Spatial Lobes Division Based Low Complexity Hybrid Precoding and Diversity Combining for mmWave IoT Systems
研究了毫米波物联网系统中低复杂度的混合模拟/数字预编码和分集合并技术。首先，通过利用毫米波在角域中的稀疏性，我们提出了一种空间波瓣划分（SLD），将毫米波信道的总路径分为几个空间波瓣，其中每个空间波瓣中的路径形成一个低秩子信道。其次，基于SLD运算，提出了一种低复杂度的混合预编码方案HYP-SLD。具体来说，对于每个低秩子信道，我们制定的混合预编码设计作为一个稀疏重建问题，并分别最大化频谱效率。最后，我们进一步提出了一种基于最大比合并的分集合并方案，名为HYP-SLD-MRC，以改善毫米波物联网系统的比特出错率（BER）性能。仿真结果表明，所提出的HYP-SLD方案大大降低了经典正交匹配追踪（OMP）方案的复杂度。此外，所提出的HYP-SLD-MRC方案取得了很大的改善BER性能相比，全数字预编码方案。
2018-11-15 cs.IT math.IT
Constructive Multiuser Interference in Symbol Level Precoding for the MISO Downlink Channel
研究了多天线系统下行链路中多用户同时传输时的干扰问题。利用符号级预编码，本文讨论了一种新的多用户干扰抑制方法。提出了联合利用数据信息（DI）和信道状态信息（CSI）来设计符号级预编码器的概念。在这个方向上，数据流之间的干扰在某些条件下被转换为有用信号，该有用信号可以提高下行链路传输的信号干扰噪声比（SINR）。我们提出了一个最大比传输（MRT）为基础的算法，联合利用DI和CSI收集建设性多用户干扰的好处。随后，建立相长干扰下行链路传输与物理层多播之间的关系。在这种情况下，新的建设性干扰预编码技术，解决了发射功率最小化（最小功率）在每个用户的接收机的单个SINR约束提出。此外，通过最大化的加权最小SINR（最大最小SINR）的用户的公平性是通过找到最小功率和最大最小SINR问题之间的联系。此外，启发式预编码技术，提出了解决加权和率的问题。最后，大量的数值结果表明，所提出的计划优于其他国家的最先进的技术。
2014-08-20 cs.IT math.IT
Full-Diversity Precoding Design of Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Orthogonal Frequency Division Multiplexing
多输入多输出（MIMO）技术已经与正交频分复用（OFDM）结合用于宽带无线通信系统。比特交织编码多波束形成（BICMB）可以在平坦衰落MIMO信道中实现空间分集和空间复用。在频率选择性衰落MIMO信道中，BICMB-OFDM（BICMB-OFDM）可以同时提供空间分集和多径分集，是一种重要的技术。在我们之前的工作中，子载波分组技术被应用于对抗子载波相关性的负面影响。证明了在R_cSL<=1的条件下，BICMB-OFDM-SG（BICMB-OFDM-SG）可以实现全分集，其中R_c、S和L分别为码率、每个子载波上的并行流数和信道抽头数。全分集条件意味着如果S增加，则R_c可能必须减小以保持全分集。因此，增加并行流的数量可能不会提高总传输速率。本文采用预编码技术来克服BICMB-OFDM-SG中R_cSL<=1的全分集限制问题。首先，对预编码后的BICMB-OFDM-SG进行了分集分析。然后，全分集预编码设计开发与最小可实现的解码复杂度。
2013-06-30 cs.IT math.IT
Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Constellation Precoding
本文分析了比特交织编码多波束形成（BICMB）结合星座预编码方案的分集阶数。多波束形成是通过信道矩阵的奇异值分解来实现的，该信道矩阵被假设为发射机和接收机完全已知。以前，已知BICMB具有与码率和并行子信道的数量的乘积相关的分集阶数界，在某些情况下失去全分集阶数。在本文中，我们表明，BICMB结合星座预编码器和最大似然检测实现全分集阶。我们还提供了与分析相匹配的模拟结果。
2009-08-25 cs.IT math.IT
Energy Efficient Symbol-Level Precoding in Multiuser MISO Channels
本文研究了利用多天线系统下行链路中同时多用户传输间干扰的思想。利用符号级预编码，讨论了一种通过联合利用信道状态信息（CSI）和数据信息（DI）来解决多用户干扰的新方法。在这个方向上，数据流之间的干扰在某些条件下被转换为有用信号，该有用信号可以提高下行链路传输的信号干扰噪声比（SINR）。在这种情况下，提出了新的建设性干扰预编码技术，解决了在每个用户的接收机的发射功率最小化（最小功率）与个别SINR的约束。此外，我们调查的CI预编码设计的假设下，接收到的MPSK符号可以驻留在一个宽松的区域，以便被正确地检测。
2015-05-08 cs.IT math.IT
Precoding for the AWGN Channel with Discrete Interference
在具有附加$Q$元干扰的AWGN信道上的$M$元信号传输，其中i.i.d.干扰符号在发射机处是因果已知的。在发射机处具有边信息的信道的香农定理被用来制定信道的容量。它表明，通过使用最多$MQ-Q+1$出的$M^Q$输入符号的\emph{associated}信道，容量是可实现的。对于高斯噪声功率为零的特殊情况，给出了容量为每信道使用$\log_2 M$比特的充分条件，该条件与干扰无关。研究了在给定任意干扰符号的信道输入均匀分布于信道输入字母表的约束下，最大化传输速率的问题。对于这种设置，提出了具有最佳预编码的通信系统的一般结构。扩展所提出的预编码方案的连续信道输入字母表也进行了研究。
