Pilot Reuse Factor with Large Scale Fading Precoding for Massive MIMO
大规模MIMO技术的根本限制是导频污染效应。当终端使用相同的正交信号时，在上行链路训练期间发生这种效应。提出了一种基于大尺度衰落预编码的导频复用因子来减轻导频污染的影响。导频重用因子被设计为向相邻小区分配唯一的正交信号。这些独特的正交信号仅在小区内被重用，因此，导频内污染是唯一的问题。然后使用大规模衰落预编码来减轻导频内污染效应。针对不同的导频重用因子计算平均可实现的和速率。通过MATLAB仿真的实验结果表明，较高的导频复用因子给出了更好的平均可达和速率。
2017-02-08 cs.IT math.IT
Information Rate Performance of Massive MU-MIMO Uplink with Constant Envelope Pilot-based Frequency Synchronization
在本文中，我们考虑了一个恒定的包络（CE）导频为基础的低复杂度的多用户大规模MIMO系统的频率同步技术。复杂度-性能权衡的研究表明，这种基于CE导频的技术提供了更好的MSE性能相比，现有的低复杂度高PAPR导频为基础的CFO（载波频率偏移）估计。数值研究了TR-MRC接收机在非理想信道状态下的信息速率性能，结果表明，在大规模MIMO系统中，基于CE导频的CFO估计器比现有的低复杂度CFO估计器具有更高的能量和频谱效率。还观察到，利用该基于CE导频的CFO估计，可以实现$\mathcal{O}(\sqrt{M})$阵列增益。
2016-05-20 cs.IT math.IT
Smart Pilot Assignment for Massive MIMO
大规模多输入多输出（MIMO）系统利用基站（BS）处的大量天线来服务多个用户，该系统由于小区间干扰而遭受导频污染。本文提出了一种智能导频分配（SPA）方案，以改善严重导频污染用户的性能。具体地，通过利用衰落信道的大尺度特性，BS首先测量具有相同导频序列的用户在其他相邻小区中对每个导频序列造成的小区间干扰。然后，与随机分配导频序列给用户的传统方案相比，所提出的SPA方法以顺序的方式将具有最小区间干扰的导频序列分配给具有最差信道质量的用户，以提高其性能。仿真结果验证了该方案在典型大规模MIMO系统中的性能增益。
2015-07-15 cs.IT math.IT
Pilot Reuse Strategy Maximizing the Weighted-Sum-Rate in Massive MIMO Systems
研究了多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统中存在不同优先级的用户组时的导频复用问题。最近对导频重用的研究已经揭示，当相干时间间隔与用户数量的比率相当高时，不完全重用来自干扰小区的导频是有益的。本工作找到了最佳的导频分配策略，将最大化的加权和速率（WSR）给定的用户组具有不同的优先级。最优导频分配的封闭形式的解决方案推导出来，并示出，使直观的意义。性能比较表明，在较宽的信道条件下，使用额外导频集的最优导频分配比传统的全导频复用具有更好的WSR性能。
2017-05-02 cs.IT math.IT
Pilot Clustering in Asymmetric Massive MIMO Networks
我们考虑蜂窝大规模MIMO网络的上行链路。由于这些网络的频谱效率受到导频污染的限制，因此跨小区的导频分配至关重要。然而，找到有效的导频重用模式是不平凡的，特别是在实际的非对称基站部署中。在本文中，我们使用联盟博弈论来解决这个问题。每个小区都有自己独特的导频，并且可以与其他小区形成联盟以获得对更多导频的访问。我们开发了一个低复杂度的分布式算法，并证明收敛到一个单独的稳定联盟结构。仿真结果表明，快速的算法收敛和大量的性能增益超过一个细胞的联盟和充分的导频重用。
2015-07-14 cs.IT math.IT
Structured Compressive Sensing Based Superimposed Pilot Design in Downlink Large-Scale MIMO Systems
具有高频谱和能量效率的大规模多输入多输出（MIMO）是未来5G无线通信非常有前途的关键技术。对于大规模MIMO系统，准确的信道状态信息（CSI）获取是一个具有挑战性的问题，特别是当每个用户必须区分和估计来自下行链路中的大量发射天线的众多信道时。与传统的正交导频的导频开销随着发射天线的数量而增加的情况不同，我们提出了一种用于下行链路大规模MIMO场景的频谱有效的叠加导频设计，其中不同发射天线的频域导频在频域中占据完全相同的子载波。同时，大规模MIMO信道的时空共同稀疏性促使我们利用新兴的结构化压缩感知（CS）理论进行可靠的MIMO信道估计，并通过提出的结构化子空间追踪（SSP）算法实现，以低导频开销同时恢复多个信道。仿真结果表明，该方案性能良好，可以接近性能界。
2015-11-27 cs.IT math.IT
Joint Pilot Sequence Design and Power Control for Max-Min Fairness in Uplink Massive MIMO
针对大规模多输入多输出（MassiveMIMO，MultipleInputMultipleOutput）系统中的导频污染问题，对导频分配和导频发射功率进行了优化。虽然以前的作品已经处理导频分配作为一个组合问题，我们实现了一个更容易处理的问题制定直接优化的导频序列。为此，我们计算上的上行链路（UL）的频谱效率（SE）的下限，瑞利衰落信道的最大比（MR）检测和任意导频序列。我们优化的最大-最小SE相对于导频序列和导频功率，功率预算约束下。这成为一个NP难的符号问题，但我们提出了一个有效的算法，以获得多项式复杂度的局部最优解。数值结果表明，该算法的近最优性，并显示出显着的收益比现有的次优算法。
2017-03-06 cs.IT math.IT
Constant Envelope Pilot-Based Low-Complexity CFO Estimation in Massive MU-MIMO Systems
