Closed Form Secrecy Capacity of MIMO Wiretap Channels with Two Transmit Antennas
高斯多输入多输出（MIMO）窃听信道模型。输入端是一个双天线发射器，而输出端是合法的接收器和窃听器，两者都配备了多个天线。假设所有信道都是已知的。在功率约束条件下，得到了满足保密容量的最优输入协方差矩阵，并给出了保密容量的封闭表达式。
2011-07-27 cs.IT math.IT
Nonregenerative MIMO Relaying with Optimal Transmit Antenna Selection
我们推导出最佳信噪比为基础的发射天线选择规则在源和中继的非再生半双工MIMO中继信道。虽然天线选择是波束成形的次优形式，但其具有以下优点：优化是易处理的，并且可以仅利用从目的地到源和中继的几个比特的反馈来实现。我们比较的比特出错率的最佳天线选择在源和中继到其他建议的波束成形技术，并提出执行必要的有限反馈的方法。
2008-01-21 cs.IT math.IT
Scalable and Energy-Efficient Millimeter Massive MIMO Architectures: Reflect-Array and Transmit-Array Antennas
混合模拟-数字架构被认为是实现毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的有希望的候选者，因为它们通过将一些信号处理操作移动到模拟域中来实现所需的昂贵的射频（RF）链的数量的显著减少。然而，混合MIMO架构的包括RF分配器、组合器、移相器和线路连接的模拟馈送网络由于其对于大量发射天线的过高功耗而不可扩展。出于这种限制，在本文中，我们研究了新的大规模MIMO架构，即反射阵列（RA）和发射阵列（TA）天线。我们表明，RA和TA天线的预编码器必须满足不同的约束条件相比，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，我们设计了一个有效的预编码器的基础上的正交匹配追踪算法的RA和TA天线。此外，为了公平地比较RA和TA天线与传统的全数字和混合MIMO架构的性能，我们开发了一个统一的功耗模型。我们的仿真结果表明，与传统的MIMO架构，RA和TA天线是高能效和完全可扩展的发射天线的数量方面。
2018-11-07 cs.IT math.IT
Iterative Antenna Selection for Secrecy Enhancement in Massive MIMO Wiretap Channels
对大规模MIMO系统的兴趣的增长伴随着硬件成本和计算复杂性。天线选择是克服这种成本加复杂性问题的有效方法，这也提高了窃听设置中的保密性能。最佳天线选择需要穷举搜索，这对于大维度的设置在计算上是不可行的。提出了一种大规模多用户MIMO窃听环境下的天线选择迭代算法。该算法采用逐步的方法来找到合适的发射天线子集。数值研究描绘了一个显着的增强的保密性能。
2018-05-30 cs.IT math.IT
Stepwise Transmit Antenna Selection in Downlink Massive Multiuser MIMO
由于大规模MIMO系统的RF电路中的大功率消耗，诸如能量效率或带宽效率的实际相关性能度量既不一定是总发射功率的单调函数，也不一定是有源天线的数量的单调函数。然而，在这些系统中，最佳天线选择在计算上是不可行的。在本文中，我们提出了一种迭代算法来优化发射功率和所选天线的子集受到非单调性能指标在大规模多用户MIMO设置。数值结果给出了能源效率，并表明，对于几个设置所提出的算法报告的选择的天线的最佳数量显着小于发射天线的总数。这一事实表明，在几个大规模MIMO场景中的天线选择不仅降低了硬件复杂度和RF成本，而且提高了系统的能量效率。
2018-02-19 cs.IT math.IT
Favorable Propagation for Massive MIMO with Circular and Cylindrical Antenna Arrays
研究了均匀圆形和圆柱形天线阵列的大规模MIMO系统。有利的传播特性严格地证明了在LOS环境中，对于固定的天线间距和在一些温和的条件下，渐近地保持。分析是基于一种新的方法，使用贝塞尔函数展开，一个新的边界技术和简化的表示服从克罗内克结构的阵列几何形状的用户间干扰。
2021-12-04 cs.IT math.IT
Multiuser SM-MIMO versus Massive MIMO: Uplink Performance Comparison
在本文中，我们提出了大规模多用户{ \em空间调制多输入多输出（SM-MIMO）}系统中的信号检测算法。在大规模SM-MIMO中，每个用户配备有多个发射天线（例如，2或4个天线），但只有一个发射RF链，并且基站（BS）配备有数十到数百个（例如，128)接收天线。在SM-MIMO中，在给定的信道使用中，每个用户激活其多个发射天线中的任何一个，并且除了通过常规调制符号（例如，QAM）。我们提出了两种不同的算法用于在BS处检测大规模SM-MIMO信号;一种是基于{ \em消息传递}，另一种是基于{ \em局部搜索}。所提出的算法实现了很好的性能和规模。此外，对于相同的频谱效率，多用户SM-MIMO比传统的多用户MIMO（最近被称为大规模MIMO）好几个dB;例如，对于16个用户、BS处的128个天线以及每用户4个bpcu，在$10^{-3}$未编码BER处，具有每用户4个发射天线和4-QAM的SM-MIMO比具有每用户1个发射天线和16-QAM的大规模MIMO性能好大约4到5dB。SM-MIMO优于大规模MIMO的SNR优势可以归因于以下原因：（i）由于空间索引比特，SM-MIMO可以使用与大规模MIMO中的QAM字母表相比更低阶的QAM字母表来实现相同的频谱效率，以及（ii）对于相同的频谱效率和QAM大小，大规模MIMO将需要每个用户更多的空间流，这导致空间干扰增加。
2013-11-06 cs.IT math.IT