2007-03-10 cs.IT math.IT
Exploring Green Interference Power for Wireless Information and Energy Transfer in the MISO Downlink
在本文中，我们提出了一种高能效的信息和能量传输，其中我们利用无线干扰的建设性部分作为绿色有用信号功率的来源。而不是在传统的方案中抑制干扰，我们利用用户之间的建设性干扰，固有的下行链路，作为有用的信息和无线能量的来源。具体来说，我们提出了一种新的预编码设计，最大限度地减少发射功率，同时保证通用相移键控调制信号的服务质量（QoS）和能量收集的限制。修改QoS约束以适应相长干扰。我们推导出预编码优化问题的次优解和局部最优解。与传统方案相比，所提出的预编码通过调整约束以适应建设性干扰作为有用信号功率的源来降低发射功率。我们的仿真结果表明，与传统的预编码相比，所提出的数据辅助预编码显着节省功率。
2015-01-16 cs.IT math.IT
Mixed-Timescale Precoding and Cache Control in Cached MIMO Interference Network
考虑MIMO干扰网络中的媒体流，其中多个基站（BS）使用固定数据率同时向其相关联的用户递送媒体。性能从根本上受到交叉链路干扰的限制。我们提出了一个缓存引起的机会协作MIMO（CoMP）的干扰缓解。通过缓存媒体文件的一部分，BS机会性地采用CoMP来将交叉链路干扰转换为空间复用增益。研究了在速率约束下，以最小化发射功率为目标的MIMO预编码和缓存控制的混合时间尺度优化问题。缓存控制是为了创造更多的CoMP机会，并适应媒体文件的长期流行。预编码是为了保证速率要求，并且是自适应的信道状态信息和缓存状态在BS。联合随机优化问题被分解为短期预编码和长期缓存控制问题。我们提出了一个预编码算法，收敛到一个稳定点的短期问题。在此基础上，我们利用长期问题的隐藏凸性，并提出了一个低复杂性和鲁棒性的解决方案，使用随机次梯度。该解决方案在各种基线上具有显著的增益，并且不需要媒体流行度的明确知识。
2013-11-08 cs.IT math.IT
Efficient Linear Precoding in Downlink Cooperative Cellular Networks with Soft Interference Nulling
提出了一种简单的线路网络模型来研究下行蜂窝网络。在没有基站协作的情况下，系统是干扰受限的。当允许基站联合编码用户信号时，干扰限制被克服，但是实现容量的脏纸编码方案对于实际实现来说可能太复杂。提出了一种新的线性预编码技术--软干扰置零（SIN）技术，该技术在全网络协调下至少具有迫零（ZF）波束成形的性能。与ZF不同，SIN允许干扰的可能性，但过度惩罚干扰。通过求解凸优化问题来计算SIN预编码器，并将该公式扩展到多天线信道。SIN可以应用时，只有有限数量的基站合作，它表明，SIN下部分网络协调可以优于全网络协调ZF在中等信噪比。
2009-09-24 cs.IT math.IT
An Efficient Manifold Algorithm for Constructive Interference based Constant Envelope Precoding
在这封信中，我们提出了一种新的基于流形的算法来解决恒定包络（CE）预编码问题的干扰剥削。对于一个给定的功率预算，我们设计的预编码符号的CE约束，使建设性的多用户干扰（MUI）的影响最大化。虽然原问题的目标是不可微的复平面上，我们考虑它的真实表示的光滑逼近，并将其映射到黎曼流形。利用Riemmanian共轭梯度法（RCG），可以有效地找到问题的局部极小点。该算法的复杂性是分析得出的浮点运算（触发器）每次迭代。数值结果表明，该算法在出错率和计算复杂性上都优于传统的方法。
2017-06-09 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
Constructive Interference Based Secure Precoding: A New Dimension in Physical Layer Security
传统上，干扰和噪声被视为无线通信中的灾难性因素。然而，最近已经表明，建设性地利用已知的干扰甚至可以有助于在接收端的信号检测能力。本文利用这一概念来设计人工噪声（AN）波束形成器建设性的预期接收器（IR），但保持AN破坏可能的窃听者（Eves）。这里考虑的情况是一个多输入单输出（MISO）窃听信道与多个窃听。考虑了信道信息的完全和不完全两种情况。主要目标是通过利用AN功率来提高IR处的接收信号与干扰和噪声比（SINR），以尝试最小化总发射功率，同时混淆Eves。数值模拟表明，所提出的建设性AN预编码方法产生优于传统的AN计划的发射功率以及符号出错率（SER）方面的性能。
2016-12-27 cs.IT math.IT
Cooperative Precoding with Limited 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，如果预编码器设计未能考虑信道状态信息（CSI）反馈中的不准确性，则所得到的性能增益在实践中可能显著受损。本文解决了这个问题，考虑有限速率CSI反馈从接收机到他们的干扰发射机在两个用户的多输入多输出（MIMO）干扰信道，称为合作反馈，并提出了一个系统的方法设计收发器，包括线性预编码器和均衡器。具体地，每个预编码器/均衡器被分解为内部和外部分量，分别用于使交叉链路干扰为零和实现阵列增益。内部预编码器/均衡器被进一步优化，以抑制由有限速率协作反馈引起的残留干扰。此外，剩余干扰由附加标量协作反馈信号调节，所述附加标量协作反馈信号被设计成使用包括固定干扰裕度和最大总和吞吐量的不同标准来控制传输功率。最后，所需的合作预编码器的反馈比特的数量推导出限制由于预编码器量化的吞吐量损失。
