MIMO SWIPT Systems with Power Amplifier Nonlinearities and Memory Effects
在这封信中,我们研究的影响,非线性高功率放大器(HPA)的同时无线信息和功率传输(SWIPT),点对点多输入多输出通信系统。我们推导出率能(RE)区域,考虑到HPA的非线性和相关的记忆效应。我们发现,HPA显着降低了可实现的RE区域,和预失真技术的补偿。所提出的预失真方案的性能进行评估,在RE区域增强。数值结果表明,功率分裂和时间分裂的SWIPT架构获得约24%的改善。
2020-08-14 cs.IT eess.SP math.IT
Piecewise Digital Predistortion fo mmWave Active Antenna Arrays: Algorithms and Measurements
在本文中,我们描述了一种新的框架数字预失真(DPD)的线性化强非线性毫米波有源天线阵列。具体来说,我们制定了一个分段(PW)闭环(CL)DPD解决方案和低复杂度的梯度自适应参数学习算法,以及区域划分方法,可以有效地处理深度压缩的PA单元。波束控制对DPD性能的影响进行了研究,表现出很强的波束依赖性,因此需要频繁更新的DPD。为了便于快速适应,一个廉价的,非迭代的,修剪算法,它允许显着减少模型系数的量。所提出的方法通过在64元件有源天线阵列发射机上进行广泛的空中RF测量进行了验证,该发射机工作在28 GHz载波频率下,并传输符合400 MHz 5G新无线电(NR)标准的正交频分复用波形。所获得的结果表明,所提出的解决方案具有出色的线性化能力,在带内波形质量和带外发射方面均符合频率范围2(FR 2)的新5G NR要求。所提出的PW-CL DPD的表现优于国家的最先进的PW DPD的基础上的间接学习架构,以及经典的单多项式为基础的DPD解决方案的线性化性能和计算复杂性的一个明确的保证金。
2020-04-30 eess.SP
NN-Based Frequency Domain DPD for OFDM Massive MIMO Transmitters With Multiple States
本文提出了一种基于神经网络的频率域数字预扭曲方法,通过超网络根据信号状态生成参数,实现多状态OFDM大规模MIMO发射机的高效预扭曲。
2025-12-11 eess.SP
Beam Domain Massive MIMO for Optical Wireless Communications with Transmit Lens
提出了一种新的用于光无线通信的波束域大规模多输入多输出(MIMO)传输方案。配备有大规模光发射机的光基站通过发射透镜与多个用户终端(UT)通信。针对LED发射机,分析了透镜的光折射特性,建立了大规模多输入多输出光传输信道模型。对于大量的LED,不同UT的信道向量变得渐近正交。研究了光大规模多输入多输出系统中的最大比传输和正则化迫零预编码,提出了一种线性预编码设计方案,以最大化和速率。我们进一步设计的预编码时,发射机的数量增长渐近大,并表明,波束分多址接入(BDMA)传输达到渐近最优性能的总和速率最大化。与没有发射透镜的光MIMO不同,BDMA可以分别在总和每发射机功率约束下与$2K$和$K$成比例地增加总速率,其中$K$是UT的数量。在非渐近情况下,我们证明了波束域最优功率分配的正交性条件,并提出了有效的波束分配算法。数值结果证实了我们提出的波束域光大规模多输入多输出通信方法的性能显着改善。
2018-11-23 eess.SP
On Beamforming for Transmitter Location Privacy in MIMO Systems
本文针对MIMO系统发射机位置隐私问题,提出基于到达角混淆功率比(DoA-OPR)的波束成形框架,通过重塑角功率分布实现隐私与速率权衡,较LoS置零方法速率更高,还提出复杂度降85%的次优策略。
2025-11-19 eess.SP
Low Resolution Digital-to-Analog Converter with Digital Dithering for MIMO Transmitter
基于最近在[35]中提出的具有噪声输入的量化器的等效模型,我们提出了一种在发射机处进行数字抖动的方法,该方法可以显著降低MIMO下行链路数模转换器(DAC)的分辨率要求。我们使用这个等效模型来分析抖动概率密度函数(PFD)的效果,并表明,均匀的PDF产生一个最佳的(线性)的结果。相对于其他DAC量化误差减小方法,我们的方法具有计算复杂度低、与所有现有标准兼容和盲性(不需要信道状态信息)的优点。