On the Required Number of Antennas in a Point-to-Point Large-but-Finite MIMO System: Outage-Limited Scenario
本文研究了点对点多输入多输出（MIMO）系统的性能存在的一个大的，但有限数量的天线在发射机和/或接收机。考虑到有和没有混合自动重传请求（HARQ）反馈的情况下，我们确定的最小数量的发射/接收天线，需要满足不同的中断概率约束。我们的结果得到了不同的衰落条件下，功率放大器的效率对MIMO-HARQ系统的性能的影响进行了分析。此外，当天线数目增加时，我们推导出MIMO-HARQ系统的渐近性能的封闭形式的表达式。我们的分析和数值计算结果表明，不同的中断要求可以满足相对较少的发射/接收天线。
2015-04-30 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
Antenna Selection for Large-Scale MIMO Systems with Low-Resolution ADCs
降低大规模多输入多输出（MIMO）系统中的功耗的一种方式是采用低分辨率模数转换器（ADC）。在本文中，我们研究了具有低分辨率ADC的大规模MIMO接收机的天线选择，从而在ADC的分辨率和数量方面提供更大的灵活性。为了将量化效应，我们概括了现有的目标函数的贪婪的容量最大化天线选择方法。推导出的目标函数提供了一个机会，以选择一个天线之间的额外的信道增益和增加量化误差的最佳权衡。使用广义目标函数，我们提出了一种天线选择算法的基础上，传统的天线选择算法，而不会增加整体的复杂度。仿真结果表明，在相同天线数下，该算法的可达容量优于传统算法。
2019-04-20 cs.IT math.IT
On Robustness of Massive MIMO Systems Against Passive Eavesdropping under Antenna Selection
在大规模MIMO窃听设置中，基站可以通过朝向合法终端的窄波束形成来显著抑制窃听者。数值研究表明，通过这种方法，保密是在没有显着的成本。我们称之为大规模MIMO系统的“保密免费”的属性，并表明，它不仅持有时，在基站的所有发射天线，但也只有一个天线被设置为活动。使用线性预编码，当基站处的可用发射天线的总数变大时，甚至当仅选择固定数量的发射天线时，对窃听者的信息泄漏可以充分地减少。这一结果表明，被动窃听对大规模MIMO系统没有显着的影响，无论有源发射天线的数量。
2018-08-14 cs.IT math.IT
DoF Region of the Decentralized MIMO Broadcast Channel -- How many informed antennas do we need?
在这项工作中，我们研究了网络MIMO设置，其中一组$M$发射天线，可能不共处一地，共同服务于两个多天线用户分别赋予$N_1$和$N_2$天线，在发射机的信道状态信息（CSI）的不完善共享的影响。我们考虑的情况下，只有一个子集的$k$发射天线可以访问完美的CSI，而其他$M-k$发射天线只能访问有限精度CSI。对这种配置的分析旨在回答一个额外的信息天线能提供多大帮助的问题。我们将这种情况建模为分散式MIMO广播信道（BC），并表征自由度（DoF）区域，表明仅需要具有完美CSI的$k=\max(N_1,N_2)$天线来实现具有无处不在的完美CSI的传统BC的DoF。此外，我们确定通过向额外的发射天线提供CSI获得的DoF的增加。
2020-05-13 cs.IT math.IT
A New Reconfigurable Antenna MIMO Architecture for mmWave Communication
毫米波（mmWave）频带中可用的大频谱已经成为满足第五代（5G）无线网络的巨大容量需求的有前途的解决方案。然而，为了充分利用毫米波通信的潜力，应该克服诸如严重路径损耗、信道稀疏和硬件复杂性等障碍。在本文中，我们介绍了一种广义的可重构天线多输入多输出（MIMO）架构，利用透镜为基础的可重构天线。所考虑的天线可以通过使用单个RF链同时支持多个辐射模式。由可重构天线提供的自由度首先用于对抗MIMO毫米波系统中的信道稀疏性。此外，为了抑制毫米波频率下的高路径损耗和遮蔽，我们使用速率为1的空时分组码。我们的分析和仿真结果表明，所提出的可重构MIMO架构实现全分集增益，使用线性接收机，而不需要在发送端的信道状态信息。此外，仿真结果表明，所提出的架构优于传统的MIMO传输方案在毫米波信道设置。
2018-03-25 cs.IT math.IT
Sub-modularity and Antenna Selection in MIMO systems
在本文中，我们表明，最大化的互信息在点对点MIMO系统的最佳接收天线子集选择问题是次模块化。因此，贪婪的逐步优化方法，其中在每一步最大化增量增益的天线被添加到现有的天线子集，保证是在一个（1 - 1/e）分数的全局最优值。对于一个单一的天线配备多个中继源和目的地，我们表明，中继天线选择问题，以最大限度地提高互信息是模块化的，当完整的信道状态信息是在中继。因此，贪婪的逐步优化方法导致的中继天线选择问题的最佳解决方案与线性复杂度相比，蛮力搜索，导致指数的复杂性。
2011-12-14 cs.IT math.IT
Spatial Precoder Design for Space-Time Coded MIMO Systems: Based on Fixed Parameters of MIMO Channels
在本文中，我们介绍了新的使用线性空间预编码的多输入多输出（MIMO）信道的固定和已知的参数的基础上，以提高空时编码MIMO系统的性能。我们推导出线性空间预编码方案的相干（信道是已知的接收机）和非相干（信道是未知的接收机）空时编码MIMO系统。天线间距和天线放置（几何形状）被认为是MIMO信道的固定参数，其在发射机处是容易知道的。这些预编码方案利用MIMO信道两端的天线布局信息来改善非理想天线布局对空时编码系统性能的影响。在这些方案中，对于给定的发射和接收天线配置，预编码器是固定的，并且发射机不需要来自接收机的信道状态信息（部分或全部）的任何反馈。两个预编码方案的封闭形式的解决方案，提出了多达三个接收机天线的系统。提出了一种适用于三个以上接收天线的广义方法。我们使用相干空时分组码（STBC）和差分空时分组码来分析预编码方案的性能。仿真结果表明，在低信噪比，这两个预编码器给出了显着的性能改善比非预编码系统的小天线孔径尺寸。
