Quantized Precoding for Multi-Antenna Downlink Channels with MAGIQ
提出了一种多天线、贪婪、迭代和量化（MAGIQ）的下行链路预编码算法。MAGIQ允许与正交频分复用（OFDM）直接集成。MAGIQ进行了比较，现有的三种算法的信息速率和复杂度：量化线性预编码（QLP），SQUID，和ADMM为基础的算法。信息速率通过使用有限调制集的下限来测量，并且复杂度通过乘法和比较的数量来测量。MAGIQ和ADMM实现了类似的信息速率，具有类似的复杂性瑞利平坦衰落信道和一个比特量化每实维，他们优于QLP和SQUID高阶调制。
2018-03-02 cs.IT math.IT
Multi-Cell Multi-User Massive FD-MIMO: Downlink Precoding and Throughput Analysis
针对时分双工（TDD）多小区多用户大规模全维MIMO（FD-MIMO）网络，研究了下行链路预编码和功率分配策略。利用信道互易性，消除了DL信道状态信息（CSI）反馈，并且通过经由旋转不变技术（ESPRIT）估计信号参数，将DL多用户MIMO预编码与上行链路（UL）到达方向（DoA）估计相关联。假设UL导频的非正交/非理想扩频序列，UL DoA估计的性能被解析地表征，并且所表征的DoA估计误差被并入到相应的DL预编码和功率分配策略中。仿真结果验证了我们的分析特征的DoA估计的准确性，并表明，所介绍的多用户MIMO预编码和功率分配策略优于现有的基于迫零的大规模MIMO策略。
2018-09-26 cs.IT math.IT
Massive MIMO Downlink 1-Bit Precoding with Linear Programming for PSK Signaling
量化的大规模多输入多输出（MIMO）系统由于其功率效率而受到越来越多的关注。提出了一种新的预编码技术，以减轻多用户干扰和量化失真的下行链路多用户（MU）多输入单输出（MISO）系统与1比特量化在发送端。这项工作仅限于PSK调制方案。考虑到1比特量化，针对每个期望的接收矢量优化发射信号矢量。该优化是基于最大化安全裕度的PSK调制的决策阈值。仿真结果表明，与现有的线性预编码技术相比，在未编码的误码率（BER）方面有显着的增益。
2017-04-21 cs.IT math.IT
Low-Complexity Design of Generalized Block Diagonalization Precoding Algorithms for Multiuser MIMO Systems
基于块对角化（BD）的预编码技术是公知的用于多用户MIMO（MU-MIMO）系统的线性发送策略。通过在发送侧采用BD型预编码算法，MU-MIMO广播信道被分解为多个独立的并行单用户MIMO（SU-MIMO）信道，并且在高数据率下实现最大分集阶数。BD型预编码算法的主要计算复杂性来自于两个奇异值分解（SVD）操作，这取决于用户的数量和每个用户的信道矩阵的维数。为了降低BD型预编码算法的计算复杂性，提高预编码算法的性能，本文提出了低复杂度的预编码算法。我们设计了一种策略的基础上，一个共同的信道反演技术，QR分解，晶格减少到等效的SU-MIMO信道的MU-MIMO信道解耦。分析和仿真结果表明，该预编码算法可以获得与BD型预编码算法相当的和速率性能、显著的出错率（BER）性能增益和简化的接收机结构，同时需要低得多的复杂度。
2013-09-16 cs.IT math.IT
Joint User Selection, Power Allocation, and Precoding Design with Imperfect CSIT for Multi-Cell MU-MIMO Downlink Systems
针对多小区多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统，在发射端信道状态信息（CSIT）不完全的情况下，提出了一种新的用户选择、功率分配和预编码的联合优化设计框架.通过在高维空间中表示联合优化变量，将加权和谱效率最大化公式化为瑞利矩乘积的最大化。虽然这仍然是一个非凸问题，一个计算效率高的算法，称为广义功率迭代预编码（GPIP），提出。该算法收敛于目标函数的一个稳定点（局部最大值），因此它保证了一阶最优解。通过调整加权和频谱效率中的权重，GPIP产生用于用户选择、功率分配和下行链路预编码的联合解决方案。GPIP还被扩展到多小区场景，其中协作基站通过在协作BS内共享全局但不完美的CSIT来执行联合用户选择并设计它们的预编码向量。系统级仿真结果表明，相对于传统的用户选择和线性下行链路预编码所提出的方法的增益。
2019-02-03 cs.IT math.IT
A New SLNR-based Linear Precoding for Downlink Multi-User Multi-Stream MIMO Systems
在多用户多输入多输出（MIMO）系统中，信号泄漏噪声比（SLNR）是一个很有前途的线性预编码器设计准则。该方法简化了预编码器的设计问题，并给出了封闭解。在这封信中，我们提出了一种新的线性预编码方案，通过稍微放松SLNR最大化的MU-MIMO系统，每个用户多个数据流。预编码矩阵通过两个厄米特矩阵同时对角化的一般形式获得。新方案减小了每流有效信道增益之间的差距，这是原始SLNR预编码方案中的固有限制。仿真结果表明，所提出的预编码实现了相当大的增益，在错误性能比原来的多流传输，同时保持几乎相同的可实现的和速率。
2010-08-04 cs.IT math.IT