2019-04-19 cs.NI eess.SP
A Low-Complexity Post-Weighting Predistorter in a mMIMO Transmitter Under Crosstalk
针对大规模 MIMO 发射机中串扰导致的非线性辐射问题,提出后加权处理,并推导低复杂度方案,以补偿宽方向范围内的非线性辐射。
2023-08-30 cs.NI eess.SP
Channel Estimation for Flexible Intelligent Metasurface Aided MIMO Communications
针对柔性智能超表面(FIM)连续变形导致信道状态信息(CSI)获取困难的问题,提出了一种基于PARAFAC分解和交替最小二乘(ALS)算法的多维信道估计框架,实现了准确的CSI恢复。
2026-05-28 eess.SP
Optimal Transmit Antenna Selection Algorithm in Massive MIMOME Channels
研究了窃听信道下大规模多输入多输出(MIMO)系统的发射天线选择问题。发射机,配备了一个大规模的天线阵列,其大小是远远大于窃听者和合法的接收器,选择一个子集的天线发送消息。提出了一种基于分支定界(BAB)搜索的独立同相瑞利平坦衰落信道下的天线选择算法,该算法在发射功率均匀分配到活动天线上的情况下,最大化发射机和合法接收机之间的保密容量。此外,所提出的算法分别适用于两种情况下,这是基于信道侧信息的窃听(CSIE)是否可用。仿真结果表明,该算法在两种情况下都具有与穷举搜索相同的性能,但复杂度要低得多。
2019-01-19 eess.SP
A Fully Wave-Domain Wideband MU MIMO OFDM Transmitter via Stacked Intelligent Metasurfaces
School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University(南洋理工大学电气电子工程学院)
提出一种基于级联智能超表面的全波域宽带MU-MIMO OFDM发射机,通过两个SIM模块在波域实现预编码和OFDM调制,无需基带处理,可提升频谱效率。
2026-09-10 cs.AR eess.SP
Symbol-Level Precoding Design for Intelligent Reflecting Surface Assisted Multi-user MIMO Systems
智能反射面(IRS)通过自适应地控制传播环境来增强无线信息传输是一种很有前途的解决方案。近年来,利用IRS实现无源发射机的全新概念吸引了研究人员的注意,因为它可能实现多输入单/多输出(MISO/MIMO)系统的低复杂度和硬件高效的发射机。在本文中,我们研究的问题,预编码器设计的低分辨率IRS的发射机实现多用户MISO/MIMO无线通信。特别地,IRS通过改变其反射元件的相位来调制信息符号,并将它们发送到$K$单天线或多天线用户。本文首先设计了用于IRS的符号级预编码器,以实现调制并最小化单天线接收机的最大误符号率(SER)。为了解决这个NP难问题,我们首先放松低分辨率相移约束,并解决这个问题的黎曼共轭梯度(RCG)算法。然后,通过直接量化获得低分辨率符号级预编码矢量。考虑到1比特分辨率情况下量化误差较大,采用分支定界法求解1比特分辨率符号级预编码矢量。对于多天线接收机,我们提出迭代设计的符号级预编码器和组合器分解成几个子问题的原始大规模优化问题。仿真结果验证了所提算法的有效性。
2021-03-20 eess.SP
Massive-MIMO MF Beamforming with or without Grouped STBC for Ultra-Reliable Single-Shot Transmission Using Aged CSIT
