Downlink Spectral Efficiency of Cell-Free Massive MIMO Systems with Multi-antenna Users
本文研究了一种无小区的大规模多输入多输出（MIMO）系统，其接入点（AP）和用户都配备了多个天线。考虑两种传输协议。在第一传输协议中，不存在下行链路导频，而在第二传输协议中，提出下行链路导频以改善系统性能。在这两种传输协议中，用户使用基于最小均方误差的连续干扰消除（MMSE-SIC）方案来检测期望信号。对于分析，我们首先推导出一个一般的频谱效率公式与任意边信息的用户。然后推导出不同传输协议的频谱效率的解析表达式。为了提高系统的频谱效率（SE），最大-最小公平功率控制（PC）应用于第一协议通过使用其SE的封闭形式的表达式。由于推导第二种协议的SE的闭合形式的性能表达式的计算复杂度，我们将第一种协议的最优功率系数应用于第二种协议。数值结果表明，无论系统中的用户数量如何，两种协议结合多天线用户是实现次优SE的前提。
2020-04-24 cs.IT math.IT
MIMO FSO Systems in Hybrid Quantum Noise Environments: SKR Analysis with One- and Two-way CV-QKD Protocols
Indian Institute of Technology Bhubaneswar（印度技术学院布巴内斯瓦尔分校）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里阿斯大学）；University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
本文研究了MIMO FSO系统在混合量子噪声环境下的安全通信，提出单向和双向CV-QKD协议以提升秘密密钥率。
2026-02-20 cs.IT math.IT
Distributed Opportunistic Scheduling for MIMO Ad-Hoc Networks
针对多输入多输出（MIMO）ad-hoc网络，提出了一种基于竞争的媒体接入的分布式机会调度协议。所提出的调度协议区别于其他现有的作品，其明确的设计，通过利用空间复用和分集在{ \em分布式}的方式系统吞吐量的改善。结果，可以调度多个链路以在由发射/接收天线形成的空间信道上同时发射。考虑到反馈需求和系统吞吐量之间的权衡，我们提出并比较了不同层次的反馈信息的协议。此外，在传统的随机接入协议，忽略了竞争链路的物理信道条件，所提出的协议实现了一个纯阈值的政策，从最优停止理论，即只有超过阈值的信道条件的链路允许数据传输。仿真结果表明，所提出的协议可以实现令人印象深刻的吞吐量性能，利用空间复用和分集。
2008-02-28 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
Performance of Source transmit Antenna selection for MIMO cooperative communication System Based DF protocol: Symbol Error Rate and Diversity order
在这项工作中，我们研究了一个单一的中继多输入多输出（MIMO）协作通信系统的解码和转发（DF）中继协议的基础上的两种策略，使用发送天线选择在源的性能。第一种策略在中继站和目的站之间使用一根天线，第二种策略使用空时分组编码（STBC）。所有信道都遵循瑞利衰落分布。推导了多进制相移键控（M-PSK）系统的误符号率（SER）的表达式和上界，以及两种策略的分集阶数。分析结果表明，在相同的分集阶数和相同的速率R下，第二种策略的性能优于第一种策略。
2017-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal User Association for Massive MIMO Empowered Ultra-Dense Wireless Networks
超网络密度和大规模MIMO被认为是5G的主要推动因素，因为它们通过利用邻近性、频谱和空间重用优势，有望获得巨大的容量增益。两种方法都依赖于增加每个用户的接入元件的数量，或者通过在区域上部署更多的接入节点，或者通过增加每个接入节点的天线元件的数量。在网络级，大规模MIMO授权接入节点的密集和随机部署的网络的最佳用户关联必须考虑信道和负载条件。在本文中，我们制定了这个复杂的问题，报告其计算上的棘手性，并重新制定它的一个合理的形式，适合获得一个合理的复杂性的全局最优解。我们将所提出的优化模型应用于典型的超密集室外小小区设置，并证明：（i）与基线策略相比，最佳用户关联对所实现的速率水平的显著影响，以及（ii）替代网络接入元件部署策略的最优性。
2015-04-09 cs.IT cs.NI math.IT
Massive MIMO Unsourced Random Access
我们考虑扩展的大规模无源随机接入最初提出的Polyanskiy的情况下，接收器有一个非常大的天线数量（一个大规模的MIMO基站），没有信道状态信息的接收器（完全非相干检测）。我们的编码方法借用了Amalladinne等人的级联编码思想。例如，与用于大规模MIMO随机接入信道的新颖的非贝叶斯“活动检测”算法相结合，其性能优于当前提出的用于活动检测的贝叶斯矢量AMP（VAMP）方案，并且不遭受数值不稳定性和对VAMP那样的精确先验统计的要求。我们表明，所需的传输可靠的通信$E_b/N_0$可以任意小的接收天线的数量M增长足够大。
2019-01-03 cs.IT math.IT