Downlink Precoding with Mixed Statistical and Imperfect Instantaneous CSI for Massive MIMO Systems
本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统中一种新的下行链路传输模式的可行性，仅具有统计信道状态信息（CSI）的用户和具有不完美瞬时CSI的用户。研究了混合利用统计CSI和非理想瞬时CSI的下行链路预编码设计问题。首先从理论上分析了两类用户之间的相互干扰对可达速率的影响。在此基础上，考虑到互干扰抑制，提出了一种扩展迫零（eZF）和扩展最大比传输（eMRT）预编码方法，分别以最小化基站总发射功率和最大化用户接收信号功率为目标。由于利用了统计CSI，避免了基于导频的信道估计，从而使更多的活跃用户，更高的系统和速率和更短的传输延迟。最后通过仿真验证了理论分析的正确性和所提出的预编码方法的优越性。
2017-11-30 cs.IT math.IT
Symbol-level and Multicast Precoding for Multiuser Multiantenna Downlink: A Survey, Classification and Challenges
预编码通常被认为是减轻干扰和有效利用多天线下行链路信道中可用的有效手段，其中多个用户在相同的信道资源上同时被服务于独立的信息。这一领域的早期工作集中在通过构造符号块（码字）的加权线性组合来向每个用户发送单独的信息流。然而，最近的工作已经通过以下方式超越了这种传统观点：i）向用户组发送不同的数据流，以及ii）在每个符号的基础上应用预编码。在此上下文中，当前调查呈现了关于两个主轴的预编码技术的统一视图和分类：i）预编码权重的切换速率，导致块级和符号级预编码的类别，ii）每个流被寻址到的用户的数量，因此单播/多播/广播预编码。此外，分类技术进行了比较，通过代表性的数值结果，以证明其相对性能和揭示基本的见解。最后，一个开放的理论问题和实践挑战的清单，以启发在这一领域的进一步研究。
2017-03-10 cs.IT math.IT
MSE-optimal 1-bit Precoding for Multiuser MIMO via Branch and Bound
在本文中，我们解决的总和均方误差（MSE）最优的1比特量化预编码问题，正是小到中等规模的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统通过分支定界。为此，我们重新制定了原来的NP难预编码问题作为一个树搜索，并部署了一些策略，提高修剪效率，而不牺牲最优性。我们评估的错误率性能和复杂性的1位分支定界（BB-1）预编码器，并比较其功效现有的，次优的MU-MIMO系统中的1位预编码算法。
2018-04-09 cs.IT math.IT
Massive MU-MIMO Downlink TDD Systems with Linear Precoding and Downlink Pilots
我们考虑了一个大规模的MU-MIMO下行时分双工系统，其中一个基站（BS）配备了许多天线，在同一时间频率资源服务于几个单天线用户。我们假设BS使用线性预编码进行传输。为了可靠地解码从BS发送的信号，每个用户应该具有其信道的估计。在这项工作中，我们考虑了一个有效的信道估计方案，以获得CSI在每个用户，称为波束成形训练计划。利用波束成形训练方案，BS对导频序列进行预编码并转发给所有用户。然后，基于接收到的导频，每个用户使用最小均方误差信道估计来估计有效信道增益。该方案的信道估计开销不依赖于基站天线的数目，而仅与用户的数目成正比。然后，我们推导出最大比传输和迫零预编码技术，使我们能够评估的频谱效率，同时考虑到与下行链路导频的传输相关联的频谱效率损失的容量的下限。与以前的工作相比，每个用户只使用统计信道特性来解码发送的信号，我们看到，所提出的波束成形训练方案是最好的中等和低移动性的环境。
2013-10-05 cs.IT math.IT
Optimization of Integer-Forcing Precoding for Multi-User MIMO Downlink
整数强制（IF）预编码是用于多用户（MU）多输入多输出（MIMO）信道的线性预编码的替代方案，具有以类似复杂度提供优异性能的潜力。在这封信中，低复杂度的次优方法，提出了优化参数的IF计划的任何数量的$K$用户。所提出的方法涉及解决松弛的问题，然后应用格约简算法，并示出具有整体复杂性的$\mathcal{O}(K^3)$。仿真结果表明，该方法实现了更高的和速率比启发式选择的参数，并显着优于传统的线性预编码在所有模拟场景。
2020-07-06 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
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
Constant-Envelope Multi-User Precoding for Frequency-Selective Massive MIMO Systems
我们考虑在频率选择性多用户大规模MIMO系统中的下行链路预编码与高效，但非线性功率放大器在基站（BS）。提出了一种低复杂度的预编码算法，该算法在每个基站天线处产生恒定包络（CE）信号。为了实现期望的每用户信息速率，当与通常使用的不太严格的总平均发射功率约束相比时，在每天线CE约束下所需的额外总发射功率是小的。