使用大规模发射天线来实现超可靠单次发射(URSST)的技术受到发射机侧信道知识(即,CSIT)缺陷。当衰落主要来自信道时变时,基于老化CSIT的一阶马尔可夫模型,研究了匹配滤波器(MF)发射波束形成的中断概率.在固定发射功率的情况下,发射机侧的瞬时信噪比(iSNR)的不确定性在数学上被表征。为了保证每个Single Shot的中断概率,提出了一种发射功率自适应方法,以满足悲观的iSNR要求,该iSNR要求是使用波束成形增益的Waveloff下界来预测的。我们的数值结果表明,显着的发射功率效率相比,功率控制方法使用其他下界。此外,MF波束形成和分组空时分组码(G-STBC)的组合方法,提出了进一步减轻CSIT的不确定性的不利影响。理论分析和计算机仿真结果表明,该组合方法可以在中断概率和时延之间取得较好的折衷,进一步提高系统的发射功率效率。
2021-10-06 eess.SP
Skin-MIMO: Vibration-based MIMO Communication over Human Skin
我们探讨了多输入多输出(MIMO)通信的可行性,通过人体皮肤上的振动。使用现成的电机和压电传感器分别作为振动发射器和接收器,我们建立了一个2x2 MIMO测试平台,以收集和分析来自真实对象的振动信号。我们的分析表明,存在多个独立的振动通道之间的一对发送器和接收器,证实了MIMO的可行性。不幸的是,机械马达的缓慢斜坡和快速变化的皮肤信道使得传统的基于信道探测的信道状态信息(CSI)获取不切实际,这对于实现MIMO容量增益是至关重要的。为了解决这个问题,我们提出了Skin-MIMO,这是一种基于深度学习的CSI采集技术,可以完全基于发射机处的惯性传感器(加速度计和陀螺仪)测量来准确预测CSI,从而消除了对信道探测的需求。基于实验振动数据,我们表明,皮肤MIMO可以提高MIMO容量的2.3倍相比,单输入单输出(SISO)或开环MIMO,没有访问CSI。一个令人惊讶的发现是,测量角速度的陀螺仪在预测皮肤振动方面优于加速度计,加速度计测量线性加速度,并广泛用于固体物体振动通信的先前研究。
2020-01-30 cs.NI eess.SP
Linearizing Active Antenna Arrays: Method and Measurements
在本文中,我们提供了一个新的框架,有效的数字预失真(DPD)的线性化有源天线阵列与多个和相互不同的非线性功率放大器。所提出的方法建立在使用组合反馈信号的基础上,该组合反馈信号本质上表征接收端处的可观察到的非线性失真。该方法通过在64单元有源天线阵列发射机上进行广泛的无线射频测量进行了验证,该发射机在28 GHz载波频率下工作,并传输200 MHz宽的5G新无线电(NR)波形。所得到的结果表明,所提出的解决方案,这使得一个非常有效的实施在实际系统中的优秀的线性化能力。
2019-07-18 eess.SP
Degrees of Freedom of Over-the-Air Computation over a MIMO Gaussian Network with Two Transmitters and Two Receivers
University of California at Irvine(加州大学尔湾分校);University of North Texas(北德克萨斯大学)
研究两发两收MIMO高斯网络中空中计算的自由度,提出ACDoF度量,证明其几乎必然等于min{M1,M2,N1,N2,(1/3)max(M1+M2,N1+N2)},并扩展到SISO和有限SNR场景。
2026-06-04 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO with 1-Bit DACs: Data Detection for Quantized Linear Precoding with Dithering
针对发射机采用1位DAC并在量化前加入抖动的点对点大规模MIMO系统,提出基于接收信号均值、协方差及符号相关LMMSE线性化的ML检测方法,符号错误率较传统软估计检测改善逾两个数量级。
2025-09-30 eess.SP
Time vs. Frequency Domain DPD for Massive MIMO: Methods and Performance Analysis
本文针对大规模MIMO-OFDM系统的DPD复杂度问题,全面比较时域与频域DPD方案,提出低复杂度频域CNN DPD及可微FD-DPD学习算法,揭示其在不同信道和用户场景下的适用性。
2024-10-24 eess.SP
