Optimal Non-coherent Data Detection for Massive SIMO Wireless Systems with General Constellations: A Polynomial Complexity Solution
大规模MIMO系统可以通过利用大型天线阵列来大大提高传统MIMO系统的频谱和能量效率。然而，在大规模MIMO系统中，增加基站（BS）处的天线数目使得上行链路非相干数据检测非常具有挑战性。在本文中，我们考虑的联合最大似然（ML）信道估计和数据检测问题的大规模SIMO（单输入多输出）无线系统，这是一个特殊的情况下，无线系统与大型天线阵列。我们提出了精确的ML非相干数据检测算法的恒模和非恒模星座，具有较低的预期复杂度。尽管大量的未知信道系数的大规模SIMO系统，我们表明，这些算法的预期计算复杂性是线性的接收天线的数量和多项式的信道相干时间。仿真结果表明，性能增益（高达5 dB的改善）的最佳非相干数据检测与低计算复杂性。
2015-07-10 cs.IT math.IT
Communicating Under Channel Uncertainty
针对单发射和接收天线系统，提出了一种新的星座设计，以克服信道系数相位估计中的误差。所提出的星座是PSK和PAM星座的组合，其中PSK用于提供针对相位误差的保护，而PAM用于使用信道系数的幅度的知识来增加传输速率。所提出的星座的性能被证明是显着优于广泛使用的QAM方面的错误概率。所提出的策略也可以扩展到使用多个发射和接收天线的系统。
2010-10-08 cs.IT math.IT
Diversity Multiplexing Trade-off and Selection Gain in Media-Based Modulation
基于媒体的调制（MBM）的思想是在传输媒体的变化（信道状态）中嵌入信息。使用带有$w$ RF壁的RF闭合，MBM为端到端通道创建一组$2^w$可选状态。每个状态表示MBM星座点的索引。在每种状态下，从发射天线发出的波（音调）在RF闭合内经历许多伪随机来回反射。RF信号在最终离开RF封闭件时，在富散射环境中进一步传播以到达接收器。这导致每个接收天线的独立复信道增益。结果，不同MBM星座点的坐标（在接收天线上形成的信道增益的向量）将彼此独立。这与传统传输方案不同，在传统传输方案中，在发射机处使用的固定星座结构将乘以固定但随机的信道增益。由于这种独立性，MBM相对于传统系统提供了几个优点，包括“多个接收天线上的信息的可加性（与发射天线的数量无关）"和“静态衰落信道上的固有分集”。本文研究了MBM星座的分集复用折衷问题。分析表达式提供的MBM与传统系统的优势。特别地，示出了配备有MDS码（即使具有相对小的码长）的$1\times N_r$ SIMO-MBM星座显著优于$N_r\times N_r$传统MIMO。
2022-02-06 cs.IT math.IT
Spatial Modulation- Spatial Multiplexing in Massive MIMO
大规模MIMO是5G技术的候选技术，通过在基站收发站（BTS）使用大量天线（超过64个），有望在无线数据率和链路可靠性方面获得显著收益。额外的天线通过将信号能量的传输和接收集中到更小的空间区域来提供帮助。这带来了吞吐量的巨大改进。然而，它需要大量的射频（RF）链（通常等于发射天线的数量），这是一个主要的缺点。克服这些问题的一种方法是使用空间调制（SM）。在SM中，发射天线的索引被用作额外的信息源以提高整体频谱效率。特别地，任意数量的信息比特的组被映射到两个星座中：基于调制方案的信号星座和用于编码发射天线的索引的空间星座。然而，低频谱效率是SM的主要缺点。因此，SM与空间复用的组合是在有限数量的RF链的情况下提高频谱效率的有效方式。
2016-05-07 cs.IT math.IT
Matrix-Lifting Semi-Definite Programming for Decoding in Multiple Antenna Systems
本文提出了一种计算效率高的多天线系统的解码器。所提出的算法可以用于任何星座（QAM或PSK）和任何标记方法。解码器是基于矩阵提升半定规划（SDP）。所提出的方法的强度在于一个新的松弛算法应用于Mobasher等人的方法。这导致变量的数量从$(NK+1)^2$减少到$(2N+K)^2$，其中$N$是天线的数量和$K$是在每个实维星座点的数量。由于求解SDP的计算复杂性是变量数目的多项式函数，因此我们具有显著的复杂性降低。此外，该方法提供了一个更好的性能相比，最好的准最大似然解码方法在文献中报道。
2007-09-11 cs.IT math.IT
Real Interference Alignment with Real Numbers
提出了一种适用于单天线网络的编码方案。该方案将单天线系统等效为分数维的多输入多输出（MIMO）系统。干涉可以沿着这些维度对齐，并且可以实现更高的复用增益。数论中的丢番图近似领域的工具被用来表明，所提出的编码方案实际上模仿了MIMO系统中使用的传统方案，其中每个数据流沿着一个方向发送，并且当几个流到达同一方向时发生对齐。编码部分提出了两种类型的星座，即单层星座和多层星座。使用单层星座，该编码方案被应用于两个用户的$X$信道和三个用户的高斯干扰信道（GIC）。在两用户$X$信道的情况下，证明了信道的总自由度（DOF），即4/3，几乎肯定是可实现的。这是第一个例子，它表明，一个时间不变的单天线系统不会达到其总的自由度。使用多层星座，编码方案被应用于对称三用户GIC。推导出所有通道增益的可扩展自由度。作为信道增益的函数，观察到DOF处处不连续。
2009-08-12 cs.IT math.IT
Energy-based Modulation for Noncoherent Massive SIMO Systems
考虑了具有单个天线发射机和具有大量天线的单个接收机的上行链路系统。我们提出了一种基于能量检测的单发非相干通信方案，它不使用瞬时信道状态信息（CSI），而是只使用信道统计信息。所建议的系统使用调制关于符号的功率的信息的发射机，以及仅测量天线上的平均能量的接收机。我们提出的星座设计是渐近最佳的符号出错率（SER）与天线数量的增加，任何有限的信号噪声比（SNR）在接收机，根据不同的假设上的可用性的CSI统计（确切的信道衰落分布或信道衰落分布的前几个时刻）。我们还考虑的情况下，不完善的知识的信道统计和详细描述的情况下，当有界的不确定性的时刻的衰落分布。我们给出了这些设计在典型场景中所实现的SER性能的数值结果，并发现它们可能优于现有的非相干星座，例如，传统的幅移键控（ASK）和基于导频的方案，例如，脉冲幅度调制（PAM）。我们还观察到，一个特定的信道分布的优化星座使得它非常敏感的信道统计的不确定性。特别地，基于乐观信道条件的星座设计可能导致在实现的符号出错率方面的显著性能降级。