2013-05-07 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
Near-Optimal Hybrid Analog and Digital Precoding for Downlink mmWave Massive MIMO Systems
毫米波（mmWave）大规模MIMO可以实现频谱和能量效率的数量级提高，通常采用混合模拟和数字预编码来克服毫米波频率引起的严重信号衰减。然而，大多数的混合预编码方案集中在全阵列结构，这涉及到一个高的复杂度。在本文中，我们提出了一个接近最佳的迭代混合预编码方案的基础上更现实的子阵列结构，具有较低的复杂度。首先将复杂的容量优化问题分解为一系列易于处理的问题，对每个天线阵列逐一考虑。然后，利用连续干扰消除（SIC）的思想，优化从第一个天线阵列到最后一个天线阵列的可达容量，该思想以易于并行化的迭代过程实现。仿真结果表明，该混合预编码方案在保持可接受的计算复杂性的同时，具有比其他混合预编码方案更好的性能。
2015-07-16 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
Sum Rate Maximization using Linear Precoding and Decoding in the Multiuser MIMO Downlink
我们提出了一种算法，以最大化的瞬时总和数据率发送的基站在多用户多输入多输出系统的下行链路。发射机和接收机可以各自配备有多个天线，并且每个用户可以接收多于一个的数据流。我们表明，最大化的总和率是密切相关的最小化的产品的均方误差（PMSE）。该算法采用上行链路/下行链路的对偶迭代设计发射-接收线性预编码器，解码器，和功率分配，最小化的PMSE下的总和功率约束的所有数据流。数值仿真表明了该算法的有效性，并支持使用PMSE准则，在最大限度地提高整体的瞬时数据率。
2008-01-02 cs.IT math.IT
Low-Complexity Hybrid Precoding in Massive Multiuser MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）被设想为提供相当大的容量改进，但是以硬件的高复杂性为代价。在本文中，我们提出了一种低复杂度的混合预编码方案，以接近传统的基带迫零（ZF）预编码（称为全复杂度ZF），这被认为是一个虚拟的最佳线性预编码方案在大规模MIMO系统的性能。所提出的混合预编码方案，称为相位ZF（PZF），本质上是在RF域应用仅相位控制，然后基于从基带看到的有效信道执行低维基带ZF预编码。重量化的RF相位控制高达$2$位的精度也被认为是和招致非常有限的退化。该方案在理想瑞利衰落信道和稀疏散射毫米波（mmWave）信道中进行了仿真，都达到了非常理想的性能。
2014-10-15 cs.IT math.IT
Low-Complexity Widely-Linear Precoding for Downlink Large-Scale MU-MISO Systems
在这封信中，我们提出了一个宽线性最小均方误差（WL-MMSE）预编码方案采用实值发送符号的下行链路大规模多用户多输入单输出（MU-MISO）系统。与使用WL预编码器和WL检测器的用于单用户多输入多输出（SU-MIMO）系统的现有WL-MMSE收发器相比，所提出的方案仅使用WL预编码和在用户终端（UT）处的简单常规检测。此外，为了避免与大矩阵的求逆相关联的计算复杂性，我们使用多项式展开（PE）来修改WL-MMSE预编码器。我们的仿真结果表明，在过载的系统中，UT的数量大于基站天线的数量，建议的PE WL-MMSE预编码器与矩阵多项式中只有几项实现了显着更高的总和速率比系统采用传统的MMSE预编码。因此，可以在小区中服务共享相同时间/频率资源的更多UT。我们验证了我们的模拟结果的渐近和率，这是通过使用随机矩阵理论的结果得到的解析表达式。
2015-02-06 cs.IT math.IT
Energy Efficient Precoding C-RAN Downlink with Compression at Fronthaul
本文考虑了云无线电接入网络（C-RAN）的下行链路传输，其中在公共基带单元处的预编码基带信号在通过有限的前传容量链路被转发到无线电单元（RU）之前被压缩。我们研究了预编码，多变量压缩和RU用户选择的联合设计，最大限度地提高下行链路C-RAN网络的能量效率。所考虑的问题本质上是一个秩约束的混合布尔非凸规划的全局最优解是困难的和计算昂贵的找到。为了得到实际上有吸引力的解决方案，我们调用一些有用的松弛和变换技术，以达到一个更易处理的（但仍然非凸）连续的程序。为了解决松弛问题，我们提出了一个迭代过程的基础上DC算法是可证明收敛的。数值结果表明，所提出的解决方案的优越性，在可实现的能源效率相比，现有的计划。
2017-03-17 cs.IT math.IT
MIMO Amplify-and-Forward Precoding for Networked Control Systems
在本文中，我们考虑了一个MIMO网络控制系统（NCS）中，传感器放大和转发所观察到的MIMO植物状态通过MIMO衰落信道的远程控制器。我们重点关注传感器处的MIMO放大转发（AF）预编码设计，以在传感器平均通信功率增益约束的情况下最小化远程控制器处的加权平均状态估计误差。MIMO AF预编码设计被公式化为无限时域平均成本马尔可夫决策过程（MDP）。为了处理灾难的维数与MDP，我们提出了一种新的连续时间扰动方法，并推导出一个渐近最优的封闭形式的优先级函数的MDP。在此基础上，我们推导出一个封闭形式的一阶最优动态MIMO AF预编码解决方案，该解决方案具有事件驱动的控制结构。具体地，当累积的状态估计误差超过动态阈值时，传感器激活最强本征通道以将设备状态的动态加权组合传送到控制器。进一步建立了保证MIMO网络控制系统稳定性的技术条件，证明了系统状态估计的均方误差为$\mathcal{O}\left(\frac{1}{\bar{F}}\right)$，其中$\bar{F}$为MIMO AF预编码的最大AF增益。