本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统中基于恒包络导频信号的载波频偏估计。该算法对基站天线接收到的导频信号的周期图进行空间平均。我们的研究表明，所提出的算法的复杂度只有线性的$M$（基站天线的数量）。此外，我们的分析和数值模拟还表明，在固定的用户数和固定的导频长度，所需的最小发射导频功率随着$M$的增加而减小为$\frac{1}{\sqrt{M}}$，同时保持固定的期望均方误差（MSE）的CFO估计。
2016-05-05 cs.IT math.IT
User Capacity of Pilot-Contaminated TDD Massive MIMO Systems
由于导频污染会导致信号干扰噪声比（SINR）饱和，因此被认为是时分复用（TDD）大规模多输入多输出（Massive MIMO）系统的主要限制因素。然而，导频污染将如何限制下行链路大规模MIMO的用户容量，即，可接受用户的最大数量尚未得到解决。本文给出了在导频污染的情况下，用户数大于导频序列长度的大规模MIMO用户容量的显式表达式。此外，实现用户容量的方案，即，上行链路导频训练序列和下行链路功率分配已经被识别。通过使用这种容量实现方案，可以满足每个用户的SINR要求，并且在大天线尺寸（LAS）机制中能量有效的传输是可行的。与两个非容量实现方案的比较突出了我们提出的方案在实现更高的用户容量方面的优越性。
2014-11-01 cs.IT math.IT
Pilot Decontamination Through Pilot Sequence Hopping in Massive MIMO Systems
这项工作涉及应用大规模多输入多输出（MIMO）技术的无线蜂窝网络。在这样的系统中，给定小区中的基站配备有非常大数量（数百甚至数千）的天线并且服务于多个用户。在基站处使用上行链路导频序列来执行从基站到每个用户的信道的估计。这样的信道估计过程遭受导频污染。在给定小区中使用正交导频序列，但是由于正交序列的短缺，必须在相邻小区中重用相同的导频序列，从而导致导频污染。本文提出的解决方案抑制了导频污染，而不需要在小区之间进行协调。在每个传输时隙执行导频序列跳变，这提供了导频污染的随机化。使用修改后的卡尔曼滤波器，它示出，这种随机化的污染可以显着抑制。与传统的估计方法的比较表明，在低流动性的均方误差可以降低多达一个数量级。
2015-05-21 cs.IT math.IT
Power Control for Massive MIMO Systems with Nonorthogonal Pilots
这封信表明，优化发射功率以及优化设计的非正交导频可以显着减少导频污染，提高整体吞吐量的上行链路多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统相比，传统的计划，使用正交导频。给定优化的非正交导频，由于快衰落的存在，作为大规模路径损耗的函数的功率控制可以被认为是随机优化问题。本文提出了一种确定性的方法来解决这个问题，然后进一步提出了一种随机优化方法，利用逐次凸逼近作为基准来量化所提出的方法的性能。仿真结果表明，使用优化的非正交导频与功率控制，以对抗导频污染的显着优势。
2019-12-21 cs.IT math.IT
Enhancing Favorable Propagation in Cell-Free Massive MIMO Through Spatial User Grouping
无小区（CF）大规模多输入多输出（MIMO）是一种分布式天线系统，其中随机分布在覆盖区域上的大量回程链路接入点同时服务于较少数量的用户。CF Massive MIMO继承了Massive MIMO系统的良好传播。然而，高度依赖于网络拓扑结构和环境的良好传播水平可能会受到用户空间相关性的阻碍。在本文中，我们研究了CF Massive MIMO网络的网络配置对有利传播水平的影响。我们制定了一个用户分组和调度优化问题，利用用户的空间多样性。该设计优化问题在一般情况下是NP难的。为了避免过高的计算成本，我们采用半定松弛方法来找到一个次优解。所提出的策略的有效性，然后通过数值计算结果表明，所研究的情况下的性能的一个不可忽视的改善进行验证。
2018-06-24 cs.IT math.IT
Pilot Decontamination in CMT-based Massive MIMO Networks
在时分双工（TDD）模式下的大规模MIMO网络中，导频污染问题在很大程度上限制了网络的期望容量。本文解决了这个问题，在余弦调制多音（CMT）为基础的大规模MIMO网络，利用其所谓的盲均衡属性。我们扩展和应用盲均衡技术从单天线的情况下，多蜂窝大规模MIMO系统，并表明它可以消除信道估计误差（由于导频污染效应），而不需要任何不同的小区之间的合作或传输额外的训练信息。我们的数值结果主张的功效，建议的盲技术，提高信道估计精度和消除的残留信道估计误差所造成的其他细胞的用户。
2014-06-19 cs.IT math.IT
Random Pilot and Data Access in Massive MIMO for Machine-type Communications
由具有数百个天线的基站表示的大规模MIMO系统能够对许多设备进行空间复用，因此自然适合于在新兴应用（诸如机器类型通信）中服务密集的无线设备群。人群场景对基于导频的信道状态信息获取提出了新的挑战，并要求导频接入协议与设备活动的间歇模式相匹配。针对大规模MIMO系统的上行链路，提出了一种基于随机接入的联合导频分配和数据传输协议。该协议依赖于对随机接入过程中产生的导频冲突事件的多个传输时隙进行平均。我们推导出新的上行链路和速率表达式，考虑到导频冲突，间歇性设备活动和干扰。得到了简化的边界，并用于优化设备激活概率和导频长度。性能分析表明，性能如何缩放作为天线的数量和传输时隙持续时间的函数。
2017-09-05 cs.IT math.IT
Fractional Pilot Reuse in Massive MIMO Systems
已知导频污染是大规模MIMO多小区通信的主要损害之一。受分数频率复用的概念和最近的贡献之间的非相邻小区的导频重用的启发，我们提出了一种新的导频分配方案，以减轻这种影响。关键思想是允许最靠近其基站的相邻小区中的用户重用相同的导频序列。专注于上行链路，我们得到的表达式为不同的线性组合技术在基站的每个小区的整体频谱效率，并使用它们来获得最佳的导频复用参数和最佳的预定用户数。数值结果表明，相对于现有技术的频谱效率显着改善。
2015-06-16 cs.IT math.IT
