Improving the Performance of the Zero-Forcing Multiuser MISO Downlink Precoder through User Grouping
我们考虑多输入单输出（MISO）高斯广播信道，在基站（BS）和$N_u$单天线用户的$N_t$天线在下行链路。我们提出了一种新的用户分组预编码器，它提高了迫零（ZF）预编码器的和速率性能，特别是当信道是病态的。所提出的预编码器将所有用户划分为大小相等的小组。下行链路波束成形然后以这样的方式进行，即在每个用户的接收机处，来自意图用于不在其组中的用户的信号的干扰被消除。组内干扰仍然存在，并且通过在BS处使用脏纸编码（DPC）的连续干扰预减法来消除。所提出的用户分组方法不同于用户选择，因为它是用于将信息预编码到所选择的（调度的）用户的方法，而不是用于选择哪些用户要被调度的方法。通过分析和仿真，所提出的基于用户分组的预编码器相比，ZF预编码器实现了可实现的和速率的显着改善。当用户配对时（即，每组具有两个用户），所提出的预编码器的复杂度是$O(N_u^3) + O(N_u^2 N_t)$，其与ZF预编码器的复杂度相同。
2014-11-27 cs.IT math.IT
On Beamformer Design for Multiuser MIMO Interference Channels
针对多用户时不变多输入多输出干扰信道，研究了几种线性波束形成器的设计方法。值得注意的是，考虑了干扰对齐和基于和速率的算法，例如最大信号干扰加噪声（max-SINR）算法。干扰对齐下的最优线性波束形成由两层组成：内部预编码器和解码器（或接收滤波器）完成干扰对齐以消除用户间干扰，外部预编码器和解码器对角化内部预编码器和解码器干扰对齐产生的有效单用户信道。在高信噪比下，建立了这种两层波束形成与最大信干噪比算法之间的关系。此外，最大信干噪比算法的线性波束形成算法的类内的最优性，其局部收敛指数率，建立在高信噪比。
2010-11-29 cs.IT math.IT
Robust MMSE Precoding for Out-of-Cluster Interference Mitigation in Cell-Free MIMO Networks
University of Sao Paulo（圣保罗大学）；PUC-Rio（天主教里约热内卢大学）；University of York（约克大学）
本文提出一种线性鲁棒最小均方误差预编码器，以缓解不完美信道状态信息和集群内及集群外干扰的影响。通过考虑集群外干扰的统计信息，有效抑制干扰。分析了CF系统获得的总速率，并推导了抑制集群外干扰的理论增益表达式。
2026-04-05 cs.IT math.IT
Interference-Aware RZF Precoding for Multi Cell Downlink Systems
针对多小区下行链路，论文提出干扰感知 iaRZF 预编码，利用大规模随机矩阵理论解释其干扰抑制机制，并给出无需基站协作的启发式参数。
2015-04-10 cs.IT math.IT
Radar Precoder Design for Spectral Coexistence with Coordinated Multi-point (CoMP) System
本文详细介绍了MIMO雷达与MIMO蜂窝网络频谱共存的预编码器的设计。我们专注于一个协调的多点（CoMP）系统，其中一个集群的基站（BS）协调其传输到预期的用户。该雷达工作在两种模式下，即干扰抑制模式和协作模式，前者用于避免对CoMP系统的干扰，后者用于与CoMP系统进行信息交换，分别采用传统的切换小奇异值空间投影（SNSP）和新提出的切换小奇异值空间投影（SSSVSP），雷达波束扫描基站簇，聚焦最优基站簇，在预编码和原始雷达信号之间的零值或差异方面最优。考虑到信道估计误差，预编码器的设计是在干扰抑制模式下最小的雷达干扰在基站集群和最小的误比特率在基站协作模式下，同时最小地干扰雷达目标检测能力。我们的研究表明，在雷达性能的损失可以补偿使用SSSVSP代替SNSP在一定程度上，但增加雷达天线单元的数量去很长的路要走，以达到这一目的。仿真验证了我们的理论预测建议SSSVSP。
2015-03-14 cs.IT math.IT
Joint Bi-Directional Training of Nonlinear Precoders and Receivers in Cellular Networks
针对蜂窝系统的上行链路和下行链路，研究了非线性预编码器和接收滤波器的联合优化。对于上行链路，基站收发信台（BTS）接收机实现连续干扰消除，而对于下行链路，BTS站利用Tomlinson-Harashima预编码（THP）对干扰进行预补偿。当根据最小均方误差（MMSE）准则更新滤波器时，在单个小区中的接收器和发射器的交替优化的收敛性被建立，受到适当的功率约束。自适应算法，然后介绍了用于更新的预编码器和接收机的信道状态信息的情况下，假设时分双工传输与信道互易性。不是估计信道，而是根据最小二乘准则经由双向训练直接估计滤波器：上行链路导频被用于更新前馈和反馈滤波器，其然后被用作用于移动接收器的下行链路训练的干扰预补偿滤波器。数值结果表明，非线性滤波器可以提供相当大的增益相对于线性滤波器有限的前向-后向迭代。
2014-08-29 cs.IT math.IT
Precoder Design for Orthogonal Space-Time Block Coding based Cognitive Radio with Polarized Antennas
频谱共享最近已经成为主流的认知无线电（CR）策略。针对该策略的核心问题：主接收端的干扰抑制问题，提出了一种线性预编码器的设计方法，旨在从信源处抑制次用户对正交空时分组码（OSTBC）的干扰。在保证正交空时分组码的正交性、保证辅链路对主链路的干扰在可容忍的范围内以及满足辅发送端总发射功率约束的前提下，采用最小方差（MV）方法设计辅发送端的预编码矩阵，以最大化辅接收端的信噪比（SNR）。此外，SL的极化模式的选择被纳入预编码器的设计。为了提供一个低计算成本的解析解，我们提出了一个原始的预编码器设计算法，利用一个辅助变量来处理线性和二次约束的混合优化问题。数值结果表明，我们提出的预编码器的设计，使SR有一个合适的SNR的前提下，在PR的干扰保持低于阈值。
