Circular Sphere Decoding: A Low Complexity Detection for MIMO Systems with General Two-dimensional Signal Constellations
本文提出了一种低复杂度的复值球译码（CV-SD）算法，称为圆球译码（CSD），适用于任意二维的星座的多输入多输出（MIMO）系统。CSD提供了一种新的约束测试。此约束测试经过精心设计，以便在测试的度量计算中删除元素依赖性。因此，约束测试变得简单，执行不限制其星座结构。通过额外地采用这种简单的测试作为预筛选测试，CSD降低了CV-SD搜索的复杂性。我们表明，复杂性的降低是显着的，而其最大似然（ML）的性能不受影响。我们还提供了一个强大的工具来估计任何特定的搜索树的修剪能力。使用这个工具，我们提出了预测和改变策略，导致进一步降低复杂性CSD。扩展所提出的方法软输出SD也提出。
2016-05-20 cs.IT math.IT
On Precoding for Constant K-User MIMO Gaussian Interference Channel with Finite Constellation Inputs
本文考虑用于恒定信道系数$K$-用户MIMO高斯干扰信道（MIMO GIC）的线性预编码，其中每个发射机$i$（Tx-$i$）需要针对$i=1,2,\cdots,K$向接收机$i$（Rx-$i$）发送每个信道使用的$d_i$独立复符号，该复符号从具有均匀分布的固定有限星座取值。当干扰信道系数为零时，由于信噪比（SNR）趋于无穷大，我们将Tx-$i$使用任何线性预编码器实现的最大速率定义为Tx-$i$的星座约束饱和容量（CCSC）。当干扰被视为噪声时，我们推导出由Tx-$i$实现的速率的高SNR近似，并且该速率由Tx-$i$和Rx-$i$之间的互信息给出，表示为$I[X_i;Y_i]$.推导出了对于Tx-$i$，$I[X_i;Y_i]$趋于CCSC的预编码器的一组充分必要条件.有趣的是，为干扰对齐（IA）设计的预编码器满足这些必要和充分条件。此外，我们提出了基于梯度上升的算法，以优化通过预编码与有限的星座输入和噪声处理干扰实现的和速率。针对每个节点处具有两个天线的3用户MIMO GIC使用所提出的算法的仿真研究，其中对于所有$i$具有$d_i=1$，并且具有BPSK和QPSK输入，示出了在中等SNR下，在遍历和速率方面超过由从一些已知IA算法获得的预编码器产生的增益0.1比特/秒/Hz。
2013-07-21 cs.IT math.IT
Green MU-MIMO/SIMO Switching for Heterogeneous Delay-aware Services with Constellation Optimization
本文提出了一种多用户多输入多输出（MU-MIMO）蜂窝通信系统的自适应技术，以解决异构时延感知业务的能量有效通信问题。为了最小化MU-MIMO系统的总发射功率，研究了发射功率与多进制正交幅度调制（MQAM）星座尺寸之间的关系，得到了基于最小均方误差（MMSE）接收机的每个传输流的能量有效调制，由于MU-MIMO系统和多用户单输入多输出（MU-SIMO）系统的总功率消耗不同，通过利用总功耗模型和异构延迟感知业务之间的内在联系，提出了一种自适应传输策略，即MU-MIMO和MU-SIMO之间的切换。仿真结果表明，为了最大限度地提高能量效率，同时考虑不同用户的服务质量（QoS）延迟，用户应该自适应地选择每个流的星座大小以及传输模式。
2020-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Constellation Design for Noncoherent MIMO Multiple-Access Channels
本文研究了非相干多输入多输出多址信道（MAC）下的联合星座设计问题。通过对非相干最大似然检测误差的分析，提出了新的设计准则，以最小化错误概率。作为一个基线的方法，我们适应几个现有的设计标准的点到点通道的MAC。此外，我们提出了新的设计标准。我们提出的第一个设计指标是在成对错误概率指数的非渐近下限和上限的主导项。利用Hermitian正定矩阵流形上的黎曼距离给出了该界的一个几何解释。从高信噪比下对该度量的分析中，我们得到了进一步简化的度量。对于任何给定的星座大小集合，可以在星座符号集合上优化所提出的度量。出于简化的度量，我们提出了一个简单的星座结构，包括在分区的单用户星座。我们还提供了一个概括我们以前提出的建设的基础上预编码个别星座的较低的维度。对于固定的联合星座，设计度量可以在每用户发射功率上进一步优化，特别是当用户以不同速率发射时。考虑到酉空时调制，我们研究了将每个单独的星座图构建为一组由各自的发射功率缩放的截断酉矩阵的选项。数值结果表明，我们提出的指标是有意义的，并可以作为目标，通过数值优化，表现更好，对于相同的传输速率和功率约束，比一个共同的基于导频的计划和星座优化与现有的指标生成星座。
2022-07-05 cs.IT math.IT
Massive MIMO for Ultra-reliable Communications with Constellations for Dual Coherent-noncoherent Detection
超可靠低延迟通信（URLLC）的严格要求需要重新考虑物理层传输技术。由于频谱效率和传输的自由度的增加，大规模天线阵列被视为新兴的$5^\text{th}$生成系统的使能者，这可以在苛刻的延迟要求下大大提高可靠性。大规模阵列相干处理依赖于准确的信道状态信息（CSI），以实现高可靠性。在本文中，我们研究了单输入多输出（SIMO）系统中不完美CSI对相干接收机的影响。提出了一种幅度相位键控（APK）符号星座，其中每两个对称符号位于不同的功率电平。为了提高符号的可靠性，使用双级非相干和相干检测策略对符号进行解调。通过分析和仿真，我们发现一个适当的缩放的星座，并表明，对于高信噪比（SNR）和不准确的CSI制度，该方案提高了接收机的性能。
2018-03-21 cs.IT math.IT