2012-02-27 cs.IT math.IT
On the Interference Cancellation by Reduced Channel Zero Forcing Class of Precodings in Massive MIMO Systems
在本文中，我们研究了多输入多输出（MIMO）系统中的接收机和发射机的干扰消除能力，通过理论计算和数值模拟Quadriga。我们研究了所谓的减少信道迫零（RCZF）类预编码以及最小MSE干扰抑制组合器（MMSE-IRC）和QR最大似然检测（QR-MLD）接收机。基于非常简单，但非常有用的代数操作，他们的渐近等价性证明分析和模拟证明。我们的理论和实验结果证实，MMSE-IRC和QR-MLD接收机结合RCZF预编码提供完整的干扰抑制渐近。
2022-02-01 cs.IT cs.NI math.IT
Precoding in Multibeam Satellite Communications: Present and Future Challenges
每当多波束卫星系统在其覆盖区域内以非常积极的频率复用为目标时，波束间干扰就成为增加系统总吞吐量的主要障碍。事实上，位于波束边缘处的用户即使对于适度积极的重用-2规划也遭受非常大的干扰。虽然已经在卫星终端处研究了波束间干扰管理的解决方案，但事实证明，性能改善并不能证明增加的终端复杂性和成本是合理的。在本文中，我们将关注发生在发射机（即网关）的干扰缓解技术。基于这种理解，我们提供了我们的愿景先进的预编码技术和用户聚类方法的多波束宽带固定卫星通信。我们还讨论了部署预编码方案的实际挑战以及最近发布的DVB-S2 X标准中引入的支持。还提供了采用预编码的新颖配置的未来挑战。
2015-06-26 cs.IT math.IT
Interference Exploitation via Symbol-Level Precoding: Overview, State-of-the-Art and Future Directions
干扰传统上被视为无线通信系统中的性能限制因素，其将被最小化或减轻。然而，最近的工作已经表明，通过操纵干扰信号，使得它们在接收器侧相长地相加，可以使已知干扰有益，并且进一步提高各种无线场景中的系统性能，这是通过符号级预编码（SLP）实现的。本文从相长干扰和相消干扰的分类入手，从多天线无线通信系统中预编码设计的角度，对干扰利用技术进行了研究。给出了CI的定义，并针对常见的调制类型给出了相应的数学表征，在此基础上讨论了基于优化的预编码技术。此外，还描述了CI预编码到其他应用场景以及用于硬件效率的扩展。概念验证的测试平台证明了CI预编码的潜在的实际实施，最后提出了一个开放的问题和实际挑战的列表，以启发和激励在这一领域的进一步研究方向。
2019-07-12 cs.IT eess.SP 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
Interference Alignment with Partially Coordinated Transmit Precoding
在本文中，我们介绍了一种有效的干扰对齐（IA）算法，利用部分协调传输预编码，以提高并发无干扰传输的数量，即，多小区下行链路中的复用增益。提出的协调模型是这样的，每个基站同时发送到两个用户和每个用户由两个基站服务。首先，我们在一个K-用户系统中的信息理论上界的自由度（DOF），通用IA是适当的时，$K \leq 3$，而建议的部分协调IA是适当的时，$K \leq 5$。然后，我们得到一个非迭代，即，一枪，IA算法的建议方案时，$K \leq 5$。我们表明，对于一个给定的延迟，回程数据率的要求，所提出的方法与K线性增长。Monte-Carlo仿真结果表明，在实际信噪比水平下，该算法比迭代IA算法具有更高的系统吞吐量。
2011-03-22 cs.IT math.IT
RRH clustering and transmit precoding for interference-limited 5G CRAN downlink
在这项工作中，我们考虑云RAN架构，并专注于天线域（AD）暴露于来自相邻AD的外部干扰的下行链路。以系统和速率作为性能度量，并且假设在聚合节点（AN）处可以获得完美的信道状态信息，我们实现i）贪婪用户关联算法，以及ii）贪婪远程无线电头端（RRH）分簇算法。然后，我们改变各个RRH集群的大小，并评估和比较由于两种不同的传输预编码方案，即i）迫零波束成形（ZFBF），ii）协调波束成形（CB），当暴露于相同种类的外部干扰时的总速率增益。从系统级仿真结果中，我们了解到在干扰受限的情况下：i）RRH集群有助于，即，当RRH协作时的{ \it成本调整}性能优于当它们不协作时的性能，ii）对于发送预编码，CB方案优于ZFBF方案。最后，我们详细讨论了RRH集群的成本，即，导频开销（以及驱动它的元素），结合其对系统和速率的影响，并讨论其对RRH的基带处理能力的影响。
2015-10-26 cs.IT math.IT
A Multicast Approach for Constructive Interference Precoding in MISO Downlink Channel