2012-08-27 cs.IT cs.NI math.IT
An Efficient Precoder Design for Multiuser MIMO Cognitive Radio Networks with Interference Constraints
我们考虑一个线性预编码器设计的认知无线电多输入多输出广播信道，其中次系统由一个次基站（BS）和一组次用户（SU）被允许共享相同的频谱与主系统。所有收发器都配备有多个天线，每个天线都有自己的最大功率约束。假设采用迫零方法消除多用户干扰，研究了次基站每天线功率约束和主用户干扰功率约束下的次系统和速率最大化问题。感兴趣的问题不同于以前研究的问题，以前研究的问题通常假设在主接收器和次接收器两者或主接收器处采用和功率约束和/或单个天线。为了开发一个有效的数值算法，我们首先调用秩松弛方法将所考虑的问题转化为一个凹凸问题的基础上的下行链路的结果。然后，我们提出了一个障碍边界点方法来解决由此产生的鞍点问题。特别是，在所提出的方法的每一次迭代中，我们找到了牛顿步骤，通过求解离散时间西尔维斯特方程，这有助于显着降低复杂性相比，传统的方法。仿真结果证明了该算法的快速收敛性和有效性。
2016-08-15 cs.IT math.IT
Rethinking Secure Precoding via Interference Exploitation: A Smart Eavesdropper Perspective
基于相长干扰（CI）的概念，多用户干扰（MUI）最近被证明是有益的通信保密。已经提出了几种基于CI的安全预编码算法，其使用信道状态信息（CSI）和瞬时发送符号的知识。在本文中，我们研究了基于CI的安全预编码问题，重点是智能窃听器，利用统计信息收集的预编码数据的符号检测。此外，主信道和窃听信道之间的相关性的影响被考虑在内。我们首先修改现有的CI为基础的preocding计划，以更好地利用干扰的破坏性影响。然后，我们指出了现有的和新的修改后的CI为基础的预编码器的缺点时，面对一个智能窃听。为了解决这个问题，我们提供了一个预编码器设计的一般原则，然后给出两个具体的设计实例。最后，研究了窃听者的CSI不可用的情况。数值结果表明，虽然我们修改后的CI为基础的预编码器可以实现更好的能量保密权衡比现有的方法，都有一个有限的保密利益。相反，使用新的CI设计原则开发的预编码器可以实现更好的权衡，并显着降低窃听者的性能。
2019-08-08 cs.IT math.IT
On Precoding for Constant K-User MIMO Gaussian Interference Channel with Finite Constellation Inputs
本文考虑用于恒定信道系数$K$-用户MIMO高斯干扰信道（MIMO GIC）的线性预编码，其中每个发射机$i$（Tx-$i$）需要针对$i=1,2,\cdots,K$向接收机$i$（Rx-$i$）发送每个信道使用的$d_i$独立复符号，该复符号从具有均匀分布的固定有限星座取值。当干扰信道系数为零时，由于信噪比（SNR）趋于无穷大，我们将Tx-$i$使用任何线性预编码器实现的最大速率定义为Tx-$i$的星座约束饱和容量（CCSC）。当干扰被视为噪声时，我们推导出由Tx-$i$实现的速率的高SNR近似，并且该速率由Tx-$i$和Rx-$i$之间的互信息给出，表示为$I[X_i;Y_i]$.推导出了对于Tx-$i$，$I[X_i;Y_i]$趋于CCSC的预编码器的一组充分必要条件.有趣的是，为干扰对齐（IA）设计的预编码器满足这些必要和充分条件。此外，我们提出了基于梯度上升的算法，以优化通过预编码与有限的星座输入和噪声处理干扰实现的和速率。针对每个节点处具有两个天线的3用户MIMO GIC使用所提出的算法的仿真研究，其中对于所有$i$具有$d_i=1$，并且具有BPSK和QPSK输入，示出了在中等SNR下，在遍历和速率方面超过由从一些已知IA算法获得的预编码器产生的增益0.1比特/秒/Hz。
2013-07-21 cs.IT math.IT
Interference Minimization in Beyond-Diagonal RIS-assisted MIMO Interference Channels
本文提出两阶段波束成形方法，利用超越对角可重构智能表面最小化MIMO干扰信道中的干扰泄漏，并设计多种预编码器，其中最大化总速率方案在中等单元数和高功率下可提升超过20%的总速率。
2025-03-25 cs.IT math.IT
Study of Clustered Robust Linear Precoding for Cell-Free MU-MIMO Networks
本文针对无小区MU-MIMO系统中CSIT不完善导致的残余干扰问题，提出在优化目标中加入加载项的鲁棒预编码方法，并利用用户与接入点簇降低计算和信令开销，实验证明其性能优于传统MMSE预编码器。
2024-07-07 cs.IT math.IT
Iterative Hybrid Precoder and Combiner Design for mmWave MIMO-OFDM Systems
研究了毫米波（mmWave）频段多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统中的混合预编码合路器设计问题。本文提出了一种新的迭代算法来设计前向和反向信道中基于码本的模拟预编码器和合并器。在每次迭代中，我们应用压缩感知（CS）技术来有效地估计等效MIMO-OFDM毫米波信道。然后，基于正交匹配追踪（OMP）算法获得模拟预编码器或组合器，以减轻不同数据流之间的干扰，并最大化频谱效率。最后根据有效基带信道得到数字预编码器和合路器，进一步提高频谱效率。仿真结果表明，所提出的迭代混合预编码合并算法具有显著的性能优势。
2017-04-26 cs.IT math.IT
The Capacity Region of the One-Sided Gaussian Interference Channel
在弱干扰条件下，建立了单边高斯干扰信道的容量域。为了刻画这一区域，首先给出了单边高斯干扰信道下Han-Kobayashi内界的一种新表示。接下来，引入了一个新的外边界上的容量区域的信道，这是紧在弱干扰制度。这是在弱干扰状态中干扰信道的任何变体的第一容量区域。
2015-09-18 cs.IT math.IT