2015-07-17 cs.IT math.IT
A Low ML-decoding Complexity, Full-diversity, Full-rate MIMO Precoder
多输入多输出（MIMO）天线系统的预编码被认为是在发射机和接收机的完美的信道知识。对于2个发射天线和QAM星座，一个近似最佳的（相对于在接收信号空间中的点之间的最小欧几里德距离）实值预编码器的基础上提出的奇异值分解（SVD）的信道，它示出提供一个最大似然（ML）解码复杂度为$\mathcal{O}(\sqrt{M})$的平方$M$ -QAM。所提出的预编码器对于任意QAM星座是容易获得的，不像Collin等人的用于2个发射天线的已知复值最佳预编码器，其对于4-QAM单独存在，ML解码复杂度为$\mathcal{O}(M\sqrt{M})$（M=4），并且对于较大的QAM星座是极难获得的。与复值最优预编码器相比，所提出的预编码器在4-QAM的错误性能方面的损失仅是微不足道的。我们的预编码方案被扩展到更多数量的发射天线上的E- $d_{min}$预编码器的4-QAM的Vrigneau等人。这是一个扩展的复值最佳预编码器4-QAM。与最近提出的$X-$和$Y-$预编码器相比，我们的预编码器的错误性能明显更好。结果表明，我们的预编码器提供了全分集QAM星座，这是支持的字错误概率为$2\times2$，$4\times4$和$8\times8$系统的仿真图。
2011-01-13 cs.IT math.IT
A Low-Complexity, Full-Rate, Full-Diversity 2 X 2 STBC with Golden Code's Coding Gain
本文提出了一种适用于2发射天线、2接收天线多输入多输出（MIMO）系统的低ML译码复杂度、全速率、全分集空时分组码（STBC），其编码增益等于任何QAM星座的最佳和众所周知的Golden码。最近，已经提出了两种码（由Paredes、Gershman和Alkhansari以及由Sezginer和Sari），其相对于Golden码享有较低的解码复杂度，但是具有较小的编码增益。本文提出的$2\times 2$空时分组码对非正方形QAM星座的译码复杂度低于Golden码，而对正方形QAM星座的译码复杂度与Golden码相同。与Paredes-Gershman-Alkhansari码和Sezginer-Sari码相比，该码在非矩形QAM星座中具有相同的译码复杂度。仿真结果，比较码字出错率（CER）的性能，提出。
2008-06-11 cs.IT math.IT
Interference Alignment with Diversity for the $2 \times 2$ $X$ Network with four antennas
最近提出了一种用于$2 \times 2$ $X$网络（即，双发射机（Tx）双接收机（Rx）$X$网络），在每个节点处具有两个天线。该方案被要求实现$\frac{8}{3}$的和自由度（DoF），并且当在每个Tx处采用固定有限星座时，还实现2的分集增益。此外，每个Tx只需要知道它自己的信道，这与Jafar-Shamai方案不同，Jafar-Shamai方案需要全局CSIT来实现$\frac{8}{3}$的最大可能总和DoF。在本文中，我们扩展LJJ计划的$2 \times 2$ $X$网络与四个天线在每个节点。所提出的方案还假设在每个Tx处仅具有本地信道知识。我们证明了该方案实现了$\frac{16}{3}$的最大可能和DoF。此外，我们还证明，使用任何固定的有限星座适当的旋转在每个Tx，该方案实现了至少4的分集增益。
2013-04-04 cs.IT math.IT
Optimizing Bipolar Constellations for High-Rate Transmission in Short-Reach Fiber Links with Direct Detection
针对直接检测短距离光纤链路，提出利用调制器偏置偏移优化双极星座，并结合带连续干扰消除的神经网络均衡器，实现较标准接收机超过100 Gbit/s的速率提升。
2024-07-06 cs.IT eess.SP math.IT
A Range-Doppler-Angle Estimation Method for Passive Bistatic Radar
针对无源双基地雷达（PBR）系统，提出了一种有效的目标检测与定位方法。PBR系统由商业FM无线电台组成，该商业FM无线电台是被称为发射机天线的非合作机会照射器（IO）和形成天线阵列的多个监视天线，例如，均匀线阵（Uniform Linear Array，简称LLS）。与其他文献中参考信号由定向天线接收不同，这里，参考信号（直接路径）通过波束形成方法估计。然后提出了一种基于最小二乘最小二乘的改进广义抵消算法（MECA）来解决干扰抵消问题。在干扰抵消后，采用匹配滤波和最小二乘方法对目标进行距离-多普勒估计，然后采用波束形成方法对目标进行角度估计。该方法适用于天线阵列。仿真结果表明了所提出的MECA干扰消除方法和参数估计方法的优越性。
2017-10-28 cs.IT math.IT
Optimal Low-Complexity Self-Interference Cancellation for Full-Duplex MIMO Small Cells
自干扰（SI）如果不被适当地消除，则会显著地限制全双工（FD）无线电设备的性能。接收链处的现有技术SI消除（SIC）技术隐式地设置设备的发射功率的上限。本文从这一观察出发，提出了一种FD多天线无线电的发射波束成形设计：i）利用接收机的固有SIC功能和信道状态信息; ii）利用多天线在空间SIC方面的潜力。所提出的解决方案不仅最大化吞吐量，同时符合FD器件的SIC要求，而且还具有非常低的复杂性，使其在处理时间和功耗要求方面优于最先进的同行。数值结果表明，我们的发射波束成形设计实现了显着的增益相对于应用迫零SI信道时，发射天线的数量是小到中等，这使得它特别吸引人的FD小小区基站。
2016-02-19 cs.IT math.IT
High-Rate and Full-Diversity Space-Time Block Codes with Low Complexity Partial Interference Cancellation Group Decoding
