Channel Hardening and Favorable Propagation in Cell-Free Massive MIMO with Stochastic Geometry
无小区（CF）大规模MIMO是未来无线网络的替代拓扑，其中大量单天线接入点（AP）分布在覆盖区域上。不存在小区，但是所有用户由AP使用网络MIMO方法联合服务。先前的工作已经声称CF Massive MIMO继承了蜂窝Massive MIMO的基本属性，即信道硬化和有利的传播。在本文中，我们评估是否可以依赖于这些属性时，有一个现实的随机AP部署。我们的研究结果表明，信道硬化只出现在特殊情况下，例如，当路径损耗指数是小的。然而，通过每个AP使用5- 10个天线，而不是一个，我们可以大大改善加固。只有空间上分离良好的用户才会表现出有利的传播，但是当添加更多的天线和/或降低路径损耗指数时，有利的传播变得更有可能发生。结论是，在分析和设计CF Massive MIMO网络时，我们不能依赖于信道硬化和有利的传播，而是需要使用可实现的速率表达式和资源分配方案，这些方案在缺乏这些特性的情况下也能很好地工作。本文对一些备选方案进行了审查。
2018-06-19 cs.IT cs.NI math.IT
Stochastic Successive Convex Optimization for Two-timescale Hybrid Precoding in Massive MIMO
由射频预编码器和基带预编码器组成的混合预编码由于其低硬件成本和功耗而成为大规模MIMO的流行预编码架构。在传统的混合预编码中，RF和基带预编码器都是自适应于实时信道状态信息（CSI）的。因此，在宽带系统中，每个子载波需要单独的RF预编码器，导致高的实现成本。为了克服这个问题，已经提出了使RF预编码器适应信道统计的双时标混合预编码（THP）。由于信道统计在不同子载波上近似相同，因此在THP中仅需要单个RF预编码器。尽管THP的优点，有没有一个统一的和有效的算法，其优化由于非凸和随机性的问题。基于随机逐次凸逼近（SSCA），提出了一种求解一般THP优化问题的在线算法框架SSCA-THP，该框架中，每当获得新的信道样本时，通过求解二次代理优化问题来更新混合预编码器.然后证明了SSCA-THP算法收敛于平稳点。最后，我们应用SSCA-THP解决三个重要的THP优化问题，并验证其优于现有的解决方案。
2018-01-29 cs.IT math.IT
Stochastic Modeling and Analysis of User-Centric Network MIMO Systems
本文提供了一个分析的性能表征的上行链路（UL）和下行链路（DL）的用户为中心的网络多输入多输出（MIMO）系统，其中一个合作的BS集群形成为每个用户单独和集群为不同的用户可能会重叠。在该模型中，协作BS（每个BS配备有多个天线）对与它们相关联的单天线用户的集合联合执行迫零波束成形。与具有不相交的BS集群的基线网络MIMO系统相比，以用户为中心的集群的效果在于，它改善了UL和DL两者中的信号强度，同时减少了DL中的集群边缘干扰。本文通过假设基站和用户形成泊松点过程，并使用适当参数的伽玛分布进一步逼近信号和干扰功率，量化了这些影响。我们表明，BS合作提供了显着的增益相比，单细胞处理的UL和DL，但以用户为中心的集群的优势，在基线不相交的集群系统是显着的DL集群边缘用户。虽然分析结果是在假设合作BS之间存在完美的信道状态信息和无限回程的情况下得出的，但它们仍然为未来合作蜂窝网络的设计提供了架构上的见解。
2018-08-21 cs.IT math.IT
Near-optimal stochastic MIMO signal detection with a mixture of t-distribution prior
针对MIMO系统信号检测性能提升难题，提出将离散检测扩展为连续问题，采用哈密顿蒙特卡洛方法并使用混合t分布先验，以多项式复杂度实现近最优检测，助力6G发展。
2024-03-07 cs.IT cs.NI math.IT
Large number of antennas and radio frequency (RF) chains at the base stations (BSs) lead to high energy consumption in massive MIMO systems. Thus, how to improve the energy efficiency (EE) with a computationally efficient approach is a significant challenge in the design of massive MIMO systems. With this motivation, a learning-based stochastic gradient descent algorithm is proposed in this paper to obtain the optimal joint uplink and downlink EE with joint antenna selection and user scheduling in single-cell massive MIMO systems. Using Jensen's inequality and the characteristics of wireless c…
2020-10-26 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
Simplest Nontrivial Maxwellian Random Field Models for Stochastic LoS MIMO Using the Dyadic Green's Function
