Secrecy Energy Efficiency of MIMOME Wiretap Channels with Full-Duplex Jamming
全双工（FD）干扰收发机最近被示出通过在接收信息的同时发送人工噪声（AN）来增强无线通信系统的信息安全。在这项工作中，我们研究FD干扰是否也可以提高系统的保密能量效率（SEE）的安全通信比特每焦耳，当考虑额外的功率用于干扰和自干扰（SI）消除。此外，还考虑了残余SI的退化效应。在这方面，我们制定了一组的SEE最大化问题的FD多输入多输出多天线窃听器（MIMOME）窃听信道，考虑这两种情况下，精确或统计信道状态信息（CSI）是可用的。由于棘手的问题结构，我们提出了迭代的解决方案，在每种情况下，证明收敛到一个固定点。数值模拟表明，只有一个边际SEE增益，通过利用FD干扰，为广泛的系统条件。然而，当SI可以被有效地减轻时，对于FD节点与窃听者之间具有小距离、高信噪比（SNR）或双向FD通信设置的场景，观察到的增益是相当大的。
2019-04-30 cs.IT math.IT
Jamming-Aided Secure Communication in Massive MIMO Rician Channels
本文研究了莱斯衰落信道下，对大型天线阵发射机的人工噪声辅助干扰设计。我们发现，当发射天线数趋于无穷大时，莱斯信道是否发生秘密中断取决于窃听者的几何位置。为此，我们首先定义并解析描述了秘密中断区域（SOR），指出了所有可能导致秘密中断的窃听者的位置。在此基础上，推导出了保密中断概率（SOP），并给出了干扰有益范围，即，确定了能够实现均匀干扰以降低SOP的窃听者的距离范围。然后，在不同的情况下，消息和人工噪声之间的最佳功率分配进行了研究。此外，为了更有效地使用干扰功率并进一步降低SOP，我们提出了仅在选定的波束（映射到物理角度）上产生干扰信号的定向干扰，并且针对有和没有可疑区域的信息的情况提出了功率分配算法，即，窃听者的可能位置我们进一步扩展到多用户和多细胞的情况下的讨论。最后，数值结果验证了我们的结论，并显示我们提出的干扰功率分配方案的有效性。
2015-07-23 cs.IT math.IT
Sum Secrecy Rate Maximization in a Multi-Carrier MIMO Wiretap Channel with Full-Duplex Jamming
在本文中，我们解决了多载波和MIMO通信系统的总和保密率最大化问题。我们考虑的情况下，接收机能够全双工（FD）操作，同时发送干扰信号的潜在窃听。特别是，我们同时利用系统中的空间和频率分集，以获得更高级别的物理层的安全性。由于所产生的数学问题的非凸性，我们提出了一个迭代的解决方案，保证收敛，基于块坐标下降法，通过重新构造我们的问题作为一个单独的凸计划。此外，对于发射机配备有一个单天线的特殊情况下，一个最优的发射功率分配策略解析地获得，假设一个已知的干扰策略。本文还研究了一个FD双向保密通信系统，其中干扰功率可以重复使用，以提高和保密率。所提出的设计的性能进行数值评估相比，其他的设计策略，并在不同的系统假设。
2018-02-16 cs.IT math.IT
Cooperative Jamming for Secure Communications in MIMO Relay Networks
在传统的中继系统中，窃听者会阻碍安全通信。提出了两跳中继网络中的协作干扰策略，窃听者可以窃听中继信道的两个跳。在这些方法中，中继网络中通常不活动的节点可以被用作合作干扰源来迷惑窃听者。线性预编码方案进行了调查的两种情况下，通过解码和转发（DF）中继传输单个或多个数据流，假设全球信道状态信息（CSI）是可用的。对于单数据流传输的情况，我们推导了封闭形式的干扰波束形成器和相应的最优功率分配。提出了一种基于广义奇异值分解（GSVD）的多数据流安全中继方案。通过几何规划的最优功率分配GSVD中继方案。在此基础上，提出了一种基于GSVD的协同干扰方案，与无干扰方案相比，该方案在保密率方面有明显的提高。此外，本文还研究了窃听者具有未知CSI的情况。仿真结果表明，中继网络中的非活动节点参与协作干扰后，保密率得到了显著提高。
2011-07-08 cs.IT math.IT
Jamming Detection in Massive MIMO Systems
研究了多天线干扰下基于导频的大规模多输入多输出（MaMIMO）系统的物理层安全性。为了提高网络的安全性，我们提出了一种新的干扰检测方法，利用广义似然比测试在一些相干块。我们提出的方法利用网络中故意未使用的导频。所提出的检测器的性能通过增加基站处的天线的数量、未使用的导频的数量以及所利用的相干块的数量来提高。仿真结果证实了我们的分析，并表明，在MaMIMO制度，完美的检测（即，正确检测概率为1）是可实现的，即使使用少量未使用的导频。
2017-11-30 cs.IT math.IT