Cooperative Algorithms for MIMO Interference Channels
干扰对齐是一种利用干扰信道中所有可用自由度与任意数量的用户进行传输的技术。然而，大多数关于干扰对齐的现有工作忽略了来自网络中不参与对齐操作的其他节点的干扰。本文提出了三种广义的干扰对齐的多天线干扰信道与多个用户，考虑有色噪声，模型不协调的干扰。首先，提出了一种最小干扰加噪声泄漏算法，当噪声为空间白噪声或可忽略不计时，该算法等价于以前的子空间方法。一个联合的最小均方误差设计，然后提出了联合优化的发射预编码器和接收空间滤波器，而以前的设计忽略了接收空间滤波器。该算法被证明是以前的联合MMSE设计，如广播信道的其他系统配置的推广。最后，最大信号干扰噪声比算法被证明是收敛的，不同于以前的最大信干噪比算法。后两种设计被示出具有增加的复杂性，由于非正交预编码器，更多的迭代，或更多的信道状态知识比最小INL或子空间方法。这些算法的吞吐量性能的总和进行了模拟的上下文中的网络与不协调的同信道干扰不参与对齐协议。发现具有同信道干扰的网络可以受益于采用被设计为考虑该干扰的预编码器，但是在某些情况下，忽略同信道干扰是有利的。
2010-10-04 cs.IT math.IT
Improved Rate-Energy Trade-off For SWIPT Using Chordal Distance Decomposition In Interference Alignment Networks
本文研究了K用户多输入多输出（MIMO）干扰信道（IC）的同步无线信息和功率传输（SWIPT）预编码方案，其中干扰对齐（IA）方案提供最优预编码器以实现全自由度（DoF）增益。然而，收集RF能量同时降低了可实现的DoF。为了研究收获的能量和总速率之间的权衡，收发器设计问题在文献中通过凸松弛来次优地制定，这仍然是计算密集型的，特别是对于在收获的能量上运行的电池有限的节点。在本文中，我们提出了一个系统的方法，使用弦距离（CD）分解，以获得平衡的预编码，这改善了权衡。分析表明，给定CD的非负值，所提出的预编码器实现的收获能量高于完美IA预编码器。此外，可以实现能量约束，同时通过调整CD值和分裂因子来保持恒定速率损耗而不丢失DoF。仿真结果验证了分析，并补充说，IA计划的基础上最大信干噪比或均方误差更适合于SWIPT最大化比子空间或泄漏最小化方法。
2021-10-18 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
Precoder Design with Limited Feedback and Backhauling for Joint Transmission
频分双工系统中的集中式协调多点下行链路联合传输需要将信道状态信息（CSI）从小区边缘用户反馈到其服务BS，并在中央协调节点处聚合以进行预编码，从而可以减轻干扰。包括CSI和预编码权重的控制信号可以容易地压倒回程资源。相对阈值已被提出来减轻负担，但是，这是在吞吐量的降低成本。在本文中，我们提出利用长期的信道统计，包括路径损耗和阴影衰落的预编码器设计建模的未知CSI的统计干扰。在这方面，连续二阶锥规划（SSOCP）为基础的预编码器的加权和率最大化的建议。用分枝定界法证明了解的精度有界。还推导出了通过加权均方误差最小化的替代优化框架。这两种方法都提供了接近最优的有效解决方案，并且在仅为活动链路生成预编码权重的意义上，还实现了有效的回程。为了比较，还考虑了基于粒子群优化的随机方法。
2015-03-26 cs.IT math.IT
Capacity Region of Layered Erasure One-sided Interference Channels without CSIT
本文研究了一种分层擦除干扰信道模型，它是利用确定性模型方法对具有衰落的高斯干扰信道的简化。特别地，分层擦除单侧干扰信道的容量区域是完全确定的，假设信道状态信息（CSI）是已知的接收机，但没有CSI在发射机（CSIT）。结果适用于任意衰落统计。Aggarwal、Sankar、Calderbank和Poor关于几种干扰配置下的容量域或总容量的先前结果被证明是本文所示容量域的特例。
2009-09-06 cs.IT math.IT
Blind Fractional Interference Alignment
分数干扰对齐（FIA）是一种传输方案，其实现了每个天线每个信道使用（SpAC）发送的符号的[0，1]之间的任何值。FIA是在[1]中专门针对有限字母（FA）信号设计的，其约束条件是在所有接收器处使用最小距离（MD）检测器。与经典干扰对齐类似，FIA预编码器也需要所有发射机处的完美信道状态信息（CSIT）。在这项工作中，一种新的盲分数干扰对齐（B-FIA）计划，其中的基本假设是CSIT是不可用的。我们考虑两种流行的信道模型，即：广播信道和干扰信道。对于这两个信道模型，获得了满足MD检测器的约束的SpAC的最大可实现值，但没有CSIT，并且还提供了预编码器设计以获得可实现范围内的SpAC的任何值。此外，所提供的预编码器结构具有一个明显的优点：当所有发射机和接收机均配备有一个天线时，不需要接收机处的干扰信道状态信息（I-CSIR）。当在两端使用两个或更多个天线时，I-CSIR必须可用以获得SpAC的最大可实现值。最小距离和最大似然（ML）解码器的接收机设计进行了讨论，其中的干扰统计估计从接收到的信号样本。B-FIA的仿真结果表明，与具有已知统计量的MD解码器相比，具有估计统计量的ML解码器实现了显著更好的出错率性能，因为MD解码器假设干扰加噪声项为有色高斯噪声。
2013-12-05 cs.IT math.IT
Block-Level MU-MISO Interference Exploitation Precoding: Optimal Structure and Explicit Duality
本文针对MU-MISO下行链路提出块级干扰利用预编码，通过联合优化块内预编码器降低更新频率，并利用最优结构与显式对偶性分解问题，在保证性能的同时显著降低复杂度。
2023-12-30 cs.IT eess.SP math.IT
Two-Tier Precoding for FDD Multi-cell Massive MIMO Time-Varying Interference Networks (Full Version)