Pilot Beam Sequence Design for Channel Estimation in Millimeter-Wave MIMO Systems: A POMDP Framework
本文研究了大容量毫米波MIMO系统中用于信道估计的自适应导频波束序列设计问题。通过利用具有虚拟信道表示的mmWave MIMO信道的稀疏性并对视线（LOS）和反射簇的物理移动施加马尔可夫随机游走假设，示出了大型mmWave MIMO系统中的稀疏信道估计问题简化为在二维矩形网格中找到非零值bin的位置和值的顺序检测问题，而最优自适应导频设计问题可以归结为部分可观测马尔可夫决策过程（POMDP）的框架。在POMDP框架下，得到了一种最优自适应导频波束序列设计方法，以最大化给定时间段内的累积传输数据率。数值结果验证了我们的导频信号的设计方法，他们表明，所提出的方法产生良好的性能。
2014-09-30 cs.IT math.IT
Mitigating Pilot Contamination Through Location-Aware Pilot Assignment in Massive MIMO Networks
提出了一种新的位置感知导频分配方案，以减轻大规模多输入多输出（MIMO）网络中的导频污染，其中信道受到莱斯衰落。我们提出的方案利用用户的位置信息作为输入进行导频分配在网络中。基于位置信息，我们首先确定预期信号和干扰信号之间的视线（LOS）干扰。我们的分析表明，LOS干扰收敛到零的天线在基站（BS）的数量趋于无穷大，而有限数量的天线在BS的LOS干扰确实取决于特定的导频分配策略。根据这一启示，我们分配导频序列的大规模MIMO网络中的所有用户，使LOS干扰最小化有限数量的天线在BS。我们提出的方案优于随机导频分配方面实现了更高的上行链路和速率合理的值的Rician K因子。此外，我们提出了一个新的性能指标，它衡量的LOS干扰的强度，并表明它是一个很好的指标来分析导频分配方案的性能。理论分析和验证，通过数值模拟，以支持所提出的计划。
2016-09-28 cs.IT math.IT
Enhanced Channel Estimation in Massive MIMO via Coordinated Pilot Design
导频污染是多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统中的一个限制因素，因为它会严重损害信道估计。先前的工作已经建议跨小区协调导频设计，以便减少由导频污染引起的信道估计误差。在本文中，我们提出了一种使用分式规划的协调导频设计方法，以最小化信道估计中的加权均方误差（MSE）。特别是，我们最近提出的二次变换的MSE表达式，允许的影响，导频污染解耦。由此产生的问题的重新制定，使飞行员优化，在封闭的形式，如果他们可以任意设计。当导频被限制到一组给定的正交序列，导频优化减少到一个分配问题，可以解决加权二分匹配。此外，我们考虑的最大-最小公平性的数据率与正交导频，并获得所提出的方法的相关瑞利衰落的扩展。最后，仿真结果表明，所提出的（正交和非正交）导频设计的优势相比，国家的最先进的方法，在打击导频污染。
2020-08-11 cs.IT math.IT
ComSens: Exploiting Pilot Diversity for Pervasive Integration of Communication and Sensing in MIMO-TDD-Frameworks
在本文中，我们提出了一个完全集成的雷达和通信系统-命名为ComSens。我们利用两个不同的导频序列（一个用于上行链路，一个用于下行链路），条件是它们必须彼此不相关。在这样的框架内，从终端用户接收的信号和来自期望对象的反向散射信号具有不相关的导频。因此，基站能够区分来自用户的数据信号和来自对象的后向散射信号。我们假设时分双工（TDD）框架。导频序列被设计用于MIMO信道。我们评估信道MSE作为通信系统的品质因数。我们还表明，所设计的飞行员是不相关的一系列的时间滞后。此外，所设计的上行链路导频具有可忽略不计的自相关的时间滞后的范围内，导致脉冲状的自相关雷达感测。
2017-09-05 cs.IT math.IT
On the Pilot Contamination Attack in Multi-Cell Multiuser Massive MIMO Networks
在本文中，我们分析了导频污染（PC）攻击的多小区大规模多输入多输出（MIMO）网络与相关的导频。我们获得相关的导频使用用户容量实现导频序列设计。该设计依赖于一种算法，该算法基于所有合法用户的信号干扰噪声比（SINR）要求来设计相关导频序列。该导频设计即使在存在PC的情况下也能够实现所有用户的SINR要求。然而，这种设计有一些固有的局限性和脆弱性，例如已知的导频序列和不同导频序列之间的非零互相关。我们发现，这样的漏洞可能会被一个活跃的攻击者利用，以增加网络中的PC。出于这一动机，我们分析了相关的试点设计的漏洞，可以利用一个积极的攻击者。在此基础上，我们提出了一种有效的主动攻击策略在大规模MIMO网络相关的导频序列。我们的研究表明，在存在主动攻击的情况下，网络的用户容量区域显着减少。重要的是，即使在基站处具有无限数量的天线，也可能无法满足受影响最严重的用户的SINR要求。
2020-01-13 cs.IT math.IT
On Reusing Pilots Among Interfering Cells in Massive MIMO
由干扰小区之间的导频重用引起的导频污染仍然是限制大规模多输入多输出天线系统性能的重要障碍。为了处理这个问题，较少积极的重用导频涉及分配额外的导频干扰用户在本文中仔细检查。提出了分层导频复用方法，有效地减轻了导频污染，提高了系统的净吞吐量。在所建议的分层导频复用方案中，将导频分配给不同用户的最优方式以在给定相干时间内最大化净和速率的封闭形式的解获得。仿真结果证实，当信道相干时间与每个小区中的用户数量的比率足够大时，相对于所有小区重用相同导频集的情况，导频的较不积极的重用产生显著的性能优势。
2017-10-08 cs.IT math.IT
Joint Pilot Design and Uplink Power Allocation in Multi-Cell Massive MIMO Systems