Weighted Sum-Throughput Maximization for Energy Harvesting Powered MIMO Multi-Access Channels
本文提出了一种新的方法来获得最佳的调度策略在多输入多输出（MIMO）多接入信道（MAC），其中每个发射机是由一个单独的能量收集过程。该方法利用最先进的凸优化工具，通过低复杂度的块坐标上升算法，获得了最大化MIMO MAC加权吞吐量和的最优传输策略。所提出的方法可以提供最佳的基准，所有的实际计划，在能量收集供电MIMO MAC传输。基于所揭示的最优策略的结构，我们还提出了一个有效的在线方案，它只需要能量到达实现的因果知识。数值结果证明了所提出的新方案的优点。
2017-09-27 cs.IT math.IT
Exploring the Non-Overlapping Visibility Regions in XL-MIMO Random Access Protocol
最近的超大规模大规模多输入多输出（XL-MIMO）系统被视为用于在增加的用户密度场景中提供非常高的数据率的有前景的技术。空间非平稳性和可见性区域（VR）出现在XL-MIMO阵列上，因为其大尺寸与到用户设备（UE）的距离具有相同的数量级。由于在XL-MIMO系统的典型应用中UE的增加的密度和导频的稀缺性，随机接入（RA）协议和调度算法的设计变得具有挑战性。在本文中，我们提出了一种联合RA和调度协议，即非重叠VR XL- MIMO（NOVR-XL）RA协议，其利用UE的不同VR来改善RA性能，除了在相同的有效载荷数据导频资源中寻找具有非重叠VR的UE进行调度之外。我们的研究结果表明，该方案实现了显着的收益，与传统的RA方案相比，在总速率，以及减少访问延迟和提高整体连接性能。
2021-07-19 cs.IT cs.SY eess.SP
Success Probability of Grant-Free Random Access with Massive MIMO
大规模MIMO通过提供丰富的空间自由度为实现高效随机接入（RA）开辟了新的途径。本文研究了大规模MIMO下的免授权接收机，推导了共轭波束形成和迫零波束形成下免授权接收机成功概率的解析表达式，并进一步分析了系统参数对成功概率的影响。仿真结果验证了分析的准确性。它被证实，免授权RA与大规模MIMO是一个有吸引力的RA技术与低信令开销，可以同时容纳多个RA用户，这是数倍的RA信道的数量，接近一个成功的概率。此外，当大规模MIMO中的天线数量足够大时，我们证明了正交码的数量将主导成功概率。
2018-05-22 cs.IT math.IT
On the Fundamental Limits of MIMO Massive Multiple Access Channels
在本文中，我们研究了多天线无线通信网络，其中大量的设备同时与一个接入点进行通信。研究了多输入多输出大规模多址接入信道（MIMO mMAC）的容量域。虽然联合典型性解码用于建立具有固定用户数的常规MAC的容量区域的可扩展性，但是该技术不直接适用于MIMO mMAC。相反，基于Gallager的误差指数分析的信息理论方法被用来表征MIMO mMAC的\textcolor [rgb]{0，0，0}{有限维区域}。理论分析表明，MIMO mMAC的有限维区域仅受和速率约束的支配，单个用户速率由和速率分配对应的特定因子决定。传统MAC中的速率不能通过大规模多址接入来实现，这是由于连续干扰消除不能保证MIMO mMAC的任意小错误解码概率的事实。结果进一步表明，在渐近意义下，单个用户的速率与发射天线数无关，信道硬化使单个用户的速率接近于接收端只知道信道统计信息时的速率。MIMO mMAC的有限维区域是Chen \emph{et al.}（2017）中对称速率的推广。
2019-02-12 cs.IT math.IT
Distributed Space-Time Block Codes for the MIMO Multiple Access Channel
在这项工作中，多发射天线多址信道被认为是。提出了一种适用于该信道的分布式空时码族的构造方法。假设在发射机处没有信道侧信息，并且不允许用户一起协作。结果表明，该码实现了信道的分集复用折衷。作为一个例子，我们考虑两个用户MIMO-MAC信道。仿真结果表明，与正交传输方案（例如，分时）相比，新的编码方案提供了显著的增益。
2008-04-09 cs.IT math.IT
Massive MIMO Channels with Inter-User Angle Correlation: Open-Access Dataset, Analysis and Measurement-Based Validation
在实际的传播环境中，不同的大规模MIMO用户可以在空间路径中具有相关的角度。本文通过测量和分析相结合的方法，研究了角度相关性对用户间信道相关性的影响。我们展示了三个关键结果。首先，我们收集了大量的MIMO信道数据集，用于检查真实世界传播环境中的用户间信道相关性;该数据集现在是开放获取的。我们观察到信道相关性高于$0.48$的所有附近的用户。此外，超过$30$ %的远离用户，即使当它们相隔数十个波长时，也具有比i.i.d.瑞利衰落信道其次，我们计算用户间的信道相关性在封闭的形式作为用户间的角度相关性，基站天线的数量，和基站天线间的间距的函数。我们的分析表明，用户间的角度相关性增加了用户间的信道相关性。用户间信道相关性随着基站阵列孔径的增大而减小，即，更多的天线和更大的天线间间隔。第三，我们解释的测量与数值实验表明，用户间的角度相关性可以导致显着的用户间信道相关性在实际的大规模MIMO信道。
2021-12-05 cs.IT cs.NI math.IT