大规模MIMO技术是未来无线通信网络中的一项很有前途的技术。然而，它也带来了许多实现上的挑战，例如，巨大的导频符号和反馈开销、实时全局CSI的要求、需要大量的RF链路以及高计算复杂性。我们考虑了一种用于多小区大规模MIMO干扰网络的两层预编码策略，其中外部预编码器用于小区间/簇间干扰消除，内部预编码器用于小区内复用。特别地，针对外预编码算法的计算复杂性问题，提出了一种低复杂度的在线迭代算法来跟踪时变信道下的外预编码器。我们遵循的优化技术和制定的格拉斯曼流形上的问题。我们提出了一个低复杂度的迭代算法，在静态信道下收敛到全局最优解。在时变信道中，我们提出了一种补偿技术来抵消时变最优解的变化。我们的理论结果表明，在一些温和的条件下，使用所提出的算法的目标外预编码器的完美跟踪是可能的。数值结果表明，与文献中的传统两层预编码技术相比，采用迭代补偿算法的两层预编码可以获得良好的性能，并显著降低复杂度。
2014-05-20 cs.IT cs.NI math.IT
Spatio-Temporal Waveform Design for Multi-user Massive MIMO Downlink with 1-bit Receivers
物联网（IoT）是指低成本低比特率终端和传感器的高密度网络，其中低能耗也是一个核心特征。由于经典接收机链的功率预算主要由高分辨率模数转换器（ADC）控制，因此人们越来越关注部署具有减少位甚至1位ADC的接收机架构。本文研究了多用户大规模MIMO下行链路的波形设计、优化和检测方面，其中用户终端采用非常简单的1位ADC和过采样。为了实现高于1位/秒/赫兹每实维的频谱效率，我们提出了一个两阶段的预编码，即一个新的量化预编码器，其次是最大比传输（MRT）或迫零（ZF）型空间信道预编码器，共同形成多用户多天线发射波形。在适当的发射机和接收机滤波器带宽约束下，量化预编码器输出被优化，以提供受控的符号间干扰（ISI），使得能够在没有噪声的情况下利用低复杂度符号检测器从1比特量化观测唯一地检测输入符号。在量化预编码器设计中还施加了额外的优化约束，以增加对噪声和残余用户间干扰（IUI）的鲁棒性。空间信道预编码器的目的又是抑制IUI并提供高波束成形增益，使得在存在噪声和干扰的情况下可以实现良好的符号出错率（SER）。广泛的数值评估表明，所提出的基于时空预编码器的多天线波形设计可以促进良好的多用户链路性能，尽管接收器中的1位ADC非常简单，因此是未来低复杂度物联网网络的一种可能的使能技术。
2016-11-11 cs.IT math.IT
Hybrid Precoder and Combiner Design with One-Bit Quantized Phase Shifters in mmWave MIMO Systems
模拟/数字混合预编码器和合路器由于其节能和经济的优势，在毫米波多输入多输出（MIMO）系统中得到了广泛应用。无限分辨率的移相器（PS）的模拟波束形成器可以实现非常接近的性能相比，全数字方案，但会导致高复杂性和密集的功耗。因此，在实际的毫米波MIMO系统中通常使用更具成本效益和能量效益的低分辨率PS。在本文中，我们考虑了毫米波MIMO系统中的联合混合预编码器和合并器的设计与一位量化PS。我们建议首先设计的模拟预编码器和合并器对每个数据流相继，旨在有条件地最大化频谱效率。本文提出了一种新的二进制模拟预编码器和合并器优化算法，该算法在含干扰等效信道的秩1近似下，具有低于二次复杂度的性能。然后，基于所获得的基带有效信道来计算数字预编码器和组合器，以进一步提高频谱效率。仿真结果表明，该算法优于现有的基于1比特PS的混合波束形成方案。
2017-04-26 cs.IT 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
Ergodic Layered Erasure One-Sided Interference Channels
在发送端没有信道状态信息的假设下，推导了一类分层擦除单边干扰信道的总容量。该模型的外边界是紧的以下子类：i）弱，ii）强（混合的强，但不是很强（SnVS）和非常强（VS）），iii）遍历非常强（混合的强和弱），和（iv）混合干扰（混合的SnVS和弱）的子类。每个子类由衰落统计唯一定义。
2009-08-18 cs.IT math.IT
Genetic Algorithm Assisted Hybrid Beamforming for Wireless Fronthaul
提出了一种遗传算法辅助的混合信号泄漏加噪声比（SLNR）波束成形设计的无线前传场景。所提出的混合SLNR波束形成的数字预编码器以封闭形式表示。在模拟预编码器处的移相器处假定高度有限的相位分辨率（一位分辨率）。提出了最大化近似和速率的模拟预编码器。采用遗传算法搜索一比特模拟预编码器的最优解。与通常假设的发射机处的真实信道矩阵的完全知识相反，所提出的方法仅依赖于模拟预编码器之后的失真信道矩阵。在模拟预编码器处具有有限相位分辨率的所提出的混合SLNR波束成形的性能可以在单小区无线前传场景中实现接近数字波束成形的性能。它还表明，混合波束成形可能会导致不需要的波束，造成小区间干扰，在多小区无线前传的情况。
2018-03-07 cs.IT math.IT
On the Sum Capacity of the Discrete Memoryless Interference Channel with One-Sided Weak Interference and Mixed Interference
确定了一类离散无记忆干扰信道的和容量。这类信道被定义为类似于具有弱干扰的高斯Z干扰信道;因此，通过让受到干扰的收发器对以使得其消息可以在非预期接收器处使用单用户检测解码的速率通信来实现总容量。此外，这类离散无记忆干扰信道在容量域上等价于某些离散退化干扰信道。这允许使用相关联的劣化广播信道的容量区域来构造容量外边界。然后使用相同的技术来确定具有混合干扰的离散无记忆干扰信道的总容量。上述结果允许一个确定的总和容量或容量区域的几个新的离散无记忆干扰信道。
2012-07-13 cs.IT math.IT
On hybrid precoder/combiner for downlink mmWave massive MU-MIMO systems