Impact of Backward Crosstalk in 2x2 MIMO Transmitters on NMSE and Spectral Efficiency
我们考虑2 x 2发射机中的后向串扰,这是由发射机输出到输入的串扰或输出串扰和阻抗失配的组合引起的。我们通过反馈网络和三阶功率放大器非线性来分析其影响。我们利用Bussgang分解来表示的失真的输出信号的发射机作为一个线性变换的输入加上不相关的失真。解析地表示了失真信号和期望放大信号之间的归一化均方误差(NMSE),并推导出了使两个支路的最差NMSE最小的最佳闭合形式功率回退。在本文的第二部分中,提出了一种可实现的频谱效率(SE),用于从这个“脏”发射机到另一个单天线接收机的通信。SE最大化预编码器是通过利用硬件特性来最优地找到的。此外,最佳功率回退分析了两个次优预编码器,这要么不利用任何硬件知识或只有部分知识。仿真结果表明,这些次优预编码器的性能接近最优。我们还讨论了如何在本文中的分析可以扩展到发射机与任意数量的天线分支。
2020-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
Transmitter Side Beyond-Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface for Massive MIMO Networks
本研究提出基站侧部署非对角反射智能表面(BD-RIS)的策略,结合新型流形算法优化BD-RIS系数与功率控制系数,以最大化时分双工大规模MIMO网络的最小频谱效率,数值验证其性能优于传统传输方案。
2023-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
Cache-Aided MIMO Communications: DoF Analysis and Transmitter Optimization
针对缓存辅助MIMO通信系统,本文分析了线性处理约束下的可达自由度,提出依托最大多播机会的调度机制与配套线性多播波束成形方案,为MIMO系统集成编码缓存提供高性能实用方案。
2025-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
On Deep Learning Solutions for Joint Transmitter and Noncoherent Receiver Design in MU-MIMO Systems
University of Surrey(萨里大学)
本文旨在通过深度学习处理多用户多输入多输出(MU-MIMO)系统的联合发射机和非相干接收机设计。鉴于基于深度神经网络(DNN)的非相干接收机,这项工作的新颖性主要在于发送端的多用户波形设计。根据信号格式,提出的深度学习解决方案可以分为两组。一组称为导频辅助波形,其中信息承载符号与导频符号进行时间复用。另一种称为基于学习的波形,其中多用户波形部分甚至完全由深度学习算法设计。具体地说,如果信息承载符号直接嵌入在波形中,则称为系统波形。否则,它被称为非系统波形,其中不涉及人工设计。仿真结果表明,在小规模MU-MIMO系统中,导频辅助波形设计优于传统的最小二乘(LS)信道估计迫零接收机。通过利用时域自由度(DoF),基于学习的波形设计在高信噪比(SNR)范围内进一步提高检测性能至少5dB。此外,它被发现,传统的权重初始化方法可能会导致训练不平衡的不同用户之间的学习为基础的波形设计。为了解决这个问题,提出了一种新的权重初始化方法,它提供了一个平衡的收敛性能,没有复杂性的惩罚。
2020-04-14 cs.IT cs.LG eess.SP
Antenna Array Diagnosis for Millimeter-Wave MIMO Systems
毫米波(mmWave)MIMO系统中密集的天线经常被雨、雪、灰尘甚至手指遮挡,这会改变信道特性,降低系统性能。为了解决这个问题,我们提出了一个交叉熵启发的天线阵列诊断检测(CE-AAD)技术,利用相邻天线的相关性,当阻塞发生在发射机。然后,我们将提出的CE-AAD算法扩展到发射机和接收机同时发生阻塞的情况。仿真结果表明,该算法的性能优于传统算法。
2021-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
Transmissive RIS Transmitter Enabled Spatial Modulation for MIMO Systems