本文提出了一种系统的空时分组码设计方法，在接收端采用部分干扰消除（PIC）分组译码，可以实现高速率和全分集。所提出的代码可以应用于任何数量的发射天线，并承认一个低的解码复杂度，同时实现全分集。对于M个发射天线，在每个码字中，PM复信息符号的实部和虚部被解析成P个对角层，然后分别被编码。利用PIC群译码，译码复杂度可降低到M/2个实符号的联合译码。具体地，对于4个发射天线，码具有实符号成对（即，单个复数符号）解码，其实现全分集并且码率为4/3。仿真结果表明，新提出的空时分组码与PIC组解码提供了全分集。
2010-04-16 cs.IT math.IT
Experiment-driven Characterization of Full-Duplex Wireless Systems
我们提出了一个实验为基础的表征全双工无线通信系统中的无源抑制和有源自干扰消除机制。特别是，我们考虑由于在同一节点的天线分离的无源抑制，和模拟和/或数字域中的有源抵消。首先，我们表明，主动抵消技术的平均抵消量随着接收到的自干扰功率的增加而增加。作为自干扰功率的函数的平均消除的表征使我们能够表明，对于接收器天线处的恒定信号干扰比（在应用任何主动消除之前），全双工链路的速率随着自干扰功率的增加而增加。其次，我们表明，模拟消除后应用数字消除有时会增加自干扰，因此，数字消除是更有效的选择性地应用时，根据测量的抑制值。第三，我们完成了我们的自干扰消除机制的影响的研究，通过表征自干扰信道的概率分布之前和之后的消除。
2012-07-30 cs.IT math.IT
Interference Alignment with Diversity for the $2 \times 2$ $X$-Network with three antennas
已知干扰对准实现$2 \times 2$ $X$ -网络中的$\frac{4M}{3}$的最大和DoF（即，两个发射机（Tx）两个接收机（Rx）$X$ -网络），在每个节点处具有$M$天线，如Jafar和Shamai所演示的。最近，提出了一种基于Alamandi码的传输方案，我们称之为Li-Jafarkhani-Jafar（LJJ）方案，用于在每个节点处具有两个天线的$2 \times 2$ $X$网络。该方案实现了$\frac{8}{3}$的总自由度（DoF），并且当在每个Tx处采用固定有限星座时，还实现了2的分集增益。在LJJ方案中，每个Tx只需要知道它自己的信道，这与Jafar-Shamai方案不同，Jafar-Shamai方案需要全局CSIT来实现$\frac{8}{3}$的最大可能总和DoF。当编码长度有限时，比特出错率（BER）是一个重要的性能指标。本文首先提出了一种新的适用于三发射天线单用户MIMO系统的空时分组码。在此空时分组码的基础上，我们将LJJ方案扩展到每个节点具有三个天线的$2 \times 2$ $X$网络。在每个Tx处假设本地信道知识。结果表明，该方案实现了最大可能的总和自由度为4。当使用固定有限星座输入时，也保证分集增益为3。
2013-09-10 cs.IT math.IT
Spatial Interference Cancellation for Multi-Antenna Mobile Ad Hoc Networks
节点间干扰是移动自组网中的一个重要问题。本文研究了多天线在减轻这种干扰的作用。具体而言，网络中的接收机应用迫零波束形成，以消除最强的干扰。假设一个泊松分布的发射机和独立的瑞利衰落信道的网络，传输容量推导，它给出了每单位面积的成功传输的最大数量。从随机几何的数学工具，以获得渐进的传输容量缩放和不准确的信道状态信息（CSI）的影响进行表征。结果表明，当每个节点取消L个中继器时，当中断概率为零时，传输容量随中断概率的1/（L+1）次方而减小。对于固定的中断概率，随着L的增长，传输容量随着L的（1-2/alpha）的幂而增加，其中alpha是路径损耗指数。此外，CSI的不准确性被证明是没有影响的传输容量缩放的中断概率为零，只要CSI训练序列具有适当的长度，我们得出。数值结果表明，取消每个节点仅仅一个中继器增加了一个数量级或更多的传输容量，即使当CSI是不完美的。
2010-09-24 cs.IT math.IT
A New Family of Low-Complexity Decodable STBCs for Four Transmit Antennas
本文提出了一种新的基于2^a发射天线的1速率快速组可解码空时分组码的构造方法。我们专注于a=2的情况下，我们表明，新的FGD率-1码具有最低的最坏情况下的解码复杂度在现有的可比的空时分组码。新的速率-1码的编码增益，然后通过星座拉伸优化，并证明是恒定的，而不管潜在的QAM星座归一化之前。在第二步中，我们提出了一个新的速率-2 STBC，复用我们的速率-1码的酉矩阵的装置。然后，通过对我们的速率-2码进行打孔，得到一个新的速率-3/2码，从而在速率和复杂度之间得到一个折衷。提出的代码相比，现有的代码在文献中和仿真结果表明，我们的速率-3/2码具有较低的平均解码复杂度，而我们的速率-2码保持其较低的平均解码复杂度在低信噪比区域的代价是一个小的性能损失。
2012-04-18 cs.IT math.IT
Multi-Feedback Successive Interference Cancellation for Multiuser MIMO Systems
针对多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统的上行链路，提出了一种低复杂度的多反馈连续干扰消除（MF-SIC）策略。在所提出的MF-SIC {算法与阴影区域约束（SAC）}，增强的干扰消除是通过引入{星座点作为候选人}，以打击错误传播的决策反馈环。我们还将MF-SIC与多分支（MB）处理相结合，实现了更高的检测分集阶数。针对编码系统，提出了一种基于MF和MB-MF干扰抑制技术的低复杂度软输入软输出（SISO）迭代（Turbo）检测器。MF-SIC的计算复杂性与常规SIC算法{相当}{因为需要非常少的附加复杂性}。仿真结果表明，该算法的性能明显优于传统的SIC方案，接近最优检测器。
2013-02-24 cs.IT math.IT
Low ML-Decoding Complexity, Large Coding Gain, Full-Rate, Full-Diversity STBCs for 2 X 2 and 4 X 2 MIMO Systems