2005-12-13 cs.IT math.IT
Error Performance of Various QAM Schemes for Nonrenegerative Cooperative MIMO Network with Transmit Antenna Selection
该文分析了瑞利衰落信道下双跳协作多输入多输出（MIMO）系统的性能。对于所考虑的系统模型，采用非再生MIMO方案与发射天线选择策略（TAS）。在该方案中，选择使接收机处的总接收信号功率最大化的单个发射天线用于发射。从平均符号出错率的各种正交幅度调制（QAM）方案，如一般阶六角形QAM（HQAM），一般阶矩形QAM（RQAM）和32交叉QAM（XQAM）的有用的见解。Monte-Carlo模拟进行验证推导出的解析表达式。
2018-09-05 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom Region of the MIMO X channel with an Arbitrary Number of Antennas
我们的特点的总自由度（DoF）的满秩MIMO X信道与任意数量的天线在每个节点。我们阐明，现有的外边界是紧密的任何天线配置，并提供发射和接收滤波器的设计，达到这个外边界。所提出的可实现的方案利用信道扩展方面，符号和非对称复杂的信令时，通信是在一个恒定的信道的情况下进行的，也适用于时变信道。所提出的方案是一个一般的框架，推导出的总自由度的任何两个由两个多用户信道。此外，秩亏MIMO信道的情况下，自然解决，它表明，总的自由度的干扰（IC）和MIMO X信道一般优于满秩MIMO的情况下
2012-10-09 cs.IT math.IT
On the SINR Distribution of SWIPT MU-MIMO with Antenna Selection
在本文中，我们提供了一个封闭的形式近似的全双工同时无线信息和功率传输（SWIPT）多用户MIMO（MU-MIMO）系统的信号干扰噪声比（SINR）分布的传感器用户的接收信号与完美和不完美的信道状态信息（CSI）和发射天线选择方案在发送端。我们还研究了具有迫零波束形成（ZFBF）和具有发射天线选择的聚合器（AGG）接收机处的天线选择的上行链路的SINR分布。具有完美和不完美CSI的下行链路SINR由多变量Beta II型分布建模，并且具有完美和不完美CSI的上行链路由多变量Wishart分布建模。我们将所提出的分布分析结果与Monte-Carlo模拟结果进行了比较，并获得了完美的匹配。
2018-05-24 cs.IT math.IT
A Fair Comparison Between Spatial Modulation and Antenna Selection in Massive MIMO Systems
当RF链的数量远低于发射天线的数量时，天线选择和空间调制都允许低复杂度MIMO发射机。在这篇手稿中，我们提出了一个定量的性能比较这两种方法，考虑到实现的限制，如天线切换。我们考虑一个带限MIMO系统，其中的脉冲形状的设计，使得带外发射满足所需的频谱掩模。考虑天线选择和空间调制，确定了该系统的比特出错率。结果表明，对于发射侧和接收侧的任何阵列尺寸，只要功率效率小于某个阈值水平，天线选择优于空间调制。通过超过该阈值，空间调制开始表现优异。我们的调查表明，阈值采取较小的值，作为接收天线的数量越来越大。这表明空间调制是大规模MIMO系统中上行链路传输的有效技术。
2019-04-03 cs.IT math.IT
Relationship between Cross-Polarization Discrimination (XPD) and Spatial Correlation in Indoor Small-Cell MIMO Systems
在这封信中，我们提出了一个相关的信道模型的双极化天线全向天线在室内小小区多输入多输出（MIMO）系统。在室内环境中，我们确认，交叉极化歧视（XPD）的出发角方向可以表示为MIMO信道的空间相关性。我们还评估了基于双极化天线的MIMO信道模型和空间相关的信道模型，使用三维（3D）射线跟踪模拟器。此外，我们提供了等效的相邻天线之间的距离根据XPD，提供设计双极化天线及其阵列的见解。
2017-12-06 cs.IT math.IT
Optimal Transmit Antenna Selection for Massive MIMO Wiretap Channels
本文研究了发射天线选择对大规模MIMO系统保密性能的影响。我们考虑一个窃听设置中，选择一个固定数量的发射天线，然后通过它们发送机密消息到一个多天线合法的接收器，同时被偷听到的多天线窃听。对于这种设置，我们推导出一个精确的近似的瞬时保密率。使用这种近似，它示出，在一些窃听设置下的天线选择的有源天线的数量的增长提高了系统的保密性能的一些最佳的数量，并降低它时，这个最佳的数量被超越。这一观察结果表明，在一些大规模MIMO设置中的天线选择不仅降低了RF复杂度，而且提高了保密性能。然后，我们考虑各种情况下，推导出最佳数量的有源天线分析使用我们的大系统近似。数值研究表明，模拟和分析结果之间的准确匹配。
2018-03-04 cs.IT math.IT
On the Impact of Antenna Topologies for Massive MIMO Systems
利用方位角和天顶角两个域的离地角分布，推导了圆柱形和均匀矩形阵（URA）空间相关性的近似表达式。我们研究大规模的多输入多输出（MIMO）的相关信道的收敛特性，考虑一些收敛指标。每用户匹配滤波器（MF）的信号干扰噪声比（SINR）的性能和收敛速度，各自的限制值，两个天线拓扑结构也进行了探讨。