Zhejiang University/University of Illinois at Urbana-Champaign (ZJU-UIUC) Institute（浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院）
提出基于并矢格林函数的随机视距MIMO信道模型，满足麦克斯韦方程，通过波数不确定性和随机平面波模型分析容量与自由度，揭示随机性带来的增益。
2026-06-07 cs.IT eess.SP math-ph
Asymptotic Coverage Probability and Rate in Massive MIMO Networks
大规模多输入多输出（MIMO）是用于蜂窝系统的传输技术，其使用许多天线来支持不那么多的用户。到目前为止，大规模MIMO的性能只在有限的蜂窝网络中进行了研究。在这封信中，我们分析了它的性能在随机蜂窝网络与泊松分布的基站位置。具体来说，我们提供了解析表达式的渐近覆盖概率和速率在下行链路和上行链路时，每个基站有大量的天线。结果表明，虽然受到导频污染的限制，大规模MIMO可以提供显着更高的渐近数据率每用户比单天线网络。
2013-05-10 cs.IT math.IT
Optimal Link Scheduling in Millimeter Wave Multi-hop Networks with MU-MIMO radios
本文研究了多用户多输入多输出（MU-MIMO）无线电多跳毫米波微微蜂窝网络的最大吞吐量可实现的最佳调度。MU-MIMO能够同时发送到多个接收器（空分复用）和同时从多个发送器接收（空分多址）。主要贡献是扩展到MU-MIMO的网络效用最大化（NUM）调度框架的多跳网络。我们推广到MU-MIMO的经典证明，最大背压（MBP）调度是NUM最优的。MBP需要优化的解决方案，这对于MU-MIMO无线电变得更加困难。在先前的一对一传输和接收模型中，每个有效的调度都是一个图上的匹配。然而，在MU-MIMO的情况下，每个有效调度是有向二部子图（DBSG）。在一般情况下，这阻止找到有效的算法来解决调度器。我们通过假设固定的功率分配使MU-MIMO MBP调度易于处理，因此最佳调度器是最大加权DBSG。MWDBSG问题可以使用标准的Mixed Linear Programming来解决。我们模拟多跳毫米波微微蜂窝网络，并表明，一个MU-MIMO MBP调度器，使网络吞吐量增加160%，而经典的一对一的MBP调度，而公平的速率分配机制，在这两种情况下使用。
2020-02-20 cs.IT math.IT
Energy Efficient Precoding Design for SWIPT in MIMO Two-Way Relay Networks
本文研究了多输入多输出（MIMO）双向中继网络中的能量效率（EE）最大化问题。该网络由一个多天线放大转发中继节点组成，在两个多天线收发节点之间提供双向通信
2017-03-21 cs.IT math.IT
GAN-based Massive MIMO Channel Model Trained on Measured Data
针对传统GSCM依赖人工与领域知识的问题，本文提出用于大规模MIMO信道建模的GAN架构，并利用分布式信道探测仪实测数据训练，以自动学习信道统计分布。
2024-03-08 cs.IT eess.SP math.IT
In this work, we analyze the downlink performance of a cell-free massive multiple-input-multiple-output system with finite capacity fronthaul links between the centralized baseband units and the access point (APs). Conditioned on the user and AP locations, we first derive an achievable rate for a randomly selected user in the network that captures the effect of finite fronthaul capacity. Further, we present the performance analysis for two different types of network architecture, namely the traditional and the user-centric. For the traditional architecture, where each user is served by all the…
2022-02-21 cs.IT math.IT
MIMO Networks: the Effects of Interference
多输入/多输出（MIMO）系统具有巨大的容量增长潜力，被认为是未来无线网络的关键技术之一。然而，由于MIMO网络中的干扰器的存在而导致的容量的降低还没有被很好地理解。在本文中，我们开发了一个分析框架来表征MIMO通信系统中存在多个MIMO同信道干扰和噪声的容量。我们考虑的情况下，发射机没有关于信道的信息和所有的链路进行瑞利衰落。我们首先推广已知的行列式表示的超几何函数的矩阵参数的情况下，当参数矩阵具有任意重的特征值。这使得高斯二次型和Wishart矩阵的特征值的分布的推导具有任意相关性，应用于单用户和多用户MIMO系统。特别地，我们推导了多个MIMO干扰器存在时MIMO系统的遍历互信息。我们的分析是有效的任何数量的干扰，每个任意数量的天线有可能不等的功率电平。因此，这个框架，适应分布式MIMO系统的研究，并占不同位置的MIMO发射机。
2009-10-08 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency Bounds for Interference-Limited SVD-MIMO Cellular Communication Systems