我们提出了四个混合组合器/预编码器的下行链路毫米波大规模MU-MIMO系统。混合组合器/预编码器的设计分为模拟和数字两部分。系统基带模型表明，移动站处理的信号可以被解释为存在有色高斯噪声的接收信号，因此，由于组合器和预编码器的数字部分没有对其生成的约束，它们的设计可以基于考虑这种噪声的任何传统信号处理。据我们所知，这是以前的作品没有考虑过的。本文描述了一种更现实和合适的设计。此外，文献中采用的用于设计组合器/预编码器模拟部分的方法并不试图避免或甚至减少用户间/符号间干扰，它们集中于增加信噪比（SNR）。我们提出了一个简单的解决方案，减少干扰，同时保持大的SNR。此外，所提出的混合组合器之一达到我们的目标函数的最大值符合Hadamard不等式。数值结果表明，BER性能的改善，从我们的建议。此外，一个简单的检测方法可以用于数据估计没有显着的性能损失。
2019-10-31 cs.IT eess.SP math.IT
The DoF Region of the Multiple-Antenna Time Correlated Interference Channel with Delayed CSIT
我们考虑时间相关的多天线干扰信道，其中发射机具有（i）从易延迟反馈信道获得的延迟信道状态信息（CSI）以及（ii）例如从基于这些过去信道样本的预测获得的不完美的当前CSIT。在这种条件下，我们推导出两用户多天线干扰信道的自由度（DoF）区域。所提出的DoF实现方案利用为完全过时的CSIT反馈信道设计的空间-时间对准协议的特定组合（最初由Maddah-Ali等人为广播信道开发，后来由Vaze等人和Ghasemi等人扩展到干扰信道）。同时使用简单的迫零（ZF）预编码器。基本成分在于在应用初始不完美ZF预编码器之后留下的残余干扰的量化和反馈。我们的重点是MISO设置，虽然扩展到某些MIMO的情况下也被考虑。
2012-04-30 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for GEO-LEO Coexisting Satellite Systems: A Traffic-Aware Throughput Maximization Precoder Design
针对GEO-LEO共存中的共线干扰，本文提出带超公共消息的RSMA与流量感知吞吐量最大化预编码，在非理想CSI下保障无缝连接。
2024-08-04 cs.IT cs.SY eess.SY
Ergodic Fading One-sided Interference Channels without State Information at Transmitters
本文研究了在衰落信道中，当两个用户中只有一个用户受到另一个用户的干扰，并且信道状态信息（CSI）只在接收端可用时，两个用户遍历干扰信道的容量域。首先研究了具有单边干扰和任意衰落统计量的分层擦除模型，其容量区域完全确定为多边形。每个主导速率对可以被认为是无干扰用户的速率增益和由于干扰而导致的另一用户的速率损失之间的权衡的结果。利用分层擦除模型，提供了单边衰落高斯干扰信道的容量区域的内界和外界。特别地，通过在无干扰用户的信令中人工创建层来实现内边界。外部边界是通过表征一个类似的权衡，在擦除模型采取“分层”的观点，使用增量通道的方法。此外，内边界和外边界之间的间隙不超过12.772比特，每个用户每个信道使用，而不管信噪比和衰落统计。
2009-11-05 cs.IT math.IT
A Generalized Zero-Forcing Precoder with Successive Dirty-Paper Coding in MISO Broadcast Channels
在本文中，我们考虑多用户多输入单输出（MISO）广播信道的预编码器设计。代替使用传统的线性迫零（ZF）预编码器，我们提出了一种广义ZF（GZF）预编码器结合连续的脏纸编码（DPC）的数据传输，即GZF-DP预编码器，其中后缀\lq{} DP \rq{}代表\lq{}脏纸\rq{}。GZF-DP预编码器被设计为生成带形和下三角有效信道$\vec{F}$，使得仅沿着主对角线和$ν$第一下对角线的条目可以取非零值。利用连续DPC，通过连续编码来消除来自其他（多达）$ν$用户的已知非因果用户间干扰。我们分析了最佳的GZF-DP预编码器设计的总和速率和最小用户速率最大化。利用拉格朗日乘子，这两种情况下的最佳预编码器解决在封闭形式的最佳功率分配。对于总速率最大化，可以通过注水找到最优功率分配，但是根据参数$ν$修改水位。而对于衡量服务质量（QoS）的最小用户速率最大化问题，则直接求解最优功率分配问题，该问题也依赖于$ν$。此外，我们提出了两个低复杂度的用户排序算法的GZF-DP预编码器设计的最大化，分别。我们通过数值结果表明，所提出的GZF-DP预编码器与小$ν$（$\leq\!3$）呈现显着的速率增量相比，以前的预编码器设计，如线性ZF和基于用户分组的DPC（UG-DP）预编码器。
2017-03-09 cs.IT math.IT
Successive Null-Space Precoder Design for Downlink MU-MIMO with Rate Splitting and Single-Stage SIC
在本文中，我们考虑了预编码器的设计，在欠载或临界负载的下行链路多用户多输入多输出（MU-MIMO）通信系统。我们提出了新的预编码和解码方案，提高系统性能的基础上速率分裂在发射机和单级连续干扰消除在接收机。所提出的连续零空间（SNS）预编码方案利用用户的连续增强的MIMO信道矩阵的零空间基向量的线性组合作为预编码向量来调整接收机所经历的用户间干扰。我们制定了一个非凸加权和率（WSR）优化问题，并解决它通过连续凸近似获得预编码向量和相关的功率分配的次优解。我们的仿真结果表明，建议SNS预编码器优于基于块对角化的线性和速率分裂设计，在许多情况下，有一个相对较小的差距，以达到最大的总和率脏纸编码。
2021-03-30 cs.IT eess.SP math.IT
The Capacity of Mixed and One-Sided Gaussian Interference Channels