2020-03-07 cs.IT math.IT
Nonlinear 1-Bit Precoding for Massive MU-MIMO with Higher-Order Modulation
大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）被广泛认为是即将到来的第五代（5G）无线通信标准的核心技术。在MU-MIMO基站中使用低精度数模转换器（DAC）是令人感兴趣的，因为它降低了功耗、系统成本和原始基带数据率。在本文中，我们开发了一种新的算法，用于大规模MU-MIMO系统的下行链路预编码与1位DAC，支持高阶调制方案，如8-PSK或16-QAM。具体而言，我们提出了低复杂度的非线性预编码算法，实现低出错率时，结合盲或基于训练的信道估计算法在用户设备。这些结果与线性量化预编码算法形成鲜明对比，如果与高阶调制方案和1位DAC一起使用，则线性量化预编码算法会遭受高错误平层。
2016-12-08 cs.IT math.IT
Achievable Rates of MIMO Systems with Linear Precoding and Iterative LMMSE Detection
我们建立了编码线性系统（包括多输入多输出（MIMO）信道，符号间干扰（ISI）信道和正交频分复用（OFDM）系统）的迭代检测面积定理。我们提出了一种线性预编码技术，渐进地确保高斯的消息通过迭代检测，因为传输块长度趋于无穷大。我们表明，所提出的线性预编码方案与迭代线性最小均方误差（LMMSE）检测是潜在的信息无损，在各种假设的信道状态信息的可用性在发射机（CSIT）。数值结果验证了我们的分析。
2012-08-23 cs.IT math.IT
Max-Min Multi-Cell Aware Precoding and Power Allocation for Downlink Massive MIMO Systems
针对下行多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种最大最小多小区正则迫零（Max-MinMCA-RZF）预编码和功率分配方案。一般相关信道模型被认为是，和所采用的信道状态信息（CSI）捕获模型包括估计误差和导频污染的影响。我们使用随机矩阵理论的结果，以获得确定性的等价物，建议的最大-最小功率分配在大系统的限制，这仅仅取决于统计CSI，但不是对个人的信道实现。我们的数值计算结果表明，建议的最大-最小MCA-RZF预编码器实现了一个显着更高的网络范围内的最小速率比MCA-RZF和传统的RZF预编码器与均匀的功率分配，分别，以及传统的RZF预编码器与最大-最小功率分配。
2017-04-30 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
Gram Schmidt Based Greedy Hybrid Precoding for Frequency Selective Millimeter Wave MIMO Systems
混合模拟/数字预编码允许毫米波MIMO系统利用大的天线阵列增益，同时允许低成本和功耗硬件。大多数先前的工作集中在窄带毫米波系统的混合预编码。然而，mmWave系统将可能在具有频率选择性的宽带信道上操作。因此，本文认为，频率选择性混合预编码与RF波束成形矢量从量化码本。针对该系统，提出了一种低复杂度的接近最优的贪心算法，用于混合模拟/数字预编码器的设计。所提出的算法使用Gram-Schmidt正交化来精确地选择RF波束成形向量。仿真结果表明，所开发的预编码设计算法取得了很好的性能相比，无约束的解决方案，而需要更少的复杂度。
2016-01-26 cs.IT math.IT
GMD-Based Hybrid Precoding For Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
混合预编码技术可以显著减少毫米波大规模MIMO系统中所需的射频链路数量，降低系统的能耗，因此受到学术界和工业界的广泛关注。然而，大多数现有的混合预编码方案是基于奇异值分解（SVD）。由于奇异值分解后子信道信噪比（SNR）差异很大，通常需要复杂的比特分配来匹配子信道SNR。为了解决这个问题，我们提出了一种基于几何平均分解（GMD）的混合预编码方案，以避免复杂的比特分配。其基本思想是寻找一对模拟和数字预编码矩阵，它们足够接近最优无约束GMD预编码矩阵。具体来说，我们设计模拟（数字）预编码矩阵，同时保持数字（模拟）预编码矩阵固定。进一步地，将基追踪原理应用于模拟预编码矩阵的设计中，并通过对数字预编码矩阵进行GMD运算得到数字预编码矩阵。仿真结果表明，提出的基于GMD的混合预编码方案比传统的基于SVD的混合预编码方案具有更好的出错率（BER）性能和更低的复杂度。
2016-05-16 cs.IT math.IT
Coordinated Linear Precoding in Downlink Multicell MU-MISO OFDMA Networks