基于随机几何的思想，研究了干扰受限多输入多输出（MIMO）下行蜂窝系统的各态历经频谱效率。通过奇异值分解预编码和合并，为单个用户提供服务。通过近似的信道特征值的期望，我们推导出上界和下界的遍历SE。得到的上界是最好的可能的系统级性能的任何MIMO策略在非合作蜂窝网络。我们通过仿真验证我们的分析结果。我们还推测，存在的最佳数量的流是成正比的路径损耗指数。
2016-10-30 cs.IT math.IT
Interference Alignment for Partially Connected MIMO Cellular Networks
针对部分连通的MIMO蜂窝网络，提出了一种迭代干扰对齐（IA）算法。这样的系统在IA算法设计中施加了几个关键的技术挑战，即由于MIMO蜂窝拓扑以及如何利用部分连接而导致的直接链路和干扰链路之间的重叠。我们将解决这些挑战，并提出了一个三阶段IA算法。作为示例，我们分析了对称部分连接MIMO蜂窝网络的所提出的算法的可实现的自由度（DoF）。我们发现，由于部分连接，与传统的IA算法相比，有显着的自由度增益。推导出的自由度界也向后兼容的完全连接的K对MIMO干扰信道上实现。
2012-03-21 cs.IT math.IT
In this paper, a massive multiple-input-multiple-output (mMIMO) testbed that is capable of mimicking realistic 5G new radio (NR) base station (BS) beamforming performance has been utilised to gather experimental-based evidence of 5G BS RF-EMF exposure within a real-world indoor environment. The mMIMO testbed has up to 128 RF channels with user-programmable software defined radio (SDR) capability. The stochastic nature of the 5G NR mMIMO system has been statistically assessed by evaluating the spatial variation of the RF-EMF exposure surrounding the mMIMO testbed when taking into account differ…
2021-12-17 cs.IT cs.SY eess.SY
A Model-Driven Deep Learning Network for MIMO Detection
在本文中，我们提出了一个模型驱动的深度学习网络多输入多输出（MIMO）检测。通过对迭代算法的展开，对网络结构进行了特殊设计。通过深度学习技术优化一些可训练参数以提高检测性能。由于网络的可训练变量的数量等于层的数量，因此网络可以在很短的时间内容易地训练。此外，该网络可以处理时变信道，只有一个单一的训练。数值结果表明，该方法可以显着提高性能的迭代算法在瑞利和相关MIMO信道。
2018-09-25 cs.IT math.IT
Large-Scale MIMO versus Network MIMO for Multicell Interference Mitigation
本文比较了两种重要的下行链路多小区干扰抑制技术，即大规模（LS）多输入多输出（MIMO）和网络MIMO。我们考虑一个合作的无线蜂窝系统工作在时分双工（TDD）模式，其中每个合作集群包括$B$基站（BS），每个配备有多个天线和调度$K$单天线用户。在LS-MIMO系统中，每个BS采用$BM$天线不仅服务于其调度的用户，而且使用迫零（ZF）波束成形来消除对协作集群内的其他用户造成的干扰。在网络MIMO系统中，每个BS仅配备有$M$天线，但是通过回程链路上的数据和信道状态信息交换以及使用ZF波束成形的联合下行链路传输来实现干扰消除。两种系统都能够完全消除集群内干扰，并为每个用户提供相同数量的空间自由度。假设由TDD提供的上行链路-下行链路信道互易性，两个系统在上行链路导频传输阶段期间经受相同的信道捕获开销。此外，每个集群处的可用总功率是固定的，并且假设在两个系统中跨下行链路波束均匀分布。建立在信道分布函数和使用工具从随机排序，本文表明，然而，从性能的角度来看，用户体验更好的服务质量，平均在小尺度衰落，LS-MIMO系统下比网络MIMO系统。多小区网络的数值仿真表明，这一结论也适用于正则化ZF波束形成方案。因此，考虑到在每个BS处添加过多数量的天线的可能的较低成本，LS-MIMO可以是朝向蜂窝网络中的干扰减轻的优选路线。
2014-07-22 cs.IT math.IT
A Stochastic Singular Vector Based MIMO Channel Model for MAC Layer Tracking
提出了一种新的随机技术，直接对多输入多输出信道的奇异向量和奇异值进行建模。因此，直接在本征域中建模的组件可以在组装时适于表现出真实的物理域行为。该模型利用本征模的自然路径，使得可以使用简单的多普勒滤波器生成器过程。此外，它是可能的，直接操纵奇异向量动态的方式，一个不切实际的“应力通道”可以在本征域建模。这对于测试诸如调制解调器之类的通信设备内部的本征模信道跟踪能力特别有用，其中跟踪中的损害将导致本征模之间的干扰。该模型还可以方便模式跟踪测试，因为它直接产生跟踪untangled本征模，提供最大可能的奇异矢量多普勒频谱，从而提供每个本征模的最低所需更新速率。基于奇异向量的模型的目标是测试MIMO调制解调器/设备的本征域功能，装置焦点，而不需要包括分解阶段。
2018-01-13 cs.IT math.IT math.ST