Random Access for Massive MIMO Systems with Intra-Cell Pilot Contamination
大规模MIMO系统，其中基站配备有数百个天线元件，是在未来无线网络中获得前所未有的频谱效率的有吸引力的方式。在“经典”大规模MIMO设置中，假设终端满载，并且对性能的主要损害来自小区间导频污染，即，来自使用与家庭小区中相同导频的相邻小区中的终端的干扰。然而，当终端间歇地活动时，通过预分配导频来避免小区间污染是可行的，而相同小区的终端使用随机接入来选择所分配的导频序列。这导致小区内导频污染的问题。我们提出了一个大规模MIMO网络中的随机接入框架，并推导出新的上行链路和速率表达式，考虑到小区内的导频冲突，间歇性的终端活动和干扰。我们使用这些表达式来优化终端激活概率和导频长度。
2016-06-07 cs.IT math.IT
Selective-Fading Multiple-Access MIMO Channels: Diversity-Multiplexing Tradeoff and Dominant Outage Event Regions
我们建立了最佳的分集复用（DM）权衡相干选择性衰落多址MIMO信道，并提供相应的代码设计准则。作为一个副产品，在概念层面上，我们发现一个有趣的DM权衡框架之间的关系和概念的主要错误事件区域，首先介绍了在AWGN的情况下，由Gallager，IEEE trans.IT，1985年。这种关系使我们能够准确地描述在MIMO衰落多址信道的错误机制。特别是，我们发现，对于一个给定的速率元组，最大可实现的分集阶数是由一个单一的中断事件，占主导地位的总错误概率指数SNR。最后，我们研究了Badr和Belfiore在国际苏黎世通信研讨会上提出的分布式空时码构造。，2008年，使用本文推导的规范设计标准。
2009-06-26 cs.IT math.IT
Receiver Design for MIMO Unsourced Random Access with SKP Coding
在这封信中，我们扩展的稀疏克罗内克积（SKP）编码方案，最初设计的加性高斯白噪声（AWGN）信道，多输入多输出（MIMO）无源随机接入（URA）。在MIMO传输中采用SKP编码，我们提出了一种有效的贝叶斯迭代接收机设计来解决具有挑战性的三线性分解问题。数值结果表明，所提出的设计优于现有的同行，它表现良好，在所有模拟设置与各种天线尺寸和活跃用户数。
2022-08-14 cs.IT eess.SP math.IT
Random Access in Uplink Massive MIMO Systems: How to exploit asynchronicity and excess antennas
大规模MIMO系统，其中基站配备有数百个天线，是处理快速增长的数据流量的一种有吸引力的方式。随着用户数量的增加，现代网络中的初始接入和切换将被用户冲突淹没。在这项工作中，我们提出了一个随机接入过程，解决冲突，也执行定时，信道和功率估计，通过简单地利用大量的天线设想在大规模MIMO系统和固有的定时失调的上行链路信号在网络接入和切换。数值结果被用来验证所提出的解决方案在不同的设置下的性能。事实证明，所提出的解决方案可以以高于90%的概率检测到所有冲突，同时提供可靠的定时和信道估计。此外，数值结果表明，它是强大的过载情况。
2016-05-03 cs.IT math.IT
Linear Precoding for the MIMO Multiple Access Channel with Finite Alphabet Inputs and Statistical CSI
本文研究了多输入多输出（MIMO）多址接入信道（MAC）中的线性预编码器的设计。我们假设，统计信道状态信息（CSI）是在发射机和考虑实际有限字母输入假设下的问题。首先，我们推导出一个渐近（在大系统限制）的MIMO MAC与有限字母输入和Weichselberger的MIMO信道模型的加权和速率（WSR）的表达式。随后，我们得到了最大化渐近WSR的用户的线性预编码器的最佳结构和用于确定预编码器的迭代算法。我们表明，所提出的预编码器设计的复杂性是显着低于MIMO MAC预编码器设计的有限字母输入和瞬时CSI。有限字母信令的仿真结果表明，所提出的预编码器实现了显着的性能增益比现有的预编码器设计。
2014-10-11 cs.IT math.IT
Scalable Synchronization and Reciprocity Calibration for Distributed Multiuser MIMO
大规模分布式多用户MIMO（MU-MIMO）是一种结合了“大规模MIMO”和“小小区”优点的有前途的无线网络架构。它由多个接入点（AP）组成，通过有线回程网络连接到中央服务器，并充当大型分布式天线系统。我们专注于下行链路，它在流量方面要求更高，在实现方面比上行链路更具挑战性。为了实现下行链路信号的多用户联合预编码，需要在发射机侧的信道状态信息。我们考虑时分双工（TDD），其中，由于信道互易性，可以从用户上行链路导频信号获知{ \em下行链路}信道。此外，相干多用户联合预编码只有在AP保持足够准确的相对定时和相位同步时才是可能的。AP同步和TDD互易校准是为了实现分布式MU-MIMO下行链路而要解决的两个关键问题。在本文中，我们提出了新的空中同步和校准协议，以及网络规模的规模。所提出的方案可以应用于由大量AP形成的网络，每个AP由廉价的802.11级时钟驱动，并具有标准的RF前端，而不是明确设计为互易的。我们的协议可以结合，作为一个积木，任何合适的定时和频率估计。在这里，我们重新审视联合ML定时和频率估计的问题，并使用相应的Cramer-Rao界来评估同步协议的性能。总体而言，所提出的同步和校准方案，以达到足够的精度，令人满意的分布式MU-MIMO性能。