2015-03-03 cs.IT math.IT
Flexible-Position MIMO for Wireless Communications: Fundamentals, Challenges, and Future Directions
本文介绍灵活位置MIMO（如流体/可移动天线）的基础，证明其能以更少天线匹配信道硬化，分析SE-EE关系，设计最优天线轨迹，并指出未来研究方向。
2023-11-14 cs.IT math.IT
Millimeter Wave MIMO with Lens Antenna Array: A New Path Division Multiplexing Paradigm
毫米波（mmWave）通信是用于5G蜂窝系统的有前途的技术。为了补偿毫米波系统中的严重路径损耗，通常使用大型天线阵列来实现显著的波束成形增益。然而，由于与射频（RF）链相关联的高硬件和功耗成本，期望实现大天线增益，但是仅使用有限数量的RF链用于毫米波通信。为此，我们在本文中研究了一种新的透镜天线阵列使毫米波MIMO通信系统。我们首先表明，所提出的透镜天线阵列在接收器/发射器的阵列响应遵循“sinc”函数，其中具有峰值响应的天线由接收/发射信号的到达角（AoA）/离开角（AoD）确定。通过利用透镜天线阵列的这种独特特性以及毫米波信道的多径稀疏性，我们提出了一种新的低成本和容量实现MIMO传输方案，称为\emph{orthogonal path division multiplexing (OPDM)}。对于具有不充分分离的AoA和/或AoD的信道，我们还提出了一种简单的基于组的小规模MIMO处理的\emph{path grouping}技术，以减轻路径间干扰。数值结果提供了比较性能的毫米波MIMO系统与传统阵列的透镜天线阵列，在不同的实际设置。结果表明，所提出的系统实现了显着的吞吐量增益以及复杂性和硬件成本的降低，都使它成为一个有吸引力的新的范例毫米波MIMO通信。
2015-07-07 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
MIMO Capacity Characterization for Movable Antenna Systems
在本文中，我们提出了一种新的多输入多输出（MIMO）通信系统与可移动天线（MA）利用天线位置优化，以提高容量。与传统的固定位置天线（FPA）MIMO系统不同，该系统可以灵活地改变发送/接收MA的位置，从而重新配置它们之间的MIMO信道，以实现更高的容量。我们的目标是表征MA使能的点对点MIMO通信系统的能力，通过联合优化的位置的发送和接收MA以及发送信号的协方差。首先，我们开发了一种高效的交替优化算法，通过迭代优化发射协方差矩阵和每个发射/接收MA的位置来找到局部最优解，其中其他变量是固定的。接下来，我们提出了低信噪比条件下容量最大化以及多输入单输出（MISO）和单输入多输出（SIMO）情况下复杂度较低的替代算法。数值结果表明，我们提出的MA系统显着提高MIMO信道容量相比，传统的FPA系统，以及各种基准计划，和有用的见解得出的MA系统的容量增益。
2022-10-11 cs.IT math.IT
Mitigation of UE Antenna Calibration Errors via Differential STBC in Cell-Free Massive MIMO
University of Cassino and Southern Lazio（卡西诺大学及南拉齐奥大学）；Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni (CNIT)（意大利国立电信联盟）
本文研究了在无中心大规模MIMO系统中利用差分空间时间块码缓解多天线用户设备天线校准误差的问题，证明无需用户侧校准或信道相位知识即可实现可靠下行通信。
2026-05-14 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
On Capacity of Large-Scale MIMO Multiple Access Channels with Distributed Sets of Correlated Antennas
本文提出了一种确定性遍历和速率的等价形式，并给出了一种估计上行链路大规模多输入多输出（MIMO）天线信道容量实现输入协方差矩阵的算法。我们考虑一个大规模的MIMO系统，由多个用户和一个基站与几个分布式天线集。用户和天线组之间的每个链路形成具有视线（LOS）分量的双侧空间相关MIMO信道。我们的推导是基于新的技术，从高维随机矩阵理论（RMT）的假设下，在终端的天线数量接近无穷大的固定比例。确定性等价的结果（遍历和速率和容量实现输入协方差矩阵的确定性等价）是很容易计算的，并被证明是准确的现实系统的尺寸。此外，他们被证明是不变的几种类型的衰落分布。
2012-09-26 cs.IT math.IT
MIMO Channel Reconstruction from Lower Dimensional Multiple Antenna Measurements
提出了一种从低维信道测量重构多输入多输出（MIMO）信道相关矩阵的方法。利用相关矩阵结构的对称性使得能够从可用的低阶测量再现更高维MIMO信道矩阵。这导致允许预测更高维MIMO系统容量的实际重要应用。特别是，我们研究了克罗内克型MIMO信道适合于从空间和极化域的发射-接收衰落的部分信息中重建完整的信道矩阵，并分析了这种模型的有效性条件。重要的信道条件之一是与环境中的非平稳性相关的多普勒频率。我们提出了使用2x2 MIMO信道相关矩阵的簇型散射模型的仿真，以预测2x 4 MIMO系统的性能，包括角功率谱的恢复。在2.5 GHz频带中的双圆极化2 × 4 MIMO陆地移动卫星测量的示例示出了该方法重构空间和极化信道相关矩阵以用于从单天线或单极化测量估计遍历信道容量的适用性。
2016-12-09 cs.IT math.IT