Multiple Antenna Aided NOMA in UAV Networks: A Stochastic Geometry Approach
本文研究了多输入多输出（MIMO）非正交多址接入（NOMA）辅助无人机（UAV）网络。利用随机几何模型，提出了一种新的三维无人机框架，为随机漫游的NOMA用户提供无线服务。为了评估所提出的框架的性能，我们推导出MIMO-NOMA增强的无人机网络的中断概率和遍历率的解析表达式。我们研究了易于处理的上限为整个拟议的框架，推导出渐近的结果，干扰源的发射功率成比例或固定的无人机的情况下。为了获得更多的见解所提出的框架，我们调查的多样性阶数和高信噪比（SNR）斜率的MIMO-NOMA辅助无人机网络。我们的结果证实：i）NOMA增强的UAV网络的中断概率在很大程度上受NOMA用户的目标传输速率和功率分配因子的影响;以及ii）对于干扰功率与UAV功率成比例的情况，存在用于中断概率的错误平层。
2018-05-14 cs.IT math.IT
A Comparison of MIMO Techniques in Downlink Millimeter Wave Cellular Networks with Hybrid Beamforming
在未来的毫米波（mmWave）蜂窝网络中将需要大型天线阵列，从而实现大量不同的可能天线架构和多输入多输出（MIMO）技术。仍然不清楚哪种MIMO技术作为不同网络参数的函数是最期望的。因此，本文比较了混合波束赋形使能的多用户（MU）MIMO和单用户空间复用（SM）与单用户模拟波束赋形（SU-BF）的覆盖范围和速率性能。针对MU-MIMO毫米波蜂窝网络，提出了一种用于覆盖和速率分析的随机几何模型，该模型考虑了混合模拟/数字预编码器和合并器的毫米波特定硬件约束，以及角域稀疏的阻塞相关信道模型。分析结果突出了多用户毫米波网络的覆盖范围，速率和功耗的权衡。在毫米波蜂窝网络中，由于发射机处的完美信道状态信息和轮询调度，MU-MIMO通常是比SM或SU-BF更好的选择。然而，这种观察忽略了由于信道获取或计算复杂性而引起的任何开销。考虑到这种开销的影响，我们的结果可以重新解释，以便量化MU-MIMO提供比SM或SU-BF更高速率的最小允许效率。
2016-03-02 cs.IT math.IT
A General MIMO Framework for NOMA Downlink and Uplink Transmission Based on Signal Alignment
多输入多输出（MIMO）技术在非正交多址（NOMA）系统中的应用对于提高NOMA系统的性能增益具有重要意义。本文提出了一种新的MIMO-NOMA框架，用于下行链路和上行链路传输，通过应用信号对齐的概念。通过使用随机几何，封闭形式的分析结果，以方便性能评估的建议框架随机部署的用户和用户。研究了固定功率分配和认知无线电功率分配等不同功率分配策略对MIMO-NOMA性能的影响。计算机模拟结果证明了所提出的框架的性能和开发的分析结果的准确性。
2015-08-29 cs.IT math.IT
On Degrees of Freedom Region of MIMO Networks without CSIT
在本文中，我们研究了多输入多输出（MIMO）网络的信道知识的情况下的效果。具体地，我们假设在接收器处的完美信道状态信息，在发射器处没有信道状态信息，并且独立同分布（i.i.d.）天线、用户和时隙上的瑞利衰落。我们提供了2用户MIMO广播信道的自由度（DoF）区域的表征。然后，我们提供了一个自由度区域外边界的2用户MIMO干扰信道。这个界限被证明是紧的所有可能的组合，在每个节点的天线的数量，除了一种情况下。作为这种分析的副产品，我们指出了潜在的干扰对齐在2用户MIMO干扰信道没有CSIT。
2009-09-22 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
Deterministic Capacity of MIMO Relay Networks
中继网络的确定性容量是当中继仅限于传输\emph{reliable}信息时网络的容量，即源消息的（渐近）确定性函数。在本文中，它表明，确定性容量的MIMO中继网络的数量可以发现在低功率制度，其中$\SNR\to0$。这是通过推导单个字母的上限并找到这些上限的极限作为$\SNR\to0$来实现的。这种技术的优点是它克服了寻找互信息的最佳分布的困难。
2009-04-01 cs.IT math.IT
A New Millimeter Wave MIMO System for 5G Networks
毫米波（mmWave）频带提供大频谱以满足第五代（5G）无线网络的高需求容量。然而，为了充分利用可用频谱，应该克服诸如高路径损耗、信道稀疏性和硬件复杂性之类的障碍。为此，本文旨在设计一种新的多输入多输出（MIMO）系统，使用基于透镜的多波束可重构天线。所提出的MIMO系统在发射机处使用完全透镜，在接收机处使用不完全透镜。为了降低硬件的复杂性，我们利用最佳波束选择技术。我们的分析表明，所提出的MIMO系统以及最佳波束选择技术的平均信噪比（SNR）的增加。仿真结果表明，该系统实现了全分集增益。
2018-07-12 cs.IT math.IT
On the Optimal Number of Cooperative Base Stations in Network MIMO
我们考虑多小区上行链路（网络MIMO），其中M个基站（BS）同时与M个用户终端（UT）通信。虽然多小区协作的潜在益处随着M而增加，但是与学习上行链路信道相关的开销将迅速支配上行链路资源。换句话说，对于有限的相干时间，在网络MIMO的性能增益和信道估计中的相关开销之间存在非平凡的权衡。我们使用遍历容量的近似值来研究这种权衡，考虑到一些现实的方面，如不可靠的回程链路和BS和UT之间的不同路径损耗。我们的研究结果提供了一些洞察实际的限制，以及现实的网络MIMO系统的尺寸。
2011-04-11 cs.IT math.IT