2015-04-01 cs.IT cs.NI math.IT
Unsourced Random Access with the MIMO Receiver: Projection Decoding Analysis
我们考虑使用MIMO接收器的无源随机接入-这是未来5G/6 G无线网络的关键通信场景。我们进行基于投影的解码器分析，并推导出能量效率的可扩展性界限时，信道状态信息是未知的发射机和接收机（无CSI的情况下）。与Gao等人（2023）的最大似然（ML）可验证性界限进行比较。我们表明，有一个新的边界优于ML界的区域。后一个事实不应该让读者感到惊讶，因为当考虑每用户错误概率（PUPE）时，这两个解码标准都是次优的。此外，过渡到投影解码允许显着的降维，这大大减少了计算时间。
2023-03-27 cs.IT math.IT
Ultra-dense Radio Access Networks for Smart Cities: Cloud-RAN, Fog-RAN and "cell-free" Massive MIMO
本文针对智慧城市超密集网络中的干扰问题，提出融合无小区大规模 MIMO 与 F-RAN 的 Fog Massive MIMO 新范式，并分析了不同协调范围下接入点间增强协调的潜在收益。
2023-07-05 cs.IT eess.SP math.IT
An Algorithm for Grant-Free Random Access in Cell-Free Massive MIMO
大规模接入是超5G（B5G）无线网络的主要应用场景之一，而大规模MIMO是支持大规模接入的关键技术。本文研究了无小区大规模MIMO网络中大规模机器类型通信（mMTC）的免授权随机接入中的活动检测问题。每个活动设备向AP发送预先分配的非正交导频序列，AP将接收到的信号发送到中央处理器（CPU）进行联合活动检测。我们制定的最大似然设备活动检测问题，并提供了一个算法的基础上，坐标下降法具有负担得起的复杂性。我们表明，无小区的大规模MIMO网络可以支持低功耗的mMTC设备，并提供广泛的覆盖范围。
2021-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in Selective-Fading Multiple-Access MIMO Channels
建立了相干选择性衰落多址多输入多输出（MIMO）信道的最优分集复用（DM）折衷，并给出了相应的码设计准则。作为一个副产品，在概念层面上，我们发现一个有趣的DM权衡框架和主导错误事件区域的概念之间的关系，这是首次引入的AWGN的情况下，由Gallager，IEEE trans.IT，1985年。这种关系允许准确地描述MIMO衰落多址信道中的错误机制。特别是，我们发现，对于一个给定的速率元组，最大可实现的分集阶数是由占主导地位的总错误概率在SNR指数的错误事件。最后，我们证明了Badr和Belfiore最近提出的分布式空时码构造，2008年，满足本文推导的规范设计标准。
2008-05-01 cs.IT math.IT
Multi-Cell Sparse Activity Detection for Massive Random Access: Massive MIMO versus Cooperative MIMO
本文考虑稀疏设备活动检测蜂窝机器类型的通信与非正交签名使用的近似消息传递算法。本文比较了两种网络架构，大规模多输入多输出（MIMO）和协作MIMO，在他们的有效性，在克服小区间干扰。在大规模MIMO架构中，每个基站（BS）仅检测来自其自身小区的用户，而将小区间干扰视为噪声。在协作MIMO架构中，每个BS也检测来自相邻小区的用户;然后将检测结果以对数似然比（LLR）的形式转发到中央单元，在中央单元中做出最终决策。本文分析了这两种架构的虚警和漏检概率的特点。数值结果验证了解析特性，并表明，随着天线数量的增加，一个大规模的MIMO系统有效地驱动检测误差为零，而随着合作规模的增加，合作MIMO架构主要提高小区边缘的用户性能。此外，本文研究了LLR量化的影响，以考虑有限容量的前传。实际场景的数值模拟表明，在该特定情况下，在协作MIMO系统中协作三个BS实现了与非协作大规模MIMO系统大致相同的小区边缘检测可靠性，其中每个BS的天线数量是非协作大规模MIMO系统的四倍。
2019-06-22 cs.IT math.IT
Clustering-Based Activity Detection Algorithms for Grant-Free Random Access in Cell-Free Massive MIMO
未来的无线网络需要支持大规模机器类型通信（mMTC），其中大量设备访问网络，而大规模MIMO是一种很有前途的使能技术。大规模接入方案已经被研究用于共址大规模MIMO阵列。在本文中，我们研究的活动检测免授权随机接入mMTC在无小区的大规模MIMO网络使用分布式阵列。每个活动设备向接入点（AP）发送非正交导频序列，并且AP将接收到的信号发送到中央处理单元（CPU）以用于联合活动检测。仿真结果表明，在覆盖范围较大的情况下，无蜂窝结构所提供的宏分集增益比共址结构所提供的宏分集增益提高了活动检测性能。
2021-11-30 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative access networks: Optimum fronthaul quantization in distributed Massive MIMO and cloud RAN