Max-Min Power Control in Downlink Massive MIMO with Distributed Antenna Arrays
在本文中，我们研究了最优下行链路功率分配在大规模多输入多输出（MIMO）网络与分布式天线阵列（DAA）在相关和不相关信道衰落。在DAA大规模MIMO中，基站（BS）由多个天线子阵列组成。值得注意的是，天线子阵列部署在DAA大规模MIMO小区内的任意位置。因此，距离相关的大尺度传播系数是不同的，从用户到这些不同的天线子阵列，这使得功率控制的一个具有挑战性的问题。我们假设网络以时分双工模式操作，其中每个BS经由上行链路导频获得信道估计。基于信道估计，BS在下行链路中执行最大比传输。然后，我们推导出一个封闭形式的信号干扰噪声比（SINR）的表达式，其中的信道受到相关衰落。基于信干噪比表达式，我们提出了一种全网最大最小功率控制算法，以确保网络中的每个用户接收到统一的服务质量。数值结果表明DAA大规模MIMO提供的性能优势。对于某些特定场景，DAA大规模MIMO可以将平均每用户吞吐量提高高达55%。此外，我们表明，信道衰落协方差是一个重要的因素，在决定DAA大规模MIMO的性能。
2020-10-25 cs.IT math.IT
Soft Decision Decoding of the Orthogonal Complex MIMO Codes for Three and Four Transmit Antennas
对于MIMO编码，随机性是非常期望的属性。它实现了逐符号解码，其中其他符号估计中的错误不会影响结果，从而提供了值得追求的最优性。另一个有益的特性是低复杂度软判决解码器，其对于正交复MIMO码对于两个发射（Tx）天线是已知的，即对于Alamanti码。我们提出了新的软判决解码器的正交复MIMO码的三个和四个Tx天线和扩展的最大比合并（MRC）的旧结果，以涵盖所有正交码多达四个Tx天线。通常，复杂的传输方案包括前向纠错（FEC）编码，并且其性能在FEC解码器而不是在MIMO解码器处测量。我们介绍的接收机结构，提供MIMO解码器的软决策的解调器，这反过来又曲柄出对数的似然比（LLR）的每个比特，并将它们提供给FEC解码器。这对接收机做出了显著的改进，其中最大似然（ML）MIMO解码器在过早的阶段做出硬判决。此外，额外的增益是以惊人的低复杂性实现的。
2010-01-11 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Massive MIMO with Antenna Selection
天线选择能够降低大规模多输入多输出（MIMO）网络的硬件复杂度，但代价是一定的性能下降。可重构智能表面（RIS）是一种通过重构传播环境来提高无线网络频谱利用率的技术。通过使用RIS来补偿由于天线选择而导致的性能损失，在本文中，我们提出了一种新的网络架构，即，采用具有天线选择功能的RIS-assisted Massive MIMO系统，在提高系统性能的同时降低硬件成本。这是通过最大化信道容量，通过联合天线选择和无源波束成形，同时考虑到基数约束的有源天线和所有RIS元素的单位模量约束。然而，制定的问题原来是非常棘手的，由于非凸约束和耦合优化变量，其中提供了一个交替的优化框架，产生天线选择和无源波束形成子问题。在不同的信道状态信息假设下，提出了计算效率高的子模优化算法来求解天线选择子问题。利用该问题的独特结构，进一步提出了基于块坐标下降的无源波束形成迭代算法。实验结果将证明所提出的算法的优点和理想的性能RIS辅助大规模MIMO系统的天线选择。
2020-09-16 cs.IT math.IT
Multi-user Massive MIMO Communication Systems Based on Irregular Antenna Arrays
在实际的移动通信工程应用中，天线阵列部署区域的表面通常是不平坦的。因此，大规模多输入多输出（MIMO）通信系统通常通过不规则的天线阵列来传输无线信号。针对大规模MIMO通信系统中存在互耦效应的情况，定义了矩阵相关系数和各态历经接收增益，以评估不规则天线阵列的性能。此外，首先推导了采用不规则天线阵列的多用户大规模MIMO通信系统的各态历经可达速率、符号出错率和平均中断概率的下界。当天线数趋于无穷大时，也得到了渐近结果。数值结果表明，在采用不规则天线阵列的大规模MIMO通信系统中，当天线数目不断增加时，存在一个最大可达速率。此外，当天线数目大于或等于给定阈值时，不规则天线阵列在大规模MIMO通信系统的可达速率方面优于规则天线阵列。
2016-04-18 cs.IT cs.NI math.IT
Space-Frequency Block Code for MIMO-OFDM Communication Systems with Reconfigurable Antennas
提出了一种适用于多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统的空频分组编码方案。在该系统中，假设发射机侧的天线阵列的每个元件是可重新配置的，使得它可以独立地改变其辐射图案的物理特性。所提出的分组码是全速率的，并且在频率选择性衰落信道上受益于空间、频率和可重构辐射方向图状态分集。我们提供了仿真结果来证明所提出的分组编码技术的性能，并与以前的SF编码方案在MIMO-OFDM系统中进行比较。结果表明，该码实现了更高的分集和编码增益相比，其他可用的SF码。
2015-08-13 cs.IT math.IT
Comments on "On Favorable Propagation in Massive MIMO Systems and Different Antenna Configurations" [1]
证明了文[1]中定理1的条件在实际中不成立，定理2在所述条件下是不正确的。需要额外的假设或/和修改以使上面的定理1和2的结论有效，这在下面提供。
2019-09-18 cs.IT math.IT
Massive MIMO in Real Propagation Environments: Do All Antennas Contribute Equally?