研究了下行链路多小区多用户正交频分多址（OFDMA）网络中的协作线性预编码。提出了一种简单、快速、可证明收敛的算法，该算法在每个基站（BS）发射功率约束下最大化加权和速率。利用序贯参数凸逼近（SPCA）方法，将非凸加权和率最大化（WSRM）问题逼近到一个可解的凸形式。通过适当的变量变换、一阶线性逼近和双曲约束变换等方法，得到了优化问题的目标函数和约束条件的二阶锥规划（SOCP）公式，与已知的迭代WSRM算法相比，该算法收敛于次优解所需的迭代次数较少.最后，数值结果证明了所提出的算法的有效性和优越性。
2017-08-16 cs.IT math.IT
Conjugate Gradient-based Soft-Output Detection and Precoding in Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）与传统（小规模）MIMO无线系统相比，有望提高频谱效率、覆盖范围和范围。不幸的是，这些益处是以显著增加的计算复杂性为代价的，特别是对于具有实际天线配置的系统。为了降低大规模MIMO系统中数据检测（上行链路）和预编码（下行链路）的复杂度，我们提出使用共轭梯度（CG）方法。虽然使用CG的预编码相当简单，但软输出最小均方误差（MMSE）检测需要计算均衡后的信号干扰噪声比（SINR）。为了使CG的软输出检测，我们提出了一种新的方法，直接计算的SINR内的CG算法在低复杂度。我们调查的性能/复杂性的权衡与CG为基础的软输出检测和预编码，我们比较精确和近似的方法。我们的研究结果表明，该方法优于现有的大规模MIMO系统与现实的天线配置的算法。
2014-08-25 cs.IT math.IT
Minimum Symbol Error Rate-Based Constant Envelope Precoding for Multiuser Massive MISO Downlink
本文研究了多用户大规模MISO下行信道的恒包络（CE）预编码器设计问题。CE信号的使用允许采用低成本射频链，从而促进大规模MIMO的实现。然而，由于非凸CE约束，后续CE预编码器设计通常具有挑战性。现有的CE预编码器设计考虑对接收符号的失真水平的一些措施的最小化，并且它们通常旨在改善符号出错率（SER）性能。在本文中，我们制定了一个最小的SER为基础的设计CE预编码。设计公式是非凸的，我们提出了两个低复杂度的一阶算法，使用梯度投影。奇怪的是，我们的仿真结果表明，所提出的设计可以实现比特出错率性能接近迫零波束成形没有CE信令的限制。
2018-04-23 cs.IT math.IT
Joint User Selection and Precoding in Multiuser MIMO Systems via Group LASSO
多用户MIMO环境中的联合用户选择和预编码可以被解释为线性模型中的组稀疏恢复。在这个问题中，具有群稀疏性的信号将从欠定方程组中重构。本文利用这一等价解释，并开发了一个计算上易处理的算法的基础上的方法组LASSO。与现有技术相比，所提出的方案在两个不同的方面显示出性能增强：更高的可实现的和速率和更低的干扰，在非选择的用户终端。
2019-10-24 cs.IT math.IT
Massive MU-MIMO-OFDM Downlink with One-Bit DACs and Linear Precoding
大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）是未来无线通信系统的关键技术。在本文中，我们分析了基于正交频分复用（OFDM）的大规模MU-MIMO系统的下行链路性能，其中基站（BS）配备了1位数模转换器（DAC）。使用Bussgang定理，我们的特点与线性预编码器（如最大比传输和迫零）的比特出错率（BER）的性能。我们的分析考虑了在DAC之前对时域发射信号进行过采样的可能性。我们进一步开发的信息理论的和速率吞吐量与高斯输入可实现的下限。我们的研究结果表明，1位DAC在大规模MU-MIMO-OFDM下行链路中实现的性能是令人满意的，前提是BS天线的数量足够大。
2017-09-06 cs.IT math.IT
Downlink Massive MU-MIMO with Successively-Regularized Zero Forcing Precoding
在这封信中，我们考虑下行链路大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）系统的线性预编码。我们提出了一种新的逐次正则化迫零（SRZF）预编码，它利用连续的零空间的MIMO信道的用户，随着正则化，控制用户间干扰（IUI），并提高性能和鲁棒性不完善的信道状态信息（CSI）在基站（BS）。我们研究了所提出的SRZF预编码的IUI特性的完美和不完美的CSI在BS。此外，通过计算机模拟，我们比较了SRZF预编码的总和速率与几个基线方案，包括传统的和正则化迫零（ZF）预编码。我们的仿真结果表明，对于大规模MIMO系统与用户间的信道相关性，所提出的SRZF预编码显着优于所考虑的基线方案在BS的完美和不完美的CSI。
2022-10-29 cs.IT eess.SP math.IT
One-Bit Precoding and Constellation Range Design for Massive MIMO with QAM Signaling