Rician MIMO Channel- and Jamming-Aware Decision Fusion
在这篇手稿中，我们研究了无线传感器网络（WSN）中的信道感知决策融合（DF），其中：（i）传感器同时发送他们的决定，以提高频谱效率的目的和DF中心（DFC）配备了多个天线;（ii）每个传感器DFC信道通过Rician模型描述。相对于现有的文献，为了考虑在无线传感器网络中的严格的能量约束，只有统计信道信息被假定为非视线（散射）衰落项。对于这种场景，开发了次优融合规则，以处理似然比测试（LRT）的指数复杂度和不切实际的（完整的）系统知识。此外，所考虑的模型被扩展到（部分未知）的情况下的干扰源干扰。然后利用复合假设检验框架和广义LRT对融合规则进行修正。在一些相关的简化情景下，它们之间的一致性和统计等效性也进行了研究。数值结果比较了所提出的规则，并突出了它们的干扰抑制能力。
2017-02-25 cs.IT math.IT
Jamming-Robust Uplink Transmission for Spatially Correlated Massive MIMO Systems
在本文中，我们考虑如何在空间相关的大规模多输入多输出（MIMO）系统的上行链路传输可以保护免受干扰攻击。为了抑制干扰，我们提出了一种新的框架，包括一个新的最佳线性估计器在训练阶段和一个双线性均衡器在数据阶段。所提出的估计器是最佳的意义上的最大化的频谱效率的合法系统攻击的干扰，其实施需要的统计知识的干扰的信道。我们推导出一个有效的算法来估计所需的实施所提出的框架的干扰信息。此外，我们证明了优化的功率分配在合法用户可以提高所提出的框架的性能，无论干扰功率优化。我们提出的框架可以用来打击干扰的情况下，无论是理想的或非理想的硬件在合法的用户和干扰。数值结果表明，使用所提出的框架，干扰不会显着影响合法系统的性能。
2020-02-28 cs.IT eess.SP math.IT
Jamming Detection in Cell-Free MIMO with Dynamic Graphs
ISP5G+ ( CUP D33C22001300002)（ISP5G+项目）；SERICS program (PE00000014)（SERICS计划）；NRRP MUR program（NRRP MUR计划）；EU-NGEU（欧盟-NGEU）；Horizon Europe/JU SNS project ROBUST-6G (Grant Agreement no. 101139068)（Horizon Europe/JU SNS项目ROBUST-6G）
本文提出利用动态图和图卷积神经网络检测无基站MIMO系统中的干扰攻击，通过模拟实验验证了方法的有效性。
2025-12-29 cs.AI cs.IT math.IT
Bit Density Based Signal and Jamming Detection in 1-Bit Quantized MIMO Systems
本文研究了缺席判决问题（即，无效假设，$\mathcal{H}_0$）或存在（即，备选假设，$\mathcal{H}_1$），该备选假设是在多输入多输出（MIMO）接收机中嵌入在接收信号中的未知信号。我们的解决方案的独创性在于量化接收到的信号由一个自适应的1位窗口比较器，而不是传统的1位量化器。这使我们能够将观察到的二进制序列的空间分成两个典型的集合（w.r.t.序列中1的数目的分布），其中第一组对应于$\mathcal{H}_0$，第二组对应于$\mathcal{H}_1$。因此，我们减少了检测问题，以确定一个观察到的序列的高度可能的设置。因此，提出了一种非常低复杂度的二元假设检测器，并给出了其检测概率。为了显示所提出的1位接收器结构的高效率，我们考虑两个无线应用;在大规模MIMO系统中的干扰检测，以及在无线传感器网络（WSN）中探测非平稳低功率发射器，假设未知的瑞利衰落信道。与采用卡方检验的未量化系统相比，它示出了在大规模MIMO中的性能损失可以大致与$10\%$一样大，并且该差距随着序列长度或/和干扰功率的增加而减小。对于无线传感器网络，我们表明，与未量化的系统相比，性能差距变得更小时，观察间隔扩展到几个符号。
2021-09-06 cs.IT math.IT
Resilient-By-Design Framework for MIMO-OFDM Communications under Smart Jamming
本文提出一种利用无线感知信息辅助的MIMO-OFDM抗干扰韧性-by-design框架，通过代理协方差模型和迭代注水联合优化波束成形、用户调度与功率分配，无需先验干扰假设即可有效应对最坏情况与阻塞式干扰。
2024-04-16 cs.IT eess.SP math.IT
Jamming Games in the MIMO Wiretap Channel With an Active Eavesdropper
