Cyclic-Coded Integer-Forcing Equalization
考虑了一个具有加性高斯噪声的离散时间码间干扰信道，其中只有接收机知道信道的冲激响应。提出了一种将判决反馈均衡与信道编码相结合的方法，其中解码先于符号间干扰的去除。这是通过结合最近提出的整数强制均衡方法与循环分组码。信道冲激响应被线性均衡为整数值响应。然后，通过利用循环码在（循环）整数值卷积下闭合的属性来利用这一点。该方案的性能上的显式界限也来自。
2011-06-23 cs.IT math.IT
Integer-Forcing Message Recovering in Interference Channels
在本文中，我们提出了一个称为整数强制消息恢复（IFMR）的计划，使接收机恢复他们所需的信息在干扰信道。与最先进的整数强制线性接收机（IFLR）相比，我们提出的IFMR方法需要解码的消息数量少得多。在我们的方法中，每个接收器恢复独立的线性整数组合的期望的消息，每个从两个独立的方程。我们提出了一个有效的算法，顺序找到最大速率的方程和整数组合。我们评估我们的计划的性能和比较的结果与最小均方误差（MMSE）和迫零（ZF），以及IFLR计划。结果表明，我们的IFMR计划优于MMSE和ZF计划，在可达到的速率，相当。此外，与IFLR相比，IFMR方案在中等信噪比下实现的速率略低，实现复杂度显著降低。
2017-01-29 cs.IT math.IT
Low-Complexity Integer-Forcing Methods for Block Fading MIMO Multiple-Access Channels
对于多天线系统，迫频是传统线性接收机的替代方法。在整数强制接收机中，在恢复每个单独的消息之前，从接收矩阵中提取消息的整数线性组合。最近，整数强迫方法被推广到块衰落的情况下。在该方案的现有变型中，具有最高可实现速率的变型具有如下缺点：没有已知的有效算法来找到整数线性组合系数的最佳选择。在本文中，我们提出了几个次优的方法来找到这些系数与低复杂度，包括并行和连续的干扰消除版本的接收机。仿真结果表明，所提出的方法达到了性能接近最佳的可达速率对于给定的中断概率。此外，一个低复杂度的实现，使用根LDPC码的开发，所提出的方法的好处也进行实践。
2017-11-21 cs.IT math.IT
MIMO Zero-Forcing Performance Evaluation Using the Holonomic Gradient Method
对于多输入多输出（MIMO）空间复用传输，迫零检测（ZF）由于其低复杂度而备受青睐。我们最近的MIMO ZF性能分析Rician-瑞利衰落，这是相关的异构网络，产生了ZF中断概率和遍历容量的无穷级数表达式。因为它们是由在0附近展开汇合超几何函数$ {_1\! F_1} (\cdot, \cdot, σ) $而产生的，所以它们在数值上不收敛于实际高的莱斯$ K $因子值。因此，在此，我们试图利用$ {_1\! F_1} (\cdot, \cdot, σ) $满足微分方程的事实，即，它是一个\textit{holonomic}函数。完整函数可以由\textit{holonomic gradient method}（HGM）计算，即，通过数值求解所满足的微分方程。因此，我们首先揭示了矩生成函数（m.g.f.）和概率密度函数（p.d.f.）的ZF信噪比（SNR）是完整的。然后，从$ {_1\! F_1} (\cdot, \cdot, σ) $的微分方程，我们推导出满足SNR m.g. f。和警察局并证明HGM有助于计算p.d.f.准确地在$ K $的实际相关值。最后，数值积分的SNR p.d.f.由HGM产生精确的ZF中断概率和遍历容量结果。
2015-04-16 cs.IT math.IT
Achievability Performance Bounds for Integer-Forcing Source Coding
整数强制信源编码作为一种低复杂度的分布式相关高斯信源压缩方法已被提出。在该方案中，每个编码器使用相同的精细网格量化其观察，并将结果以粗糙网格为模进行缩减。解码器不是直接恢复各个量化信号，而是首先恢复量化信号的明智选择的整数线性组合的满秩集合，然后将其反转。目前的工作量化不良协方差矩阵的测量，通过研究整数强制信源编码失败的概率作为分配率的函数，%超过%伯格-董基准，其中的概率是相对于一个随机的正交变换，应用于量化前的源。对于要压缩的信号对应于i.i.d.中继电器的天线输入的重要情况，在瑞利衰落环境中，这种正交变换可以被看作是自然执行的。因此，结果提供了性能保证分布式信源编码通过整数强迫在这种情况下。
2019-06-04 cs.IT math.IT
Precoded Integer-Forcing Universally Achieves the MIMO Capacity to Within a Constant Gap
开环单用户多输入多输出通信方案被认为是一个发射机，配备了多个天线，编码成独立的数据流都取自同一个线性码。然后使用完美线性色散空时码的编码矩阵对编码流进行线性预编码。在接收器侧，应用整数强制均衡，然后是标准的单流解码。它示出，这种通信架构实现了任何高斯多输入多输出信道的能力，仅取决于发射天线的数量的间隙。
2014-11-03 cs.IT math.IT
Zero Forcing Detection For Short Packet Transmission Under Channel Estimation Errors
研究了短分组传输体制下的多用户多输入多输出无线通信系统。当信号经历瑞利信道衰落条件时，采用信道估计误差的实际情况。与大多数以前的作品，信道估计误差项被视为信号，而不是干扰或噪声，这可能会进一步提高系统的整体性能。传输操作的空间复用模式被认为是，而迫零检测被施加在接收机。新的和准确的封闭形式的中断概率和总系统的有效吞吐量的表达式。利用的分析结果，一些新的工程见解，也提出了，如信道估计误差的天线数量，发射功率，和/或编码速率的影响。
2019-03-16 cs.IT math.IT
On Complex LLL Algorithm for Integer Forcing Linear Receivers