本文提出透射式可重构智能表面发射机使能的空间调制MIMO系统,推导了ABEP上界及分集增益闭式表达式,并通过优化ABEP提升系统可靠性。
2024-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
High-Density MIMO Localization Using a 32x64 Ultrasonic Transducer-Microphone Array with Real-Time Data Streaming
本文提出一种由32个发射器和62个麦克风组成的大规模超声MIMO阵列系统,通过随机相位多正弦激励扩展虚拟孔径,仿真验证其相比单发射器配置能提升反射体分离与定位精度。
2025-09-01 eess.AS eess.SP
Covert backscatter communication with directional MIMO
我们研究了一种在AWGN信道上的后向散射通信协议,其中发射机用定向多天线照射标签。标签在信号上执行负载调制,同时对管理员隐藏其物理存在。我们表明,如果发送器到标签的通道是无法访问的典狱长,那么$Θ(n)$可靠的和隐蔽的位可以通过$n$通道的使用进行传输。这克服了秘密通信的平方根定律。本文为实际实现隐蔽反向散射通信提供了第一个证据,并在物联网安全中具有潜在的应用。
2022-02-08 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Transmitter Design and Pilot Spacing in MIMO Non-Stationary Aging Channels
针对MIMO非平稳老化信道中空间相关性与信道老化降低传输速率的问题,提出结合波束成形与随机矩阵理论的分析框架,推导和容量近似式并求解最优导频间隔与波束成形向量,仿真验证了方法有效性。
2024-06-24 cs.IT eess.SP math.IT
Diversity Analysis of Millimeter-Wave OFDM Massive MIMO Systems
分析了毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统中采用正交频分复用(OFDM)的分布式天线子阵的分集增益。我们表明,分集增益取决于发送的数据流的数量,远程天线单元的数量,和RAU之间的传播路径的数量。此外,我们表明,通过使用比特交织编码多波束形成(BICMB),可以实现最大的分集增益在分布式天线子阵列系统。在这两种情况下的假设是,在发送器和接收器处的天线的数量足够大,并且信道状态信息(CSI)在发送器和接收器处是已知的。
2021-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Spatial Multiplexing in Near Field MIMO Channels with Reconfigurable Intelligent Surfaces
我们考虑一个多输入多输出(MIMO)信道中存在的可重构智能表面(RIS)。具体来说,我们的重点是分析在视线和低散射MIMO信道在近场的空间复用增益。我们证明了信道容量是通过对角化端到端的发射机-RIS-接收机信道,并应用注水功率分配到发射机-RIS和RIS-接收机信道的奇异值的有序乘积来实现的。获得的容量实现的解决方案需要一个反射系数的非对角矩阵的RIS。在近乎被动的RIS假设下,即,在RIS处不需要功率放大,仅在发射机处需要注水功率分配。我们将RIS的这种设计称为线性的、近被动的、可重构的电磁对象(EMO)。此外,我们介绍了一个封闭的形式和低复杂度的设计RIS,其反射系数矩阵是对角与单位模条目。反射系数由两个聚焦函数的乘积给出:一个将RI辅助信号转向MIMO发射机的中点,另一个将RI辅助信号转向MIMO接收机的中点。我们证明了这个解决方案是精确的,在视线通道下的傍轴设置。在视线(自由空间)信道的大量数值模拟的帮助下,我们表明,所提出的方法提供的性能(速率和自由度)接近通过数值求解非凸优化问题,在一个高的计算复杂性。此外,我们表明,它提供的性能接近所实现的EMO(非对角RIS)在大多数考虑的案例研究。