本文增加了对高斯干扰信道容量域的理解。为此，容量区域的单侧高斯干扰信道的第一个充分的特点。这是通过引入一个新的代表性的韩小林区域，并提供一个新的外边界上的能力区域，这是紧在弱干扰和强干扰制度。根据该容量结果，立即建立退化高斯干扰信道的容量区域。接下来，通过组合弱干扰状态和强干扰状态中的单侧干扰信道的容量区域，在各种干扰状态中引入干扰信道的容量区域上的新的外边界。然后证明了对应于混合干扰制度的外边界，其中一个接收器受到强干扰，而另一个接收器受到弱干扰，在这个制度的宽范围内是紧的。总的来说，新的容量结果证实了解码部分干扰并将其余部分视为噪声的最优性。要解码的最佳量从干扰信号的0到100%变化，这取决于用户速率的相对重要性（即，加权和速率中的权重比）、它们的传输功率以及弱干扰链路的增益。基于上述参数，明确地找到最佳值。
2015-09-21 cs.IT math.IT
Integrated Monostatic Sensing and Full-Duplex Multiuser Communication for mmWave Systems
针对毫米波集成感知与全双工通信场景，提出一种混合预编码/合并框架，通过解耦优化、SLNR预编码、干扰抑制模拟合并及数字合并，同时实现多用户全双工通信与单基地感知，性能验证有效。
2024-05-15 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Precoding for Satellite-Terrestrial Integrated Networks Without Sharing CSIT: A Rate-Splitting Approach
针对卫星地面融合网络全频率复用引发的干扰问题，提出无需共享信道状态信息的分布式预编码方法，结合速率拆分策略与频谱效率解耦等技术，实现了更优的频谱效率增益。
2024-08-20 cs.IT math.IT
Cross-Layer MIMO Transceiver Optimization for Multimedia Streaming in Interference Networks
在本文中，我们考虑动态预编码器/解相关器优化多媒体流在MIMO干扰网络。我们提出了一个真正的跨层框架的意义上说，优化目标是应用程序级的多媒体流的性能指标，即播放中断和缓冲区溢出的概率。优化变量是发射机和接收机处的MIMO预编码器/解相关器，其适应于瞬时信道条件和回放队列长度。该问题是一个具有挑战性的多维随机优化问题，暴力求解具有指数复杂性。利用问题的时间尺度分离和特殊结构，我们得到了基于连续时间扰动的价值函数的封闭形式近似。使用这种近似，我们提出了一种低复杂度的动态MIMO预编码器/解相关器控制算法，通过解决一个等效的加权MMSE问题。我们还建立了低复杂度控制算法渐近最优的技术条件。最后，通过仿真将所提出的方案与各种基线进行比较，结果表明可以实现显着的性能增益。
2013-12-11 cs.IT cs.MM math.IT
Precoder Design for Signal Superposition in MIMO-NOMA Multicell Networks
具有差信道条件的用户（诸如在小区边缘处的用户）的吞吐量是无线系统中的瓶颈。功率预算的主要部分必须被分配以服务于这些用户，以保证他们的服务质量（QoS）要求，妨碍其他用户的QoS，从而损害系统的可靠性。在非正交多址（NOMA）中，发送给信道条件差的用户的消息由其自身和信道条件较好的另一个用户解码。在消除了前者的干扰之后，预定给后者的消息随后由其自身连续地解码。因此，通过这种特定的连续解码和干扰消除，提高了总的信息吞吐量。本文旨在设计用于NOMA多输入多输出多蜂窝系统基站信号叠加的线性预编码器/波束形成器，以最大化受用户QoS要求约束的总体和吞吐量，该QoS要求独立于用户的信道条件。这个设计问题被制定为一个高度非线性和非光滑的非凸约束下的函数的最大化，这是非常具有挑战性的计算。路径跟踪算法的解决方案，这只调用一个简单的凸问题的中等规模在每次迭代开发。生成一系列改进的点，这些算法至少收敛到一个局部最优。广泛的数值模拟，然后提供证明他们的优点。
2017-06-06 cs.IT math.IT
Distributed Joint Multi-cell Optimization of IRS Parameters with Linear Precoders
我们提出了分布式的方法，共同优化智能反射表面（IRS）的相移和波束形成器在蜂窝网络。所提出的方案只需要小区内的训练序列和相应的接收信号的知识，而没有显式的信道估计。相反，SINR目标经由样本均值估计并直接最大化。这自动地包括并减轻小区间干扰和小区间干扰，只要上行链路训练跨小区同步。不同的计划被认为是限制了一组已知的训练序列的干扰。对于MIMO链路，迭代同步双向训练方案与波束形成器和组合器联合优化IRS参数。仿真结果表明，所提出的分布式方法显示出适度的性能下降相比，集中式信道估计方案，估计和交换小区之间的所有交叉信道，并执行显着优于信道估计方案，忽略了小区间干扰。
2021-10-28 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Downlink Multiuser MIMO: Precoder Optimization and PHY-Layer Design
速率分割多址接入（RSMA）最近已经作为用于下行链路多用户（MU）多天线通信的强大且鲁棒的多址接入和干扰管理策略出现。在这项工作中，我们研究了在下行链路MU系统中的RSMA方案的预编码器设计问题，完美和不完美的信道状态信息在发射机（CSIT）和评估的作用和好处发送多个公共流。与现有的作品，考虑单天线接收机（多输入单输出-MISO），我们提出并扩展了RSMA框架多天线接收机（多输入多输出-MIMO）和制定的预编码器优化问题的目的是最大限度地提高加权遍历和速率（WESR）。预编码器的优化解决了使用样本平均近似（SAA）连同建议的矢量化和加权最小均方误差（WMMSE）为基础的方法。RSMA的可扩展和自由度（DoF）是作为传输的公共和私有流的数量的递增函数导出的，这是进一步验证遍历和速率（ESR）性能使用蒙特卡罗模拟。基于线性预编码器和非正交多址（NOMA）方案的常规MU-MIMO被认为是基线。仿真结果表明，在CSIT不完善的情况下，RSMA的总DoF和ESR性能优于两种基线，并且随着传输公共流的数量增加而增加。此外，通过更好地管理干扰，RSMA不仅比基线方案具有显著的ESR增益，而且对CSIT不准确性、网络负载和用户部署更具鲁棒性。
2021-05-16 cs.IT eess.SP math.IT