A New Proof for the DoF Region of the MIMO Networks with No CSIT
本文给出了一种新的证明方法，证明了在发送端没有信道状态信息（CSIT）和接收端有理想信道状态信息（CSIR）的K用户多输入多输出（MIMO）广播信道（BC）的自由度（DoF）区域。在此基础上，推导出了具有发射端信道分布信息（CDIT）和理想CSIR的某类MIMO BC的容量域。最后，提供了不具有CSIT的K用户MIMO干扰信道（IC）的DoF区域的外边界。
2015-01-07 cs.IT math.IT
MIMO Physical Layer Network Coding Based on VBLAST Detection
针对MIMO双向中继信道，提出了一种新的方案VBLAST-PNC，将中继接收到的两个重叠分组转换为网络编码形式。与传统的在网络编码之前检测每个数据包的方案不同，VBLAST-PNC在网络编码之前检测两个数据包的总和。特别地，在使用VBLAST的2 × 2 MIMO系统中，在首先检测第二层信号之后，我们仅从第一层中消除检测到的信号的部分，而不是消除所有分量。然后直接将得到的信号，即第一层和第二层之和，映射成它们的网络编码形式。利用这种部分干扰消除，减轻了误差传播效应，并且因此改善了性能，如仿真中所示。
2012-06-29 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Small-Cell Networks: Performance Analysis
具有多个天线的全双工小型小区中继构成了设想的5G网络架构的核心元素。在本文中，我们使用随机几何分析全双工多天线小小区的无线网络的性能，特别强调成功传输的概率。为了实现这一目标，我们还描述了全双工节点的自干扰功率的分布。建议的框架揭示了有用的见解全双工的好处，就半双工的网络吞吐量。
2015-07-03 cs.IT math.IT
Maximizing First Order Approximate Mean of SINR under Imperfect Channel State Information for Throughput Enhancement of MIMO Interference Networks
在这篇研究论文中，信号与干扰加噪声比（SINR）的近似平均值不完美的信道状态信息（CSI）下计算和最大化的MIMO干扰网络的吞吐量增强。每个发射机和接收机分别具有M个和N个天线，并且网络以时分双工模式操作。每个收发器调整其滤波器以最大化SINR的期望值。所提出的新方法用于不完美CSI下的吞吐量增强，利用无线网络的互易性来最大化估计均值。该算法的和速率性能进行了验证，使用Monte Carlo模拟。
2018-04-02 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Future Wireless Networks: A Marriage between Massive MIMO and Small Cells
为高能效设计的蜂窝网络会是什么样子？为了回答这个基本问题，我们使用随机几何模型的蜂窝网络和优化的能量效率相对于基站的密度，每个小区的天线和用户的数量，发射功率电平，和导频复用。最高效率既不是通过纯小小区方法实现的，也不是通过纯大规模MIMO解决方案实现的。有趣的是，正是这些方法的组合提供了最高的能量效率;小小区通过减少传播损耗而做出贡献，而大规模MIMO能够在干扰受控的情况下实现用户的复用。
2015-06-02 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of MIMO X Networks: Spatial Scale Invariance, One-Sided Decomposability and Linear Feasibility
我们表明，一个M × N用户MIMO X网络与A天线在每个节点有AMN/（M+N-1）自由度（DoF），从而解决在这种情况下的空间尺度不变性猜想（缩放天线的数量在每个节点由一个常数因子将缩放总DoF由相同的因子）和分解性能的过约束无线网络之间的差异。虽然先前已知的最佳一般DoF外界与空间不变性猜想一致，但受K个用户MIMO干扰信道启发的先前已知的最佳一般DoF内界是基于将每个发射机和接收机分解为多个单天线节点，将网络转换为AM X AN用户SISO X网络。虽然这样的分解对于K个用户MIMO干扰信道是DoF最优的，但是对于MIMO X信道，在最佳内边界和外边界之间仍然存在间隙。在这里，我们通过MIMO X网络只能单侧分解的新见解来缩小这一差距，即，可以通过将多个天线节点分裂成多个单天线节点来分解所有发射机或所有接收机（但不是两者），而不损失DoF。结果也被扩展到SIMO和MISO X网络，并且在每种情况下，DoF结果都满足空间尺度不变性。此外，线性干扰对齐的可行性进行了研究，仅基于空间波束形成没有符号扩展。类似于MIMO干扰网络，我们表明，当问题是不适当的，它是不可行的。
2013-08-22 cs.IT math.IT
Fundamental Storage-Latency Tradeoff in Cache-Aided MIMO Interference Networks
高速缓存是一种有效的技术，以改善用户感知体验的内容交付在无线网络中。无线缓存不同于传统的Web缓存，因为它可以利用无线介质的广播性质，从而机会主义地改变网络拓扑结构。本文研究了一个由3个发射机和3个接收机组成的MIMO干扰网络。通过在发送器和接收器侧进行缓存，网络被改变为MIMO广播信道、MIMO X信道和MIMO多播信道的混合形式。我们分析了这些新的信道模型的自由度（DoF）使用实际的干扰管理方案。基于对这些DoF结果的集体使用，我们然后获得网络的可实现的归一化交付时间（NDT），这是一种信息理论度量，用于评估给定缓存大小下的最坏情况交付时间。所获得的NDT是针对任意M、N和任何可行的高速缓存大小。它被证明是最佳的，在某些情况下，在其他情况下，从最佳的乘法差距为3。本文还讨论了任意数量的发射机和接收机的网络的扩展问题。