本文研究了多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统中的导频设计问题。而不是建模的导频设计作为一个组合分配问题，如在以前的作品，我们表示的导频信号使用的导频基础和治疗相关的功率系数作为连续的优化变量。我们计算的最大比检测，适用于任意导频信号的瑞利衰落信道的上行链路容量的下限。我们进一步制定的最大-最小公平性问题下的功率预算约束，与导频信号和数据功率作为优化变量。由于这个优化问题是非确定性的多项式时间的困难，由于符号约束，我们然后提出了一个算法，以获得一个局部最优的多项式复杂度。我们的框架作为一个基准，试点设计的情况下，无论是理想的或非理想的硬件。数值结果表明，所提出的优化算法接近于穷举搜索得到的最优解，并且新的导频结构和优化方法比现有的次优导频设计方法具有更大的优势。
2018-01-22 cs.IT math.IT
Massive MIMO Pilot Retransmission Strategies for Robustification against Jamming
针对单用户上行大规模MIMO系统，提出了一种基于导频重传的抗干扰策略。假设干扰机在训练和数据传输阶段都对系统进行攻击。我们首先推导出一个可达到的速率，使我们能够分析干扰攻击对系统性能的影响。反攻击策略，然后提出了两种不同的情况下，以减轻这种影响：随机和确定性干扰攻击。数值结果说明了我们的分析和所提出的计划的好处。
2016-11-24 cs.IT math.IT
Impact of Angular Spread in Moderately Large MIMO Systems under Pilot Contamination
导频污染是大规模多输入多输出（MIMO）网络的主要瓶颈之一。对于中等大小的天线阵列（对最近/新兴部署很重要）和相关MIMO，导频污染在某些场景中可能不是主要的限制因素。据我们所知，一个严格的表征的可实现的速率和它们的显式依赖于角展度（AS）是不可用的，在现有的文献中的适度大的天线阵列制度。在本文中，考虑到特征波束形成（EBF）预编码，我们推导出一个精确的解析表达式，在多小区MIMO系统中的导频污染下的可达速率，并表征AS之间的关系，阵列大小，和各自的用户速率。我们的分析和仿真结果表明，EBF和正则化迫零（RZF）预编码器的可实现的速率遵循非单调的行为增加AS时，天线阵列的大小是中等的。我们认为，这种非单调行为的知识可以用来开发有效的用户细胞配对技术。
2018-07-21 cs.IT math.IT
Pilot Signal Design for Massive MIMO Systems: A Received Signal-To-Noise-Ratio-Based Approach
本文研究了大规模MIMO系统中基于训练的接收信噪比（SNR）最大化的导频信号设计问题，分别在块高斯马尔可夫和块独立同分布（i.i.d.）渠道模式首先，它表明，块高斯-马尔可夫信道模型下，最优导频设计问题减少到一个半定规划（SDP）的问题，它可以通过一个标准的凸优化工具数值求解。第二，在块i.i.d.信道模型，得到了封闭形式的最优解。数值结果表明，所提出的方法产生明显优于其他现有的导频设计方法的接收信噪比。
2014-06-13 cs.IT math.IT
Multipair Massive MIMO Relaying with Pilot-Data Transmission Overlay
我们提出了一个多对大规模多输入多输出（MIMO）中继系统采用半双工或全双工（HD或FD）通信在中继站（RS）的导频数据传输覆盖计划。在所提出的方案中，导频与数据部分重叠发送，以减少信道估计开销。RS可以利用大规模MIMO信道的渐近正交性，以最小的目的地导频干扰检测源数据。然后，在目的信道估计中借助于检测到的源数据，可以有效地抑制导频数据干扰。由于传输重叠，有效的数据周期被延长，从而提高系统吞吐量。理论和仿真结果表明，在有限相干时间间隔的情况下，所提出的导频数据覆盖方案优于传统的分离导频数据设计。此外，在高和低信噪比区域的渐近分析表明，所提出的方案的优越性，无论相干间隔的长度。由于同时传输，适当分配源数据传输和中继数据转发功率可以进一步提高系统性能。因此，一个功率分配问题，制定和逐次凸逼近方法，提出了解决非凸优化问题的FD导频数据传输覆盖。
2016-06-02 cs.IT math.IT
A High Throughput Pilot Allocation for M2M Communication in Crowded Massive MIMO Systems
提出了一种解决拥挤的大规模多输入多输出（MIMO）系统中M2M通信小区内导频冲突的新方案。所提出的方案允许由最强用户冲突解决（SUCR）协议判断的那些失败的用户设备（UE）竞争空闲导频，即，在初始步骤中没有被任何UE选择的导频。该方案被称为SUCR组合空闲导频接入（SUCR-IPA）。为了分析SUCR-IPA方案的性能，我们开发了一种简单的方法来计算UE在每个随机接入时隙（RAST）中的接入成功概率。仿真结果与分析结果吻合较好。它还表明，相比于SUCR协议，建议SUCR-IPA计划增加了系统的吞吐量显着，从而显着减少接入尝试的次数。
2016-11-02 cs.IT math.IT
Deep Learning Based Joint Pilot Design and Channel Estimation for Multiuser MIMO Channels
本文提出了一种基于深度学习（DL）技术的多用户多输入多输出（MIMO）信道联合导频设计和信道估计方案。为此，我们使用两层神经网络（TNNs）和使用深度神经网络（DNNs）的信道估计器构建导频设计器，它们被联合训练以最小化信道估计的均方误差（MSE）。为了有效地减少多用户间的干扰，我们还使用连续干扰消除（SIC）技术在信道估计过程中。数值结果表明，该方案大大优于国家的最先进的线性最小均方误差（LMMSE）的信道估计方案。
2018-12-10 cs.IT math.IT
A Successive Optimization Approach to Pilot Design for Multi-Cell Massive MIMO Systems
在这封信中，我们介绍了一种新的导频设计方法，最大限度地减少总的均方误差的最小均方误差估计的所有基站（BS）的网络中的单个用户的发射功率约束，同时解决在多小区大规模MIMO系统的导频污染。首先，我们将原始的非凸问题分解成各个BS处的分布式优化子问题，其中每个BS可以在给定来自其余BS的导频信号的知识的情况下优化其自己的导频信号。然后，我们引入了一个连续的优化方法将每个优化子问题转化为线性矩阵不等式（LMI）的形式，这是凸的，可以解决现有的优化包。仿真结果证实了所提出的方法的快速收敛性，并优于基准计划提供更高的精度。