本文（该手稿的部分内容已被接受用于在新奥尔良举行的IEEE Globecom 2008上的演示）涉及低最大似然（ML）解码复杂度、全速率和全分集空时分组码（STBC），其也提供大的编码增益，用于2个发射天线，2个接收天线（$2\times 2$）和4发射天线2接收天线（$4\times 2$）MIMO系统。目前，用于$2\times2$系统的最公知的STBC是Golden码，而用于$4\times2$系统的STBC是DjABBA码。本文在Biglieri、Hong和Viterbo的基础上，提出了一种新的适用于$2\times 2$系统的空时分组码。对于正方形QAM星座，该码在性能和ML解码复杂度上与Golden码相匹配，而对于非矩形QAM星座，该码具有较低的ML解码复杂度，具有相同的性能。该代码也被证明是\emph{information-lossless}和\emph{diversity-multiplexing gain}（DMG）权衡最优的。然后，将该设计过程扩展到$4\times 2$系统，并给出了一种编码，其性能优于QAM星座的DjABBA码，具有较低的ML解码复杂度。到目前为止，对于大小为$M$的平方QAM，已经报道了Golden码具有$M^4$量级的ML解码复杂度。本文提出了一种将其ML译码复杂度降低到$M^2\sqrt{M}$的方案。
2008-09-03 cs.IT math.IT
New Signal Designs for Enhanced Spatial Modulation
在本文中，我们提出了三个新的信号设计增强空间调制（ESM），这是最近推出的作者。ESM的基本思想是不仅通过如在常规空间调制（SM）中的活动发射天线的索引来传送信息比特，而且通过所使用的信号星座的类型来传送信息比特。原始的ESM方案是参考单流SM设计的，并且除了主调制之外还涉及一个或多个次级调制。与单流SM相比，它们提供了更高的吞吐量或改善的信噪比（SNR）。在本文中，我们专注于多流SM（MSM），并提出了三个新的ESM设计，导致增加SNR增益时，他们在相同的频谱效率。在前两种设计中使用的辅助信号星座基于信号星座平面中的单个几何插值步骤，而第三种设计还利用通过第二插值步骤导出的附加星座。新的ESM信号设计描述了四个发射天线的MIMO系统，其中两个是活跃的，但我们也简要地介绍了扩展到更高数量的天线。理论分析和仿真结果表明，所提出的设计提供了一个显着的信噪比增益比MSM。
2016-05-29 cs.IT cs.NI math.IT
Interference Cancellation at the Relay for Multi-User Wireless Cooperative Networks
本文研究了节点均为线性约束的多接入中继网络（MARN）的多用户传输和检测策略。在$(J, J_a, R_a, M)$ MARN中，每个都配备有$J_a$天线的$J$源通过一个$R_a$天线中继与一个$M$天线目的地通信.本文提出了一种新的分两个阶段的协议，称为IC-中继-TDMA。在第一阶段期间，不同源的符号被并发地发送到中继。在中继站，干扰消除（IC）技术，以前提出的系统直接传输，应用解耦的信息不同源解码。在第二阶段期间，不同源的符号以时分多址（TDMA）方式被转发到目的地。在目的地，最大似然（ML）解码执行源接源。IC-Relay-TDMA协议要求中继天线的数量不少于源的数量，即，$R_a\ge J$。通过中断分析，所提出的方案可实现的分集增益是$\min\{J_a(R_a-J+1),R_aM\}$。当{\small $M\le J_a\left(1-\frac{J-1}{R_a}\right)$}时，所提出的方案实现了最大的无干扰（无整数）分集增益$R_aM$。由于在第一阶段允许并发传输，与全TDMA传输相比，所提出的方案实现了相同的分集，但具有更高的符号率。
2010-11-09 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Small-Cell Networks with Interference Cancellation
全双工（FD）技术由于其提高频谱效率的能力而被设想为未来移动宽带网络的关键组件。与半双工（HD）传输相比，FD系统可以以残余自干扰（SI）和对网络的额外干扰为代价在相同频率上同时发送和接收。本文利用随机几何分析了FD多天线基站（BS）和HD用户设备（UE）的无线网络性能。我们的分析结果量化的成功概率和可实现的频谱效率，并指示有益的FD操作所需的SI取消量。示出了多天线BS/UE的优点，并且导出了通过平衡期望信号功率增加和干扰消除而实现的性能增益。所提出的框架旨在阐明FD模式相对于HD模式在网络吞吐量方面的系统级增益，并为FD技术在大型小型小区网络中的实际实施提供设计指导。
2017-05-11 cs.IT math.IT
Constant Envelope Precoding with Adaptive Receiver Constellation in MISO Fading Channel
恒包络预编码是一种能够实现高功率放大器效率的传输技术。对于单用户多输入单输出（MISO）信道中的CE预编码，当且仅当期望的星座可以被缩放为位于环形中时，期望的星座在接收器处是可行的，环形的边界由瞬时信道实现表征。因此，如果固定的接收机星座被用于衰落信道中的CE预编码，其中环是时变的，则通常存在遇到使得CE预编码不可行的信道的非零概率，从而导致高概率的错误。针对这一问题，本文研究了在单用户MISO平坦衰落信道中，发射端具有任意数量天线的CE预编码的自适应接收星座设计。我们首先研究固定速率自适应接收机星座设计，以最大限度地减少符号出错率（SER）。具体而言，提出了一种有效的算法，找到最佳的幅度和相移键控（APSK）星座与两个环，这是可行的，最大的最小欧几里德距离（MED），对于任何给定的星座大小和瞬时信道实现。数值结果表明，通过使用优化的固定速率自适应接收星座，我们提出的方案实现了显着改善的SER性能比CE预编码与固定的接收星座。基于最优固定速率自适应双环APSK星座集族，提出了一种可变速率CE传输方案，并进行了数值分析。
2016-07-15 cs.IT math.IT
Fluid Antenna System-Assisted Self-Interference Cancellation for In-Band Full Duplex Communications
本文提出流体天线系统辅助的自干扰消除框架，通过接收端动态选择无干扰端口抑制带内全双工系统中的自干扰，并在多种信道条件下验证了其优于传统方案的性能。
2025-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
Coded Compressed Sensing with Successive Cancellation List Decoding for Unsourced Random Access with Massive MIMO