我们考虑协作无线电接入网络架构，特别是分布式大规模MIMO和云RAN，考虑它们的相似性和差异。我们特别解决的主要挑战都由一个高容量的前传网络的实施，以链接的分布式接入点的中央处理单元，并考虑对上行链路性能的影响，以限制前传负载的量化接收信号。我们使用Bussgang分解以及一种新的方法来MMSE估计的信道和数据提供我们的分析的基础。
2018-05-25 cs.IT eess.SP 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
Energy-Efficient Power Allocation in Millimeter Wave Massive MIMO with Non-Orthogonal Multiple Access
在这封信中，我们调查的能量效率（EE）的毫米波（mmWave）大规模MIMO（mMIMO）系统与非正交多址（NOMA）的问题。根据信道相关性和增益差异，提出了多个双用户簇。在此之后，我们提出了一种混合模拟/数字预编码方案的低射频（RF）链结构在基站（BS）。在此基础上，我们制定了一个功率分配问题，旨在最大限度地提高EE下用户的服务质量（QoS）的要求和每个集群的功率约束。提出了一种迭代算法来获得最优功率分配。仿真结果表明，提出的NOMA实现了优越的EE性能比传统的OMA。
2017-07-14 cs.IT math.IT
PDRS: A Fast Non-iterative Scheme for Massive Grant-free Access in Massive MIMO
免授权多输入多输出（MIMO）通常采用非正交导频进行联合用户检测和信道估计。然而，现有方法对于大规模MIMO中的大规模免授权接入来说太复杂。本文提出了导频检测参考信号（PDRS），以大大降低复杂度。在PDRS方案中，不需要迭代。提出了直接权值估计算法，无需信道估计即可计算合并权值。在合并之后，PDRS恢复误差用于决定导频活动。仿真结果表明，所提出的免授权方案性能良好，复杂度降低了几个数量级。
2020-12-25 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Interference Subtraction on Grant-Free Multiple Access with Massive MIMO
高度可扩展的多址接入方案的设计是向未来大规模机器类型通信演进的主要挑战，其中必须确保大量不协调的设备的可靠性和延迟约束。在这种情况下，编码随机接入（CRA）方案，连续的干扰消除算法允许相对于经典的随机接入协议的大的改进，最近吸引了越来越多的兴趣。通过将CRA与大规模多输入多输出（MIMO）相结合，可以潜在地获得令人印象深刻的性能。在本文中，我们对此类方案进行了分析，重点关注不完美的信道估计对连续干扰消除的影响。在此基础上，我们提出了一种新的大规模MIMO系统中CRA的信号处理算法。
2022-02-26 cs.IT eess.SP math.IT
User-Access Point Association for High Density MIMO Wireless LANs
研究高密度WLAN中通过用户-AP关联实现UL-MIMO吞吐量潜力的问题，提出基于改进Kuhn-Munkres算法的图匹配方法最优分配STA以最大化总吞吐量效用，仿真显示相比多种算法获得显著增益。
2024-08-26 cs.IT cs.NI math.IT
Dynamic Beam-Based Random Access Scheme for M2M Communications in Massive MIMO Systems
由机器对机器（M2M）通信支持的物联网是未来第六代（6G）系统最重要的应用之一。6G面临的主要挑战是使大量M2M设备能够及时接入网络。因此，本文利用大规模多输入多输出（MIMO）的空间选择性，以减少冲突的问题时，大规模M2M设备同时发起随机接入。特别地，首先提出了基于波束的随机接入协议，以有效地利用大规模M2M设备的有限上行链路资源。为了解决M2M设备在空间和时间维度上的非均匀分布，然后用公式表示以最小化平均接入延迟为目标的马尔可夫决策过程（MDP）问题。接下来，我们提出了一种基于双深Q网络（DDQN）算法的动态波束接入方案来解决最优策略。最后，通过仿真验证了该方案的有效性，包括模型训练和随机接入性能。
2022-09-28 cs.IT math.IT
Massive MIMO for Crowd Scenarios: A Solution Based on Random Access
本文提出了一种新的方法，在拥挤的大规模MIMO场景中的小区内的导频污染。该方法依赖于大规模MIMO系统的两个基本特性，即用户信道之间的近正交性和信道功率的近稳定性。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。所提出的解决方案表现出高性能与传统的方法有很大的改进。这种改进是以增加出错率为代价的，尽管这种影响被示出为随着基站处天线数量的增加而显著降低。
2015-05-21 cs.IT math.IT
Capacity-Region-Achieving Sparse Regression Codes for MIMO Multiple-Access Channels
Zhejiang University（浙江大学）；Xidian University（西安电子科技大学）；Tsinghua University（清华大学）；Technical University of Berlin（柏林工业大学）
本文提出了一种用于MIMO多址信道的稀疏回归码编码框架，通过随机半单位正交字典矩阵实现多用户并行干扰抵消。理论推导了基于MA-OAMP接收机的最优编码原则，结合时间共享实现容量区域。