Massive MIMO Precoding and Spectral Shaping with Low Resolution Phase-only DACs and Active Constellation Extension
在采用低分辨率D/A转换器（DAC）的多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统中，非线性预编码和脉冲成形从算法和系统性能两个方面综合考虑。两个设计准则进行了研究：均方误差（MSE）与积极的星座扩展（ACE）和符号出错率（SER）。这两个配方解决的基础上的广义近似消息传递（GAMP）算法的修改版本。此外，理论性能的结果推导出基于状态演化分析的GAMP算法。基于MSE的技术被扩展为联合执行空中（OTA）频谱整形和频率选择性信道的预编码，其中频谱性能在发射机和接收机处被表征。仿真和分析结果表明，MSE为基础的方法产生相同的性能为SER为基础的配方在未编码的SER。分析结果提供了良好的性能预测到中等SNR。与标准线性方法相比，所提出的组合脉冲成形和预编码方法在检测以及频谱性能方面获得了实质性的改进。
2021-06-27 cs.IT math.IT
Constrained Riemannian Noncoherent Constellations for the MIMO Multiple Access Channel
我们考虑多用户星座的设计与K个用户的多址接入信道（MAC），与M个天线，同时发送到一个接收机配备了N个天线通过瑞利块衰落信道，当没有信道状态信息（CSI）是提供给发送器或接收器。在相干时间至少为T>=（K+1）M的全分集情况下，提出的星座设计准则是基于由Bobller和Varanasi推导的多用户成对错误概率（PEP）的渐近表达式。在非全分集的情况下，以前的PEP表达式不再有效，建议的设计标准是基于代理的PEP最近提出的Ngo和杨。虽然PEP表达式及其边界或代理先前被认为是难以优化的，但在这项工作中，我们推导出它们各自的无约束梯度。这些梯度又被用于在代表不同功率约束的不同黎曼流形中优化所提出的成本函数。特别是，除了标准的酉空时调制（USTM）导致格拉斯曼流形上的优化，我们考虑一个更宽松的每码字功率约束导致优化的所谓的斜流形，和平均功率约束导致优化的所谓的跟踪流形。配备这些理论工具，我们设计的MIMO MAC在全分集和非全分集的情况下，与国家的最先进的性能在符号出错率（SER）的多用户星座。
2022-09-02 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
Optimal Throughput-Diversity-Delay Tradeoff in MIMO ARQ Block-Fading Channels
在本文中，我们考虑了一个自动重传请求（ARQ）重传协议信令块衰落多输入多输出（MIMO）信道。与以前的工作不同，我们允许多个衰落块内的每个传输（ARQ回合），我们约束发射机的固定速率的复杂信号星座图构建的代码。特别是，我们研究了一般情况下的平均输入功率约束的星座，以及实际上重要的有限离散星座的情况。该场景是在MIMO ARQ信道上采用正交频分复用技术的实际无线通信系统的合适模型。两种情况下的衰落动态被认为是，即短期的静态衰落信道衰落增益随机变化的每个ARQ轮，和长期的静态衰落信道衰落增益保持恒定的所有ARQ轮有关的一个给定的消息。作为我们的主要结果，我们证明了对于块衰落MIMO ARQ信道与离散输入信号星座满足短期功率约束，最佳的信噪比（SNR）指数是由一个修改的Singleton界，所有的系统参数。为了证明理论分析的实际意义，我们提出的数值结果表明，实际的Singleton界实现最大距离可分离码实现最佳的SNR指数。
2007-01-20 cs.IT math.IT
Mapper Side Geometric Shaping for QAM Constellations in 5G MIMO Wireless Channel with Realistic LDPC Codes
在无线通信系统中，存在用于信号传输的许多阶段。其中，映射和解映射将比特序列转换为复数序列，反之亦然。这个操作是由星座系统来完成的--由复平面上的一组标记点来完成。通常，星座的几何形状是固定的，并且星座点是均匀间隔的，例如，相同的正交幅度调制（QAM）用于宽范围的信噪比（SNR）。通过消除星座的一致性，可以实现更大的容量值。由于当前标准的限制，很难在映射器或解映射器侧改变星座。在这种情况下，可以使用原始方法仅在映射器或解映射器侧优化星座。通过容量的数值计算，说明了最佳几何星座的选择依赖于信噪比。通过最大化互信息（MI）来进行优化。MI函数描述通过具有最佳编码的信道传输的信息量。为了证明这种方法的有效性，我们使用现实的LDPC码和MIMO 5G OFDM信道在现代物理级Sionna仿真器中提供了数值实验。
2023-03-05 cs.IT cs.NI eess.SP
Region-Based Constellation Designs for Constructive Interference Precoding in MU-MIMO
本文提出基于区域的星座设计模型，改进构造干扰预编码的符号对齐问题，提出两种非凸可行区域的新型方案，实现4dB的信噪比增益。
2026-04-04 cs.IT eess.SP math.IT
Spatial Modulation- Spatial Multiplexing in Massive MIMO
大规模MIMO是5G技术的候选技术，通过在基站收发站（BTS）使用大量天线（超过64个），有望在无线数据率和链路可靠性方面获得显著收益。额外的天线通过将信号能量的传输和接收集中到更小的空间区域来提供帮助。这带来了吞吐量的巨大改进。然而，它需要大量的射频（RF）链（通常等于发射天线的数量），这是一个主要的缺点。克服这些问题的一种方法是使用空间调制（SM）。在SM中，发射天线的索引被用作额外的信息源以提高整体频谱效率。特别地，任意数量的信息比特的组被映射到两个星座中：基于调制方案的信号星座和用于编码发射天线的索引的空间星座。然而，低频谱效率是SM的主要缺点。因此，SM与空间复用的组合是在有限数量的RF链的情况下提高频谱效率的有效方式。