无源随机接入（URA）是一种日益流行的通信范例，其与\textit{Internet-of-Things}（IoT）网络中的机器驱动数据传输相协调。在典型的URA设置中，非常大的群体内的活动设备的小子集希望向中央基站发送短消息。最初定义的基站配备了一个单一的天线，URA范式最近已扩展到实际的情况下，涉及基站与大量的天线由Fengler等人提出的级联编码方案，其中利用了非贝叶斯稀疏恢复算法，再加上由Amalladinne等人介绍的树码。在编码压缩感知的背景下。目前，现有的MIMO实现方式孤立地使用这两个组件。本文介绍了一种增强的连续取消列表解码风格的计划，促进稀疏恢复算法和树解码器之间的动态交互。这种修改可以大大减少AD算法的搜索空间，并且它在错误性能和计算复杂性方面都有显着的改善。仿真结果表明，对于一个系统与100个活跃用户，建议的解码器减少所需的天线在基站的数量由23%，以实现类似于Fengler等人的方案的性能。
2021-05-05 cs.IT math.IT
Joint Constellation Shaping Using Gradient Descent Approach for MU-MIMO Broadcast Channel
Inria（法国国家信息与自动化研究所）；INSA Lyon（里昂国立应用科学学院）；CITI（CITI机构）
本文提出一种基于学习的联合星座优化方法，在总功率约束下最大化MU-MIMO广播信道中最小互信息，无需叠加编码或线性预编码，相比线性预编码器可获得更优速率。
2024-08-21 cs.IT cs.LG cs.NI
Massive MIMO for Ultra-reliable Communications with Constellations for Dual Coherent-noncoherent Detection
超可靠低延迟通信（URLLC）的严格要求需要重新考虑物理层传输技术。由于频谱效率和传输的自由度的增加，大规模天线阵列被视为新兴的$5^\text{th}$生成系统的使能者，这可以在苛刻的延迟要求下大大提高可靠性。大规模阵列相干处理依赖于准确的信道状态信息（CSI），以实现高可靠性。在本文中，我们研究了单输入多输出（SIMO）系统中不完美CSI对相干接收机的影响。提出了一种幅度相位键控（APK）符号星座，其中每两个对称符号位于不同的功率电平。为了提高符号的可靠性，使用双级非相干和相干检测策略对符号进行解调。通过分析和仿真，我们发现一个适当的缩放的星座，并表明，对于高信噪比（SNR）和不准确的CSI制度，该方案提高了接收机的性能。
2018-03-21 cs.IT math.IT
Fluid-Antenna-Assisted Distributed Joint Decoding for Cell-Free Massive MIMO Unsourced Random Access
Southeast University（东南大学）；National Mobile Communications Research Laboratory, Frontiers Science Center for Mobile Information Communication and Security, Southeast University（国家移动通信重点实验室，移动信息与安全前沿科学中心，东南大学）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
该研究针对无蜂窝大规模MIMO非授权随机接入的多用户干扰等问题，提出流体天线辅助的分布式联合解码方法，经仿真验证可提升接收功率，实现流体天线与该接入技术的可行集成。
2026-08-24 cs.IT math.IT
Full Duplex Hybrid A/D Beamforming with Reduced Complexity Multi-Tap Analog Cancellation
虽然全双工多输入多输出（MIMO）设计中的模拟自干扰消除器的硬件复杂度不一定随收发器天线的数量而缩放，但是在具有数百个天线元件的大规模MIMO系统中利用模拟消除的益处仍然是相当不切实际的。混合模拟和数字（A/D）波束成形架构最近被认为是用于实现具有非常大数量的天线元件但具有少得多数量的射频（RF）链的大规模MIMO收发器的候选技术。在本文中，我们提出了一种新的架构，全双工混合A/D波束成形收发器，包括多抽头模拟消除与减少的抽头和简单的多路复用器之间的收发器RF链的有效信号路由的数量。利用建议的收发器架构，我们提出了一个联合设计的模拟消除和A/D波束成形的目标，以最大限度地提高可实现的全双工速率性能。代表性的毫米波仿真结果证明了所提出的架构和算法框架的有效性，用于实现具有降低的复杂度的模拟自干扰消除的同时上行链路和下行链路通信。
2020-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
Full-Duplex Systems Using Multi-Reconfigurable Antennas
如果自干扰信号可以被显著地减轻，则全双工系统被期望相对于半双工系统实现100%的速率改进。在本文中，我们提出了第一个全双工系统，利用多可重构天线（MRA）与？与半双工系统相比，速率提高了90%。MRA是一种动态可重构的天线结构，能够根据特定的输入配置改变其特性。在典型的室内环境中进行了全面的实验分析，以表征系统的性能。使用制造的MRA进行实验，该MRA具有4096个可配置的辐射图案。研究了基于MRA的无源自干扰抑制方法，并对MRA训练开销进行了详细分析。此外，还提出了一种基于启发式的方法来减少MRA训练开销。实验结果表明，在典型的室内环境下，在1%的训练开销下，自干扰消除效果达到95dB。实验表明，95dB的自干扰消除是足够的90%的全双工速率改善相比，半双工系统。
2014-05-29 cs.IT math.IT
Linear Precoding for MIMO Channels with QAM Constellations and Reduced Complexity