2026-07-07 cs.IT math.IT
Secure Transmit Antenna Selection Protocol for MIMO NOMA Networks over Nakagami-m Channels
研究了Nakagami- \textit{m}衰落信道下的多输入多输出（MIMO）非正交多址接入（NOMA）网络，该网络由一个信源和两个合法用户（根据用户与信源的距离分为远近用户）以及一个被动窃听者组成。具体来说，我们研究的情况下，远端用户的信号可能会或可能不会被成功地解码在窃听者和近端用户。因此，我们的目的是设计一个发射天线选择（TAS）的安全通信协议的网络。然后，提出了两种TAS解决方案，即解决方案I和II。具体地，解决方案I和II分别集中于最大化源和近端用户之间以及源和远端用户之间的接收信号功率。在此基础上，推导出了各逻辑单元和整个系统的秘密中断概率的精确和渐近的封闭表达式。我们的分析结果证实了蒙特卡洛模拟表明，可以显着提高保密性能，通过适当选择功率分配系数，并增加在源和LU的天线数量。有趣的是，解决方案II可以提供比解决方案I更好的整体保密性能。
2019-02-15 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
Multi-Access MIMO Systems with Finite Rate Channel State Feedback
研究了有限速率信道状态反馈对多址多输入多输出（MIMO）系统和速率的影响。我们提出了联合控制用户的方法，具体地说，我们首先联合选择用户，然后联合选择相应的波束形成向量。为了量化和率，本文引入了复合格拉斯曼流形和复合格拉斯曼矩阵。通过刻画复合Grassmann流形上的畸变率函数和计算随机复合Grassmann矩阵的logdet函数，得到了一个很好的和率近似。根据复合Grassmann流形上的失真率函数，有限波束形成的损失随着波束形成上的反馈比特的增加而指数地减小。
2007-05-16 cs.IT math.IT
An Approach to Preamble Collision Reduction in Grant-Free Random Access with Massive MIMO
本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统的免授权随机接入问题。我们首先表明，基于大规模MIMO的免授权随机接入的性能主要取决于前导码冲突的概率。这意味着，尽管天线的数量可以任意大，但成功的分组传输的（平均）数量可能会受到错误数量的限制。然后，我们提出了一种方法来减少前同步码冲突，而不增加使用的概念叠加的前同步码（S-前同步码）的数量。由于共轭波束形成的信道估计可以进行时，未使用的S-码元是已知的，一个简单的方法来检测未使用的S-码元，并分析其性能的一个特殊情况下（与2个码元的叠加）。基于分析和仿真结果，证实了所提出的方法与S-码元可以增加成功概率与传统的方法相同的频谱效率。
2020-10-25 cs.IT math.IT
On Throughput Improvement using Immediate Re-transmission in Grant-Free Random Access with Massive MIMO
为了支持机器类型通信（MTC），大规模多输入多输出（MIMO）已经被考虑用于免授权随机接入。一般而言，具有大规模MIMO的免授权随机接入的性能受到许可数和活动设备数的限制。特别地，当存在多个同时发送数据分组的活动设备时，信号与干扰加噪声比（SINR）不能高到足以成功解码。在本文中，为了提高性能，我们考虑立即重传的有源设备，具有低的SINR，虽然它没有经历前导码冲突，利用重传分集（RTD）增益。为了看到所提出的方法的性能，我们进行吞吐量分析与某些近似和假设。由于所提出的方法可能是不稳定的，由于立即重传，稳定系统的条件进行了研究。仿真结果表明，分析结果合理匹配仿真结果。
2020-09-01 cs.IT math.IT
Analysis and Optimization of Successful Symbol Transmission Rate for Grant-free Massive Access with Massive MIMO
免授权大规模接入是用于支持物联网（IoT）的大规模机器类型通信（mMTC）的重要技术。免授权大规模接入的两个重要特征是低复杂度设备和短分组数据传输，这使得传统的性能度量，可达到的速率，在这种情况下是不合适的。在这封信中，我们研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统中的免授权大规模接入。我们考虑随机接入控制，并采用近似消息传递（AMP）的用户活动检测和信道估计的导频传输阶段和小相移键控（PSK）调制的数据传输阶段。我们提出了一个更合理的性能指标，即成功的符号传输率（SSTR），免授权的大规模接入。我们得到封闭形式的近似表达式的渐近SSTR的情况下，最大比合并（MRC）和迫零（ZF）波束形成在基站（BS），分别。我们还最大化的渐近SSTR的接入参数和导频长度。
2019-09-20 cs.IT math.IT
Multiple Access in Constellation Domain by Non-Coherent Massive MIMO