2017-05-14 cs.IT math.IT
The DoF of Network MIMO with Backhaul Delays
我们考虑网络（多小区）MIMO网络的下行链路预编码的问题，其中发射机（TX）提供有不完美的信道状态信息（CSI）。具体地，每个TX接收延迟的信道估计，其中延迟特定于每个信道分量。该模型特别适用于用户仅如在未来LTE网络中设想的那样将其CSI反馈给其服务基站的场景。我们分析了回程的CSI交换过程中的延迟对网络MIMO实现的速率性能的影响。我们强调如何延迟可以显着降低系统性能，如果现有的预编码方法被使用。我们提出了一种替代的鲁棒波束形成策略，实现了最大的性能，在自由度的意义。我们通过仿真验证，理论上的自由度的改善转化为在有限的信噪比（SNR）的性能增加。
2012-10-19 cs.IT math.IT
Massive MIMO Forward Link Analysis for Cellular Networks
本文提出了一种解析表达式的信号干扰比（SIR）和大规模MIMO共轭波束形成的宏蜂窝网络的频谱效率，无论是均匀的和信道相关的功率分配。这些表达式，适用于非常一般的网络几何形状，是渐近的强度的阴影。通过Monte-Carlo模拟，我们验证了他们的准确性相关的网络拓扑结构和阴影强度。此外，由于分析不包括飞行员污染，我们通过Monte-Carlo模拟进一步测量这种现象导致的与我们的结果的偏差，从而确定分析的范围。
2019-04-23 cs.IT math.IT
On Uplink User Capacity for Massive MIMO Cellular Networks
在大规模MIMO网络中的性能受到导频污染限制的条件下，当使用不同的导频分配方案时，反向链路信号干扰比（SIR）表现出不同的分布。通过利用不同的正交导频序列组，与相邻小区之间的重用序列相反，所得到的SIR分布在使网络上的用户数量最大化同时为所有用户保持给定的服务质量（QoS）方面更有利。本文提供了一个简单的表达式，在这样的网络上的上行链路用户容量，并提出了上行链路用户容量的数字为选择的服务质量目标的导频分配方案。
2016-06-09 cs.IT math.IT
MIMO decoding based on stochastic reconstruction from multiple projections
School of Engineering, Bar-Ilan University（巴伊兰大学工程学院）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
最小二乘（LS）拟合是科学和工程中最基本的技术之一。它用于从多个噪声观测中估计参数。在许多问题中，参数先验已知为有界整数值，或者它们来自任意有限格上的有限值集。在这种情况下，找到最接近的向量就变成了NP-Hard问题。在本文中，我们提出了一种新的算法，层析最小二乘解码器（TLSD），不仅解决了ILS问题，优于其他次优技术，但也能够提供后验概率分布的解决方案向量中的每个元素。该算法是基于从多个二维投影的矢量的重建。仔细选择投影以提供低计算复杂性。与其他迭代技术，如置信传播，所提出的算法已确保收敛。我们还提供了模拟实验比较该算法与其他次优算法。
2009-01-02 cs.IT cs.LG math.IT
An Exclusion zone for Massive MIMO With Underlay D2D Communication
第五代网络将包含无线网络中的各种新功能，例如数据卸载、D2D通信和大规模MIMO。大规模MIMO特别有吸引力，因为它实现了巨大的增益，同时实现了像MRC接收器一样的简单处理。然而，它有一个被称为飞行员污染的主要缺点。在本文中，我们提出了一个框架，其中，D2D底层大规模MIMO系统的实现，我们将证明，这种方案可以减少导频污染问题，同时使系统的频谱效率的优化。D2D通信将有助于维持网络覆盖，同时允许执行更好的信道估计。
2015-06-11 cs.IT math.IT
Distributed Massive MIMO in Cellular Networks: Impact of Imperfect Hardware and Number of Oscillators
分布式大规模多输入多输出（MIMO）将相干MIMO处理的阵列增益与分布式天线设置的邻近增益相结合。在本文中，我们分析了收发器的硬件损伤如何影响下行链路的最大比传输。我们推导出封闭形式的频谱效率的表达式，并研究其渐近行为的天线数量的增加。我们证明了一个缩放定律的硬件质量，这表明，大规模MIMO是弹性的加性失真，而乘性相位噪声是一个限制因素。在每个天线处具有单独的振荡器也比每个BS具有一个振荡器更好。
2015-06-02 cs.IT math.IT
MIMO Cellular Networks with Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
在本文中，我们介绍了一种用于密集部署的多天线蜂窝网络的系统级分析和优化的数学方法，其中低能耗设备能够同时解码信息数据和收获功率。假设基站根据泊松点过程进行部署，并利用随机几何工具来量化信息速率和收获功率方面的权衡。它表明，多天线传输是能够提高信息速率和收获的功率在同一时间。
2016-08-29 cs.IT math.IT
A Stochastic Beamformed Amplify-and-Forward Scheme in a Multigroup Multicast MIMO Relay Network with Per-Antenna Power Constraints