2016-05-07 cs.IT math.IT
Hard and Soft Spherical-Bound Stack decoder for MIMO systems
MIMO系统的经典ML解码器，如球形解码器、Schnorr-Euchner算法、Fano和堆栈解码器，在大量天线和大星座尺寸的情况下具有高复杂度。本文提出了一种新的顺序算法，它结合了堆栈算法的搜索策略和球译码器的搜索区域。所提出的解码器，我们称之为球形绑定堆栈解码器（SB-堆栈），然后可以用来解决格和大尺寸星座解码与经典ML解码器相比，降低了复杂性。SB堆栈解码器将进一步扩展，以支持线性通道上的软输出检测。它将被证明软SB栈解码器优于其他MIMO软解码器的性能和复杂度。
2008-11-06 cs.IT math.IT
Optimal Non-coherent Data Detection for Massive SIMO Wireless Systems with General Constellations: A Polynomial Complexity Solution
大规模MIMO系统可以通过利用大型天线阵列来大大提高传统MIMO系统的频谱和能量效率。然而，在大规模MIMO系统中，增加基站（BS）处的天线数目使得上行链路非相干数据检测非常具有挑战性。在本文中，我们考虑的联合最大似然（ML）信道估计和数据检测问题的大规模SIMO（单输入多输出）无线系统，这是一个特殊的情况下，无线系统与大型天线阵列。我们提出了精确的ML非相干数据检测算法的恒模和非恒模星座，具有较低的预期复杂度。尽管大量的未知信道系数的大规模SIMO系统，我们表明，这些算法的预期计算复杂性是线性的接收天线的数量和多项式的信道相干时间。仿真结果表明，性能增益（高达5 dB的改善）的最佳非相干数据检测与低计算复杂性。
2015-07-10 cs.IT math.IT
Joint Constellation Shaping Using Gradient Descent Approach for MU-MIMO Broadcast Channel
Inria（法国国家信息与自动化研究所）；INSA Lyon（里昂国立应用科学学院）；CITI（CITI机构）
本文提出一种基于学习的联合星座优化方法，在总功率约束下最大化MU-MIMO广播信道中最小互信息，无需叠加编码或线性预编码，相比线性预编码器可获得更优速率。
2024-08-21 cs.IT cs.LG cs.NI
Adaptive Decision Feedback Detection with Parallel Interference Cancellation and Constellation Constraints for Multi-Antenna Systems
针对多用户MIMO系统，提出了一种新的具有并行判决反馈和星座约束的低复杂度自适应判决反馈检测算法（P-DFCC）。我们提出了一个约束星座图，它引入了一些选定的点作为干扰消除的反馈候选人。通过引入可靠性检验，引入了更高的自由度来细化不可靠估计。P-DFCC之后是自适应接收滤波器，以估计发送的符号。为了降低时变MIMO信道下滤波器的计算复杂度，提出了一种自适应递归最小二乘（RLS）算法。提出了一种基于P-DFCC算法的迭代检测和译码（Turbo）方案。仿真结果表明，该技术具有与传统的并行判决反馈检测器相媲美的复杂度，而它获得的性能接近的最大似然检测器在低到中等信噪比范围。
2013-02-24 cs.IT math.IT
Adaptive Iterative Decision Feedback Detection Algorithms for Multi-User MIMO Systems
针对多用户多天线系统，提出了一种具有星座约束的自适应迭代判决多反馈检测算法。通过引入多个星座点作为决策候选来执行增强的检测和干扰消除。一个复杂性降低策略，以避免冗余处理与可靠的决定，以及自适应递归最小二乘算法随时间变化的信道。同时，还提出了一种迭代检测和译码方案。仿真结果表明，该技术具有与传统判决反馈检测器一样低的复杂度，而性能接近于最大似然检测器。
2013-04-23 cs.IT math.IT
Efficient Soft-Input Soft-Output Detection of Dual-Layer MIMO Systems
研究了一种多层调制的双层多输入多输出（MIMO）系统。提出了一种基于最大对数最大后验概率（max-log-MAP）原理的计算效率高的软输入软输出接收机。我们表明，我们的确切的最大对数MAP解决方案的计算复杂性与星座的大小线性增长，而且，小于最知名的方法涡轮洛德，只提供近似的解决方案。使用解码器反馈改变星座符号的判决阈值，我们表明，穷举搜索操作归结为一个简单的切片操作。对于各种模拟参数，我们验证了我们的解决方案执行相同的暴力穷举搜索最大对数MAP解决方案。
2014-07-30 cs.IT math.IT
Reliable MIMO Optical Wireless Communications Through Super-Rectangular Cover
在本文中，我们考虑了强度调制直接检测MIMO光无线通信（OWC）系统。对于这样的系统，一个新的超矩形覆盖理论的发展，以刻画唯一可识别性和完全可靠性。该理论指出，当且仅当覆盖阶数等于发射机孔径数时，发射的矩阵信号可以被唯一地识别，即，全覆盖。此外，我们证明了充分的可靠性是保证空时分组编码MIMO-OWC在常用的对数正态衰落信道与ML检测器当且仅当STBC使全覆盖。此外，分集增益可以几何地解释为超矩形的覆盖阶数，其应该被最大化，并且该超矩形的体积，作为分集损失，应该被最小化。利用该准则，证明了在块衰落信道下，最优线性空时分组码是具有最优功率分配的空间重复码。最佳非线性空时分组码的设计被证明是等价于构建最佳多维星座。具体来说，提出了一个多维星座从丢番图方程，然后，示出了更节能比常用的非负脉冲幅度调制星座。