2018-03-04 cs.IT math.IT
Location-Aware Pilot Allocation in Multi-Cell Multi-User Massive MIMO Networks
针对移动性强的多输入多输出（MIMO）网络，无线信道受到莱斯衰落的影响，提出了一种基于位置感知的导频分配算法.大规模MIMO中的导频分配是一个困难的组合问题，并且依赖于用户的位置。因此，对于具有高移动性用户的网络，实时实现最优导频分配是高度复杂的。在此背景下，我们提出了一种低复杂度的导频分配算法，该算法利用了用户之间的视线（LOS）干扰的行为，并将相同的导频序列分配给具有小LOS干扰的用户。我们的研究表明，我们提出的算法显着优于现有的算法，即使定位误差。具体而言，在这项工作中考虑的系统，我们提出的算法提供了高达37.26%的改善和频谱效率（SE），并提高了高达2.57位/秒/Hz的最坏的干扰影响的用户的总和SE，相比现有的算法。
2018-04-27 cs.IT math.IT
Pilot Assignment for Joint Uplink-Downlink Spectral Efficiency Enhancement in Massive MIMO Systems with Spatial Correlation
针对相关瑞利衰落信道下的多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种灵活的导频分配方法，用于联合优化上下行数据传输。通过利用最大比处理实现的遍历频谱效率（SE）的封闭形式的表达式，我们制定了一个优化问题，最大化的最小加权和的上行链路和下行链路SE的发射功率和导频分配集。该组合优化问题通过两种顺序算法来解决：首先提出启发式导频分配算法，以获得较好的导频复用集，然后进行数据功率控制。数值结果表明，该算法收敛速度快，比以往的算法更好的最小总和每个用户的SE。
2021-06-30 cs.IT math.IT
Active Attack on User Load Achieving Pilot Design in Massive MIMO Networks
在本文中，我们提出了一种主动攻击策略的大规模多输入多输出（MIMO）网络，其中的导频序列获得使用用户负载实现导频序列设计。用户负载实现设计确保了即使在存在导频污染的情况下也能保证大规模MIMO网络中所有用户的信号干扰噪声比（SINR）要求。然而，这种设计有一些漏洞，如一个已知的导频序列和导频序列之间的相关性，这可能会被主动攻击者利用。在这项工作中，我们首先确定潜在的漏洞，在用户负载实现导频序列的设计，然后，相应地，开发一个积极的网络攻击策略。在所提出的攻击策略中，主动攻击者在上行链路训练中发送已知的导频序列，在下行链路数据传输中发送人工噪声。我们的研究表明，每个小区的用户负载区域显着减少所提出的攻击策略。由于每个小区的用户负载区域减小，在存在主动攻击者的情况下，不再保证所有用户的SINR要求。具体地，对于受影响最严重的用户，即使在基站处具有无限天线，也可能无法确保SINR要求。
2017-10-06 cs.IT math.IT
Cell-Free Massive MIMO with Channel Aging and Pilot Contamination
在本文中，我们研究了信道老化对无小区（CF）的大规模多输入多输出（MIMO）系统的性能与导频污染的影响。考虑到由于用户移动性的信道老化效应，我们首先计算信道估计。我们用它来获得新的封闭形式的表达式的CF大规模MIMO系统的上行链路频谱效率（SE）与大规模衰落解码和匹配滤波器接收机合作。一个小小区系统的性能推导出比较。结果表明，CF massive MIMO系统在低移动性和高移动性条件下都能获得较高的95%可能的上行链路SE，并且CF massive MIMO对信道老化具有更强的鲁棒性.分数功率控制（FPC）被认为是补偿，以限制用户间的干扰。结果表明，与全功率传输相比，FPC的效益随着沟道老化的加剧而逐渐减弱。
2020-08-25 cs.IT math.IT
Adaptive Pilot Clustering in Heterogeneous Massive MIMO Networks
我们考虑蜂窝大规模MIMO网络的上行链路。在基站（BS）处获取信道状态信息需要上行链路导频信令。由于正交导频序列的数量受到信道相干性的限制，因此需要跨小区的导频重用以实现高频谱效率。然而，找到有效的导频重用模式是不平凡的，特别是在实际的非对称BS部署中。我们使用联盟博弈论来处理这个问题。每个BS具有几个唯一的导频，并且可以与其他BS形成联盟以获得对更多导频的接入。因此，联盟中的BS受益于以较高的导频污染和干扰为代价服务其小区中的更多用户。考虑到小区的平均频谱效率取决于整个导频复用模式，合适的联盟博弈模型是分区形式的。我们开发了一个低复杂度的分布式联盟形成的基础上，个人的稳定性。通过引入基站互通预算约束，我们能够控制基站之间消息交换的开销，并确保算法收敛到称为单独稳定联盟结构的博弈解。仿真结果表明，快速的算法收敛和大量的性能增益的基线计划，没有导频重用，全导频重用，或随机导频重用模式。
2016-05-11 cs.IT math.IT
Antenna Grouping based Feedback Compression for FDD-based Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）的最新研究表明，通过在基站部署大量天线，可以实现容量增益的潜在突破。为了实现大规模MIMO系统所承诺的性能，在基站处必须提供准确的发送侧信道状态信息（CSI）。虽然在时分双工（TDD）系统中可以通过采用信道互易性来获得发送侧CSI，但是对于频分双工（FDD）系统，需要从用户终端到基站的CSI的显式反馈。在本文中，我们提出了一种基于天线分组的反馈减少技术的大规模MIMO系统基于FDD。所提出的算法，被称为天线组波束形成（AGB），映射多个相关的天线元件到一个单一的代表性值使用预先设计的模式。该方法通过引入报头的概念来选择合适的组模式和有效载荷的概念来修改反馈分组，以减少维数的信道向量。仿真结果表明，在相同的目标和速率要求下，与传统的对整个信道矢量进行矢量量化的方法相比，该方法可以显著降低反馈开销。