针对多输入多输出（MIMO）衰落信道，最近引入了整数迫（IF）线性接收机。接收器必须计算符号的整数线性组合作为解码过程的一部分。特别地，必须基于信道实现来选择整数系数，并且已知这样的系数的选择以确定接收器性能。原来已知的解决方案，找到这些整数是基于穷举搜索。基于Hermite-Korkine-Zolotareff（HKZ）和Minkowski格约简算法的实用算法也被提出。本文提出了一种基于复LLL算法的低复杂度中频接收机整数系数获取方法。对于2 × 2 MIMO信道，我们研究了所提出的方法的有效性方面的遍历速率。我们还比较了比特出错率（BER）的方法与其他线性接收机，并表明，建议的算法优于最小均方估计（MMSE）和迫零（ZF）的线性接收机，但权衡错误性能的复杂性相比，中频接收机的基础上穷举搜索或HKZ和Minkowski格约简算法。
2013-01-08 cs.IT math.IT
Integer-Forcing Linear Receivers
线性接收机通常用于降低多天线系统的实现复杂度。在传统的线性接收机架构中，接收天线用于分离出由每个发射天线发送的码字，然后可以单独解码这些码字。虽然易于实现，但当信道矩阵接近奇异时，这种方法可能是高度次优的。本文提出了一种新的线性接收机架构，使用接收天线创建一个有效的信道矩阵与整数值的条目。解码器根据有效信道矩阵的条目来恢复码字的整数组合，而不是尝试直接恢复发送的码字。码字都是使用相同的线性码生成的，这保证了这些整数组合本身就是码字。假设有效信道是满秩的，则可以针对原始码字对这些整数组合进行数字求解。本文重点研究了发射天线之间没有编码且发射机处没有信道状态信息的特殊情况，其对应于多用户上行链路场景或单用户V-BLAST编码。在这种设置中，所提出的整数强制线性接收机显着优于传统的线性架构，如迫零和线性MMSE接收机。在高信噪比的制度，建议接收机达到了最佳的分集复用折衷标准MIMO信道没有编码跨发射天线。它进一步表明，在一个扩展的MIMO模型与干扰，整数强制线性接收机实现最佳的广义自由度。
2014-08-05 cs.IT math.IT
How Many Transmit Antennas to Use in a MIMO Interference Channel
在多用户MIMO场景中，发射机和接收机都配备有多个天线，寻找最佳的数据流传输的数量的问题被认为是。在任何发射机没有信道状态信息，与迫零接收器每个用户被示出发送一个单一的数据流，以最大限度地提高自己的中断容量在存在足够数量的用户。传输一个单一的数据流也被证明是最佳的中断容量的总和最大化在存在足够数量的用户。
2011-05-31 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)$。仿真结果表明，该方法实现了更高的和速率比启发式选择的参数，并显着优于传统的线性预编码在所有模拟场景。
2020-07-06 cs.IT math.IT
Integer-Forcing Architectures for Uplink Cloud Radio Access Networks
考虑上行链路云无线电接入网络，其中用户由多个基站同时观察，每个基站具有到中央处理器的速率受限链路，中央处理器希望解码所有发送的消息。最近的努力已经证明了基于压缩的策略的优点，该策略将量化的信道观测发送到中央处理器，而不是尝试本地解码。我们研究的设置中，信道状态信息是不可用的发射机，但已知的全部或部分在基站。我们提出了一个端到端的基于压缩的上行链路云无线电接入的整数强制框架，并表明，如果信道状态信息在基站完全可用，它在一个恒定的间隙内从最佳中断概率。我们通过模拟证明，我们的框架是具有竞争力的国家的最先进的Wyner-Ziv为基础的战略。
2020-01-06 cs.IT math.IT
Full Diversity Unitary Precoded Integer-Forcing
我们考虑一个点对点的平坦衰落MIMO信道，信道状态信息在发送端和接收端都已知。在发射机侧，在每个天线处采用网格编码方案以将信息符号映射到从相同码本中提取的独立网格码字。然后，将每个格形码字乘以酉预编码矩阵${\bf P}$，并通过信道发送。在接收器侧，采用整数强制（IF）线性接收器。我们将该方案表示为酉预编码整数强迫（UPIF）。我们表明，UPIF可以实现全分集的约束下，基于最短向量的预编码矩阵${\bf P}$产生的格。这个约束和一个更简单的版本提供了两种类型的全分集UPIF的设计标准。类型I使用在每个信道实现时适配的酉预编码器。类型II使用酉预编码器，其对于所有信道实现保持固定。然后，我们验证了我们的结果，在$2\times2$，和$4\times 4$ MIMO使用不同的QAM星座的计算机模拟。我们最后表明，建议的类型II UPIF优于MIMO预编码X-码在高数据率。
2015-04-01 cs.IT math.IT
Integer-Forcing MIMO Linear Receivers Based on Lattice Reduction
针对多输入多输出（MIMO）衰落信道，提出了一种新的整数强制（IF）线性接收机结构，其中接收符号的整数线性组合必须作为解码过程的一部分进行计算。在本文中，我们提出了一种方法的基础上Hermite-Korkine-Zolotareff（HKZ）和Minkowski格基减少算法，以获得整数系数的中频接收机。我们表明，该方法提供了一个下界的遍历速率，并实现了充分的接收分集。研究了复Lenstra-Lenstra-Lovasz（LLL）格点约简算法（CLLL）求解该问题的适用性。此外，我们建立了建议的中频线性接收机和格约简辅助MIMO检测器（具有相同的复杂度）之间的连接，并指出前者的接收机的优势，后者。对于$2 \times 2$和$4\times 4$ MIMO信道，我们比较了所提出的方法与其他线性接收机的编码块出错率和比特出错率。仿真结果表明，该方法的性能优于迫零（ZF）接收机，最小均方误差（MMSE）接收机，格型约简辅助MIMO检测器。
2013-07-14 cs.IT math.IT
Integer-Forcing Source Coding
