RIS能够完美地消除$K$用户MIMO IC上的干扰的一组必要（但不是充分）条件。
2023-03-06 cs.IT eess.SP math.IT
On Feasibility of Interference Alignment in MIMO Interference Networks
我们探讨的可行性，在信号向量空间的干扰对齐-仅基于波束成形-K用户MIMO干扰信道。我们的主要贡献是与确定多元多项式系统的可解性问题的可行性问题，被广泛认为是在代数几何。众所周知，例如从Bezout定理，通用多项式系统是可解的，当且仅当方程的数量不超过变量的数量。根据这种直觉，我们根据方程和变量的数量将信号空间干扰对齐问题分类为正确或不正确。通过Bernshtein定理的情况下，每个发射机只使用一个波束形成向量的可行和适当的系统之间的严格连接。多束情况引入了多项式系统系数之间的依赖性，使得该系统在这两个定理所要求的意义上不再是通用的。在这种情况下，我们表明，可行的和适当的系统之间的连接可以进一步加强（因为可行的和适当的系统之间的等价性并不总是成立），包括标准的信息理论的可行性分析的外部边界。
2009-11-23 cs.IT math.IT