使用低分辨率数模转换器（DAC）进行发射预编码为大规模多输入多输出（MIMO）实现提供了至关重要的能效优势。针对下行大规模MIMO传输中的平均符号出错率（SER）最小化问题，提出了一种正交幅度调制（QAM）星座范围和1比特符号级预编码设计方法。首先推导出具有低分辨率DAC预编码的SER的严格上限。推导出的表达式表明，一比特预编码的性能下降可以解释为QAM星座的有效最小距离的减少。使用所获得的SER表达式，我们提出了一个QAM星座范围设计的单用户的情况下。结果表明，在大规模MIMO限制下，采用1比特预编码的星座图范围的合理选择是采用每符号功率约束的无限分辨率预编码，但要减小$\sqrt{2/π}$或约$0.8$。相应的最小距离减少转化为1比特预编码和无限分辨率预编码的性能之间的约2dB的差距。本文进一步提出了一种低复杂度的启发式算法的一比特预编码器的设计。最后，提出的QAM星座范围和预编码器的设计推广到多用户下行链路。我们建议通过与一比特预编码的$\sqrt{2/π}$相同的因子来缩放具有每符号功率约束的无限分辨率迫零（ZF）预编码的星座范围。所提出的一比特预编码方案被示出为在无限分辨率ZF的2dB内。在天线数量方面，一比特预编码需要大约50%的天线来实现与无限分辨率预编码相同的性能。
2018-03-14 cs.IT math.IT
Analysis of One-Bit Quantized Precoding for the Multiuser Massive MIMO Downlink
我们提出了一个数学分析的线性预编码器的下行链路大规模MIMO多用户系统，采用一位数-模转换器在基站，以降低复杂性和减轻功耗。该分析基于Bussgang定理，并且通常适用于任何线性预编码方案。我们详细研究的量化迫零（ZF）预编码器的特殊情况下，并推导出一个简单的渐近表达式在每个终端的符号出错率。我们的分析表明，量化ZF预编码器的性能主要取决于天线数量与用户数量的比率，并且我们的模拟表明，对于低到中等的信噪比，它可以优于更复杂的最大似然编码器，其中假定大规模MIMO系统进行操作。我们还使用Bussgang定理推导出一个新的线性预编码器优化的情况下，一位量化，并说明其改进的性能。
2016-10-21 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
Impact of Channel Asymmetry on Performance of Channel Estimation and Precoding for Downlink Base Station Cooperative Transmission
基站协作传输可以提高蜂窝系统的频谱利用率，但协作传输会导致信道不对称。本文研究了非对称性对下行BS协作多天线多载波系统中信道估计和预编码性能的影响。本文首先提出了三种线性估计器，分别采用最小均方误差、鲁棒设计和最小二乘准则联合估计不同小区用户的信道系数，然后研究了上行信道不对称性对其性能的影响。结果表明，当利用大规模信道信息进行信道估计时，在不同小区的用户之间使用非正交的训练序列会导致较小的性能损失。接下来，我们分析了下行链路信道不对称性对信道估计误差预编码性能的影响。我们的分析表明，虽然弱交叉链路的估计误差是大的，所产生的速率损失是轻微的，因为他们的贡献是加权的接收信噪比。仿真结果验证了我们的分析，并表明，每个用户的速率损失几乎是恒定的，无论用户位于何处，当信道估计器利用大尺度衰落增益。
2010-06-19 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
Quantization and Feedback of Spatial Covariance Matrix for Massive MIMO Systems with Cascaded Precoding
本文研究了级联预编码的大规模多输入多输出（MIMO）系统下行链路空间协方差矩阵的量化和反馈问题。大规模MIMO技术由于能够显著提高网络性能而受到广泛关注。为了减少频分双工大规模MIMO系统中下行链路信道估计和上行链路反馈的开销，已经提出了级联预编码，其中外部预编码器使用传统的有限反馈来实现，而内部预编码器由信道的空间协方差矩阵来确定。在大规模MIMO系统中，由于天线数量庞大，空间协方差矩阵的大小很大，难以计算。在本文中，我们提出了一种基于空间谱的方法的量化和反馈的空间协方差矩阵。所提出的内部预编码器可以被视为调制的离散长椭球序列，从而实现比传统的基于离散傅立叶变换子矩阵的预编码小得多的空间泄漏。本文还讨论了所提出的方法的应用的实际问题。
2016-10-15 cs.IT math.IT
Low-Complexity Lattice Reduction-Aided Channel Inversion Methods for Large-Dimensional Multi-User MIMO Systems
为了降低大型多用户MIMO系统中正则化块对角化（RBD）预编码方案的计算复杂性，提高其性能，提出了一种低复杂度预编码算法.所提出的算法是基于信道反演技术，QR分解{，}和格型约简解耦的MU-MIMO信道等效SU-MIMO信道。仿真结果表明，所提出的预编码算法可以获得与RBD预编码几乎相同的和速率性能，显著的比特出错率（BER）性能增益{，}和简化的接收机结构，同时要求较低的复杂度。
2013-04-24 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Zero-Forcing Precoding in Multi-Cell One-Bit Massive MIMO Downlink