整数强迫（IF）是一种基于计算转发的新框架，用于从高斯多输入多输出信道的输出中解码多个整数线性组合。本文应用中频方法，提出了一种新的低复杂度的中频信源编码方案，用于相关高斯信源在最小均方误差失真测度下的分布式有损压缩。所有编码器使用相同的嵌套格型码本。每个编码器使用精细网格作为量化器来量化其观察结果，并将结果以粗略网格为模进行缩减，这起到了装仓的作用。解码器不是直接恢复各个量化信号，而是首先恢复量化信号的明智选择的整数线性组合的满秩集合，然后将其反转。这允许增加粗晶格的密度，这又转化为较小的压缩率。我们还提出并分析了一个单次版本的IF信源编码，这是足够简单，可能导致一个新的设计原则，可以利用采样信号之间的空间相关性的模数转换器。
2013-08-29 cs.IT math.IT
On Integer-Forcing Precoding for the Gaussian MIMO Broadcast Channel
整数强制（IF）预编码，也称为下行链路IF，是一种很有前途的新方法，用于多输入多输出（MIMO）广播信道上的通信。受多址接入信道的整数强制线性接收机的启发，它通过引入近似整数而不是近似单位的有效信道矩阵来推广线性预编码。结合格型编码和在发射机处的信道矩阵的预逆，该方案具有优于任何线性预编码方案的潜力，尽管享有类似的低复杂度。在本文中，一个特定的IF预编码方案，称为对角缩放精确IF（DIF），提出并显示，以实现最大的空间复用增益。对于两个接收机的特殊情况下，在高信噪比制度，参数的最佳选择推导出解析，导致几乎封闭形式的表达式，可实现的总和速率。特别是，它示出的间隙的总和容量的上限为0.27位的任何信道实现。对于一般信噪比，提出了一种正则化的DIF（RDIF）。两种接收机在瑞利衰落下的数值结果表明，RDIF可以实现性能优于最佳线性预编码和非常接近的总和容量。
2017-04-25 cs.IT math.IT
Integer Forcing: Effective SNR Distribution and Practical Block-Based Schemes
迫零（IF）是一种新颖的线性接收机架构，其中不是分离由每个发射机发送的码字并单独解码它们，而是在每个接收天线处强制整数值线性组合，并解码线性组合。通过对整数值矩阵求逆来获得原始码字。虽然表现出优越的性能，IF需要复杂的优化，以找到最佳的线性组合，并要求使用多级嵌套格码，或降低所有发射机的速率等于最弱的一个。最后，很难评估所得到的有效SNR的分布。在本文中，我们首先给出了简单的上限和下限的有效信噪比的一个单一的线性组合在中频。这些表达式使我们能够容易地约束所使用的任何给定线性组合的有效SNR的分布。然后，我们提出了两个简单的基于块的IF计划。这些方案虽然是次优的，但显著降低了优化过程的复杂性，并且更重要的是，不需要降低所有发射机的速率，因为解码是逐块进行的。最后，我们对译码方案的有效信噪比分布进行了界定，并通过仿真证明了在低信噪比下分块译码方案的优越性。
2017-10-01 cs.IT math.IT
Outage Probability of Dual-Hop Multiple Antenna AF Systems with Linear Processing in the Presence of Co-Channel Interference
本文研究了一种双跳放大转发中继系统，其中中继站配备多根天线，而源站和目的站仅配备一根天线。假设中继站受到同信道干扰（CCI）和加性高斯白噪声（AWGN）的影响，而目的站只受到AWGN的影响，提出了3种启发式中继预编码方案，即1）最大比合并/最大比传输（MRC/MRT），2）迫零/MRT（ZF/MRT），3）最小均方误差/MRT（MMSE/MRT）。我们推导出新的精确中断表达式以及简单的高信噪比（SNR）中断近似所有三个计划。我们的研究结果表明，MRC/MRT和MMSE/MRT方案都实现了N的全分集，而ZF/MRT方案实现了N-M的分集阶数，其中N是中继天线的数量，M是中继器的数量。此外，我们还证明了MMSE/MRT方案总是能获得最佳的中断性能，ZF/MRT方案在低信噪比情况下优于MRC/MRT方案，而在高信噪比情况下则不如MRC/MRT方案。最后，在大N政权，我们表明，ZF/MRT和MMSE/MRT计划都能够完全消除CCI，而完美的干扰消除是不可能的MRC/MRT计划。
2014-01-06 cs.IT math.IT
Secrecy Analysis for MISO Broadcast Systems with Regularized Zero-Forcing Precoding
本文针对大规模MISO广播系统中RZF预编码的保密性能展开研究，利用RMT推导联合分布的CLT，得到三种场景下ESR和SOP的闭式近似，评估了保密中断用户比例及所需发射天线数，结果表明外部Eve的保密损失更高。
2025-11-14 cs.IT math.IT
Tradeoff Caching Strategy of Outage Probability and Fronthaul Usage in Cloud-RAN
本文提出了一种最优内容缓存策略，以联合最小化云无线接入网（Cloud-RAN）中的小区平均中断概率和前传使用。首先给出了考虑用户位置的中断概率的精确闭式表达式，并通过复合Simpson积分得到了小区平均中断概率。联合优化小区平均中断概率和前传使用的缓存策略，然后制定为一个加权和最小化问题，这是一个非线性0-1整数NP-难问题。为了解决这一NP难问题，本文提出了两种启发式算法。首先，提出了一种基于遗传算法的方法。数值结果表明，所提出的基于遗传算法的方法的性能显着降低计算复杂性是接近的最佳性能实现的穷举搜索基于缓存策略。其次，为了进一步降低计算复杂性，提出了一种模式选择方法。数值结果表明，这种方法可以通过一个单一的计算在很宽的加权因子的性能接近最优。
2018-02-05 cs.IT math.IT
Integer-Forcing Linear Receiver Design with Slowest Descent Method