Precoder Design and Statistical Power Allocation for MIMO-NOMA via User-Assisted Simultaneous Diagonalization
本文研究了两用户功率域多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）系统的下行预编码器设计。我们提出了一种新的用户辅助（UA）同时对角化（SD）的MIMO-NOMA方案，实现SD的MIMO信道的两个用户通过预编码器的设计和低复杂度的自干扰消除在用户的组合，从而大大降低了整体解码复杂度相比，联合解码。基于有限大小的随机矩阵理论框架，分析了该方案在瑞利衰落信道下的各态历经用户速率，并进一步利用该模型提出了一种统计功率分配算法。仿真和数值结果表明，所提出的UA-SD MIMO-NOMA方案显着优于正交多址和基准预编码器设计执行SD通过广义奇异值分解方面的可实现的遍历速率区域的大多数用户速率。遍历速率区域被进一步增强的混合方案，该方案在所提出的UA-SD MIMO-NOMA方案和单用户MIMO之间执行分时。
2020-11-13 cs.IT math.IT
User Arrival in MIMO Interference Alignment Networks
在本文中，我们分析了一个恒定的多输入多输出干扰信道中的一组活跃用户通过干扰对齐合作，而一组次要用户的愿望访问的信道。我们推导出所需的次级发射天线的最小数量，使一个次级用户可以使用的信道，而不影响的活跃用户的总速率，迫零均衡的假设下。当次用户有足够的天线时，我们得到了几个次用户预编码器，近似最大化次用户的和速率，而不改变活跃用户的和速率。当次用户没有足够的天线，我们进行数值优化，以找到次用户预编码器，造成最小的退化，以活跃用户的总和速率。通过仿真，我们证实了i）在次级用户处具有足够的天线，可以获得与所有用户通过干扰对齐进行协作的情况等效的增益，以及ii）当次级用户没有足够的天线时，可以避免活跃用户处的大的速率损失。
2011-06-26 cs.IT math.IT
Optimal Precoder Designs for Sum-utility Maximization in SWIPT-enabled Multi-user MIMO Cognitive Radio Networks
在本文中，我们提出了一个广义的框架，结合认知无线电（CR）技术的频谱共享和同步无线信息和功率传输（SWIPT）的能量收集（EH）在传统的多用户MIMO（MuMIMO）信道，这导致了MuMIMO-CR-SWIPT网络。在这个系统中，我们有一个辅助基站（S-BS），支持多个辅助信息解码（S-ID）和辅助EH（S-EH）用户同时在影响主ID（P-ID）接收机的干扰功率应保持在一定的阈值以下的条件下。本文的目标是开发一种广义预编码器设计，其在S-BS处的发射功率约束、每个S-EH用户处的EH约束以及每个P-ID用户处的干扰功率约束下最大化和效用成本函数。因此，以前的研究CR和SWIPT系统被铸造作为特定的解决方案的建议框架。该问题本质上是非凸的，甚至加权最小均方误差（WMMSE）变换也不能解决原问题的非凸性。为了解决这个问题，我们找到了一个解决方案，从对偶优化通过次梯度椭球方法的基础上观察到的WMMSE变换提出的原始和对偶问题之间的零对偶差距。我们还提出了一个简化的算法的情况下，一个单一的S-ID用户，这是实现全局最优。最后，我们通过数值模拟结果证明了所提出的算法的最优性和效率。
2018-08-23 cs.IT math.IT
DFE/THP duality for FBMC with highly frequency selective channels
基于滤波器组的具有偏移QAM系统的多载波（FBMC/OQAM）是未来第五代（5G）无线标准的波形的强有力候选者。与其它多载波方案相比，这些系统可以实现最大的频谱效率，特别是在高频率选择性传播条件下。在这种情况下，需要在接收器或发射器侧的每个子载波中插入多抽头、分数间隔的均衡器或预编码器，以补偿符号间干扰（ISI）和载波间干扰（ICI）。在本文中，我们提出了一种新的Tomlinson-Harashima预编码器（THP）的设计FBMC/OQAM的基础上的均方误差（MSE）的最小均方误差（MMSE）设计的判决反馈均衡器（DFE）的对偶。
2017-06-27 cs.IT math.IT
Interference Alignment: A one-sided approach
干扰对齐（IA）是设计信号的过程，使它们在非预期的接收器上投射重叠的阴影，同时在预期的接收器上保持可区分。本文的目标是提出一种IA算法，该算法仅在发射机处运行（并且对接收机透明），不需要信道互易性，并且不需要像分布式IA（Gomadam，Cadambe，Jafar 08 '）中那样在前向和反向网络之间交替，从而在信道频繁变化的某些环境中引起显著的开销。最重要的是，我们的努力集中在确保这种片面的方法不会降低系统w.r.t.的性能。分布式IA（因为它无法改进它）。作为第一步，我们将每个接收器的期望信号中的干扰建模为发射器的波束成形向量的函数。然后，我们提出了一个简单的最速下降（SD）算法，并使用它来最大限度地减少每个接收器的期望信号空间中的干扰。我们在数学上建立了我们的方法和分布式IA算法（Gomadam，Cadambe，Jafar 08 '）之间的等价关系，并表明我们的算法也收敛到一个对齐解决方案（当解决方案可行时）。
2011-03-29 cs.IT math.IT
Robust Joint Precoder and Equalizer Design in MIMO Communication Systems
本文利用加权均方误差和最小化的思想，提出了MIMO通信系统中鲁棒预编码器和均衡器的联合设计方法。除了对信道状态信息的不完全了解外，我们还考虑了对干扰加噪声协方差矩阵和功率成形矩阵的不准确认识。我们遵循这些矩阵的不完善知识的最坏情况模型。首先，我们推导出这些矩阵的最坏情况值。然后，我们将联合预编码器和均衡器的优化问题转化为凸标量优化问题。此外，该问题的解将被简化为一个四次方程，其根的封闭形式的表达式是已知的。最后，我们提出了一个迭代算法，以获得最坏情况下的鲁棒收发器。
2013-04-16 cs.IT math.IT math.OC