大规模MIMO可以大大提高频谱和传输能量效率。这是通过允许天线和RF链的数量增长非常大来实现的。然而，挑战包括高系统复杂性和硬件能耗。在这里，我们调查的可能性，以减少所需的RF链的数量，通过执行天线选择。虽然这种方法对于理论上独立的瑞利衰落信道不是一种非常有效的策略，但是对于真实的大规模MIMO信道，可以实现RF链数量的大幅减少，而没有显著的性能损失。我们在2.6 GHz的测量信道上评估天线选择性能，使用线性和圆柱形阵列，都有128个元素。和速率最大化被用作天线选择的标准。基于凸优化的选择方案是近最优的，并用作基准。实现的和速率进行比较，一个非常简单的计划，选择具有最高接收功率的天线。基于功率的方案给出了接近凸优化方案的性能，对于测量的信道。这一观察结果表明，通过减少RF链的数量和使用简单算法执行天线选择，大规模MIMO实现复杂性有可能显著降低。
2015-07-21 cs.IT math.IT
Power Allocation for Precoding in Large-Scale MIMO Systems with Per-Antenna Constraint
大规模MIMO系统由于其提供比传统无线系统显著更高的吞吐量的潜力而被认为是下一代无线通信技术的可能候选者之一。对于这样的系统，迫零（ZF）和共轭波束形成（CB）预编码已被认为是两种可能的实用空间复用技术，和他们的平均可实现的和速率已被推导出的和功率约束。然而，在实践中，基站处的发射功率在每个天线下受到约束。在这种情况下，最优功率分配是一个非常困难的问题。本文研究了大规模MIMO系统中基于ZF和基于CB的预编码在单天线约束下的次优功率分配方法，为实际应用提供参考。
2014-10-03 cs.IT math.IT
Detection and Estimation Algorithms in Massive MIMO Systems
本书回顾了具有大量天线的多用户多天线无线系统（称为大规模多输入多输出（MIMO）系统）的信号检测和参数估计技术。我们认为集中式天线系统（CAS）和分布式天线系统（DAS）的架构，其中大量的天线元件被采用，并专注于移动蜂窝系统的上行链路。特别是，我们专注于接收处理技术，包括信号检测和参数估计问题，并讨论大规模MIMO系统的具体需求。仿真结果说明了性能的检测和估计算法在几种情况下的利益。讨论了大规模MIMO系统的关键问题，并指出了未来的发展趋势。
2014-08-21 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
Massive MIMO with Multi-Antenna Users: When are Additional User Antennas Beneficial?