2015-07-21 cs.IT math.IT
Pilot Reuse Among D2D Users in D2D Underlaid Massive MIMO Systems
在设备到设备（D2D）底层大规模MIMO系统中，D2D发射机重用蜂窝用户（CU）的上行链路频谱，导致同信道干扰。为了减少导频开销，我们假设D2D对之间的导频重用（PR）。我们首先推导出所有信道的最小均方误差（MMSE）估计，并给出了蜂窝和D2D链路的遍历可达速率的下界。为了减轻由PR引起的导频污染，我们然后提出了一种基于最小化D2D链路的信道估计的和均方误差（MSE）的准则的导频调度和导频功率控制算法。我们表明，适当的PR比和设计良好的导频调度方案，每个D2D发射机可以发送其导频最大功率。此外，我们还最大化的总和速率的所有D2D链路，同时保证服务质量（QoS）的CU，并开发了一种迭代算法，以获得一个次优的解决方案。仿真结果表明，所提出的导频调度算法可以有效地降低导频污染的影响，并且在系统频谱效率方面，PR方案比传统的正交训练方案具有显著的性能增益。
2017-08-04 cs.IT math.IT
Deterministic Pilot Design and Channel Estimation for Downlink Massive MIMO-OTFS Systems in Presence of the Fractional Doppler
虽然正交时频空间（OTFS）调制和大规模多输入多输出（MIMO）技术的结合可以使通信系统在高移动性场景中具有更好的性能，但由于实际系统中不准确的建模和高导频开销，下行链路信道估计仍然存在许多挑战。本文提出了一种在分数多普勒条件下下行大规模MIMO-OTFS系统的信道状态信息（CSI）获取方案，包括确定性导频设计和信道估计算法。首先，我们分析了基于正交频分复用（OFDM）调制解调器的单输入单输出（SISO）OTFS的输入输出关系，并将其扩展到大规模MIMO-OTFS。此外，我们制定了一个精确的模型，在实际系统中，分数多普勒被认为是和子路径的影响揭示。基于该模型和导频矩阵的结构，提出了一种确定性导频设计方案，以减少导频开销和节省内存消耗。由于信道几何结构相对于通信时间尺度变化非常缓慢，我们提出了一种改进的基于感知矩阵的信道估计（MSMCE）算法来获取下行链路CSI。仿真结果表明，该方法与传统的下行信道状态信息捕获算法相比具有明显的优势。
2021-05-20 cs.IT math.IT
Pilot Length Optimization for Spatially Correlated Multi-User MIMO Channel Estimation
本文研究了多用户大规模MIMO系统中用于信道估计的导频序列的设计;考虑到信道相关性的存在，并且假设统计量是已知的，我们寻求利用信道的空间相关性来最小化导频序列的长度，并且具体地，可以通过用户的空间签名来分离用户的事实。（低秩信道协方差矩阵），或者通过使用不同的训练序列。我们介绍了一种算法来设计一组给定的用户协方差矩阵的短训练序列。所获得的导频序列通常是非正交的，然而它们确保信道估计误差方差在所有信道维度上由所选择的常数一致地上界。我们通过模拟使用一个现实的情况下，基于一个环的信道模型，所提出的技术可以产生导频序列的长度显着小于系统中的用户数。
2016-02-17 cs.IT math.IT
Channel Acquisition for Massive MIMO-OFDM with Adjustable Phase Shift Pilots
提出了一种可调相移导频（APSP）用于宽带大规模多输入多输出（MIMO）系统中的信道捕获，该系统采用正交频分复用（OFDM）技术来降低导频开销。基于物理激励信道模型，本文首先建立了大规模天线阵列下信道空频相关性与信道功率角延迟谱之间的关系，揭示了大规模MIMO-OFDM系统中信道的稀疏性。在此基础上，研究了基于APSP的大规模MIMO-OFDM系统的信道捕获，包括信道估计和信道预测。我们表明，信道捕获性能的总和均方误差可以最小化，如果用户终端的信道功率分布在角度延迟域中可以不重叠与适当的相移调度。基于此最优信道捕获条件，提出了一种简化的导频相移调度算法。研究了单符号和多符号数据模型下APSP的性能。仿真结果表明，所提出的APSP方法可以提供实质性的性能增益方面可实现的频谱效率在传统的相移正交导频方法在典型的移动场景。
2015-11-12 cs.IT math.IT
Structured Compressive Sensing Based Spatio-Temporal Joint Channel Estimation for FDD Massive MIMO
大规模MIMO由于其高频谱和能量效率而成为未来5G通信的一种有前途的技术。为了实现其潜在的性能增益，准确的信道估计是必不可少的。然而，由于基站（BS）处的大量天线，传统信道估计方案所需的导频开销将是无法承受的，特别是对于频分双工（FDD）大规模MIMO。为了克服这个问题，我们提出了一种基于结构化压缩感知（SCS）的时空联合信道估计方案，以减少所需的导频开销，从而利用延迟域MIMO信道的时空公共稀疏性。特别地，我们首先提出在CS理论的框架下，在BS处的非正交导频，以减少所需的导频开销。然后，提出了一种用户端自适应结构子空间追踪（ASSP）算法，利用有限导频对多个OFDM符号的信道进行联合估计，从而利用MIMO信道的时空共同稀疏性提高信道估计精度。此外，通过利用信道的时间相关性，我们提出了一个空时自适应导频方案，以进一步减少导频开销。此外，我们还讨论了多小区情况下的信道估计方案。仿真结果表明，该方法能够在降低导频开销的情况下准确估计信道，并能逼近最优的oracle最小二乘估计器。
2016-04-23 cs.IT math.IT
Deterministic Sequences for Compressive MIMO Channel Estimation
研究了压缩多输入多输出（MIMO）信道估计中的导频设计问题。特别是，我们感兴趣的是同时估计多个发射机的信道时，导频序列短于组合的信道。现有的工作表明，从压缩感知理论的工具，可以产生准确的多信道估计，每个导频序列是随机产生的。在这里，我们建议从一小组确定性序列中为每个发射机构建导频序列。我们推导出一个理论上的导频序列的长度，以保证高概率的多信道估计的下限。仿真结果证明了所提出的方法的性能。