本文研究了结合正交幅度调制（QAM）的多输入多输出（MIMO）系统中线性预编码器的设计问题。首先，基于Gauss-Hermite求积准则，提出了一种新的有效的方法来计算一般多输入多输出（MIMO）系统的输入输出互信息及其相应的梯度。然后，该方法被利用在块坐标梯度上升优化过程中，以确定全局最优的线性预编码器相对于MIMO输入输出互信息的QAM系统与相对适中的MIMO信道大小。所提出的方法接下来与复杂度降低的每组处理（PGP）技术结合应用，该技术是半最优的，以在发射机（CSIT）处完美的信道状态信息以及统计信道状态信息（SCSI）场景，具有高发射和接收天线尺寸，并且星座尺寸高达$M=64$。我们的数值结果表明，开发的预编码器提供显着更好的性能比没有预编码器的配置，和最大分集预编码器的QAM星座大小$M=16,~32$，$~64$和MIMO信道大小$100\times100$。
2016-03-09 cs.IT math.IT
Improving Generalized Spatial Modulation using Translation Patterns
广义空间调制（GSM）是当发射机处的射频链的数量小于发射天线元件的数量时在多输入多输出（MIMO）无线通信中使用的频谱高效技术。我们提出了一个家庭的信号星座图，作为GSM的改进，它分裂成三个部分的信息位，并编码成一组复杂的符号，第二部分到选择的一个子集的天线激活传输（如在GSM），和第三到一个翻译模式，偏移通过激活的天线发送的符号。我们的方案的标称编码增益（发射向量之间的平方最小距离与发射功率的比率）比GSM高至少0.86 dB，并且基于系统参数，这种改进可以高达2.87 dB。我们表明，新的计划有优势，比其他已知的信号星座GSM，在错误性能，标称编码增益和设计的灵活性。
2020-08-10 cs.IT math.IT
Transmission Capacity of Full-Duplex MIMO Ad-Hoc Network with Limited Self-Interference Cancellation
在本文中，我们提出了一种联合收发器波束成形设计，同时减轻自干扰（SI）和部分节点间干扰的全双工多输入多输出的ad-hoc网络，然后推导出相应的网络的传输容量上限（TC-UB）。在特定收发天线配置的条件下，我们允许SI效应在发射端被消除，并且在接收端提供额外的自由度以用于更多的节点间干扰消除。此外，由于所提出的波束成形设计和不完美的SI信道估计，获得TC-UB的传统方法是不适用的。这促使我们利用占主导地位的区域加上牛顿-拉夫森方法迭代制定TC-UB。结果表明，当接收天线数目较少时，推导的TC-UB与实际的TC-UB非常接近。此外，我们提出的波束形成设计优于现有的波束形成策略，FD模式的工作比HD模式在低信噪比区域。
2018-09-09 cs.IT math.IT
Physical Modelling and Cancellation of External Passive Intermodulation in FDD MIMO
本文提出了一种在FDD MIMO系统中直接模拟物理外源无源互调（PIM）的方法，通过构建包含点源PIM、偶极子天线和5G NR OFDM信号等模型，验证了多PIM源补偿算法，仿真效果与实际实验相当，从而免除了开发阶段对真实硬件实验的依赖。
2024-09-26 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Multiple Antenna Multi-User Detection
推导了几种多天线多用户抵消和检测方案的分集阶数。这些检测方法的共同特性是使用Alamandra和准正交空时分组码。为了检测每个都具有$N$发射天线的$J$用户，这些方案在接收机处仅需要$J$天线。我们的分析表明，当有$M$接收天线，阵列处理方案提供了$N(M-J+1)$的分集阶数。此外，我们的研究结果证明，无论用户或接收天线的数量，当使用最大似然解码，我们得到了完整的发送和接收的分集，即$NM$，类似于无干扰的情况下。
2008-06-04 cs.IT math.IT
Signal Constellation Construction via Radio Frequency Mirrors
提出一种结合反馈与射频镜像的闭环基于媒体的调制系统，通过优化信号星座图和复权重反馈精炼发射信号，显著增大最小欧几里得距离，使性能接近AWGN信道。
2024-12-24 cs.IT eess.SP math.IT
Low Complexity Full Duplex MIMO: Novel Analog Cancellation Architectures and Transceiver Design
在多输入多输出（MIMO）系统中实现全双工操作提供了提高吞吐量性能的潜力。然而，新兴全双工MIMO设计中的模拟自干扰消除器的硬件复杂度主要与发射和接收天线的数量成比例，因此利用模拟消除的益处对于全双工MIMO收发器来说变得不切实际，即使对于中等数量的天线也是如此。在本文中，我们提出了两种新型模拟消除器架构，与现有技术相比，消除元件数量减少，并且使用简单的多路复用器在发送和接收射频链之间进行高效信号路由。一种架构基于模拟抽头（抽头指的是固定延迟、可变移相器和衰减器的线路），另一种架构基于在本地生成消除信号的辅助（AUX）发射机（TX）。与可用的模拟消除架构相比，每个抽头或每个AUX TX的值以及多路复用器的配置根据某些性能目标与数字发送和接收波束成形滤波器联合设计。以窄带平坦衰落信道模型为例，提出了一种模拟自干扰抵消和数字波束形成联合设计的通用优化框架。我们还详细介绍了总和速率优化目标及其派生的解决方案，后者的架构组件。代表性的计算机模拟结果表明，无论是在硬件复杂度和可实现的性能的建议的低复杂度全双工MIMO方案比最近可用的。
2018-09-22 cs.IT math.IT
Adaptive Iterative Decision Feedback Detection Algorithms for Multi-User MIMO Systems
针对多用户多天线系统，提出了一种具有星座约束的自适应迭代判决多反馈检测算法。通过引入多个星座点作为决策候选来执行增强的检测和干扰消除。一个复杂性降低策略，以避免冗余处理与可靠的决定，以及自适应递归最小二乘算法随时间变化的信道。同时，还提出了一种迭代检测和译码方案。仿真结果表明，该技术具有与传统判决反馈检测器一样低的复杂度，而性能接近于最大似然检测器。
2013-04-23 cs.IT math.IT
A New Family of Low-Complexity STBCs for Four Transmit Antennas