我们分析了大规模MIMO系统与$N$天线用户的性能。好处是$N$流可以每个用户复用，代价是信道估计开销随着$N$线性增加。上行链路和下行链路的频谱效率（SE）的表达式推导出任何$N$，这些是可实现的使用估计的信道和每个用户的基础MMSE-SIC检测器。大系统近似的SE获得。该分析表明，MMSE-SIC具有与线性MMSE检测器类似的渐近SE，表明可以使用线性检测器来收获来自具有多天线用户的SE增加。我们概括了大规模MIMO处理任意$N$的功率缩放定律，并表明可以将导频功率和有效载荷功率的乘积减少为$\frac{1}{M}$，其中$M$是BS天线的数量，并且在达到非零渐近极限之前仍然显著地增加SE与$M$。仿真验证了我们的分析，并表明SE增加与$N$。我们还注意到，可以通过服务$N$倍的单天线用户来实现相同的改进，因此当系统中存在很少的活动用户时，附加的用户天线对于SE增强特别有益。
2016-03-30 cs.IT math.IT
Towards the Asymptotic Sum Capacity of the MIMO Cellular Two-Way Relay Channel
在本文中，我们考虑的收发器和中继设计的多输入多输出（MIMO）蜂窝双向中继信道（cTWRC），其中多天线基站（BS）通过多天线中继站（RS）与多个多天线移动站交换信息。我们提出了一种新的双向中继方案，以接近MIMO cTWRC的总容量。
2014-06-18 cs.IT math.IT
On the Feasibility of Interference Alignment in Compounded MIMO Broadcast Channels with Antenna Correlation and Mixed User Classes
该文提出了一种广义闭式波束形成技术，该技术可以在混合多天线用户的复合多输入多输出（MIMO）广播信道中实现最大自由度。的贡献首先描述在一个三小区网络的上下文中，后来扩展到一般的多小区的情况下，我们还展示了如何确定所需的条件，以调整干扰的子空间是正交的一个预留给所需的信号。接着分析了天线相关性对不同信道状态信息获取模型的影响。该方案在常规和大规模MIMO系统下进行了研究。它将被证明，所提出的技术使网络与任何组合的用户类，以实现优异的性能，即使在显着的天线相关性，特别是在大规模MIMO系统的情况下。
2017-11-20 cs.IT math.IT
Electromagnetic Lens-focusing Antenna Enabled Massive MIMO
大规模多输入多输出（MIMO）技术近来已经被提出来极大地改善无线网络的性能。然而，使用非常大的天线阵列带来了新的问题，例如显著增加的硬件成本和信号处理成本和复杂性。为了获得大规模MIMO的巨大增益，同时将其成本降低到可承受的水平，本文提出了一种新的系统设计，通过将电磁（EM）透镜与大型天线阵列集成，称为\emph{electromagnetic lens antenna}（ELA）。ELA具有将通过EM透镜的任何入射平面波的功率聚焦到天线阵列的一个小子集的能力，而聚焦区域的位置取决于波的到达角（AoA）。与没有EM透镜的传统天线阵列相比，所提出的系统可以大大减少接收器处所需的射频（RF）链的数量，从而减少实现成本。在本文中，我们研究了一个简化的单用户上行链路传输设置下，所提出的系统，通过表征的ELA的功率分布以及由此产生的信道模型。此外，通过假设在接收器处使用的天线选择，我们示出了在给定相同数量的选定天线的情况下，所提出的系统相对于传统天线阵列的吞吐量增益。
2013-06-06 cs.IT math.IT
Optimal Per-Antenna ADC Bit Allocation in Correlated and Cell-Free Massive MIMO
在大规模MIMO基站（BS）中，硬件设计需要平衡高频谱效率（SE）与低复杂度。硬件损伤（HWI）的水平指示由硬件缺陷引入的信号失真有多强。特别是，模数转换器（ADC）对信号失真和功耗具有重要影响。本文讨论了在大规模MIMO空间中选择最佳硬件质量的基本问题。特别是，我们研究了最佳的HWI和ADC位分配每个BS天线，以最大限度地提高SE。结果表明，在天线间信道增益变化较小的共址阵列中，平均ADC比特分配是最优的。相比之下，无小区的大规模MIMO系统从优化ADC比特分配中获益最多，当使用正则化迫零（RZF）时，每个用户设备实现大约2 [比特/信道使用]的改进。此外，当包括具有RZF的无小区大规模MIMO中的功耗的影响时，与相等ADC比特分配相比，跨BS天线分配混合ADC比特分辨率的低值可以将能量效率提高高达30%。
2021-04-19 cs.IT math.IT
Millimeter Wave Communications with Reconfigurable Antennas
传播信道的高度稀疏性质和收发器处射频（RF）链的受限使用限制了毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）系统的性能。将可重构天线引入毫米波可以为设计毫米波MIMO系统提供额外的自由度。本文提供了一个理论框架，研究毫米波MIMO与可重构天线。我们提出了一种可重构毫米波MIMO的架构，在发射机和接收机的波束空间混合模拟-数字波束形成器和可重构天线。我们表明，采用可重构天线可以提供毫米波MIMO的吞吐量增益。我们推导了使用可重构天线的平均吞吐量增益的表达式，并考虑到大量的重配置状态的情况下，进一步简化的表达式。此外，我们提出了一个低复杂度的算法的重新配置状态和波束的选择，它实现了几乎相同的吞吐量性能的最佳选择的重新配置状态和波束的穷举搜索。
2018-05-31 cs.IT math.IT
Design and Implementation of a TDD-Based 128-Antenna Massive MIMO Prototyping System