2013-11-02 cs.IT math.IT
Downlink Performance of Superimposed Pilots in Massive MIMO systems
在本文中，我们研究了一个大规模的多输入多输出（MIMO）系统，采用叠加导频信道估计的下行链路吞吐量性能。由在上行链路（UL）中与导频一起发送数据而产生的下行链路（DL）干扰的分量被示出为以与BS处的天线数量的平方根成比例的速率减小。信道估计的归一化均方误差（NMSE）与贝叶斯Cramér-Rao下界，推导出的系统，前者也示出减少在基站（BS）的天线数量的增加。此外，我们表明，交错的导频是叠加导频的一个特殊情况下，并提供叠加导频的下行链路吞吐量，同时保留常规导频的UL频谱和能量效率。我们还扩展了设计混合系统的框架，包括用户发送定期或叠加的导频，以尽量减少UL和DL干扰。通过仿真验证了基于叠加导频的信道估计器的NMSE和DL速率的改进。
2018-03-20 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Massive MIMO Networks with Random Unitary Pilot Matrices
获得大规模MIMO网络的信道状态信息的常见方法是在每个小区中使用相同的正交训练序列。我们称之为全导频复用（FPR）方案。在本文中，我们研究了另一种方法，每个小区使用不同的正交导频（DOP）序列集。考虑到与匹配滤波器（MF）接收器的上行链路通信，我们首先推导出在大的系统政权，在基站的天线的数量，在每个小区中的用户的数量，和训练持续时间增长大的固定比率的SINR。为了便于分析，从Haar分布的随机酉矩阵中提取正交导频。所得的表达式是简单的，易于计算。数值仿真结果表明，渐近信干噪比可以精确地逼近有限大小系统。其次，我们推导了DOP方案在简单功率控制下的用户容量，并表明它一般优于FPR方案。
2017-09-11 cs.IT math.IT
Enhanced User Grouping and Power Allocation for Hybrid mmWave MIMO-NOMA systems
非正交多址（NOMA）和毫米波（mmWave）是第五代（5G）移动网络及以后的两种关键使能技术。在本文中，我们认为上行链路通信的混合波束形成结构，并专注于提高频谱效率（SE）和能量效率（EE）的毫米波多输入多输出（MIMO）-NOMA系统与增强的用户分组和功率分配。利用毫米波信道的方向性特征，提出了一种基于初始凝聚嵌套（AGNES）的用户分组算法。应注意，由于涉及用户分组、波束选择和功率分配的相应问题的非线性规划性质，SE/EE的优化是一项具有挑战性的任务。我们的想法是将整体优化问题分解成一个混合整数问题，包括用户分组和波束选择，其次是一个连续的问题，涉及功率分配和数字波束成形设计。为了避免过高的复杂性的暴力搜索方法，我们提出了两个次优的低复杂度的用户分组和波束选择方案，直接AGNES（DIR-AGNES）计划和连续AGNES（SUC-AGNES）计划。我们还引入了二次变换（QT），将非凸功率分配优化问题转化为凸功率分配优化问题，使每个用户的最小所需数据率。通过迭代优化功率和数字波束形成来解决连续问题。大量的仿真结果表明，我们提出的毫米波NOMA设计优于传统的正交多址接入（OMA）的情况下，和国家的最先进的NOMA计划。
2020-10-21 cs.IT math.IT
Superimposed Pilots are Superior for Mitigating Pilot Contamination in Massive MIMO
在本文中，叠加导频作为一种替代时间复用的导频和数据符号，以减轻大规模多输入多输出（MIMO）系统中的导频污染。我们提出了一种非迭代的方案，用于上行链路信道估计叠加的导频的基础上，并推导出一个表达式的上行链路信号干扰加噪声比（SINR）在输出端的匹配滤波器，采用这种信道估计。基于这个表达式，我们观察到，功率控制是必不可少的叠加导频时，采用。此外，信道估计的质量可以通过减少与导频一起发送数据所产生的干扰来提高，并且还提出了一种直观的迭代数据辅助方案，该方案减少了干扰的该分量。还为迭代数据辅助方法提供了上行链路SINR的近似表达式。此外，我们表明，一个混合系统与用户利用时间复用和叠加的导频是优于一个优化设计的系统，只采用时间复用的导频，即使当非迭代信道估计是用来建立检测器和预编码器。我们还描述了一种简单的方法来实现这种混合系统，通过最大限度地减少整体间和小区内的干扰。数值模拟表明所提出的信道估计方案的性能和混合系统的优越性。
2017-08-02 cs.IT math.IT
Massive MIMO over Correlated Fading Channels: Multi-Cell MMSE Processing, Pilot Assignment and Power Control
针对相关瑞利衰落下的多小区大规模MIMO系统，本文利用渐近SINR近似提出低复杂度导频分配和功率控制方案，有效降低导频污染与开销，提升频谱效率和用户公平性。
2025-07-06 cs.IT math.IT
Pilot Pattern Adaptation for 5G MU-MIMO Wireless Communications
为了实现频谱效率提高十倍的目标，能够实现高空间复用增益的多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术被期望成为第五代（5G）无线电接入系统的重要组成部分。通过为基站配备大量天线而使得复用增益的这种增加成为可能，这需要信道状态信息（CSI）获取开销的成比例增加。本文解决了通过优化分配用于信道训练目的的时间-频率资源的量而不影响相关联的信道估计的质量来减少该CSI开销的问题。首先，我们表明，在MU-MIMO，适应导频符号密度的时间-频率网格应执行每资源块（RB）的基础上，并在用户组共享类似的信道条件的基础上。接下来，我们提出了一种可以执行基于分组的每RB导频图案自适应的实用方案。最后，我们评估使用分析和数值结果的增益，可以实现使用这种方案相比，传统的MU-MIMO系统，使用固定的导频模式的频谱效率。
2016-05-17 cs.IT math.IT
Pilot Beam Pattern Design for Channel Estimation in Massive MIMO Systems