空时分组码（STBC）的解码复杂度过高，除非在设计中考虑低复杂度的可解码性。为此，已经提出了涉及降低的解码复杂度的几个STBC族，特别是多组可解码和快速可解码（FD）码。最近，一个新的家庭的代码，结合这两个家庭，即快速组解码（FGD）码提出。在本文中，我们提出了一种新的构造方案，速率为1 FGD码的2^a发射天线。该方案，然后应用到四个发射天线的情况下，我们表明，新的速率-1 FGD码具有最低的最坏情况下的解码复杂度在现有的可比空时分组码。新的速率-1码的编码增益通过星座扩展进行优化，并被证明是恒定的，而不管潜在的QAM星座归一化之前。接下来，我们提出了一个新的速率-2 FD STBC通过复用两个我们的速率-1码的酉矩阵的装置。此外，速率和复杂度之间的折衷是通过打孔我们的速率-2 FD码产生一个新的速率-3/2 FD码。提出的代码相比，现有的代码在文献中和仿真结果表明，我们的速率-3/2码具有较低的平均解码复杂度，而我们的速率-2码保持其较低的平均解码复杂度在低信噪比区域。如果采用超时球解码器，我们提出的代码优于现有的代码在高信噪比区域由于其较低的最坏情况下的解码复杂度。
2013-01-01 cs.IT math.IT
Z-Opt: A Near-Optimal Reduced-Complexity Two-Dimensional Grassmannian Constellation
Graduate School of Engineering Science, Yokohama National University（横滨国立大学大学院工学研究科）；Ericsson Research, Ericsson Japan K. K.（爱立信日本株式会社爱立信研究院）
针对高信噪比下瑞利衰落信道非相干通信的格拉斯曼星座高效构建难题，提出S-Opt与Z-Opt两种低复杂度二维格拉斯曼星座构建方法及对应检测器，性能与GLRT检测器相当且复杂度更低。
2026-10-16 cs.IT eess.SP math.IT
Study of Interference Cancellation and Relay Selection Algorithms Using Greedy Techniques for Cooperative DS-CDMA Systems
在这项工作中，我们研究的干扰消除技术和多中继选择算法的基础上，贪婪的方法，合作的直接序列码分多址（DS-CDMA）系统的上行链路。我们首先设计了低成本的基于列表的连续干扰消除（GL-SIC）和并行干扰消除（GL-PIC）算法与RAKE接收机作为前端，可以接近最大似然检测器的性能，并在中继和目的地的协作系统。与现有技术不同，所提出的GL-SIC和GL-PIC算法利用感兴趣的用户与具有所选阈值的潜在最近星座点之间的欧几里得距离，以便构建检测候选者的有效列表。提出了一种低复杂度的基于贪婪技术的多中继选择算法，该算法可以接近穷举搜索的性能。一个跨层的设计策略，汇集了建议的多用户检测算法和贪婪的中继选择，然后开发与所提出的技术的分析。仿真结果表明，与现有技术相比，所提出的检测和中继选择算法具有良好的比特出错率性能。
2016-02-12 cs.IT math.IT
Partial Interference Alignment for K-user MIMO Interference Channels
在本文中，我们考虑了部分干扰对齐和干扰检测（PIAID）设计的$K$ -用户准静态MIMO干扰信道与离散星座输入。每个发射机具有M个天线，并且利用N个接收天线向期望的接收机发送L个独立的数据流。我们关注的情况下，不是所有的K-1干扰发射机可以在每个接收器对齐。因此，在每个接收器处将存在不能对准的残余干扰。每个接收机基于星座图检测并消除残余干扰。然而，对于干扰检测（ID），在接收器处存在不利干扰简档的窗口。在本文中，我们提出了一个低复杂度的部分干扰对齐方案，在该方案中，我们动态地选择IA的用户集，以便在每个接收器处为ID创建有利的干扰配置文件。我们首先推导出的平均符号出错率（SER）考虑到非高斯残留干扰，由于离散星座。利用图论，我们然后设计了一个低复杂度的PIAID计划，它最大限度地减少了平均端到端的SER性能的渐近紧界的用户集选择算法。此外，我们大大简化了干扰检测在接收机使用半定松弛（SDR）技术。结果表明，所提出的PIAID方案的SER性能与各种传统的基线解决方案相比，有显着的增益。
2011-06-27 cs.IT math.IT
Full-duplex Multi-Antenna Relay Assisted Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access
我们考虑了一个合作的非正交多址接入（NOMA）网络中，一个全双工（FD）多天线中继协助传输从基站（BS）到一组远用户与恶劣的信道条件，而在同一时间的BS发送到一组附近的用户与强信道条件。我们假设不完美的自干扰（SI）消除在FD中继和不完美的用户间干扰消除在附近的用户。为了消除中继站的SI，采用了基于迫零的波束形成方案，并对随机近用户和随机远用户（RNRF）以及最近近用户和最近远用户（NNNF）两种用户选择策略进行了相应的中断概率分析。我们的研究结果表明，显着的性能改善，可以通过使用FD多天线中继相比，对应的系统与半双工中继。所实现的性能增益取决于网络参数，例如用户密度、用户区域、路径损耗和在邻近用户的情况下的用户间干扰的强度。我们还表明，NNNF策略表现出优越的中断性能相比，RNRF策略，特别是在近的情况下，
2017-08-13 cs.IT math.IT
Scaling Laws for Ergodic Spectral Efficiency in MIMO Poisson Networks
在本文中，我们研究了随机无线网络中的多天线通信的好处，其中的拓扑结构是由随机几何建模。设置是[1]中介绍的泊松双极模型的设置，泊松双极模型是ad-hoc和设备到设备（D2 D）网络的自然模型。主要的发现是，在接收器与其相关联的发射器之间的信道状态信息的知识的情况下，通过迫零连续干扰消除，并且对于适当的天线配置，遍历频谱效率可以被使得与1）发射和接收天线的数量的最小值、2）节点的密度和3）路径损耗指数两者线性地缩放。该线性增益是通过使用发射天线来发送多个数据流（例如，通过开环传输方法）并且通过利用接收天线来消除干扰来实现的。此外，当接收器能够从一定数量的邻近干扰器学习信道状态信息时，当使用连续干扰消除方法时可以实现更高的缩放增益。推导出的缩放定律的一个主要含义是，空间复用传输方法对于在多天线随机无线网络中获得更好的和最终最优的缩放定律是必不可少的。仿真结果支持这一分析。
2016-08-22 cs.IT math.IT
Interference-Aware Super-Constellation Design for NOMA
Villanova University（维拉诺瓦大学）；Samsung Research America（三星美国研究院）