在移动IP急剧增长以及新兴物联网（IoT）和基于云的应用的推动下，无线网络正在经历一场范式转变。通过充分利用空间自由度，大规模多输入多输出（MIMO）技术有望在数据率和链路可靠性方面获得显著增益。本文提出了一种基于时分双工（TDD）的128天线大规模MIMO原型系统设计工作在20 MHz的带宽。最多可同时为12个单天线用户提供服务。给出了系统模型，并针对实际的基于TDD的大规模MIMO原型系统进行了链路级仿真，验证了算法的设计和性能。基于本文介绍的系统硬件设计，实现了上行实时视频和下行数据传输，实验结果表明，采用QPSK调制方式，8个单天线用户可获得268.8 Mbps的速率。采用256-QAM调制的12个单天线用户，所设计的系统的最大频谱效率将为80.64 bit/s/Hz。
2016-08-26 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
Performance Analysis and Location Optimization for Massive MIMO Systems with Circularly Distributed Antennas
分析了单小区多用户分布式大规模多输入多输出（MIMO）系统上行链路的可达速率。多个用户配备单个天线，基站（BS）配备大量分布式天线。我们推导出系统在迫零（ZF）检测器下的渐近遍历可达速率的解析表达式。特别是，我们考虑圆形天线阵列，其中分布的BS天线均匀地位于一个圆圈上，并推导出一个解析表达式和封闭形式的紧界的任意位置的用户的可达速率。随后，在假设用户均匀分布在小区中的情况下，得到了每个用户的平均可达速率的封闭形式的界。基于该边界，我们可以理解系统速率相对于不同参数的行为，并找到最大化平均速率的圆形BS天线阵列的最佳位置。数值结果提供评估我们的分析结果，并检查的数量和位置的BS天线，发射功率，和路径损耗指数对系统性能的影响。结果表明，环形分布的大规模MIMO系统在很大程度上优于集中式大规模MIMO系统。
2014-08-07 cs.IT math.IT
Performance of Uplink Multiuser Massive MIMO Systems
我们研究了大规模MIMO系统中上行链路传输的性能，其中所有的发射机都有单天线，接收机（基站）有大量的天线。具体而言，我们分析了可实现的自由度的系统，而无需假设在接收机的信道状态信息。此外，我们量化的量的功率节省，是可能的接收天线的数量增加。
2013-11-06 cs.IT math.IT
Evaluating Massive MIMO Precoding based on 3D-Channel Measurements with a Spider Antenna
大规模多输入多输出（MIMO）通信在基站处使用大量天线以增加未来无线系统中的数据率和用户密度。对于仿真，使用i.i.d.已成为常见的做法。复高斯矩阵项以获得平均MIMO信道行为。已经设计了更精细的模型并向标准化机构提出;然而，信道建模仍然是研究的活跃领域，因为当前的模型仍然倾向于非常有限，例如，当涉及到利用用于用户的并发调度的空间正交区域来评估聚类算法时，这是大规模MIMO预编码中的基本概念。为此，需要包括空间相关性。为了进一步完善信道建模，我们已经建立了一个“蜘蛛天线”原型，允许在三维空间连续测量，实现高分辨率采样，最初，室内测量的体积为2 m x 2 m x 2 m。已经进行了几个实验，以说明在大规模MIMO环境下研究用户正交性、聚类和预编码时要获得的新见解。此外，天线阵列的几何形状和用户间距的实际测量信道上的可达速率的影响进行了研究。
2018-04-16 cs.IT math.IT
Scaling up MIMO: Opportunities and Challenges with Very Large Arrays
本文综述了超大型MIMO系统领域的最新进展。对于非常大的MIMO，我们认为系统使用的天线阵列的数量级比目前正在构建的系统中的元素多，比如一百个天线或更多。非常大的MIMO需要前所未有数量的天线同时服务于数量少得多的终端。数量上的差异是理想的操作条件，也是实际的操作条件。可以同时服务的终端的数量是有限的，不是由天线的数量，而是由我们无法获取无限数量的终端的信道状态信息。通过将非常大的MIMO技术与经由OFDM的常规时分和频分复用相结合，总是可以容纳更大数量的终端。超大型MIMO阵列是通信理论、传播和电子学中的一个新的研究领域，代表了理论、系统和实现方面思维方式的范式转变。超大型MIMO系统的最终愿景是天线阵列将由小型有源天线单元组成，插入（光学）现场总线。
2012-01-16 cs.IT math.IT
Near-Field Perturbation Effect on Constellation Error in Beam-Space MIMO
波束空间MIMO最近已经被提出作为一种有前途的解决方案，以使得能够使用单个RF链和单个图案可重构天线来发送多个数据流。由于在波束空间MIMO系统中，发射天线的辐射图案被用作编码信息的额外维度，因此发射天线与其周围物体的近场相互作用影响系统的空间复用性能。通过数值模拟，在以前的工作中，它已经得出结论，在BPSK信令波束空间MIMO是不是更容易受到近场耦合比其传统的同行。在这项工作中，我们将研究扩展到高阶调制方案的情况下，外部扰动的存在也会影响波束空间MIMO天线发送的数据星座点。为此目的，当将QPSK波束空间MIMO天线放置在用户的手模型附近时，评估发射信号的误差矢量幅度。所得到的结果强调了在实际应用中重新考虑波束空间MIMO系统的解码方法的重要性。
2016-08-01 cs.IT math.IT
On Transmit Antenna Selection for Multiuser MIMO Systems with Dirty Paper Coding
在本文中，我们解决了多用户MIMO系统中的发射天线选择预编码。介绍了最优和降低复杂度的次优天线选择算法。研究了基于QR分解（QRD）的天线选择问题，并分析了其次优性的原因。我们介绍了传统的QRD为基础的算法，并提出了一个有效的QRD为基础的发射天线方案（maxR），这是实现和性能高效。此外，我们推导出上述算法的计算复杂性的显式公式。仿真结果和分析表明，在线性迫零和Tomlinson-Harashima预编码方案下，最大R算法仅需最优算法1dB和0.1dB的计算量的1%。
2010-12-09 cs.IT math.IT