多址接入是提高多用户通信网络容量的基础。然而，对更高数据率和需要通信服务的用户数量的增长的需求导致了当前无线通信中正交资源的稀缺。另一方面，自3GPP Release 15以来，作为3GPP的倡议，将卫星集成在地面网络内需要地面和非地面用户之间的新形式的多址接入。本文研究星座方案作为一个新的领域，以提高国家的最先进的多址技术，为未来的通信技术，采用非相干通信与大规模MIMO。此外，我们提出了一个混合模型之间的经典接入方法，如时分多址（TDMA）或频分多址（FDMA），新兴的非正交多址接入（NOMA）和建议域的星座基于非相干大规模多输入多输出（MIMO）计划的模型。该模型讨论了不同的情况下，卫星通信，有助于增加系统的容量，避免地面和非地面用户之间的干扰。
2023-03-11 cs.IT eess.SP math.IT
A Fully Bayesian Approach for Massive MIMO Unsourced Random Access
提出一种全贝叶斯方法用于大规模MIMO无源随机接入，通过三层消息传递算法联合解码信息块并获取信道，显著提升了频谱效率和鲁棒性。
2023-06-27 cs.IT math.IT
FASURA: A Scheme for Quasi-Static Massive MIMO Unsourced Random Access Channels
研究了准静态瑞利衰落信道下的大规模MIMO无源随机接入问题。给定一个固定的消息长度和规定数量的信道使用，我们的目标是构建一个编码方案，最大限度地减少能量每比特受到一个固定的错误概率。该方案不同于其他国家的最先进的计划，因为它融合了活动检测，单用户编码，导频辅助和临时决策辅助迭代信道估计和解码，最小均方误差（MMSE）估计，和连续干扰消除（SIC）。我们表明，这些想法的适当组合可以大大优于国家的最先进的编码方案时，活跃用户的数量超过100，使这一制度的最佳性能方案。
2022-03-08 cs.IT math.IT
A Deterministic Equivalent for the Analysis of Non-Gaussian Correlated MIMO Multiple Access Channels
高维随机矩阵理论（RMT）为理解多输入多输出（MIMO）信道和辅助MIMO无线通信系统的设计提供了有效的分析工具。然而，以前的研究基于大维RMT依赖于假设的发射相关矩阵是对角或传播信道矩阵是高斯。有一个越来越多的兴趣在信道中的发射相关矩阵一般是非负定的和信道条目是非高斯的。这类信道模型出现在MIMO多址系统（诸如小小区网络（SCN））中的若干应用中。为了解决这些问题，我们使用广义Lindeberg原则表明，这类随机矩阵的Stieltjes变换与高斯或非高斯的独立条目符合在大的维度制度。该结果允许导出确定性等价物（例如，Stieltjes变换和遍历互信息），并且在表征SCN的频谱效率方面具有重要意义。
2011-08-20 cs.IT math.IT
Massive Access in Extra Large-Scale MIMO with Mixed-ADC over Near Field Channels
针对XL-MIMO系统近场信道与高成本挑战，提出基于混合ADC架构的免授权大规模接入方案，采用两阶段压缩感知算法联合进行活动检测与信道估计，克服角域能量色散，性能优于现有算法。
2023-04-03 cs.IT eess.SP math.IT
Graph Neural Network Based Access Point Selection for Cell-Free Massive MIMO Systems
提出了一种基于图神经网络（GNN）的无小区大规模多输入多输出（MIMO）系统接入点（AP）选择算法。构造了两个图来表示无小区的大规模MIMO网络，其中同构图仅包括表示网络中的AP的结构的AP节点，而异构图包括AP节点和用户设备（UE）节点。基于归纳图学习框架GraphSAGE的GNN用于获得嵌入，然后用于预测节点之间的链接。数值结果表明，与基于邻近度的AP选择算法相比，所提出的基于GNN的算法预测潜在的AP具有更高的准确性。与基于大尺度衰落系数的AP选择算法相比，该算法不需要测量和排序所有相邻AP的信号强度。此外，所提出的算法是可扩展的无小区系统中的用户数量。
2021-09-27 cs.IT math.IT
Multiple Preambles for High Success Rate of Grant-Free Random Access with Massive MIMO
具有大规模MIMO的免授权随机接入（RA）是具有低信令开销的有前途的RA技术，其在提高信道重用效率方面提供显著益处。由于免授权RA中的用户设备（UE）检测和信道估计仅依赖于接收到的前导码，因此非常需要能够实现UE检测和信道估计的高成功率的前导码设计，以确保具有大规模MIMO的免授权RA的性能增益。为了提高大规模MIMO免授权接收的成功率，提出了一种由多个连续前导码组成的超级前导码。利用所提出的方法，RA UE的UE检测和信道估计的成功取决于两个条件：1）它是可解UE; 2）它的超级前导码被检测到。因此，我们从理论上分析了RA UE的多个可解率，并提出了一种可靠的UE检测算法，以获得RA UE的超可解率利用大规模MIMO的准正交特性。理论分析和仿真结果表明，将前导码转换为由两个或三个较短前导码组成的超级前导码，可以显著提高UE检测和信道估计的成功率。
2018-09-20 cs.IT math.IT
MIMO Interference Alignment in Random Access Networks
在本文中，我们分析了一个多输入多输出（MIMO）干扰信道中的节点是随机分布在一个平面上的空间泊松簇点过程。每个簇使用干扰对齐（IA）来抑制簇内干扰，但与大多数IA工作不同的是，我们不会忽略簇间干扰。我们还将信道状态信息的准确性与节点之间的距离联系起来，即CSI的质量随着距离的增加而降低。考虑到训练和反馈开销，我们推导出这种MIMO IA ad hoc网络的传输容量，然后将其与开环（干扰盲）空间复用进行比较。最后，我们提出了示例性的系统设置，其中空间复用优于IA由于不完美的信道状态信息或非对齐的簇间干扰。