2016-07-14 cs.IT math.IT
Efficient Soft-Input Soft-Output MIMO Chase Detectors for arbitrary number of streams
我们提出了新的软输入软输出（SISO）多输入多输出（MIMO）检测器的基础上的大通检测原则[1]的迭代和解码（IDD）的上下文中。所提出的检测器复杂度与信号调制星座大小和空间流数目成线性关系。SISO检测器的两种变体被开发，称为SISO B-Chase和SISO L-Chase。提出了一种有效的方法，该方法使用解码器输出来调制检测器内部的信号星座决策边界，从而导致SISO检测器架构。这些检测器的性能显着提高，只有几个IDD迭代。仿真了发射天线和接收天线相关性的影响。对于高相关性的情况下，SISO B-Chase的优越性比SISO L-Chase的证明。
2014-09-10 cs.IT math.IT
A Low ML-decoding Complexity, Full-diversity, Full-rate MIMO Precoder
多输入多输出（MIMO）天线系统的预编码被认为是在发射机和接收机的完美的信道知识。对于2个发射天线和QAM星座，一个近似最佳的（相对于在接收信号空间中的点之间的最小欧几里德距离）实值预编码器的基础上提出的奇异值分解（SVD）的信道，它示出提供一个最大似然（ML）解码复杂度为$\mathcal{O}(\sqrt{M})$的平方$M$ -QAM。所提出的预编码器对于任意QAM星座是容易获得的，不像Collin等人的用于2个发射天线的已知复值最佳预编码器，其对于4-QAM单独存在，ML解码复杂度为$\mathcal{O}(M\sqrt{M})$（M=4），并且对于较大的QAM星座是极难获得的。与复值最优预编码器相比，所提出的预编码器在4-QAM的错误性能方面的损失仅是微不足道的。我们的预编码方案被扩展到更多数量的发射天线上的E- $d_{min}$预编码器的4-QAM的Vrigneau等人。这是一个扩展的复值最佳预编码器4-QAM。与最近提出的$X-$和$Y-$预编码器相比，我们的预编码器的错误性能明显更好。结果表明，我们的预编码器提供了全分集QAM星座，这是支持的字错误概率为$2\times2$，$4\times4$和$8\times8$系统的仿真图。
2011-01-13 cs.IT math.IT
$M$-QAM Precoder Design for MIMO Directional Modulation Transceivers
随着服务需求的持续增加，频谱高效的多天线无线通信系统是一个关键挑战。与此同时，为无线电接入网络供电正面临环境和监管限制。为了实现更高的功率效率，我们通过考虑$M$星座，特别是利用$M=4,8,16,32$，设计了定向调制预编码器。首先，扩展的检测区域被定义为所需的星座使用解析几何。然后，星座点被放置在这些区域的最佳位置，同时与传统的$M$ -QAM调制一样保持到相邻星座点和检测区域边界的最小欧几里德距离。为了进一步提高功率效率和类似于高SNR下固定设计的出错率，针对$M=16,32$星座的内部点对松弛检测区域进行建模。模型化的扩展和放松的检测区域以及调制特性被用来制定符号级预编码器的设计问题，定向调制，以最小化传输功率，同时保持在目的地所需的最小信噪比。此外，扩展和放松的检测区域用于预编码器设计，以最小化每个功率放大器的输出。我们将设计问题转化为凸问题，并设计了一个内点路径跟踪迭代算法来解决上述问题，并提供了详细的参数和起点的初始值。结果表明，与基准方案相比，该方法在较宽的信噪比范围内具有更好的功率和峰值功率降低以及符号出错率降低性能。
2018-11-24 cs.IT math.IT
Partial Interference Alignment for K-user MIMO Interference Channels
在本文中，我们考虑了部分干扰对齐和干扰检测（PIAID）设计的$K$ -用户准静态MIMO干扰信道与离散星座输入。每个发射机具有M个天线，并且利用N个接收天线向期望的接收机发送L个独立的数据流。我们关注的情况下，不是所有的K-1干扰发射机可以在每个接收器对齐。因此，在每个接收器处将存在不能对准的残余干扰。每个接收机基于星座图检测并消除残余干扰。然而，对于干扰检测（ID），在接收器处存在不利干扰简档的窗口。在本文中，我们提出了一个低复杂度的部分干扰对齐方案，在该方案中，我们动态地选择IA的用户集，以便在每个接收器处为ID创建有利的干扰配置文件。我们首先推导出的平均符号出错率（SER）考虑到非高斯残留干扰，由于离散星座。利用图论，我们然后设计了一个低复杂度的PIAID计划，它最大限度地减少了平均端到端的SER性能的渐近紧界的用户集选择算法。此外，我们大大简化了干扰检测在接收机使用半定松弛（SDR）技术。结果表明，所提出的PIAID方案的SER性能与各种传统的基线解决方案相比，有显着的增益。
2011-06-27 cs.IT math.IT
Downlink Precoding for Massive MIMO Systems Exploiting Virtual Channel Model Sparsity
本文研究了结合正交幅度调制（QAM）的大规模多输入多输出（MIMO）系统前向链路线性预编码器的设计问题。首先，我们采用了一种新的和有效的方法，允许稀疏表示的多个用户和组的方式类似于联合空分复用。然后，该方法被概括为包括用于频率选择性信道的正交频分复用（OFDM），从而产生组合的频分和空分复用，这是在大规模MIMO系统中提供高灵活性的配置。这种系统设计中的挑战是考虑有限字母输入，特别是对于诸如$M\geq 16$的较大星座尺寸。所提出的方法接下来与复杂度降低的每组处理（PGP）技术联合应用，在每个用户组的基础上，与QAM调制结合并且在仿真中，星座大小高达$M=64$。我们的数值结果表明，开发的预编码器提供了显着更好的性能比配置没有预编码器或平原波束形成器和$M\geq 16$。
2017-07-13 cs.IT math.IT
Constellation Precoded Multiple Beamforming