本文研究了联合利用数据信息（DI）和信道状态信息（CSI）的概念，以设计用于多输入单输出（MISO）下行链路信道的符号级预编码器。在这个方向上，同时的数据流之间的干扰被转换为有用的信号，可以提高下行链路传输的信号干扰噪声比（SINR）。我们提出了一种基于最大比传输（MRT）的算法，该算法联合利用DI和CSI从这些有用的信号中获益。在这种情况下，提出了一种新的框架，以最大限度地减少功耗，通过形式化的建设性干扰下行链路信道和多播信道之间的对偶。数值结果表明，所提出的计划优于其他国家的最先进的技术。
2015-05-12 cs.IT math.IT
Precoding in Multigateway Multibeam Satellite Systems
本文研究了一个多网关多波束卫星系统，每个波束具有多个馈源。在这些系统中，每个网关服务于一组波束（集群），使得在不同的地理区域生成总体数据业务。波束之间的全频率重用被认为是干扰缓解技术是强制性的。准确地说，本文的目的是设计的预编码方案，与单网关方案相比，需要两个主要的挑战。首先，预编码矩阵将被分成分配给每个网关的馈送组。第二，在每个网关处需要完整的信道状态信息（CSI），导致大的通信开销。为了解决这些问题，提出了一种基于信道矩阵的正则化奇异值块分解的设计，使得簇间（即不同簇的波束）和簇内（即相同簇的波束）干扰都最小化。此外，为了降低网关间的通信量，分析了不同的网关协作方案。此外，馈线链路干扰（即不同的馈线链路之间的干扰）的影响进行了分析，它是数字和分析表明，系统的性能分别降低每当这种干扰发生，即使预编码恢复这种额外的干扰。最后，考虑到最新的固定宽带通信标准DVB-S2 X的数字仿真，使量化的反馈效果进行评估。即使网关之间的合作程度较低，所提出的预编码技术也能实现接近单个网关操作的性能。
2015-07-01 cs.IT math.IT
Polarization-Dependent Loss Mitigation via Orthogonal Design Precoding and Interference Cancellation
针对偏振相关损耗信道，本文通过仿真验证正交设计预编码与干扰消除方案在 16-QAM 和 Chase 译码扩展汉明内码下仍有效，并提出仅需单内码、无 PDL 时无损失的近最优实用变体。
2025-03-14 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Symbol-Level Precoding in Multiuser MISO Based on Relaxed Detection Region
本文讨论了利用多天线系统下行链路中同时多用户传输之间的干扰问题。利用符号级预编码，讨论了一种通过联合利用信道状态信息（CSI）和数据信息（DI）来解决多用户干扰的新方法。数据流之间的干扰在某些条件下被转换为有用信号，该有用信号可以提高下行链路传输的信号干扰噪声比（SINR），并因此提高系统的能量效率。在这种情况下，已经提出了新的相长干扰预编码技术，其解决了在每个用户的接收机处具有单独SINR约束的发射功率最小化（最小功率）。在本文中，我们推广的CI预编码设计的假设下，接收到的MPSK符号可以驻留在一个宽松的区域，以便被正确地检测。此外，加权最大化的最小信噪比在所有用户之间的研究，考虑到宽松的检测区域。符号出错率分析（SER）的预编码进行了讨论，以表征发射功率降低和SER增加之间的权衡，由于松弛。在此基础上，分析了该技术的能量效率性能。最后，大量的数值结果表明，所提出的计划优于其他国家的最先进的技术。
2015-04-25 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
An Enhanced Leakage-Based Precoding Scheme for Multi-User Multi-Layer MIMO Systems
在本文中，我们提出了一种增强的基于泄漏的预编码方案，即，层信号与泄漏加噪声比（层SLNR）方案，用于多用户多层MIMO系统。具体地，层SLNR方案将MIMO接收机结构并入预编码器设计过程中，这使得信号功率和干扰/泄漏功率的公式化更准确。此外，层SLNR方案不仅考虑了来自不同用户的层间干扰，而且还考虑了来自相同用户的层间干扰，这在以前的研究中通常假设为零。结果表明，在多用户多层MIMO系统中，分层SLNR方案能够在层间信号功率和层间干扰功率之间取得较好的平衡，从而获得较好的系统性能。仿真结果验证了分层SLNR方案的有效性和优越性。
2014-07-15 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 Reduction in Multi-Cell Massive MIMO Systems II: Downlink Analysis for a Finite Number of Antennas
对于下行链路多小区预编码，通常假设在基站（BS）处共享全局信道信息。在每个BS配备有大量天线的大规模多输入多输出（MIMO）系统的背景下，共享瞬时衰落信道系数消耗大量资源。要考虑实际可实现的方法，我们在本文中研究的干扰减少预编码的基础上使用的大规模衰落系数，依赖于路径损耗模型和独立于一个特定的天线。我们专注于下行链路多小区预编码设计时，每个基站配备了一个实际上有限数量的天线。在这种操作制度下，导频污染不是主要的干扰源，需要减轻所有类型的干扰。本文使用优化方法设计预编码方法，使网络中的所有用户都能获得相同的服务质量（QoS），即，最大化所有用户之间的最小信号与干扰加噪声比（SINR）。所提出的优化问题被证明是拟凸的，并且可以得到最优解。我们还提出了低复杂度的次优算法，通过上行链路和下行链路的对偶。仿真结果表明，所提出的预编码方法提高了5%的中断率超过1000倍，相比其他已知的干扰抑制技术。
2014-11-15 cs.IT math.IT