本文研究了在基站具有大量发射天线的大规模多输入多输出系统中用于信道估计的导频波束图设计问题，并在信道为平稳高斯-马尔可夫随机过程的假设下，提出了一种新的用于最优信道估计的导频波束图设计算法。该算法通过利用卡尔曼滤波的特性和相关的预测误差协方差矩阵以及信道统计信息（如空间和时间信道相关性）来顺序设计导频波束方向图。所得到的设计针对给定的一组系统参数生成具有低复杂度的导频波束图案的顺序最优序列。数值结果表明了该算法的有效性。
2014-01-16 cs.IT math.IT
Coded Pilot Access: A Random Access Solution for Massive MIMO Systems
提出了一种适用于大规模MIMO（多输入多输出）系统中人群场景的新型接入协议。人群场景的特点是大量的用户具有间歇性的访问行为，从而正交调度是不可行的。在这种情况下，随机接入是自然的选择。所提出的接入协议依赖于大规模MIMO系统的两个基本属性，即用户信道之间的渐近正交性和信道功率的渐近不变性。利用这些特性的信号处理技术使我们能够将一组受污染的导频信号视为一个图形代码，在该图形代码上可以执行迭代置信传播。这使得可以净化导频信号并增加系统的吞吐量。数值计算表明，所提出的接入协议增加了36%的吞吐量，当有400个天线在基站，相比传统的方法时隙ALOHA。使用1024个天线，吞吐量增加了85%。
2016-05-19 cs.IT math.IT
When Pilots Should Not Be Reused Across Interfering Cells in Massive MIMO
研究了在具有干扰小区的大规模多输入多输出（MIMO）天线系统中的导频复用问题。本文考虑的情况下，在一个小区中的用户的数量的信道相干时间的比率可能是足够大的。一种这样的实际场景出现在每单位覆盖区域的用户数量不能自由增长而用户移动性低时，如在室内网络中。另一个重要的场景是当服务提供商感兴趣的是最大化固定的、选定数量的用户上的和速率而不是小区中所有用户上的和速率时。和速率比较分析表明，在这种情况下，涉及为干扰用户分配额外导频的较不积极的导频重用相对于所有小区重用相同导频集的情况产生显著的性能优势。对于一个给定的比率的归一化的相干时间间隔，每个小区的用户数，最优的导频分配策略，通过一个封闭的形式的解决方案，并由此产生的净和速率进行比较，与充分的导频复用。
2015-06-25 cs.IT math.IT
Pilot Contamination is Not a Fundamental Asymptotic Limitation in Massive MIMO
大规模MIMO（多输入多输出）通过在大天线阵列上对信号进行相干组合以及通过对许多用户进行空间复用，在传统蜂窝网络上提供了频谱效率的极大改进。从一开始，由导频污染引起的相干干扰就被认为是一种即使在无限数量的天线下也不会消失的损害。在这项工作中，我们表明，这种信念是不正确的，从使用简单的信道模型和次优信号处理方案的工件。我们专注于上行链路，并证明了多小区MMSE合并，频谱效率增长没有约束的天线数量的增加，即使在导频污染，信道协方差矩阵之间的线性独立的条件下。这一条件一般都能满足，但在实践中很难找到的特殊情况除外。
2017-03-03 cs.IT math.IT
Pilot Precoding and Combining in Multiuser MIMO Networks
虽然预编码和组合数据信号的益处被广泛认可，但是这些技术用于导频传输的潜力还没有被完全理解。这对于使用毫米波（mmWave）通信的多用户多输入多输出（MU-MIMO）蜂窝系统尤其相关，其中在发射器和接收器处将必须使用多个天线以克服严重的路径损耗。在本文中，我们的特点导频预编码和合并的信道估计质量和可实现的数据率方面的增益。具体地，我们考虑毫米波MU-MIMO蜂窝系统中的三种上行链路导频传输场景：1）未预编码和未组合，2）预编码但未组合，以及3）预编码和组合。我们表明，一个简单的预编码器，只利用二阶统计的信道减少了方差的信道估计误差的一个因素，是成比例的用户设备（UE）天线的数量。我们还表明，使用一个线性组合器设计的基础上的二阶统计信道显着减少多用户干扰，并提供了重用一些导频的可能性。具体地，在大天线机制中，导频预编码和组合有助于在一个小区中容纳大量UE，显著提高信道估计质量，提高位于小区边缘附近的UE的信噪比，减轻导频污染，以及解决导频和数据信号的不平衡覆盖。
2016-11-16 cs.IT math.IT
Pilot Reuse for Massive MIMO Transmission over Spatially Correlated Rayleigh Fading Channels
我们提出了导频复用（PR）在单个小区的大规模多用户多输入多输出（MIMO）传输，以减少导频开销。对于空间相关瑞利衰落信道，当基站天线数趋于无穷大时，建立了信道空间相关性与信道功率角谱之间的关系。利用该信道模型，当复用导频的用户终端的信道到达间隔角不重叠时，可以最小化信道估计的均方误差（MSE），这表明了在受限信道角扩展的空间相关大规模MIMO信道上进行PR的可行性.考虑到信道估计性能可能会下降，由于PR，我们还开发了封闭形式的鲁棒多用户上行链路接收机和下行链路预编码器，最小化信号检测的和MSE，并揭示了它们之间的对偶。随后，我们调查导频调度，这决定了PR模式，在两个最小MSE相关的标准，并提出了一个低复杂度的导频调度算法，它只依赖于信道统计。仿真结果表明，所提出的PR方案提供了显着的性能增益比传统的正交训练方案的净频谱效率。
2015-02-18 cs.IT math.IT
No Downlink Pilots are Needed in TDD Massive MIMO
我们考虑大规模多输入多输出（MIMO）下行链路与最大比和迫零处理和时分双工（TDD）操作。为了解码，终端必须知道它们的瞬时有效信道增益。传统上，假设由于信道硬化，该瞬时增益接近其平均值，因此终端可以依赖于该平均值的知识（也称为统计信道信息）。然而，在某些传播环境中，例如锁眼信道，信道硬化并不成立。我们提出了一种盲算法来估计每个用户的有效信道增益，不需要任何下行链路导频。我们推导出我们提出的方案，适用于任何传播信道的每个用户的容量下限。与没有下行链路导频（依赖于信道硬化）的情况相比，以及与使用下行链路导频的基于训练的估计相比，我们的盲算法表现得更好。这种差异在不提供通道强化的环境中尤其明显。
2016-12-23 cs.IT math.IT