Fundamentals of Physical Layer Anonymous Communications: Sender Detection and Anonymous Precoding
在大数据时代，匿名性被认为是隐私保护通信的重要属性。现有的匿名认证和路由都应用在网络的高层，忽略了物理层（PHY）也包含隐私关键信息。在本文中，我们介绍了物理层匿名的概念，并揭示了接收方可以通过分析物理层信息来揭露发送方的身份，即，信令模式和信道特性。我们调查两个实际的情况下，接收器有更多的天线比发送器在强接收器的情况下，反之亦然，在强发送器的情况下。对于每种情况下，我们首先调查发送方检测策略在接收端，然后我们开发相应的匿名预编码来解决匿名性，同时保证高接收信号干扰加噪声比（SINR）的通信。特别地，首先提出了一种干扰抑制匿名预编码器，由一个专用的发送相位均衡器来消除相位模糊。之后，进一步研究了一种相长干扰匿名预编码器，以利用天线间干扰作为有益元素，而不损失发送方的匿名性。仿真结果表明，所提出的匿名预编码器能够保持发送方的匿名性，同时保证高的接收SINR，开辟了一个新的层面上的物理层匿名设计。
2020-10-18 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Precoding and Combining for mmWave Full-Duplex Joint Radar and Communication Systems under Self-Interference
本文针对毫米波全双工联合雷达与通信系统，提出基于广义特征值的混合预编码与模拟合并设计，在保证雷达增益和通信速率的同时有效抑制自干扰，并通过OFDM雷达实现高精度目标距离与速度估计。
2024-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Precoding design for single-RF massive MIMO systems: A large system analysis
这项工作回顾了最近提出的大规模多输入多输出（MIMO）系统的预编码设计是基于使用的瞬时总功率约束。该技术的主要优点在于其适用于具有非常高的功率效率的单RF MIMO系统。这些功能已被证明使用模拟不相关的信道。基于随机矩阵理论的工具，我们建议在这项工作中，分析这种预编码器的性能，为更多涉及的信道占空间相关性。然后优化得到的表达式，以最大化的信号干扰噪声比（SINR）。仿真结果提供，以说明在峰均功率比（PAPR）和信号与干扰加噪声比（SINR）方面的优化预编码器的性能。
2016-06-01 cs.IT math.IT
On the Separability of Parallel Gaussian Interference Channels
本文研究了平行高斯干扰信道（PGIC）中的可分性。本文将Sung \emph{et al.}关于单侧PGIC（OPGIC）的可分性结果推广到双侧PGIC（TPGIC）.具体来说，对于强和混合TPGIC，我们证明了分离的必要和充分条件。为此，我们证明了对角协方差矩阵是强混合TPGIC的和率最优。
2009-05-11 cs.IT math.IT
Precoder Design and Power Allocation for Downlink MIMO-NOMA via Simultaneous Triangularization
在本文中，我们考虑两个用户的功率域多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）系统的下行链路预编码器的设计。提出的预编码方案基于同时三角化，将两个用户的MIMO-NOMA信道分解为多个单输入单输出的NOMA信道，假设用户处具有低复杂度的自干扰消除。与基于同步对角化的预编码方案相比，该方案避免了用户MIMO信道的反转，从而提高了遍历速率性能。此外，我们还开发了一种基于凹凸过程的功率分配算法，并利用它来获得所提出的MIMO-NOMA方案的各态历经可达速率区域。我们的研究结果表明，该方案优于基线预编码方案的基础上SD和正交多址接入的用户速率范围很广，并执行接近脏纸编码上限。通过利用基于所提出的MIMO-NOMA方案和点对点MIMO之间的分时的混合方案，可以进一步改进遍历速率区域。
2021-01-14 cs.IT math.IT
Robust Design of Power Minimizing Symbol-Level Precoder under Channel Uncertainty
在本文中，我们研究了下行链路传输的多用户多输入单输出（MISO）信道下的符号级预编码（SLP）计划，在发射机具有不完善的信道知识。在定义SLP问题时，采用了称为距离保持CIR（DPCIR）的一般类别的相长干涉区域（CIR）。特别是，我们感兴趣的鲁棒SLP设计，最大限度地减少总发射功率，同时满足用户的服务质量（QoS）的要求。我们考虑两种常见的模型的信道不确定性区域，即，范数有界的球形和随机。对于球面不确定性模型，提出了一种最坏情况下的鲁棒预编码器，而对于随机不确定性，我们定义了一个带概率约束的凸优化问题。我们模拟所提出的鲁棒方法的性能，并与现有的方法进行比较。通过仿真结果，我们还表明，有一个重要的权衡之间的两个强大的方法。
2018-08-12 cs.IT eess.SP math.IT
Alternating Minimization for Hybrid Precoding in Multiuser OFDM mmWave Systems
混合预编码是支持毫米波（mmWave）通信的定向传输的具有成本效益的方法。虽然现有的混合预编码的工作主要集中在单用户单载波传输，在实践中，需要多载波传输，以打击大大增加的带宽，和多用户MIMO可以提供额外的空间复用增益。本文提出了一种新的多用户OFDM毫米波系统的混合预编码结构，该结构大大简化了混合预编码器的设计，并且能够接近全数字预编码器的性能。特别地，两组移相器被组合以将来自射频（RF）链的信号映射到天线。提出了一种基于交替最小化的混合预编码算法（AltMin），交替优化数字预编码器和模拟预编码器。一个主要的算法创新是模拟预编码器的LASSO公式，它产生计算效率高的算法。仿真结果将显示所提出的算法的性能增益。此外，它将揭示，消除用户间干扰是关键的多用户OFDM混合预编码系统。
2017-01-06 cs.IT math.IT