Downlink macro-diversity precoding-aided spatial modulation
本文提出了一种下行宏分集预编码辅助空间调制（MD-PSM）方案，其中两个基站（BS）同时与单个移动台（MS）通信。因此，所提出的方案实现了传统PSM方案的两倍的频谱效率。为了使解调成为可能，在两个BS处使用的两个信号星座集应当是不相交的。此外，由于两个BS使用相同的空间维度，即，在接收天线的索引中，两个星座集的Minkowski和应该包括不重复的符号。这是通过旋转第二BS所使用的星座集来实现的，其中出错率也被最小化。在获得几种情况下的最佳旋转角度后，引入了一种降低复杂度的最大似然接收机。仿真结果表明，在发射天线和接收天线数均为4，目标误码率为10^{-4}的情况下，MD-PSM方案的性能分别比传统PSM方案提高了17.3 dB和12.4 dB，而频谱效率则提高了一倍。此外，由于MDPSM的分布式性质，它表明，新的MD-PSM计划的分集阶数是传统的PSM的两倍。
2017-12-19 cs.IT math.IT
Precoding for the AWGN Channel with Discrete Interference
对于具有输入字母表$\mathcal{X}$和状态字母表$\mathcal{S}$的状态依赖DMC，其中i.i.d.状态序列在发射机处是因果已知的，它示出了通过使用香农\emph{associated}信道的$|\mathcal{X}|^{|\mathcal{S}|}$输入符号中的至多$|\mathcal{X}||\mathcal{S}|-|\mathcal{S}|+1$，容量是可实现的。作为在发射机处具有边信息的状态相关信道的示例，在具有附加$Q$元干扰的AWGN信道上的$M$元信号传输，其中i.i.d.干扰符号在发射机处是因果已知的。对于高斯噪声功率为零的特殊情况，给出了容量为每信道使用$\log_2 M$比特的充分条件，该条件与干扰无关。研究了在给定任意干扰符号的信道输入均匀分布于信道输入字母表的约束下，最大化传输速率的问题。对于这种设置，提出了具有最佳预编码的通信系统的一般结构。
2007-07-03 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
Interference Exploitation Precoding for Multi-Level Modulations: Closed-Form Solutions
本文研究了多用户多输入单输出（MU-MISO）系统下行链路多级调制的封闭形式干扰利用预编码。我们考虑两种不同的情况下：第一，对于服务的用户的数量不大于在基站（BS）的发射天线的数量的情况下，我们数学推导出最佳的预编码结构的基础上的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件。通过对对偶问题进行公式化，将多级调制的预编码问题转化为使用二次规划（QP）优化的预缩放操作。我们进一步考虑服务用户的数量大于BS处的发射天线的数量的情况。通过使用伪逆，我们证明了预缩放向量的最优解等价于零奇异值对应的右奇异向量的线性组合，并推导出等价的QP公式。我们还提出的条件下，复用更多的流比发射天线的数量是可以实现的。对于这两种情况下，我们提出了一个修改的迭代算法来获得最佳的预编码矩阵，以及一个次优的封闭形式的预编码器。数值结果验证了我们推导的多级调制的最佳预编码结构，并证明了干扰利用预编码的优越性。
2018-11-08 cs.IT eess.SP math.IT
Precoding Methods for MISO Broadcast Channel with Delayed CSIT
最近的信息理论的结果表明，在多用户下行链路MIMO信道上的预编码与延迟的信道状态信息在发射机（CSIT）可能会导致数据率远远超过没有任何CSIT获得的数据率，即使在极端的情况下，当延迟的信道反馈是完全过时的反馈延迟超过信道相干时间。这个令人惊讶的结果是基于干扰重复和对准的思想，其允许接收器重建完全抵消干扰的信息符号，使其成为无限SNR范围中的最佳方案。在本文中，我们提出了一个类似的问题，但在有限的SNR下。我们提出了第一个预编码器的建设，它匹配以前的结果在无限的SNR，但达到了一个有用的权衡干扰对齐和信号增强在有限的SNR之间，允许在实际设置中的显着性能改善。本文提出了两种通用的预编码方法，通过虚拟MMSE和互信息优化，实现了信号增强和干扰对齐之间的折衷。仿真结果表明，由于这两个方面之间的妥协，实质性的改善。
2012-07-09 cs.IT math.IT
Precoding for Outage Probability Minimization on Block Fading Channels
中断概率极限是受衰落影响的编码通信系统的字出错率的基本且可实现的下限。该限制主要由两个参数决定：分集阶数和编码增益。利用线性预编码，在块衰落信道中无需纠错码就可以实现全分集。然而，预编码对编码增益的影响并不是很清楚，主要是由于中断概率的复杂表达式。使用几何方法，本文建立了简单的中断概率上界，最小化产生的预编码矩阵，实现非常好的性能。对于离散的字母表，它示出的星座扩展和预编码的组合是足够接近的最小可能的中断实现的i.i.d.高斯输入分布，从而基本上最大化编码增益。
2012-10-04 cs.IT math.IT
Channel Shortening by Large Multiantenna Precoding in OFDM