采用奇异值分解（SVD）的波束成形技术通常用于多输入多输出（MIMO）无线通信系统中。在没有信道编码的情况下，当发送单个符号时，这些系统实现了由信道提供的全分集阶数;而当同时发送多个符号时，该特性丧失。当采用信道编码时，可以实现全分集阶数。例如，当比特交织编码调制（BICM）与该技术相结合时，如果满足关于S和BICM卷积码率的条件，则在发送S个并行流的MxN MIMO信道中的NM的全分集阶数是可能的。本文提出了一种星座预编码多波束形成算法，该算法在BICM编码和未编码SVD系统下都能实现全分集阶数。我们提供了这个属性的分析证明。为了降低系统中最大似然（ML）译码的计算复杂性，我们采用球形译码（SD）。我们报告的SD技术，降低了计算复杂性超出常用的方法SD。该技术不仅相对于常规ML解码而且相对于常规SD实现了计算复杂性的几个数量级的降低。
2009-11-03 cs.IT math.IT
Modulation Classification via Subspace Detection in MIMO Systems
研究了多输入多输出（MIMO）系统中的有效调制分类问题。提出了一种基于逐层似然的MC算法，该算法采用子空间分解对传输流进行部分解耦。当检测感兴趣的流的调制类型时，在所有剩余的流上假设密集星座。所提出的分类器优于现有的MC计划在一个较低的复杂度成本，并可以有效地实现联合MC和子空间数据检测的上下文中。
2016-10-11 cs.IT math.IT
On Interleaving Techniques for MIMO Channels and Limitations of Bit Interleaved Coded Modulation
它示出，而互信息曲线的编码调制（CM）和比特交织编码调制（BICM）重叠的情况下，一个单输入单输出信道，同样是不真实的多输入多输出（MIMO）信道。提出了一种在存在多个发射天线的情况下减轻衰落的方法，称为坐标交织（CI），作为单个发射天线的分量交织的概括。任何优势的程度CI BICM，相对于CM，从互信息的角度进行了分析，分析是基于一个等效的并行通道模型CI。推导了在CI和多个发射和接收天线存在下的互信息的几个表达式。结果表明，如果使用适当的信号映射，CI比BICM具有更高的互信息。还考虑和说明了在存在CI的情况下星座旋转等效应;结果表明，星座旋转可以增加受限容量。
2005-10-24 cs.IT math.IT
Phase Shift Keying on the Hypersphere: Peak Power-Efficient MIMO Communications
介绍了超球面相移键控（PSKH）技术，它是传统相移键控（PSK）技术在多输入多输出（MIMO）系统中的推广。在PSKH中，星座点分布在多维超球面上。使用具有为1的峰均和功率比（PASPR）的这种星座允许使用能够应对小的回退的负载调制发射机，这又导致高功率效率。在本文中，我们讨论了几种方法如何产生PSKH星座，并比较它们的性能。在应用常规脉冲幅度调制（PAM）之后，连续时间PSKH信号的PASPR取决于脉冲成形方法的选择。该选择也影响PSKH系统的带宽和功率效率。为了降低连续传输信号的PASPR，我们使用球面插值来产生超球面上的平滑信号，并提出相应的接收技术。此外，复杂性降低技术的建议和比较。最后，我们讨论了本文提出的方法，就其权衡PASPR，带宽，功率效率和接收机的复杂性。
2016-12-20 cs.IT cs.MM math.IT
Sparse Layered MIMO with Iterative Detection
在本文中，我们提出了一种新的传输方案，称为稀疏分层MIMO（SL-MIMO），结合非正交传输和奇异值分解（SVD）预编码。SL-MIMO的非正交性使得本征信道可以被重用，通过提高编码增益和分集增益，提高了系统的频谱效率和出错率性能。我们还提出了一个低复杂度的消息传递（MP）检测器的建议SL-MIMO系统，执行非常接近最大似然（ML）。通过计算有序特征值的联合矩母函数（MGF），得到了SL-MIMO系统平均字错误概率（AWEP）的上界表达式，并利用该表达式分析了系统的分集增益。我们使用我们的分析结果来设计次优码本，以最大限度地减少出错率的SL-MIMO系统。在4元、16元和64元星座的4 × 4和6 × 6多输入多输出（MIMO）系统中的仿真结果表明，我们提出的SL-MIMO方案在系统出错率性能方面优于竞争方法，如X和Y码。在具有64元星座的6x6 MIMO系统中，SL-MIMO与X码相比具有5.6dB的优势，与Y码相比具有4.7dB的优势。
2021-11-22 cs.IT eess.SP math.IT
From Priors to Projections: Geometry and simplified MIMO demodulation of probabilistic shaping
Qualcomm Technologies, Inc.（高通技术公司）
本文证明在MIMO系统中，服从麦克斯韦-玻尔兹曼分布的概率成形符号，其最优MAP检测可等价为均匀星座加简单预处理，从而简化接收机架构并降低球面解码等自适应方法的复杂度。
2026-10-08 cs.IT math.IT
Reducing MIMO Detection Complexity via Hierarchical Modulation
这项工作考虑多输入多输出（MIMO）通信系统使用分层调制。最大似然（ML）MIMO检测器的缺点在于，计算复杂性随着发射天线的数量呈指数增加。为了降低复杂度，我们提出了一种分层调制方案，用于MIMO传输的基础和增强层合并。在所提出的接收器中，首先用最小均方误差（MMSE）检测器检测基本层，然后用ML检测增强层。我们的研究结果表明，所提出的低复杂度的计划不妥协的性能时，设计参数，如码率和星座比仔细选择。
2016-02-23 cs.IT math.IT
Throughput Analysis of Massive MIMO Uplink with Low-Resolution ADCs