在本文中，我们考虑了一个两跳单向中继网络的多组多播传输之间的长途用户，其中中继配备了多个天线，而发送器和接收器都与一个单一的天线。假设完美的信道状态信息是可用的，我们研究放大转发（AF）计划，旨在优化最大最小公平（MMF）率。首先，我们考虑经典的波束形成AF（BF-AF）计划，其相应的MMF设计问题可以制定为一个秩约束的分数半定规划（SDP）。我们发现，与最佳SDP解决方案相关联的BF-AF速率和SDR速率之间的差距是敏感的用户的数量以及中继系统中的功率约束的数量。这表明BF-AF方案可能不太适合大规模系统。因此，我们提出了随机波束形成AF（SBF-AF）计划，它不同于BF-AF计划，因为使用时变AF权重。我们证明了所提出的SBF-AF方案的MMF速率最多是$0.8317$比特/秒/赫兹小于SDR速率，无论用户的数量或功率限制。因此，SBF-AF的性能优于BF-AF，尤其是在大型系统中。最后，我们提出的数值结果来证明我们所提出的计划的可行性。
2016-03-17 cs.IT math.IT
MIMO Channel Information Feedback Using Deep Recurrent Network
在多输入多输出（MIMO）系统中，发射端信道状态信息（CSI）的可用性是提高系统性能的关键。最近的基于卷积神经网络（NN）的技术在实现CSI压缩和反馈方面显示出有竞争力的能力。通过引入一种新的神经网络结构，我们提高了MIMO通信中量化CSI反馈的准确性。所提出的NN架构调用了一个名为长短期记忆（LSTM）的模块，该模块允许NN受益于利用无线信道的时间和频率相关性。妥协的性能与复杂性，我们进一步修改的NN架构，大大减少了参数的数量进行训练。最后，实验表明，建议的神经网络结构实现更好的性能，在CSI压缩和恢复精度。
2018-11-19 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
Replication-based Outer bounds and the Optimality of "Half the Cake" for Rank-Deficient MIMO Interference Networks
为了获得对MIMO干扰网络的新见解，针对$K$ -用户多输入多输出（MIMO）干扰信道探索了$\sum_{k=1}^K M_k/2$（每个用户蛋糕的一半）自由度的最优性，其中交叉信道具有任意秩约束，并且$k^{th}$发射机和接收机均配备有$M_k$天线。该结果巩固并显著概括了Krishnamurthy等人先前研究的结果，所有用户都具有$M$天线的秩亏干扰信道，以及Tang等人，其中$k^{th}$用户对具有$M_k$天线。这项工作的更广泛的成果是一种新的类的复制为基础的任意秩约束MIMO干扰网络的外部边界，其中现有用户的副本被添加为辅助用户和网络连接的选择，以确保任何可实现的计划，为原始网络也工作在新的网络。复制网络为问题创造了一个新的视角，因此，即使是简单的参数，如用户合作，当应用于复制网络时，也会变得非常强大，从而产生更强的外部边界，而不是直接应用于原始网络。值得注意的是，基于复制的界限不仅广泛适用于具有任意秩约束的MIMO干扰信道，而且更广泛地适用于甚至超出高斯设置。
2015-10-20 cs.IT math.IT
Achievable Degrees of Freedom Region of the MIMO Relay Networks using the Detour Schemes
本文研究了MIMO中继网络的自由度。我们从一般的Y信道开始，其中每个用户具有$M_i$天线，并且旨在通过配备有$N$天线的中继与其他两个用户交换消息。然后，我们将我们的工作扩展到一般的4用户MIMO中继网络。与大多数以前的工作集中在网络的总自由度不同，我们的目标是描述可实现的自由度区域。我们开发了一个外边界的自由度区域的基础上的概念，单侧精灵。然后，我们定义了一个新的可达区域使用信号空间对齐（SSA）和迂回计划。我们的可实现的方案实现了与$M_i$和$N$相关的某些条件的上界。
2014-02-28 cs.IT math.IT
Modulation for MIMO Networks with Several Users
在最近的工作中，描述了一种基于单流编码和解码的公共消息两用户MIMO广播信道的容量实现方案。这是通过一种新的联合酉三角化，这是适用于相应的信道矩阵。在这项工作中，三角化是广义的，任何（有限）数量的矩阵，允许多用户应用。为此，多个信道的使用被联合处理，以一种让人想起空时编码的方式。与两个用户的情况相反，在一般情况下，并不总是存在完美的（实现能力的）解决方案。然而，一个接近最优的方案（在大块的限制下损失为零）总是存在的。公共消息广播只是具有MIMO链路的通信网络的一个示例，其可以使用被称为“网络调制”的方法来解决;两个链路之外的扩展延续到这些问题。
2011-05-31 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Multi-Cell Millimeter Wave Massive MIMO Networks with Low-Precision ADCs
在本文中，我们研究了多小区毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）网络与低精度模数转换器（ADC）在基站（BS）。每个小区为多个用户提供服务，每个用户配备有多个天线，但由单个RF链驱动。本文首先介绍了一种适用于毫米波大规模MIMO网络的信道估计策略，并分析了在不完全信道状态信息下的可达速率。然后，我们得出了一个有见地的下限的可实现的速率，这变得越来越紧的用户数量。该界限清楚地表明了天线数量和ADC精度的影响，特别是对于低信噪比（SNR）的单小区毫米波网络。它表征了各种系统参数之间的折衷。我们的分析结果最终证实了广泛的计算机模拟。
2018-10-05 cs.IT math.IT
Decoupled Signal Detection for the Uplink of Large-Scale MIMO Systems in Heterogeneous Networks