大于循环前缀（CP）的信道延迟扩展在正交频分复用（OFDM）中产生载波间/符号间干扰（ISI/ICI）。最近对低延迟应用的兴趣促使使用较短的OFDM符号，其中可以以干扰为代价缩小CP，或者保持CP但具有较大的开销。或者，本文研究了利用大的多天线预编码的属性，以引导发送的信号能量朝向信道路径内的CP不足的信道缩短方法。结果表明，ISI/ICI可以渐近消除传统的基于子载波的预编码与无限数量的天线。这是通过在频率选择性预编码器内部引入时间延迟选择性以便移除不期望的延迟信号、提供干扰减轻与多径组合增益之间的折衷并且导致高SNR中的后续增益来实现的。这种频域预编码方法，创造的时间-频率（TF）预编码，相比时间反转（TR）滤波，其渐近速率是最佳的，但引入后调制处理与信道相关的信号失真。除了保持传统的预编码多天线OFDM结构之外，有限大小的分析表明，TF预编码比TR滤波更快地收敛到其渐近速率，使得TF预编码可以在具有不那么多天线的高SNR机制中优于TR滤波。
2021-02-11 cs.IT math.IT
Multi-Layer Precoding: A Potential Solution for Full-Dimensional Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）系统通过提供复用增益的数量级增加来实现高总和频谱效率。然而，在时分复用系统中，小区之间的上行链路训练导频的重用导致额外的信道估计误差，这导致下行链路小区间干扰，即使在采用大量天线时也是如此。由于大的信道维度，使用传统网络MIMO技术来处理这种干扰是具有挑战性的。此外，大天线预编码/组合矩阵的实现与高硬件复杂度和功耗相关联。在本文中，我们提出了多层预编码，使高效和低复杂度的操作在全维大规模MIMO，其中大量的天线在两个维度上使用。在多层预编码中，每个基站的预编码矩阵被写为多个预编码矩阵的乘积，每个预编码矩阵被称为层。多层预编码（i）利用大规模MIMO信道的方向特性来管理具有低信道知识要求的小区间干扰，以及（ii）允许使用低复杂度混合模拟/数字架构的高效实现。我们提出了一个特定的全维大规模MIMO系统的多层预编码设计。这种预编码设计的性能进行了分析，每个用户的可达速率一般信道模型的特点。然后证明了所提出的多层预编码设计的渐近最优性的一些特殊的，但重要的信道。数值仿真验证了分析结果，并说明了与传统的导频污染的大规模MIMO解决方案相比，多层预编码的潜在收益。
2016-10-13 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
Block-Level Interference Exploitation Precoding without Symbol-by-Symbol Optimization
基于相长干扰（CI）概念的符号级预编码（SLP）优于传统的块级预编码（BLP），但代价是在预编码设计过程中逐个符号地优化。在本文中，我们提出了一种基于CI的块级预编码（CI-BLP）方案的多用户多输入单输出（MU-MISO）通信系统的下行链路传输，其中我们设计了一个恒定的预编码矩阵的一个块的符号时隙，同时利用CI为每个符号时隙。一个单一的优化问题，制定最大限度地提高整个块的最小CI效果，从而降低了传统的SLP的计算成本，因为优化问题只需要解决一次每块。通过利用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件和对偶问题公式，原始优化问题最终被证明是等价于一个单纯形上的二次规划（QP）。数值结果验证了我们的推导，并表现出优越的性能所提出的CI-BLP计划比传统的BLP和SLP方法，由于放宽块级功率约束。
2022-03-23 cs.IT eess.SP math.IT
Near-Optimal Interference Exploitation 1-Bit Massive MIMO Precoding via Partial Branch-and-Bound
在本文中，我们专注于1比特预编码的大规模天线系统在下行链路中的建设性干扰（CI）的概念的基础上。通过公式化的优化问题，旨在最大化CI效果受到1比特的约束的发送信号，我们数学证明，当放松1比特的约束，大多数所获得的发送信号已经满足1比特的约束。基于这一重要的观察，我们提出了一个1比特的预编码方法，通过部分分支定界（P-BB）的方法，其中的BB过程只执行的条目，不符合1比特的约束。所提出的P-BB使得能够在大规模天线场景中使用BB框架，这由于其过高的复杂性而不适用。数值结果表明，所提出的1比特预编码算法的一个接近最佳的错误率性能。
2020-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
Weighted MMSE Precoding for Constructive Interference Region
在本文中，我们提出了一个符号级预编码（SLP）的设计，旨在最大限度地减少接收信号和星座点之间的加权均方误差位于建设性干扰区域（CIR）。与大多数现有的SLP方案，仅依赖于信道状态信息（CSI），该方案利用CSI和噪声的分布信息，以实现改进的性能。我们首先提出了一个简单的通用描述CIR，方便随后的SLP设计。这样的目标可以进一步制定为一个非负最小二乘（NNLS）的问题，这可以有效地解决了有效集算法。此外，加权最小均方误差（WMMSE）预编码和现有的SLP可以很容易地验证所提出的方案的特殊情况。最后，仿真结果表明，所提出的预编码优于国家的最先进的SLP计划在整个信号噪声比范围内，在未编码和编码的系统，而没有额外的复杂性比传统的SLP。
2022-10-01 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Analog-Digital Precoding for Interference Exploitation