我们调查的上行链路吞吐量可实现的多用户（MU）大规模多输入多输出（MIMO）系统中，基站配备了大量的低分辨率模数转换器（ADC）。我们的重点是在发射机和接收机都没有任何先验信道状态信息的情况下。这意味着衰落实现必须通过导频传输，然后在接收机处基于粗略量化的观测进行信道估计来学习。我们提出了一种新的信道估计器，Bussgang的分解的基础上，和一种新的近似的有限分辨率ADC可实现的速率，无论是有限基数星座和高斯输入的情况下，这是准确的广泛的系统参数。通过数值结果，我们说明，对于1位量化的情况下，基于导频的信道估计与最大比梳或迫零检测，使可靠的多用户通信与高阶星座，尽管严重的非线性ADC介绍。此外，我们表明，在无限分辨率（无量化）的情况下，可达到的速率可以接近使用ADC只有几位的分辨率。最后，我们研究了低ADC分辨率MU-MIMO上行链路对不同用户之间的接收功率不平衡的鲁棒性，例如由不完美的功率控制引起的。
2017-04-03 cs.IT math.IT
Optimality of Large MIMO Detection via Approximate Message Passing
在无线链路两端具有大量天线的多输入多输出（MIMO）通信系统中的最优数据检测需要过高的计算复杂性。为了降低计算复杂性，文献中提出了多种次优检测算法。在本文中，我们分析了一种新的数据检测方法，大型MIMO系统，依赖于近似消息传递（AMP）的最优性。我们表明，我们的算法，被称为单独最佳（IO）大MIMO AMP（简称IO-LAMA），能够在MIMO系统和星座集（例如，QAM或PSK）。
2015-10-21 cs.IT math.IT
Massive MIMO-OTFS-Based Random Access for Cooperative LEO Satellite Constellations
针对协作低轨卫星大规模 MIMO-OTFS 随机接入，提出基于广义复指数基扩展与 AEP 的集中式/分布式联合设备识别、信道估计和符号检测方法，性能显著优于传统算法。
2024-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Quasi-Synchronous Random Access for Massive MIMO-Based LEO Satellite Constellations
针对大规模MIMO LEO卫星物联网的准同步随机接入，提出训练序列多载波、OAMP-MMV活动与延迟估计、2D-ESPRIT信道增强及多星协作检测方案。
2023-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Large-System Analysis of Correlated MIMO Multiple Access Channels with Arbitrary Signaling in the Presence of Interference
在通信信道的两侧上存在多个天线保证了系统吞吐量和功率效率的显著改善。实际上，最近出现了一类新的大型多输入多输出（MIMO）通信系统，并且吸引了科学和工业的关注。为了分析这些系统在现实的情况下，必须包括同信道干扰，多址和空间相关性等方面。本文研究了存在外部干扰时相关MIMO多址信道的特性。利用统计物理学中的副本方法，我们推导出了当信道两端的天线数目变大时，任意信号星座的遍历和速率。基于这些渐近表达式，我们还解决了使用统计信道信息和线性预编码的和速率最大化的问题。数值结果表明，当干扰终端使用离散星座，所产生的干扰变得更容易处理相比，高斯信号。因此，与高斯信号的情况相比，可以在同一区域内容纳更多的干扰发射机-接收机对。此外，我们证明数值高斯和QPSK信令方案，它是可能的设计预编码器矩阵，显着提高可实现的速率在低到中等范围的信噪比相比，各向同性预编码。
2014-01-26 cs.IT math.IT
Deterministic Smoothed MAP Detection for High-Dimensional MIMO Systems
Orange, Orange Innovation（法国电信，法国电信创新）；CentraleSupélec-CNRS-Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学中央理工-高等学院-CNRS）
提出确定性平滑MAP框架用于高维MIMO检测，通过高斯混合近似星座先验，实现硬检测SMAP-KR和软输出方法，在性能和复杂度间取得更优权衡。
2026-09-22 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Detection for High-Order QAM Based on a Gaussian Tree Approximation
针对采用高阶QAM星座的MIMO通信系统，提出了一种新的检测算法。对应于这个问题的因子图是非常循环的;事实上，它是一个完全图。因此，直接应用置信传播（BP）算法会产生非常差的结果。我们的算法是基于无约束线性系统的高斯密度的最优树近似。然后应用有限集约束来获得无环离散分布。结果表明，即使近似不直接应用于精确的离散分布，应用BP算法的无环因子图优于目前的方法在性能和复杂性方面。在MIMO检测问题上证明了该算法的性能改进。
2010-01-29 cs.IT math.IT
Efficient Optimal Joint Channel Estimation and Data Detection for Massive MIMO Systems
针对大规模MIMO无线系统，提出了一种高效的最优联合信道估计和数据检测算法。我们的算法是最佳的广义似然比检验（GLRT）。对于大规模MIMO系统，我们表明，我们的算法的预期复杂度增长多项式的信道相干时间。仿真结果表明，与次优非相干检测算法相比，我们的算法有显着的性能增益。据我们所知，这是第一个算法，有效地实现GLRT最佳的非相干检测的大规模MIMO系统与一般星座。
2016-03-08 cs.IT math.IT math.OC