本文提出基于自编码器的AE-NOMA方法，通过设计干扰感知超星座消除符号重叠，从而无需SIC即可降低误码率，并验证了其在不同信道场景下的适应性和实现NOMA系统的潜力。
2025-03-10 cs.AI cs.IT eess.SP
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
Antenna Efficiency in Massive MIMO Detection
在本文中，我们考虑的多用户检测问题的多输入多输出（MIMO）系统中，在基站（BS）的接收天线的数量增长无穷大。我们提出了一个新的性能指标，称为天线效率，来表征如何快速的矢量错误概率（VEP）的接收天线的数量增加，在大系统的限制减少。我们分析了最佳的最大似然（ML）检测器和简单的迫零（ZF）检测器，并证明了他们的天线效率承认一个简单的封闭形式，量化的用户天线比，信噪比（SNR），和星座集上的VEP的影响。数值结果表明，我们的分析可以很好地描述一个现实的大规模多输入多输出系统中的经验检测误差性能。
2021-07-21 cs.IT eess.SP math.IT
Imbalanced Beamforming by a Multi-antenna Source for Secure Utilization of an Untrusted Relay
我们调查的中继网络中，多天线源可以潜在地利用未经认证（不可信）的中继，以增加其直接传输的机密消息的目的地。由于中继是不可信的，因此希望保护机密数据免受其影响，同时利用它来增加传输的可靠性。我们提出了一个低复杂度的计划表示为不平衡波束成形的基础上线性波束成形和星座映射，确保完美的物理层的安全性，即使在利用不可信的中继。此外，该方案的安全性举行，即使中继采用传统的decodeand-forward协议，不同于以往的工作。仿真结果表明，所提出的不平衡信令保持恒定的BER为0.5在窃听器在任何SNR和源天线的数量，同时保持或提高检测性能的目的地相比，不利用中继或现有的安全方法。
2013-05-20 cs.IT math.IT
Performance Limits of Energy Detection Systems with Massive Receiver Arrays
能量检测（ED）是用于在例如毫米波通信系统中配备有大量天线的接收机处进行符号检测的有吸引力的技术。本文研究了在单流传输和快衰落假设下，采用脉冲幅度调制（PAM）的ED在大型天线阵列中的性能界限。该分析利用信息理论工具和半数值方法提供的信息速率，这被证明是紧在低和高的信号噪声比（SNR）的制度，分别界限。对于一个固定的星座大小，天线的数量和SNR的可达信息速率的影响进行了研究。基于这些结果，给出了自适应调制方案的基数随信噪比和天线数的变化规律。
2016-11-30 cs.IT math.IT
Improved Multiple Feedback Successive Interference Cancellation Algorithm for Near-Optimal MIMO Detection
针对多输入多输出（MIMO）空间复用系统中的符号矢量检测问题，提出了一种改进的多反馈连续干扰消除（IMF-SIC）算法。连续干扰消除（SIC）中的多反馈（MF）策略基于阴影区域约束（SAC）的概念，其中，如果决策落在阴影区域中，则多个相邻星座点将用于决策反馈循环，然后是传统的SIC。使用最大似然（ML）准则从多个相邻符号中选择最佳候选符号。然而，当从多个相邻符号中决定最佳符号时，SAC条件可能发生在后续层中，这导致不准确的决定。为了克服这一局限性，在所提出的算法中，SAC标准递归检查每一层。这导致成功地减轻了错误传播，从而显著地改善了比特出错率（BER）性能。此外，我们还提出了一个有序的IMF-SIC（OIMF-SIC），其中我们使用基于对数似然比（LLR）的动态排序的检测序列。在OIMF-SIC中，我们使用术语动态排序，意思是在每次成功决策后更新检测顺序。仿真结果表明，所提出的算法优于现有的检测器，如传统的SIC和MF-SIC的误码率性能，并达到接近ML性能。
2015-09-02 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Energy-Detection-Based Massive SIMO
最近，正在研究既节能又可靠的通信系统。在本文中，我们集中在一个能量检测为基础的传输方案，其中一个发射机与一个天线和一个接收机与显着许多天线之间的通信场景被认为是。我们假设接收器最初计算所有天线的平均能量，然后通过利用平均能量水平对发送的数据进行解码。然后，我们计算平均符号错误概率的最大后验概率检测器在接收机。在此基础上，我们给出了最优决策区域。此外，我们开发了一种迭代算法，达到最佳的星座图下，一个给定的平均发射功率约束。通过数值分析，我们探讨了系统的性能。
2015-03-31 cs.IT math.IT
Wideband Self-Adaptive RF Cancellation Circuit for Full-Duplex Radio: Operating Principle and Measurements
本文提出了一种新的RF电路结构，用于带内全双工无线电收发机中的自干扰消除。所开发的消除器能够提供宽带消除，波形带宽在100 MHz或更高的顺序，还包含自适应或自愈功能，使自动跟踪随时间变化的自干扰信道特性。除了架构和工作原理描述外，我们还提供了2.4 GHz ISM频段的实际RF测量结果，展示了在不同带宽、不同天线配置和低成本高度非线性功率放大器下可实现的消除水平。在具有100 MHz波形带宽的非常具有挑战性的示例中，获得了大约41 dB的总消除，而对于更传统的20 MHz载波带宽，对应的消除数字接近60 dB。此外，有效的跟踪随时间变化的反射情况下证明。
2015-03-10 cs.IT math.IT
Modeling and Efficient Cancellation of Nonlinear Self-Interference in MIMO Full-Duplex Transceivers
本文讨论了带内全双工（FD）收发器中多个发射和接收天线的自干扰的建模和数字消除。自干扰建模和所提出的非线性时空数字消除器结构通过设计考虑了I/Q调制器不平衡和具有记忆的功率放大器（PA）非线性的影响，以及多径自干扰传播信道和模拟RF消除级。所提出的解决方案是文献中的第一个消除技术，可以处理这样的自干扰情况。通过使用真实的RF元件参数和两种不同的PA模型进行全面的仿真，可以明显优于当前最先进的数字自干扰消除器，并明显扩展了可用的发射功率范围。
2014-10-10 cs.IT math.IT