计算转发（CPF）策略是网络编码的一种，其中中继将基于格码的代数结构，根据观察到的信道系数计算并转发源消息的线性组合。最近，基于CPF的思想，已经提出了用于MIMO系统的整数强制（IF）线性接收机架构，以恢复格形码字的不同整数组合，用于进一步的原始消息检测。在本文中，我们考虑的问题，中频线性接收机的设计与信道条件。而不是穷举搜索，我们提出了实用和有效的次优算法设计的IF系数矩阵满秩，使总的可达到的速率最大化，基于最慢下降法。数值结果表明了我们提出的算法的有效性。
2020-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
Outage Efficient Strategies for Network MIMO with Partial CSIT
我们考虑多小区MIMO下行链路（网络MIMO），其中具有连接到中心站（CS）的$M$天线的$B$基站（BS）服务于$K$单天线用户终端（UT）。尽管许多工作已经表明了网络MIMO的潜在好处，但结论严重依赖于基本假设，例如发射机处的信道状态信息（CSIT）和回程链路。在本文中，通过关注部分CSIT的影响，我们提出了一个停电有效的策略。即，利用所有UT的消息和本地CSIT的边信息，每个BS以分布式方式应用迫零（ZF）波束成形。对于少量UT（$K\leq M$），ZF波束成形创建$K$并行MISO信道。基于这些并行信道的统计知识，CS执行鲁棒的功率分配，该功率分配同时最小化所有UT的中断概率并且实现每个UT的$B(M-K+1)$的分集增益。对于大量的UT（$K \geq M$），我们提出了所谓的分布式分集调度（DDS）方案来选择具有有限回程通信的$\Ks$ UT的子集。证明了DDS实现了$B\frac{K}{\Ks}(M-\Ks+1)$的分集增益，其与协作BS $B$以及UT的数量成最佳比例。数值结果证实，即使在现实的假设，如部分CSIT和有限的回程通信，网络MIMO可以提供高的数据速率与足够的可靠性，以个别UT。
2010-01-14 cs.IT math.IT
Integer Forcing Interference Management for the MIMO Interference Channel
针对两用户多输入多输出（MIMO）干扰信道，研究了一种基于整数迫（IF）接收机的干扰管理方案。该方案采用了一种消息分割的方法，将每个数据流分成公共和私有子流，其中私有流仅由专用接收器恢复，而公共流需要由两个接收器恢复。具体地，为了在接收器侧实现IF和解码，使用相同的格码对所有流进行编码。此外，通过考虑发射机和接收机处的天线数量、信道矩阵以及每个接收机处的有效信噪比（SNR）来仔细确定每个用户的公共流和私有流的数量，以最大化可实现的速率。此外，我们考虑各种假设的信道状态信息在发送端（CSIT），并提出低复杂度的线性发射波束成形适合于每个CSIT的假设。可实现的总和速率和速率区域的解析推导和广泛的评估，通过仿真各种环境，表明所提出的干扰管理方案严格优于以前的基准计划在很宽的信道参数范围内，由于从IF总和解码的增益。
2022-04-23 cs.IT math.IT
Steepest Gradient-Based Orthogonal Precoder For Integer-Forcing MIMO
在本文中，我们开发了一个正交预编码方案的整数强制（IF）的线性接收机使用最陡梯度算法。虽然该方案可以被视为酉预编码整数强迫（UPIF）的特殊情况，但它有两个主要优点。首先，正交预编码在可达速率、中断概率和出错率方面优于其酉对应物。我们通过理论和数值分析验证了这一优势。其次，它表现出较低的复杂度，因为正交矩阵的维数是一半的酉矩阵在实值域。为了找到“好”的正交预编码矩阵，我们提出了一个有效的算法的基础上最陡梯度算法，利用正交矩阵的几何性质作为李群。该算法具有较低的复杂度，可以很容易地应用到任意的MIMO配置。我们还在数值上确认，所提出的正交预编码在某些情况下优于UPIF类型II，并且在高阶QAM方案中优于X预编码器，例如，$64$ -和$256$ -QAM。
2019-04-19 cs.IT math.IT math.OC
Integer-Forcing Linear Receivers: A Design Criterion for Full-Diversity STBCs
在多输入多输出（MIMO）衰落信道中，全分集空时分组码（STBC）的设计准则主要取决于接收端的译码方法。虽然STBC的构造主要与最大似然（ML）解码器匹配，但是对于低复杂度线性接收机，也已经报道了全分集STBC的设计标准和构造。Zhan等人提出了一种用于MIMO信道的新的接收机结构，称为整数迫压（IF）线性接收机，该结构在高速V-BLAST编码方案中表现出了良好的效果。在这项工作中，我们解决了中频线性接收机的全分集空时分组码的设计。我们推导出一个上界的解码错误的概率，并表明，空时分组码，满足非零奇异值（NVS）属性提供全分集的中频接收机。仿真结果表明，具有NVS特性的线性设计可以为中频接收机提供全分集。作为空时分组码分析的一个特例，我们给出了Zhan \emph{et al.}提出的V-BLAST结构的错误概率上界，并证明了中频线性接收机提供了完整的接收分集。我们的研究结果补充了现有的中断概率为基础的IF接收机的结果。
2017-01-13 cs.IT math.IT
Integer Forcing-and-Forward Transceiver Design for MIMO Multi-Pair Two-Way Relaying
在本文中，我们提出了一种新的传输方案，命名为多对多天线用户之间的通信，其中每一对交换他们的消息的帮助下，在多址和广播阶段的一个单一的多天线中继，强迫和转发（IFF）。所提出的方案在中继处利用迫压线性接收机（IFLR），其使用等式，即，消息的线性整数组合，以利用对内干扰。因此，我们提出了基于均方误差（MSE）的收发器的设计，包括中继和用户的预编码器和投影矩阵，假设完美的信道状态信息（CSI）是可用的。在这方面，在多址接入阶段，我们为相关的预编码和滤波器设计引入了两个新的MSE准则，即，等式MSE的和（Sum-Equation MSE）和等式MSE的最大值（Max-Equation MSE），以利用继电器中的等式。此外，所提出的准则的收敛性也得到了证明。此外，在广播阶段，我们使用两个传统的均方误差准则，即用户均方误差之和（Sum MSE）和用户均方误差最大值（Max MSE），设计相关的预编码和滤波器，由用户恢复中继方程。然后，我们考虑一个更实际的情况下，不完美的CSI。针对这种情况，对IFLR接收机进行了改进，提出了另一种考虑信道估计误差影响的收发机设计方案。我们评估了我们提出的策略的性能，并将结果与传统的放大和转发（AF）和去噪和转发（DF）策略相同的情况下。结果表明，所提出的策略的中断概率和和率方面的显着优势。