A Fast Decodable Full-Rate STBC with High Coding Gain for 4x2 MIMO Systems
在这项工作中，一个新的快速解码空时分组码（STBC）的建议。该码是用于4x 2多输入多输出（MIMO）传输的全速率和全分集。由于码字的独特结构，所提出的码需要低得多的计算复杂性来提供最大似然（ML）解码性能。结果表明，当采用M元平方QAM星座时，ML译码复杂度仅为O（M^{4.5}）。最后，建议的代码具有最高的最小行列式在文献中已知的快速可解码的STBC。仿真结果表明，该码提供了最好的比特出错率（BER）性能之间的国家的最先进的空时分组码。
2014-01-06 cs.IT math.IT
High Rate/Low Complexity Space-Time Block Codes for 2x2 Reconfigurable MIMO Systems
在本文中，我们提出了一种全速率全分集空时分组码（STBC）的2x2可重构多输入多输出（MIMO）系统，需要一个低复杂度的最大似然（ML）检测器。我们考虑配备有线性天线阵列的发射机，其中每个天线元件可以独立地配置为创建朝向选定方向的定向辐射图案。发射天线的这种特性允许我们增加系统的数据率，同时降低接收机的计算复杂性。所提出的STBC在2x2 MIMO系统中实现了2的编码速率，并且可以经由具有阶数M的复杂度的ML检测器来解码，其中M是所发送的符号星座的基数。我们的模拟表明，所提出的代码相比，现有的STBC在文献中的效率。
2015-05-24 cs.IT math.IT
On Fast-Decodable Space-Time Block Codes
我们专注于全速率，快速解码的空时分组码（STBC）的2x2和4x2多输入多输出（MIMO）传输。我们首先推导出降低复杂度的最大似然解码的条件，并将其应用到最近提出的两个家庭的2x2空时基广播公司的统一分析。特别是，我们描述了一个降低复杂度的球形解码算法适用于QAM信号星座。接下来，我们推导出一种新的降低复杂度的4x2 STBC，并表明它优于所有先前已知的代码与某些星座。
2008-03-18 cs.IT math.IT
Performance Assessment of MIMO-BICM Demodulators based on System Capacity
我们提供了一个全面的性能比较软输出和硬输出解调器的非迭代多输入多输出比特交织编码调制（MIMO-BICM）的背景下。在文献中广泛用于解调器比较的编码出错率（BER）具有强烈依赖于所使用的纠错码的缺点。这促使我们提出了一个代码独立的性能测量系统的能力，即，包括调制器、无线信道和解调器的等效调制信道的互信息。我们提出了广泛的数值结果遍历和准静态衰落信道下完美和不完美的信道状态信息。这些结果表明，MIMO解调器的性能排名是速率相关的。此外，它们提供了关于MIMO-BICM系统设计的新见解，即，对于给定的目标速率，天线配置、符号星座和解调器的选择。
2010-12-04 cs.IT math.IT
Multi-Feedback Successive Interference Cancellation for Multiuser MIMO Systems
针对多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统的上行链路，提出了一种低复杂度的多反馈连续干扰消除（MF-SIC）策略。在所提出的MF-SIC {算法与阴影区域约束（SAC）}，增强的干扰消除是通过引入{星座点作为候选人}，以打击错误传播的决策反馈环。我们还将MF-SIC与多分支（MB）处理相结合，实现了更高的检测分集阶数。针对编码系统，提出了一种基于MF和MB-MF干扰抑制技术的低复杂度软输入软输出（SISO）迭代（Turbo）检测器。MF-SIC的计算复杂性与常规SIC算法{相当}{因为需要非常少的附加复杂性}。仿真结果表明，该算法的性能明显优于传统的SIC方案，接近最优检测器。
2013-02-24 cs.IT math.IT
Probabilistic Shaping in MIMO: Going Beyond 1.53dB AWGN Gain With the Non-Linear Demapper
本文研究MIMO信道中的概率整形，利用基于球面解码的非线性解映射器，实现超过2dB的增益，突破AWGN 1.53dB的理论极限。
2025-04-25 cs.IT math.IT
Spatial Coding Based on Minimum BER in 1-Bit Massive MIMO Systems
我们考虑一个下行链路1位量化多用户（MU）多输入多输出（MIMO）系统，其中1位数字模拟（DAC）和模拟数字转换器（ADC）用于经济和计算效率的发射机和接收机。我们最终得到一个离散的无记忆信道，其输入和输出矢量属于QPSK星座。在大规模（MIMO）系统的背景下，基站（BS）天线的数量远大于接收天线的数量。这导致通道的高输入基数。在这项工作中，我们介绍了一种方法来减少输入集的基础上最小误码率（BER）的标准结合非线性预编码技术。这种方法被称为空间编码。仿真结果表明，这种空间编码改善了误码率的行为显着消除错误地板由于粗量化。
2017-06-27 cs.IT math.IT
Downlink Performance of Cell-Free Massive MIMO for LEO Satellite Mega-Constellation
Eastern Institute of Technology（东方理工学院）；Zhejiang Key Laboratory of Industrial Intelligence and Digital Twin（浙江省工业智能与数字孪生重点实验室）；Xidian University（西安电子科技大学）；State Key Laboratory of Integrated Services Networks（综合业务网国家级重点实验室）
本文研究了低轨卫星超大规模星座中无源大规模MIMO的下行性能，通过随机几何学工具建模并分析了覆盖概率，发现视距效应和服务范围对覆盖概率有显著影响。