研究了多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统的下行链路性能，该系统在每个基站（BS）的接收和发送射频（RF）链中采用1位模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），以降低功耗。我们利用Bussgang分解推导出最小均方误差（MMSE）信道估计在每个基站的基础上接收的量化的上行链路训练信号，和渐近封闭形式的表达式下实现的下行链路速率下一位量化迫零（ZF）预编码使用估计的信道。导出的表达式明确地示出了量化噪声、热噪声、导频污染和干扰的影响，并且被用来研究在一比特MIMO系统的每个BS处执行以及常规MIMO系统所需的附加天线的数量。数值结果验证了我们的分析，并显示，尽管需要更多的天线来实现相同的和平均速率，一比特的大规模MIMO系统是更节能的比传统的系统，特别是在高采样频率。
2023-03-06 cs.IT math.IT
Non-Linear Precoding via Dirty Paper Coding for Near-Field Downlink MISO Communications
Indian Institute of Technology Dharwad（印度技术学院达尔瓦德分校）
本文提出基于香肠纸编码的非线性预编码方法，通过预取消已知干扰提升近场下行MISO通信的总速率性能。
2025-11-20 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
Online Distributed Coordinated Precoding for Virtualized MIMO Networks with Delayed CSI
我们考虑在线无线网络虚拟化（WNV）在多小区多输入多输出（MIMO）系统与延迟反馈的信道状态信息（CSI）。多个服务提供商（SP）同时共享基础设施提供商（InP）的基站资源。我们的目标是通过管理SP间和小区间干扰，最大限度地减少InP的实际预编码器与SP的虚拟化需求的累积预编码偏差，同时受到长期和短期的每小区发射功率约束。我们开发了一个在线协调预编码解决方案，并表明它提供了可证明的性能界限。我们的预编码解决方案完全分布在每个小区，仅基于延迟的本地CSI。此外，它具有低计算复杂性的封闭形式的表达式。最后，仿真结果表明，我们的预编码解决方案在当前最佳的替代品的实质性的性能增益。
2022-01-19 cs.IT math.IT
Spectral-Efficient Analog Precoding for Generalized Spatial Modulation Aided MmWave MIMO
广义空间调制（GenSM）辅助毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）最近受到了学术界的广泛关注。然而，由于发射机对信道状态信息（CSI）的知识的利用不足，最新技术的GenSM辅助的毫米波MIMO系统的可实现速率远不是最优的。在此背景下，本文提出了一种新的模拟预编码方案，以提高传统的GenSM辅助毫米波MIMO的频谱效率（SE）。更具体地说，我们首先设法用封闭形式的表达式来下界GenSM辅助的毫米波MIMO的可实现的SE。其次，利用这个下限作为成本函数，提出了一种低复杂度的迭代算法来设计模拟预编码器的SE最大化。最后，进行数值模拟，以证实所提出的设计相对于最先进的GenSM辅助毫米波MIMO方案的优越性能。
2017-04-28 cs.IT math.IT
Decentralized Coordinated Precoding Design in Cell-Free Massive MIMO Systems for URLLC
无小区大规模多输入多输出（MIMO）是一种很有前途的网络，提供了巨大的改善，与传统的蜂窝大规模MIMO系统的可达速率。然而，通常采用的香农型可达速率仅适用于长块长度体制，而不适用于新兴的短分组通信。为了在无小区的大规模MIMO系统中实现超可靠和低延迟通信（URLLC），我们优化了接入点（AP）处的预编码向量，以最大化集中式和分散式方式的最小用户速率。该设计考虑到URLLC的影响，我们提出了路径跟踪算法（PFA）来解决所考虑的问题，它产生一系列先进的可行点，并收敛到至少一个局部最优解的设计问题。此外，我们调查的预编码方案的要求，传输持续时间的长度，在每个AP配备的天线的数量，和每个AP集群的大小上URLLC速率。仿真结果表明，分散式PFA预编码可以达到集中式预编码的80%和89%的平均URLLC率，而计算复杂度仅为集中式预编码的12%计算复杂性.
2022-09-29 cs.IT math.IT
Robust MMSE Precoding for Multiuser MIMO Relay Systems using Switched Relaying and Side Information
针对不完全信道状态信息（CSI）下的多用户多输入多输出（MIMO）中继系统，提出了一种新的预编码方案。基站（BS）和MIMO中继站（RS）都配备有酉矩阵的相同码本。根据码本的每个元素，我们创建一个潜在的预编码矩阵对，即BS预编码矩阵和RS预编码矩阵。通过将来自码本的适当酉矩阵乘以功率缩放因子来形成RS预编码矩阵。基于给定的CSI和发射符号块，通过合适的选择机制来选择从各种酉矩阵导出的所有可能的潜在预编码矩阵对的类内的最佳预编码矩阵对以用于传输，该选择机制被设计为最小化预先估计的接收向量与真实发射符号向量之间的平方欧几里德距离。我们开发了一个最小均方误差（MMSE）的设计算法的潜在预编码矩阵对的建设。在所提出的方案中，BS仅向RS发送酉矩阵的索引及其功率缩放因子，而不是发送完整的处理矩阵。这大大降低了开销。仿真结果表明，与其他最近报道的预编码算法相比，所提出的预编码方案能够提供更好的鲁棒性对CSI估计误差和多用户干扰的影响。