2015-02-09 cs.IT math.IT
Secure Diversity-Multiplexing Tradeoff of Zero-Forcing Transmit Scheme at Finite-SNR
在本文中，我们解决了有限的信号噪声比（SNR）分集复用权衡（DMT）的多输入多输出（MIMO）窃听信道，其中迫零（ZF）传输方案，旨在发送秘密信息的正交空间的窃听信道，被使用。首先，我们引入了有限信噪比下的保密复用增益，推广了高信噪比下的定义。然后，我们提供了上界和下界的中断概率保密约束下，从ZF的秘密分集增益估计。通过渐近分析，我们表明，上界低估了保密分集增益，而下界是紧在高信噪比，因此其相关的分集增益估计是等于实际的渐近保密分集增益的MIMO窃听信道。
2011-12-27 cs.CR cs.IT math.IT
Outage-Aware Sum Rate Maximization in Movable Antennas-Enabled Systems
本文针对可移动天线MISO系统，在仅知统计CSI的延迟敏感场景下，联合优化天线位置与波束成形以最大化中断感知总速率，提出基于拉盖尔级数近似和投影梯度上升的高效方案。
2025-10-17 cs.IT math.IT
Performance of Massive MIMO Uplink with Zero-Forcing receivers under Delayed Channels
在本文中，我们分析了大规模多小区多输入多输出（MIMO）系统的上行链路通信的性能下的导频污染和延迟的信道，因为终端移动性的影响。基站（BS）通过上行链路训练来估计信道，然后使用迫零处理来解码来自用户的发送信号。概率密度函数（PDF）的信号与干扰加噪声比推导出任何有限数量的天线。从这个PDF中，我们得到了一个可实现的遍历率与有限数量的BS天线在封闭的形式。洞察力的多普勒频移（由于终端移动性）的影响，在低信号噪声比制度暴露。此外，中断概率的影响进行了研究。此外，功率缩放定律和渐近性能的结果，通过无限增加的天线和终端的数量（当它们的比例是固定的）提供。数值结果表明，性能损失的各种多普勒频移。其中一个有趣的观察结果是，即使在信道老化条件下，大规模MIMO也是有利的。
2016-07-21 cs.IT math.IT
Exact Joint Distribution Analysis of Zero-Forcing V-BLAST Gains with Greedy Ordering
我们推导出联合概率分布的迫零（ZF）V-BLAST增益下的贪婪选择的解码顺序和没有错误传播。与以前的近似分析不同，通过应用顺序统计规则建立了一个数学框架，并获得了平方层增益的精确闭合形式的联合概率密度函数表达式。我们的分析依赖于这样一个事实，即所有的排序是独立的和相同的瑞利衰落下的等概率。基于这一思想，我们从无序增益的联合分布确定有序增益的联合分布。我们的结果适用于任何数量的发射和接收天线。虽然我们提出了我们的分析在ZF V-BLAST设置，我们的分析结果可以直接应用于ZF V-BLAST的双重情况。假设的低速率反馈的解码顺序的发射机，具有确切的表达式的好处是示出了最佳功率分配下，最大化的子流中断容量的总和在给定的总和功率约束下的截止值的计算。我们提供了数值结果并通过模拟验证了我们的分析。
2013-09-23 cs.IT math.IT
Spatial Interference Cancellation for Multi-Antenna Mobile Ad Hoc Networks
节点间干扰是移动自组网中的一个重要问题。本文研究了多天线在减轻这种干扰的作用。具体而言，网络中的接收机应用迫零波束形成，以消除最强的干扰。假设一个泊松分布的发射机和独立的瑞利衰落信道的网络，传输容量推导，它给出了每单位面积的成功传输的最大数量。从随机几何的数学工具，以获得渐进的传输容量缩放和不准确的信道状态信息（CSI）的影响进行表征。结果表明，当每个节点取消L个中继器时，当中断概率为零时，传输容量随中断概率的1/（L+1）次方而减小。对于固定的中断概率，随着L的增长，传输容量随着L的（1-2/alpha）的幂而增加，其中alpha是路径损耗指数。此外，CSI的不准确性被证明是没有影响的传输容量缩放的中断概率为零，只要CSI训练序列具有适当的长度，我们得出。数值结果表明，取消每个节点仅仅一个中继器增加了一个数量级或更多的传输容量，即使当CSI是不完美的。
2010-09-24 cs.IT math.IT
Outage Probability and Rate for $κ$-$μ$ Shadowed Fading in Interference Limited Scenario
$κ$ - $μ$阴影衰落模型是非常一般的衰落模型，因为它包括作为特殊情况的$κ$ - $μ$和$η$ - $μ$两者。在这项工作中，我们推导出中断概率的表达式时，感兴趣的信号（SoI）和干扰都经历$κ$ - $μ$阴影衰落在干扰有限的情况下。推导出的表达式对任意SoI参数、所有干扰源的任意$κ$和$μ$参数以及干扰源的参数$m$的任何值（除了$m\rightarrow \infty$的限制值）都有效。该表达式可用Pochhammer积分表示，其中积分的被积函数只包含初等函数。然后针对各种特殊情况，特别是当SoI经历$η$或$κ$ - $μ$衰落时，简化中断概率表达式。此外，当SoI经历具有$μ$的整数值的$κ$ - $μ$阴影衰落，并且发射机经历具有任意参数的$κ$ - $μ$阴影衰落时，导出速率表达式。速率表达式可用第四类劳里切拉函数的和表示。通过使用推导的表达式研究和比较存在$κ$ - $μ$阴影衰落的FFR和SFR，证明了我们的结果的实用性。提供了大量的仿真结果，这些进一步验证了我们的理论结果。