2025-10-31 cs.IT cs.SY eess.SP
Analysing of 3D MIMO Communication Beamforming in Linear and Planar Arrays
该研究分析线性与平面阵列中三维MIMO通信的波束成形，采用基于协方差的波形方法，通过MATLAB仿真评估不同波束成形技术的性能。
2023-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity and Achievable Rates of Fading Few-mode MIMO IM/DD Optical Fiber Channels
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
研究了空间路径强度调制直接检测（IM/DD）的多输入多输出（MIMO）光纤信道。空间维度表示用于传输的多个模式，并且它们之间的串扰起源于复用器和解复用器，这是偏振相关的，因此是时变的。从自由空间IM/DD MIMO信道的上限适应光纤的情况下，星座约束容量的建设性估计使用Blahut-Arimoto算法。然后提出了一种自动编码器，以优化实际的MIMO传输的预编码器和检测器，假设在发射机的信道分布知识。预编码器被示出为是鲁棒的信道中的变化。
2022-01-27 cs.IT cs.LG math.IT
MIMO Identical Eigenmode Transmission System (IETS) - A Channel Decomposition Perspective
在过去的几年中，多输入多输出（MIMO）本征模传输系统（EMTS）的设计受到了相当大的关注。本文对一种新的MIMO本征模传输策略进行了深入的分析。在MIMO平坦衰落信道中，采用几何平均分解（GMD）的非线性分解技术来形成本征模。利用GMD技术，建立了相同、并行、独立的传输管道，实现了更高速率的数据传输。基于这种分解技术的系统被称为MIMO同本征模传输系统（IETS）。本文对采用非线性和线性分解技术的可变星座MIMO收发机设计进行了比较分析。新的传输策略进行了测试，结合垂直贝尔实验室分层空时（V-BLAST）解码方案，使用不同数量的天线两侧的通信链路。各种模拟结果支持的分析。
2010-09-19 cs.IT cs.NI math.IT
Spatial Multiplexing of QPSK Signals with a Single Radio: Antenna Design and Over-the-Air Experiments
本文介绍了第一个完全操作的波束空间MIMO天线的两个QPSK流的空间复用的实现和性能分析。该天线由一个平面三端口辐射器和两个端接在无源端口上的变容二极管组成。图案重新配置用于将MIMO信息编码到远场中的正交虚拟基图案上。测量活动进行了比较的波束空间MIMO系统的性能与传统的2 ×？2实际传播条件下的MIMO系统。传播测量进行了两个系统和互信息和符号出错率估计从蒙特卡洛模拟测量的信道矩阵。仿真结果表明，当信道散射充分时，波束空间MIMO系统和传统MIMO系统在NLOS情况下具有相似的有限星座容量和误码性能。相比之下，在LOS信道中，观察到的容量性能取决于接收天线的相对极化。
2016-08-30 cs.IT math.IT
A MAP-Based Layered Detection Algorithm and Outage Analysis over MIMO Channels
有效的符号检测算法对于实现多输入多输出（MIMO）系统所承诺的空间复用增益至关重要。在本文中，我们考虑了最大后验概率（MAP）的符号检测算法，称为M-BLAST，在未编码的准静态MIMO信道。M-BLAST算法依靠连续干扰消除（SIC）接收机，在各种环境下信噪比（SNR）增益可达2 dB，优于V-BLAST算法。M-BLAST算法的性能分析是非常复杂的，因为所提出的检测顺序动态地取决于决策错误，这使得传统的有序SIC接收机已经复杂的分析更加困难。为此，提出了一个严格的分析框架来分析M-BLAST算法在二进制复数字母表和两个发射天线上的中断行为，该框架具有推广到多个发射天线和多维星座集的潜力.数值结果表明，在不同的信噪比值和调制字母之间的分析和仿真数据非常好的匹配。
2017-10-03 cs.IT math.IT
Low-Complexity Multiuser QAM Detection for Uplink 1-bit Massive MIMO
本文研究了一比特大规模多输入多输出（MIMO）系统的多用户检测，以降低基站的功耗。设计了一种低复杂度的近最大似然（nML）多用户检测算法，假设每个基站天线端口连接一对单比特分辨率的模数转换器（ADC），每个用户设备（UE）从正交幅度调制（QAM）星座发送符号。首先，一个新的凸规划制定为ML检测器的凸代理，随后通过加速一阶方法求解。然后，利用凸优化问题的解来解决具有减小的搜索空间的精细组合问题，这需要UE数量的非指数复杂度。明智的仿真研究证实了所产生的两相检测算法的有效性。所提出的两阶段算法可以实现接近ML检测器的符号出错率（SER）性能，与现有技术中的nML检测方案相比，具有显著降低的计算成本。
2018-06-08 cs.IT math.IT
Antenna Efficiency in Massive MIMO Detection
在本文中，我们考虑的多用户检测问题的多输入多输出（MIMO）系统中，在基站（BS）的接收天线的数量增长无穷大。我们提出了一个新的性能指标，称为天线效率，来表征如何快速的矢量错误概率（VEP）的接收天线的数量增加，在大系统的限制减少。我们分析了最佳的最大似然（ML）检测器和简单的迫零（ZF）检测器，并证明了他们的天线效率承认一个简单的封闭形式，量化的用户天线比，信噪比（SNR），和星座集上的VEP的影响。数值结果表明，我们的分析可以很好地描述一个现实的大规模多输入多输出系统中的经验检测误差性能。
2021-07-21 cs.IT eess.SP math.IT