大规模多输入多输出（MIMO）系统是未来第五代（5G）异构蜂窝网络的强有力候选者。对于5G，预期具有大量不同类别的用户和数据服务需求的网络致密化。如此大量的连接设备需要被分离，以便允许根据不同的数据要求来检测所传输的信号。在本文中，一个解耦的信号检测（DSD）技术，允许分离的上行链路信号，为每个用户类，在基站（BS）提出了大规模MIMO系统。本文还建立了异构网络中具有集中式和分布式天线的大规模MIMO系统的信号数学模型。所提出的DSD算法的性能进行评估，并与现有的检测方案在一个现实的情况下与分布式天线。一个和率分析和DSD的计算成本研究。仿真结果表明，所提出的DSD算法与线性和连续干扰抵消检测技术相结合时，具有良好的性能。
2016-11-17 cs.IT math.IT
The degrees of freedom of MIMO networks with full-duplex receiver cooperation but no CSIT
研究了即使在各向同性衰落和发射端没有信道状态信息（或输出反馈）的情况下，多用户网络的自由度（DoF）是否可以得到增强的问题。为此，两个用户MIMO（多输入，多输出）的广播和干扰信道进行了研究，没有边信息，无论在发射机和接收机配备了全双工无线电。全双工特征允许接收器协作，因为每个接收器除了接收由发射器发送的信号之外，还可以同时将相同频带中的信号发送到另一接收器。与具有CSIT和全双工接收器的MIMO网络的情况不同，对于其DoF是已知的，示出了对于没有CSIT的MIMO网络，全双工接收器合作在甚至DoF区域被增强的程度上是有益的。实际上，对于由不同终端处的天线数量的某些关系定义的两用户MIMO广播和干扰信道的重要类别，建立精确的DoF区域。实现DoF最优性能的关键是新的反向协作干扰对齐方案。它们的最优性是通过对这些网络的某些基因辅助或增强版本的DoF分析来建立的。
2012-09-06 cs.IT math.IT
Power Control for D2D Underlay in Multi-cell Massive MIMO Networks
针对多小区大规模MIMO系统下的设备到设备（D2D）通信，提出了一种新的功率控制和导频分配方案。在该方案中，每个小区中的蜂窝用户得到正交导频，这些正交导频在小区之间以重用因子1重用，而D2D对共享另一组正交导频。我们推导出一个封闭形式的容量下限的蜂窝用户与不同的接收处理方案。此外，本文还推导出了D2D接收机的容量下界及其近似表达式，并给出了一种使网络中用户的最小频谱效率（SE）最大化的功率控制算法。最后，我们提供了一个数值评估，我们比较我们提出的功率控制算法的最大发射功率的情况下，传统的多小区大规模MIMO的情况下，没有D2D通信。基于所提供的结果，我们得出结论，我们提出的方案增加了多小区大规模MIMO网络的总频谱效率。
2018-11-02 cs.IT math.IT
An efficient analog network coding transmission protocol is proposed in this letter for a MIMO two way cellular network. Block signal alignment is first proposed to null the inter-user interference for multi-antenna users, which makes the dimensions of aligned space larger compared with the existing signal alignment. Two algorithms are developed to jointly design the precoding matrices at the relay and BS for outage optimization. Especially, the last algorithm is designed to maximize the effective channel gain to the effective noise gain ratio. The performance of this transmission protocol is …
2013-08-16 cs.IT math.IT
Beam-Domain Secret Key Generation for Multi-User Massive MIMO Networks
大规模MIMO网络中的物理层密钥生成（PKG）由于导频长度大、信道矩阵维数高而面临巨大挑战。针对这些问题，本文提出了一种基于波束域信道模型的导频复用的大规模MIMO密钥生成方案，并推导了秘密密钥速率的闭式表达式。具体来说，我们提出了两个算法，即，基于波束域的信道探测（BCP）算法和基于干扰抵消的多用户波束分配（IMBA）算法，分别用于信道降维和多用户导频复用。数值结果表明，PKG方案可以获得接近理想情况的秘密密钥速率，并显著降低了信道估计的维数和导频开销。
2020-05-18 cs.IT math.IT
Directional Spatial Channel Estimation For Massive FD-MIMO in Next Generation 5G Networks
发射端全维信道状态信息（CSIT）一直是限制蜂窝多输入多输出（MIMO）网络频谱效率的主要因素。该文提出了一种频分双工大规模频分MIMO系统中的频分方向空间信道估计算法。所提出的算法使用每个用户设备的上行链路（UL）和下行链路（DL）信道之间的统计空间相关性。它将UL通道在空间上分解为方位角和高程维度，以估计阵列主要接收响应。构建FD空间旋转矩阵以根据UL和DL信道之间的频带间隙来估计DL信道的对应发射响应。所提出的算法表现出显着有前途的性能，接近理想的完美CSIT的情况下，没有UL反馈开销。
2018-06-10 cs.IT math.IT