2017-08-07 cs.IT math.IT
The Outage Probability of a Finite Ad Hoc Network in Nakagami Fading
一个ad hoc网络与一个有限的空间范围和数量的节点或手机进行了分析。可以从任何空间分布中提取移动位置，并且可以通过在每个无线电周围放置禁区来对移动设备之间的干扰避免协议或针对物理冲突的保护进行建模。信道模型考虑了每个接收信号的路径损耗、Nakagami衰落和阴影。Nakagami m参数可以在移动台之间变化，对于每个干扰信号取任何正值，对于所需信号取任何正整数值。该分析是由一个新的精确表达式的中断概率，定义为信号干扰噪声比（SINR）下降到阈值以下的概率，并以网络的几何形状和阴影因素，这比衰落的动态慢得多的时间尺度。通过对多个网络和阴影实现进行平均，计算平均中断概率和传输容量。通过分析，说明了网络性能的许多方面。例如，可以确定扩展因子的选择的影响、有限网络区域内的接收器位置的影响、以及衰落参数和衰减幂律两者的影响。
2012-08-19 cs.IT math.IT
Full-Diversity Space-Time Block Codes for Integer-Forcing Linear Receivers
在多输入多输出（MIMO）衰落信道中，全分集空时分组码（STBC）的设计准则主要取决于接收端的译码方法。虽然STBC的构造主要与最大似然（ML）解码器匹配，但是对于低复杂度线性接收机，也已经报道了全分集STBC的设计标准和构造。Zhan等人提出了一种用于MIMO信道的新的接收机结构，称为整数迫压（IF）线性接收机，该结构在高速V-BLAST编码方案中表现出了良好的效果。本文研究了中频线性接收机中全分集空时分组码的设计。特别是，我们有兴趣在表征的STBC的结构，提供全分集的IF接收机。沿着这个方向，我们推导出一个上界的解码错误的概率，并表明，空时分组码，满足限制非零奇异值（RNVS）属性提供全分集的IF接收机。此外，我们证明了所有已知的STBC与非零行列式属性提供全分集与IF接收机，因为他们保证RNVS属性。通过使用RNVS属性的制定，我们还证明了存在一个完全多样性的STBC类完美的STBC之外，从而增加了显着的见解相比，现有的作品STBC与IF解码。最后，我们提出了广泛的仿真结果表明，RNVS属性的线性设计提供全分集的中频接收机。
2018-04-03 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer in Relay Systems with Multiple Antennas and Interference
研究了一种无/有同信道干扰（CCI）的能量收集双跳中继系统。具体地，能量受限的多天线中继节点由源的信息信号或经由从源和中继器两者接收的信号来供电。特别地，我们首先研究了无干扰系统的中断概率和遍历容量，然后将分析扩展到干扰环境。为了利用多天线的优点，研究了三种不同的线性处理方案，即1）最大比合并/最大比传输（MRC/MRT），2）迫零/MRT（ZF/MRT）和3）最小均方误差/MRT（MMSE/MRT）。对于所有的方案，系统的中断概率和遍历容量进行了研究，并提出了可实现的分集阶数。此外，最优功率分配比最小化的中断概率的特点。我们的研究结果表明，多天线的实现增加了能量收集能力，因此，显着提高了系统的性能。此外，它表明，CCI可能被利用，以大大提高性能，而线性处理方案的选择在确定有多少增益可以从CCI中提取起着至关重要的作用。
2015-01-22 cs.IT math.IT
Lattices over Eisenstein Integers for Compute-and-Forward
在本文中，我们考虑使用格码在爱森斯坦整数实现一个计算和转发协议在无线网络中的信道状态信息是不可用的发射机。我们扩展的计算和转发范式的Nazer和Gastpar解码爱森斯坦整数组合的传输消息在中继站通过证明存在一个序列对嵌套格在爱森斯坦整数，其中粗格是良好的覆盖和细格可以实现Poltyrev限制。使用这个结果，我们表明，在没有额外的计算复杂性的情况下，Eisenstein整数上的嵌套格型码本的中断性能和纠错性能都超过了Nazer和Gastpar所考虑的整数上的格型码本。
2014-10-21 cs.IT math.IT
Integer-Forcing Precoding: A Geometric Perspective and Low-Complexity Algorithm Design
Beihang University（北京航空航天大学）；Pengcheng Laboratory（鹏城实验室）；Shenzhen Institute of Beihang University（北京航空航天大学深圳研究院）；College of Cyber Security, Jinan University（暨南大学网络空间安全学院）；School of Information Science and Engineering, Southeast University（东南大学信息科学与工程学院）
本文提出了一种多项式时间算法，通过几何结构分解解决整数强迫预编码的最优整数矩阵和功率缩放矩阵联合优化问题。
2026-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Effects of Some Lattice Reductions on the Success Probability of the Zero-Forcing Decoder
迫零（ZF）译码器是一种常用的整数最小二乘问题的近似解，它出现在通信和许多其他应用中。数值模拟表明，LLL的减少通常可以提高ZF解码器的成功概率$P_{ZF}$。在本文中，我们首先严格地表明，SQRD和V-BLAST，两种常用的格约化，对$P_{ZF}$没有影响。然后，我们证明了当$n=2$时，LLL缩减可以改善$P_{ZF}$，我们还分析了LLL缩减中的参数$δ$如何影响$P_{ZF}$的增强。最后给出了一个例子，说明当$n\geq3$为零时，LLL约简使$P_{ZF}$减小.