研究了多用户大规模多输入单输出（MISO）系统，重点研究了基站（BS）采用混合模数预编码和低成本1比特数模转换器（DAC）的下行链路系统。在本文中，我们提出了一种混合下行链路传输方案，其中模拟预编码器是基于SVD分解形成的。在数字域中，我们利用相长干扰的概念直接设计发射信号，而不是设计线性发射预编码矩阵。最优化问题，然后制定调制星座的几何形状的基础上，被证明是非凸的。我们放松上述优化，并表明放松的优化可以转化为一个线性规划，可以有效地解决。数值结果验证了该方案在混合大规模多输入多输出下行链路系统中的优越性。
2018-10-29 cs.IT eess.SP 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
Precoding-Based Network Alignment For Three Unicast Sessions
我们考虑的问题，网络编码跨越三个单播会话的有向无环图，其中每个发送器和接收器连接到网络通过一个单一的边缘的单位容量。我们考虑一个网络模型，其中网络的中间部分只执行随机线性网络编码，并将我们的方法限制为基于预编码的线性方案，其中预编码器使用预编码矩阵对源符号进行编码。我们适应基于预编码的干扰对齐技术，最初开发的无线干扰信道，构建一个基于预编码的线性方案，我们称为{ \em基于预编码的网络对齐方案（PBNA）}。此设置与无线干扰信道之间的主要区别在于，网络拓扑可能会在传输矩阵的元素之间引入相关性，我们将其称为耦合关系，并且可能会影响PBNA的可实现速率。我们确定所有可能的这种耦合关系，并解释这些耦合关系的网络拓扑结构和多项式时间算法来检查这些耦合关系的存在。最后，我们表明，根据网络中存在的耦合关系，基于预编码的线性方案实现的最佳对称速率可以只取三个可能的值，所有这些都可以通过PBNA实现。
2014-05-21 cs.IT math.IT
Symbol Based Precoding in The Downlink of Cognitive MISO Channels
提出了一种在MISO认知系统下行链路中进行符号级预编码的方法。新方案试图联合利用数据和信道信息来设计预编码，使认知基站（CBS）的发射功率最小化，而不违反主系统施加的干扰温度约束。在这个框架中，数据信息在符号级处理，这使得能够将认知用户之间的用户内干扰表征为应被利用的有用能量的附加源。建立了构造性多用户传输与物理层组播系统之间的关系。进行了大量的模拟，以验证所提出的技术，并将其与传统的技术进行比较。
2015-05-08 cs.IT math.IT
Remote Interference Mitigation through Null Precoding and Fractional Programming
University of Toronto（多伦多大学）；Royal Military College of Canada（加拿大皇家军事学院）；Ericsson Canada（爱立信加拿大）
针对5G大气波导引起的远程干扰问题，提出基于到达角估计、零预编码与分数规划的干扰消除方案，显著改善信道估计精度并在低发射功率下恢复上行通信。
2025-10-11 cs.IT 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
Intelligent Reflecting Surface-Aided Multiuser Communication: Co-design of Transmit Diversity and Active/Passive Precoding
本文研究IRS辅助多用户通信系统，利用IRS公共相移实现发射分集服务高移动性用户且无需CSI，同时联合优化主动/被动预编码服务低移动性用户，以最小化基站总发射功率。
2024-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Precoding with X- and Y-Codes
我们考虑一个时分双工（TDD）$n_t \times n_r$多输入多输出（MIMO）系统，在发送端和接收端都有信道状态信息（CSI）。我们提出了X-和Y-码，以实现高复用和分集增益在低复杂度。所提出的预编码方案是基于奇异值分解（SVD）的信道矩阵的MIMO信道转换成并行的子信道。然后，在SVD预编码之前，通过对子信道进行配对，使用X码和Y码来提高分集增益。特别地，具有良好分集的子信道与具有低分集增益的子信道配对。因此，使用$2 \times 2$实矩阵对一对声道进行联合编码，该实矩阵是固定的{ \em先验}并且不随每个声道实现而改变。对于X码，这些矩阵是由单个角度参数化的2维旋转矩阵，而对于Y码，这些矩阵是2维左上三角矩阵。X码和Y码的最大似然解码（MLD）的复杂度都很低。具体地，Y码的解码复杂度与标量信道的解码复杂度相同。此外，我们提出了X-，Y-预编码器，其结构与X-，Y-码相同，但编码矩阵适合于每个信道的实现。解析地导出了X、Y码/预编码器的最优编码矩阵。最后，可以观察到，X-码/预编码器执行更好的条件良好的信道，而Y-码/预编码器执行更好的条件不佳的信道，当与文献中的其他预编码方案相比。
2009-12-10 cs.IT math.IT
Improved Achievable Rates for Regularized Tomlinson-Harashima Precoding in Multiuser MIMO Downlink
Tomlinson-Harashima预编码（THP）被认为是一种重要的预编码方案，因为它能够有效地消除发射机侧的已知干扰。因此，通过THP实现的信息速率优于通过常规线性预编码方案实现的信息速率。本文推导了在加性高斯白噪声（AWGN）信道下正则化THP方案的可达信息速率的一个新的下界。分析结果表明，在低信噪比范围内，该下界比原下界更紧，当信噪比趋于无穷大时，所有下界收敛到0.5xlog2（6SNR/πe）.