2012-07-19 cs.IT math.IT
A General Rate Duality of the MIMO Multiple Access Channel and the MIMO Broadcast Channel
我们提出了一个通用的多址接入信道（MAC）和广播信道（BC），这是适用于系统和不具有非线性干扰消除之间的速率对偶。与Vishwanath等人的具有干扰减法的最新速率二元性不同，所提出的对偶性是基于滤波器的而不是基于协方差的，并且利用所产生的酉自由度来对每个点对点链路去相关。因此，它允许非协作逐流解码，这降低了复杂度和延迟。此外，从一个域到另一个域的转换在其计算期间不表现出任何依赖性，使得其可用于并行实现而不是串行实现。此外，我们推导出一个率的对偶性与多天线终端的系统时，没有干扰（预）减法的线性滤波和一个单一的用户的不同流不被视为自干扰。这两个对偶是基于一个框架已经应用到MAC和BC之间的均方误差对偶。由于这种新颖的速率二元性，BC中具有线性滤波的任何基于速率的优化现在可以在双MAC中处理，其中由于信道和预编码器索引的对准，所产生的表达式导致比BC中更有效的算法解决方案。
2008-07-28 cs.IT math.IT
Towards SE and EE in 5G with NOMA and Massive MIMO Technologies
非正交多址接入（NOMA）已被提出来提高频谱效率（SE）和小区边缘容量。本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）编码。给出了NOMA大规模MIMO系统容量的解析表达式。在原有的连续干扰消除方法的基础上，为了更好地实现，本文引入了功率硬限制器。
2015-04-09 cs.IT math.IT
Communication-Efficient Federated Learning over MIMO Multiple Access Channels
通信效率对于无线联邦学习系统是非常重要的。在本文中，我们提出了一个多输入多输出（MIMO）多址信道（MAC）上的联邦学习的通信有效的策略。拟议战略包括两个部分。当发送本地计算的梯度时，每个设备使用块稀疏化将高维局部梯度压缩为多个低维梯度向量。当经由MIMO-MAC接收到压缩局部梯度的叠加时，参数服务器（PS）执行联合MIMO检测和稀疏局部梯度恢复。受Turbo解码原理的启发，我们的联合检测和恢复算法通过迭代地交换MIMO检测和稀疏局部梯度恢复输出的信念来准确地恢复高维局部梯度。然后，我们分析了所提出的算法的重建误差及其对联邦学习的收敛速度的影响。从模拟，我们的梯度压缩和联合检测和恢复方法大大降低了通信成本，同时实现了相同的分类精度的情况下，没有任何压缩。
2022-06-12 cs.DC cs.IT math.IT
Distributed Protocols for Interference Management in Cooperative Networks
在设备太小而不能支持MIMO天线阵列的场景中，可以使用符号级协作来汇集分布式单天线设备的资源以创建虚拟MIMO天线阵列。我们解决分布式合作协议的中继有一个不完整的网络信息的视图设计基础。分布式网络中的一个关键问题是由于协作中继流的无线电足迹增加而导致的空间重用的潜在损失。因此，从合作中获得的本地收益必须与网络层面的损失相平衡。通过使用一种新的二进制网络模型，简化了合作协议必须设计的空间，我们开发了一种机制的系统和计算的合作协议的功能，在中继节点的网络状态信息的量。通过广泛的网络分析和仿真，我们证明了这种方法的成功应用到一系列的协议，跨越一系列的网络信息的可用性在合作中继。
2011-09-21 cs.IT cs.NI math.IT
Application of Analog Network Coding to MIMO Two-Way Relay Channel in Cellular Systems
本文提出了一种适用于MIMO双向蜂窝网络的高效模拟网络编码传输协议。针对多天线用户的用户间干扰问题，首次提出了分块信号对齐方法，与现有的信号对齐方法相比，该方法使得对齐空间的维数更大。两种算法被开发来联合设计在中继和BS的中断优化的预编码矩阵。特别地，最后一种算法被设计为最大化有效信道增益与有效噪声增益之比。该传输协议的性能也通过仿真进行了验证。
2013-08-16 cs.IT math.IT
Nearly Doubling the Throughput of Multiuser MIMO Systems Using Codebook Tailored Limited Feedback Protocol
我们提出并分析了一种新的鲁棒反馈和多用户MIMO下行链路通信系统的传输策略，称为速率近似（RA）。RA结合了在有限反馈约束下与用户终端进行可靠通信所需的灵活性和鲁棒性。它回应了两个重要的意见。首先，对信道进行近似不是那么重要，而是对速率进行近似，使得可以在基站处模仿最优调度决策。其次，当因此信道状态信息更准确时，发射机处的固定发射码本通常更好。在RA方案中，发射码本和反馈码本是分开的，并且用户速率以受控的均匀误差传递到基站。理论分析和实验结果表明，在一定的干扰噪声容限下，该方案具有更好的性能，并且比经典的Jindal公式具有更好的性能。LTE系统仿真支持的分析结果表明，性能增益高达50%或70%的迫零相比，当使用多个天线在基站和多个天线或一个天线在终端，分别。一个新的反馈协议的开发，固有地考虑了发射码本，这是能够处理在终端的复杂性问题。
2013-01-09 cs.IT math.IT