2014-12-17 cs.IT math.IT
MSE-based Precoding for MIMO Downlinks in Heterogeneous Networks
考虑一个异构网络（HetNet）系统，该系统由一个宏基站和第二层小小区（SC）组成，研究了宏基站和SC节点在多输入多输出（MIMO）下行链路中采用的基于均方误差（MSE）的预编码设计。首先，提出了一种新的基于所有用户的MSE和的最小化问题，旨在设计一组宏小区（MC）和SC发送预编码矩阵或向量。为了解决这个问题，提出了两种不同的算法。一种是基于松弛约束的交替优化算法（RAO），该算法通过有效的交替优化和将非凸约束松弛为凸约束来实现。另一种是通过无约束的交替优化与规范化（UAON）实现的约束引入到迭代与规范化操作。其次，通过分别考虑与宏层和SC相对应的信号和干扰项，提出了单独的基于MSE最小化的预编码。仿真结果表明，在多种系统配置下，基于和均方误差的RAO算法具有最佳的均方误差性能。当宏BS处的天线的数量足够大时，发现单独的基于MSE的预编码的MSE接近RAO的MSE并且超过UAON的MSE。总之，本文提供了一套三个新的预编码技术，预计将满足在广泛的HetNet环境的需要，性能和复杂性之间的充分平衡。
2016-08-11 cs.IT math.IT
Joint Precoding and Multivariate Backhaul Compression for the Downlink of Cloud Radio Access Networks
本文研究了云无线接入网下行链路预编码和回程压缩策略的联合设计。在这些系统中，中央编码器经由有限容量回程链路连接到多个多天线基站（BS）。在中央编码器处，预编码之后是压缩，以便产生通过对应的回程链路递送到每个BS的速率受限比特流。在当前最先进的方法中，旨在用于不同BS的信号被独立地压缩。相反，这项工作提出利用联合压缩，也被称为多变量压缩，不同BS的信号，以便更好地控制在移动站（MS）的加性量化噪声的影响。在功率和回程容量约束下，最大化关于预编码矩阵和量化噪声的联合相关矩阵的加权和速率的问题被公式化。提出了一种迭代算法，实现了问题的稳定点。此外，为了使跨BS的多变量压缩的实际实施，提出了一种新的架构的基础上连续步骤的最小均方误差（MMSE）估计和每BS压缩。并讨论了不完全信道状态信息下的鲁棒设计问题。从数值结果，它被证实，所提出的联合预编码和压缩策略优于传统的方法的基础上单独设计的预编码和压缩或独立的压缩跨BS。
2013-04-11 cs.IT math.IT
Machine Learning Based Hybrid Precoding for MmWave MIMO-OFDM with Dynamic Subarray
由于射频（RF）中的频率平坦模拟预编码器，混合预编码设计对于宽带毫米波（mmWave）大规模MIMO可能具有挑战性。现有的宽带混合预编码研究主要集中在全连接阵列（FCA）上，而很少考虑能量有效的部分连接子阵列（PCS），包括固定子阵列（FS）和动态子阵列（DS）。在此背景下，本文提出了一种基于机器学习的毫米波大规模MIMO宽带混合预编码算法。具体而言，我们首先提出了一种基于主成分分析（PCA）的FS的最佳混合预编码器，从而从全数字MIMO的最佳频率选择性预编码器的主成分中提取每个子阵列的频率平坦RF预编码器。此外，我们扩展的PCA为基础的混合预编码DS，其中一个共享的凝聚层次聚类（AHC）算法开发的机器学习提出了分组DS提高频谱效率（SE）。最后，我们调查的能量效率（EE）的无源和有源天线所提出的计划。仿真结果表明，该方案在SE和EE方面都优于传统方案。
2018-09-10 cs.IT math.IT
MIMO Mutli-Cell Processing: Optimal Precoding and Power Allocation
我们研究的最佳功率分配和最佳预编码的集群的两个BS合作，共同最大限度地提高可实现的速率为两个用户连接到每个BS在MCP框架。这个框架是由一个虚拟的网络建模的MIMO信道由于框架的充分合作。具体地，由于通过回程链路在两个BS之间共享CSI和数据。我们提供了一个广义的不动点方程的最佳预编码器的渐近制度的低和高的预编码。我们引入了一种新的迭代方法，导致一个封闭形式的表达的最佳预编码矩阵在高性能制度，这是已知的NP-困难的问题。已经介绍了两种MCP分布式算法，用于UL的功率分配算法和用于DL的预编码算法。
2018-09-11 cs.IT math.IT
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
Tomlinson-Harashima Precoding for Multiuser MIMO Systems with Quantized CSI Feedback and User Scheduling
本文研究了采用贪婪用户选择的下行多用户MIMO传输中基于低复杂度量化CSI的Tomlinson-Harashima（TH）预编码方案的和速率性能。利用极值理论导出了每个选定用户的输出信干噪比的渐近分布以及随着用户数K增大的渐近和速率。对于固定的有限信噪比和有限数量的发射天线$n_T$，我们证明了随着K的增长大，所提出的方法可以实现最佳的总和速率缩放的MIMO广播信道。我们还证明，如果我们忽略预编码损失，这种方法的平均总和速率收敛到MIMO广播信道的平均总和容量。我们的研究结果提供了深入了解量化CSI对多用户分集增益造成的多用户干扰的影响。
2014-08-03 cs.IT math.IT