2011-01-04 cs.IT math.IT
Joint Transmit Precoding for the Relay Interference Broadcast Channel
蜂窝系统中的中继是干扰受限的。当中继与传输策略联合优化时，实现了最高的端到端和速率。不幸的是，干扰将链路耦合在一起，使得联合优化具有挑战性。此外，当一些链路具有主导的第一链路而其他链路具有主导的第二链路时，端到端多跳性能对速率失配敏感。本文提出了一种在中继干扰广播信道（基于中继的蜂窝系统的通用模型）的发射机和中继站处设计线性发射预编码器的算法，以最大化端到端和速率。首先，中继被设计为最大化第二跳和速率。接下来，近似的端到端的速率，取决于分时分数和第二跳的速率被用来制定一个总和效用最大化的问题，设计的发射机。该问题通过迭代地最小化均方误差的加权和来解决。最后，调整发射机处的发射预编码器的范数以消除速率失配。该算法允许分布式实现，并具有快速收敛。仿真结果表明，该算法的性能优于单跳干扰管理策略的合理应用分别在两跳。
2012-09-21 cs.IT math.IT
Coordinated Regularized Zero-Forcing Precoding for Multicell MISO Systems with Limited Feedback
研究了有限反馈多小区多用户多输入单输出系统的协调正则迫零预编码。我们首先推导出一个近似的预期信号与干扰加噪声比的建议计划与完美的信道方向信息（CDI）在基站（BS）。我们还推导出一个预期的SINR近似有限反馈系统与随机矢量量化（RVQ）的码本CDI在BS。使用基于RVQ的有限反馈CDI的预期干扰结果，我们提出了一种自适应反馈比特分配策略，通过划分服务和小区外干扰信道之间的比特总数来最小化预期干扰。数值结果表明，所提出的自适应反馈比特分配方法提供了一个频谱效率增益比现有的协调迫零方案。
2016-02-17 cs.IT math.IT
Interference Exploitation Precoding Made Practical: Closed-Form Solutions with Optimal Performance
在本文中，我们提出了封闭形式的预编码方案，具有最佳性能的建设性干扰（CI）开发在多用户多输入单输出（MU-MISO）下行链路。我们首先考虑一个优化，我们最大限度地提高建设性的区域和检测阈值之间的距离。严格和非严格的相位旋转的情况下，被认为是可以进一步制定为凸优化问题。对于具有严格相位旋转的优化，我们在数学上推导出具有拉格朗日和Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件的最佳波束形成结构。通过制定其对偶问题，优化问题被进一步证明是等价的二次规划（QP）在一个单纯形，它可以更有效地解决。然后，我们扩展我们的分析的情况下，非严格的相位旋转，在数学上表明，一个K维优化非严格的相位旋转是等价于一个2K维优化严格的相位旋转的问题制定。与传统的迫零（ZF）预编码的连接也进行了讨论。基于上述分析，我们进一步提出了一个迭代的封闭形式的计划，以获得最佳的波束形成矩阵，其中在每一次迭代的封闭形式的解决方案，可以得到。数值结果验证了我们的分析和所提出的迭代方案的最优性，并进一步表明，所提出的封闭形式的计划是更有效的比传统的QP算法与相邻点的方法，这激励使用CI波束成形在实际的无线系统。
2017-12-21 cs.IT math.IT
Optical Adaptive Precoding for Visible Light Communications
多输入多输出（MIMO）技术在可见光通信（VLC）中表现出了巨大的潜力，因为它们可以克服调制带宽的限制，并在频谱效率和链路可靠性方面提供实质性的改善。然而，MIMO系统通常遭受信道间干扰，这导致系统性能的严重退化。在这种情况下，我们提出了一种新的光自适应预编码（OAP）方案的MIMO VLC系统的下行链路，它利用传输符号的知识，以提高有效的信号与干扰加噪声比。我们还推导出误码率表达式下完美的和过时的信道状态信息（CSI）的OAP。我们的结果表明，该方案是更强大的CSI错误和信道相关性，相比传统的信道反转预编码。
2017-02-06 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
Linear Precoding Designs for Amplify-and-Forward Multiuser Two-Way Relay Systems
双向中继可以提高两用户协作通信的频谱效率。它在多用户系统中也有很大的潜力。设计多用户双向中继系统（MU-TWRS）的一个主要问题是设计收发器或预编码器来抑制同信道干扰。本文旨在研究蜂窝MU-TWRS中的线性预编码设计，其中多天线基站（BS）通过具有放大转发中继策略的多天线中继站（RS）与多个移动站（MS）进行双向通信。设计目标是优化上行链路性能，包括总均方误差（Total-MSE）和和速率，同时保持下行链路信号的单个信号与干扰加噪声比（SINR）要求。我们表明，与RS预编码器固定的BS预编码设计可以转化为一个标准的二阶锥规划（SOCP），并有效地获得最优解。RS预编码设计与BS预编码器固定，另一方面，是非凸的，我们提出了一个迭代算法来找到一个局部最优解。然后，通过交替求解BS预编码和RS预编码，得到联合BS-RS预编码。仿真结果验证了所提出的预编码方案的有效性。
2012-09-17 cs.IT math.IT