2018-07-23 cs.IT math.IT
Certified Outage Dimensioning of Fluid Antenna Receivers: Required SNR, Aperture, and Port Count
National Key Laboratory of Radar Detection and Sensing, Department of Electronic Engineering, Xidian University（西安电子科技大学电子工程学院雷达探测与感知国家重点实验室）
该研究针对单用户下行链路的流体天线接收机，推导了满足目标中断的SNR、孔径和端口数的认证设计区间，给出了不同参数下的具体数值，为相关系统设计提供了依据。
2026-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Robust MISO Downlink Precoder Design With Per-Antenna Power Constraints
本文考虑了多输入单输出（MISO）下行链路系统，旨在减轻在基站（BS）的信道状态信息（CSI）的不完善的影响的波束形成器的设计。该设计的目标是最小化指定的信号干扰噪声比（SINR）目标的中断概率，同时满足每天线功率约束（PAPC），并以较低的计算成本。基于对稳健波束形成的偏移最大化技术的见解，以及关于最优性条件的结构的观察，开发了涉及闭合形式表达式的评估的低复杂度迭代算法。为了进一步降低计算成本，算法被开发用于迫零（ZF）和最大比传输（MRT）波束成形方向的每个天线功率约束的变体。在MRT的情况下，我们的低复杂度版本的系统具有大量的天线可能是独立的利益。所提出的算法扩展到系统的PAPC和总功率约束。仿真结果表明，所提出的鲁棒设计可以提供显着的收益，在中断概率，同时满足PAPC。
2017-04-25 cs.IT math.IT
Energy Efficient Cooperative Network Coding with Joint Relay Scheduling and Power Allocation
研究了采用最大分集网络编码（MDNC）的多用户多中继系统的能量效率。我们明确地找到了中断概率，能量消耗和EE之间的联系，并制定了中断概率约束下的EE最大化问题。中继调度（RS）和功率分配（PA）被用于调度中继状态（发送、休眠、\emph{etc}），并在实际信道和功率消耗模型下优化发送功率。由于优化问题是NP难的，为了降低计算复杂性，中断概率首先被紧密地近似为对数凸形式。此外，基于分式规划将EE转换为减法形式。最后得到一个凸混合整数非线性问题。利用广义外近似（GOA）算法，以迭代方式求解RS和PA. EE和目标中断概率之间的Pareto最优曲线显示PA和RS的EE增益。此外，通过比较无网络编码（NoNC）的情况下，我们得出结论，在相同数量的中继，MDNC可以导致EE增益。然而，如果实施RS，则当MDNC方案中需要更多中继时，NoNC可以在EE方面优于MDNC。
2016-08-22 cs.IT math.IT
SINR Statistics of Correlated MIMO Linear Receivers
线性接收机为多天线通信系统提供了低复杂度的选择。因此，在衰落移动环境中，理解相应SINR的中断行为是重要的。在本文中，我们介绍了一个大偏差的方法，有效的名义上为大量M的天线，它提供了高斯信道MIMO最小均方误差（MMSE）和迫零（ZF）接收机的SINR的概率密度，任意传输功率分布和接收机天线相关性的存在。该方法扩展了SINR的高斯近似，对于大M渐近接近分布的中心有效，获得了分布的非高斯尾部。我们的方法使我们能够计算的SINR分布的下一个领先的顺序（O（1/M）），并显示从近似的偏差，已经出现在文献中（例如高斯或广义伽玛分布）。我们还分析评估中断概率，以及未编码的比特错误率。我们发现，我们的近似是相当准确的，即使是最小的天线阵列（2 × 2）。
2012-09-13 cs.IT math.IT
Cost minimization for fading channels with energy harvesting and conventional energy
在本文中，我们研究的资源分配策略的点对点无线通信系统的混合能源组成的能量采集器和传统的能源。特别是，作为促进使用可再生能源的激励措施，我们假设可再生能源的成本低于传统能源。然后，通过假设能量到达和信道功率增益的非因果信息是可用的，我们最小化这样的系统的总能量成本超过$N$衰落时隙下提出的中断约束连同能量收集约束。中断约束要求最小固定数量的时隙被可靠地解码，从而导致混合整数规划制定的优化问题。例如，如果使用外码来恢复所有数据位，则该约束是有用的。最优线性时间算法得到两个极端情况下，即，中断时隙的数目是$1$或$N-1$。对于一般情况，提出了一个基于线性规划松弛的下界和两个次优算法。结果表明，所提出的次优算法只表现出一个小的差距，从下界。然后，我们将所提出的算法扩展到多周期的情况下，其中中断约束分别施加给每个周期。最后，我们调查的资源分配策略时，只有因果信息的能量到达和信道统计。结果表明，贪婪的能量分配是最佳的这种情况下。
2014-04-04 cs.IT math.IT
Distributed Spatial Multiplexing Systems with Hardware Impairments and Imperfect Channel Estimation under Rank-$1$ Rician Fading Channels
分析了单天线发射终端和多天线基站接收机的多用户通信系统的性能。该系统在独立和非相同分布的秩- $1$莱斯衰落信道下操作，在收发器处具有不完美的信道估计和残余硬件损伤（假设补偿算法，其减轻主要损伤）。考虑空间复用操作模式，其中所有用户同时将其流发送到接收器。迫零与连续干扰消除（SIC）一起应用，作为用于接收流的有效检测的手段。一些重要的性能指标，即整个系统的中断概率和遍历容量，新的解析封闭形式的表达式。解析表达式和仿真结果都显示了在大规模MIMO和毫米波通信系统的使用场景中，不完美的信道估计和硬件损伤对整体系统性能的影响。
2016-10-25 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity Analysis over $κ-μ$ Fading Channels: Theory and Applications