2023-01-08 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Energy Efficient Power Allocation Algorithm for downlink massive MIMO
研究了蜂窝网络中发射端采用大规模多输入多输出(MIMO)系统时的功率分配问题。由于电路功耗随发射端天线和用户数量的增加而增加,因此为了分析网络性能,选择了考虑电路功耗的能量效率目标函数。考虑了在最大发射功率和服务质量(QoS)约束下的能量效率优化问题。为了解决用户与基站协作下的功率分配问题,提出了一种能量有效的功率分配算法。数值结果表明了算法的收敛性,并给出了合适的发射天线数和用户数。最后,对中试污染的影响进行了评估,结果表明,中试污染的能量利用率明显下降。
2018-12-31 cs.IT eess.SP math.IT
LOS MIMO Design based on Multiple Optimum Antenna Separations
在用于MIMO无线通信的发射和接收天线阵列中使用多个天线允许利用丰富散射环境中的空间自由度。然而,对于在发射机和接收机处具有均匀线性阵列(ULA)的视距(LOS)MIMO信道,需要优化发射和接收阵列处的天线间隔以最大化空间自由度和信道容量。本文首先对LOS MIMO系统中发射和接收ULA处的最佳天线间距进行了推导,给出了最佳天线间距乘积的一般表达式,该表达式包含多个解。虽然只有对应于最小的天线分离产品的解决方案通常被认为是在文献中,我们利用多个解决方案的LOS MIMO设计在发射机和接收机之间的距离范围。特别是,我们认为LOS MIMO设计中的车辆到车辆(V2V)通信的情况下,在发送和接收车辆之间的距离范围。
2018-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
On the Ergodic Capacity of Reconfigurable Intelligent Surface (RIS)-Aided MIMO Channels
可重构智能表面(RISs)已成为一种很有前途的技术,以提高系统的频谱效率。本文研究了在发射机-接收机、发射机-接收机和发射机-接收机信道中含有确定性视距路径的假设下,基于RIS的多输入多输出信道的各态历经信道容量(ECC)。新的表达式推导出的ECC的上限和下限的特征。为了揭示更多的系统见解,渐近分析的系统ECC在大的信噪比(SNR)和反射元件(RE)的数量的限制。理论分析表明,RIS的部署可以通过影响其高信噪比功率偏移来塑造ECC曲线,并且可以通过增加RE的数量来改善ECC。
2022-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable ULAs for Line-of-Sight MIMO Transmission
本文建立了一个上限的视线多天线信道的容量在所有可能的天线安排,并表明,均匀线性阵列(ULA)与信噪比相关的旋转发射机或接收机可以接近这样的能力-实际上实现它在低和高信噪比,并渐近的天线数量。然后,作为机械旋转ULA的替代方案,我们建议在发射机或接收机处具有径向布置的多个ULA中进行电子选择,并且我们将容量的不足限制为此类ULA数量的函数。只需三个ULA,适当倾斜,就可以实现96%的容量。最后,我们进一步介绍了降低复杂度的预编码器和线性接收器,这些预编码器和线性接收器利用了这些可配置的MIMO架构所产生的信道结构。
2020-04-25 cs.IT eess.SP math.IT
LTE SFBC MIMO Transmitter Modelling and Performance Evaluation
本研究针对4G LTE下行链路,构建了基于2×2 MIMO与OFDM的SFBC发射机模型,通过不同调制方式在多信道环境下验证了该方案提升接收SNR、降低BER的性能。
2023-07-25 cs.IT cs.NI eess.SP
Turbo Coded Single User Massive MIMO with Precoding
预编码是在发射机处补偿信道的一种方法。提出了一种基于预编码的Turbo码单用户大规模多输入多输出(MIMO)系统中的数据检测方法。我们通过计算机模拟表明,当使用预编码时,重传数据不会导致误码率(BER)的显着降低,从而增加了频谱效率,相比没有预编码的情况。此外,增加发射和接收天线的数量导致BER的改善。
2020-07-31 cs.IT eess.SP math.IT