在本文中，我们考虑的传输机密信息的$κ$ - $μ$衰落信道中存在的窃听者，谁也观察到$κ$ - $μ$衰落。特别是，我们得到了新的分析解决方案的概率严格正保密容量（SPSC）和下限的安全中断概率（SOP $^L$）的信道系数是积极的，真正的，独立和非同分布（$i.n.i.d.$）。我们还提供了一个封闭形式的表达式的概率SPSC时，$μ$参数被假定为只采取正整数值。然后，我们应用导出的结果来评估系统的保密性能的平均信噪比（SNR）作为$κ$和$μ$衰落参数的函数。我们观察到，对于固定值的窃听者的平均SNR，在主信道的平均SNR的增加产生较高的概率SPSC和较低的安全中断概率（SOP）。还发现，当主信道经历比窃听者的信道更高的平均SNR时，SPSC的概率提高，而SOP被发现随着合法信道的$κ$和$μ$的值的增加而降低。$κ$衰落模型的多功能性意味着本文中给出的结果可用于确定大量其他衰落场景的SPSC和SOP $^L$的概率，所述其他衰落场景例如瑞利、莱斯（Nakagami- $n$）、Nakagami- $m$、单侧高斯以及这些常见衰落模型的混合。此外，由于保密容量和同信道干扰的分析的二重性，这里给出的结果也将直接适用于在同信道干扰和背景噪声影响的无线系统中的中断概率的分析。
2015-07-23 cs.IT math.IT
Dual-Based Bounds for Resource Allocation in Zero-forcing Beamforming OFDMA-SDMA Systems
我们考虑多天线基站使用正交频分多址和空分多址技术，以服务于单天线用户。一些用户，称为实时用户，具有最低速率要求，并且必须在当前时隙中被服务，而另一些用户，称为非实时用户，没有严格的定时约束，并且在尽力而为的基础上被服务。资源分配问题是找到用户到子载波的分配以及在功率和最小速率约束下使总用户速率最大化的发射波束成形向量。在一般情况下，这是一个非线性和非凸规划和迫零技术使其整数以及，精确的最优解不能计算在合理的时间为现实情况。出于这个原因，我们提出了一种技术来计算上限和下限，并表明这些是相当接近的一些现实情况。首先，我们制定的对偶问题，其最佳提供了一个上限的所有可行的解决方案。然后，我们使用一个简单的方法来得到一个原始可行点从对偶最优解，这是一个下界的原始最优解。几种情况下的数值结果表明，这两个界限是接近的，使对偶方法可以用来衡量任何启发式用来解决这个问题。作为一个例子，我们提供的数值结果显示的性能差距的著名的权重调整方法，并表明有相当大的改进空间。
2012-12-20 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of the $K$ User $M \times N$ MIMO Interference Channel
我们提供了内界和外界的$K$用户多输入多输出（MIMO）高斯干扰信道与$M$天线在每个发射机和$N$天线在每个接收机的自由度的总数，如果信道系数是时变的，从一个连续的分布。当比率$\frac{\max(M,N)}{\min(M,N)}=R$等于整数时，边界是紧的。对于这种情况下，我们表明，自由度的总数等于$\min(M,N)K$，如果$K \leq R$和$\min(M,N)\frac{R}{R+1}K$，如果$K > R$。可扩展性基于干涉对齐。我们还提供了示例，其中对于具有恒定信道系数的一些MIMO干扰信道，使用干扰对齐与迫零相结合可以实现比仅仅迫零更多的自由度。
2008-08-31 cs.IT math.IT
Uplink Performance Analysis of Multicell MU-MIMO Systems with ZF Receivers
我们考虑一个多小区多用户多输入多输出系统的上行链路，其中信道经历小尺度和大尺度衰落。数据检测是通过使用线性迫零技术，假设基站（BS）有完善的信道状态信息。我们推导出新的，精确的封闭形式的表达式的上行链路速率，符号出错率，和中断概率每个用户，以及上的下限可实现的速率。这个界是非常紧的，并成为在大量的天线限制的准确。我们进一步研究了系统在高信噪比（SNR）、大量天线和每个小区大量用户的情况下的渐近性能。我们发现，在高信噪比，系统是干扰有限的，因此，我们不能提高系统的性能，通过增加每个用户的发射功率。相反，通过增加BS天线的数量，可以减少干扰和噪声的影响，从而改善系统性能。我们证明，在BS非常大的天线阵列，每个用户的发射功率可以成反比的BS天线的数量，同时保持所需的服务质量。数值结果验证了我们的分析。
2012-06-29 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Dual-User Macrodiversity MIMO Systems with Linear Receivers in Flat Rayleigh Fading
瑞利信道中存在同频干扰时线性接收机的性能是无线通信中的一个基本问题。这些系统的性能评估对于接收阵列是公知的，其中天线足够接近以经历来自源的相等平均SNR。相比之下，几乎没有分析结果可用于宏分集系统，其中源和接收天线被广泛分离。这里，接收天线经历来自源的不相等的平均SNR，并且单个接收天线从每个源接收不同的平均SNR。虽然这是一个非常困难的问题，但对于两个用户的场景来说，进展是可能的。在本文中，我们推导出的概率密度函数（pdf）和累积分布函数（cdf）的输出信号与干扰加噪声比（SINR）和信号噪声比（SNR）的最小均方误差（MMSE）和迫零（ZF）接收机在独立的瑞利信道与任意数量的接收天线。通过蒙特卡罗模拟验证了结果，并得到了高信噪比的近似值。该结果使得进一步的系统分析，如中断概率，比特出错率（BER）和容量的评估。
2012-09-20 cs.IT math.IT
Secrecy Analysis of Physical Layer over $κ-μ$ Shadowed Fading Scenarios
本文研究了主信道和窃听信道均经历$κ-μ$阴影衰落信道时的物理层保密性分析。特别地，利用经典的Wyner窃听模型，导出了平均保密容量（ASC）、安全中断概率（SOP）、SOP下界（SOP $^L$）和严格正保密容量概率（SPSC）.对于衰落参数的两种不同情形，即，研究了表征阴影效应的$μ$和$m$。这些参数首先被选择为任意的数字，因此性能度量被表示为具有多元Meijer $G$ -函数的单个无穷级数。在第二种情况下，上述两个衰落参数被假定为整数，以获得在简单的精确的封闭形式的解析数学上易于处理的表达式中的导出结果。通过Monte Carlo模拟验证了该分析的数值结果。
2018-04-24 cs.IT math.IT
Low-complexity End-to-End Performance Optimization in MIMO Full-Duplex Relay Systems
在本文中，我们处理的部署全双工中继放大转发（AF）合作网络与多天线终端。与以往的研究相比，集中在中继节点处的干扰（LI）的空间缓解，联合预编码/解码设计，最大限度地提高端到端（E2 E）的性能进行了研究。建议的预编码采用秩1迫零（ZF）LI抑制在中继节点，并通过求解适当的优化问题推导出封闭形式。为了进一步降低系统复杂度，研究了全双工AF协作系统的天线选择问题。我们调查不同的AS计划选择一个单一的发射天线在源和中继，以及一个单一的接收天线在中继和目的地。为了便于比较，精确的中断概率表达式和渐近近似的建议AS计划。为了克服零分集效应与AS操作，一个简单的功率分配方案在中继节点也被调查，其最佳值解析推导。数值和仿真结果表明，联合ZF预编码显着提高e2 e的性能，而AS方案是有效的解决方案，具有严格的计算约束的情况下。
2013-11-14 cs.IT math.IT