本文研究了多输入多输出（MIMO）窃听信道中的可靠和隐蔽的传输策略，该信道具有发射机、接收机和对抗窃听器，每个都配备有多个天线。在偏离现有的工作，窃听器具有一种新的能力，无论是作为一个被动窃听或作为一个主动干扰，在半双工的约束。因此，发射机面临着一个选择，要么将其所有功率分配给数据，要么与信息信号一起广播人工干扰，试图干扰窃听者（假设其瞬时信道状态是未知的）。为了研究合法发射机和对手的权衡，我们将它们的相互作用建模为两人零和博弈，以遍历MIMO保密率作为支付函数。我们首先研究了纯策略纳什均衡（NE）存在的条件和博弈策略形式的混合策略NE的结构，然后推导了博弈中局中人在完全信息和不完全信息情形下顺序移动的扩展形式的均衡策略。最后，数值模拟研究所考虑的各种情况下的均衡结果。
2012-09-25 cs.IT math.IT
Secure MIMO Communications under Quantized Channel Feedback in the presence of Jamming
我们考虑的问题，在MIMO设置中的对抗干扰机配备$n_j$发射天线和窃听器配备$n_e$接收天线的存在下，安全通信。配备有$n_t$天线的多天线发射机希望向配备有$n_r$天线的多天线接收机秘密地传送消息。我们提出了一种基于人工噪声和线性预编码的传输方法和一种采用波束成形的两阶段接收方法。在此策略下，我们首先刻画了通信的可达保密率，并证明了在理想信道状态信息（CSI）情况下，可达安全自由度（SDoF）由$d_s = n_r - n_j$给出.其次，我们考虑量化CSI反馈使用直接信道矩阵的函数的格拉斯曼量化，并导出作为发射功率的函数的量化比特率缩放的充分条件，用于保持具有完美CSI的可实现SDOF $d_s$，并且用于由于量化而具有渐近零保密率损失。数值模拟也提供了支持的理论。
2014-11-05 cs.IT math.IT
Blind Channel Separation in Massive MIMO System under Pilot Spoofing and Jamming Attack
在大规模MIMO系统中，恶意用户（MU）通过在合法用户（LU）的信道估计（CE）阶段向基站（BS）发送符号，在上行链路中进行导频欺骗和干扰攻击（PSJA）。更具体地，MU采用的PSJA策略可以包括（i）根据BS未知的任意固定或非固定分布来发送随机符号;（ii）发送与LU的干扰符号相关的干扰符号。分析了基站接收导频信号的经验分布，证明了其特征函数渐近逼近期望信号与噪声的特征函数之积，其中期望信号为信道矩阵与LU/MU发送的信号序列之积。这些发现激发了一种新的两步盲信道分离方法，其中，我们首先从ED-RPS估计DS的CF，然后提取DS的字母表以分离信道。理论分析和仿真结果表明，该方法在大规模MIMO系统中具有良好的信道分离性能。
2019-02-08 cs.CR cs.IT math.IT
Jamming Suppression Via Resource Hopping in High-Mobility OTFS-SCMA Systems
本文针对高机动性OTFS-SCMA系统提出资源跳变机制，利用Turbo均衡在干扰下提升BER性能，优于静态资源分配。
2023-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Jamming Detection and Channel Estimation for Spatially Correlated Beamspace Massive MIMO
本文针对波束空间大规模MIMO上行波束训练中的随机导频干扰，提出基于LMPT的干扰检测和两步MMSE信道估计方法，检测概率较基线提升32.22%，信道估计均方误差达-15.93dB。
2024-10-18 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Multifunction RF Systems: Detection Performance and Waveform Design
研究了同时支持雷达、通信和干扰的多输入多输出（MIMO）多功能射频（MFRF）系统的检测性能。我们表明，MIMO MFRF系统的检测性能提高的发射信号干扰噪声比（SINR）的增加。为了分析系统的可达信干噪比，我们制定了一个信干噪比最大化的问题下的通信和干扰功能的约束，以及发射能量约束。我们推导出一个封闭形式的解决方案，这个优化问题的能量约束的波形，并提出了一个详细的分析，可实现的信干噪比。此外，我们分析了系统发送恒模波形，这是在实践中经常使用的SINR。我们提出了一种有效的恒模波形设计算法，以最大限度地提高SINR。数值结果表明，MIMO阵列提供多种功能的能力，也显示了雷达检测和通信/干扰功能之间的权衡。
2022-08-25 cs.IT eess.SP math.IT
Sensing-Assisted Receivers for Resilient-By-Design 6G MU-MIMO Uplink
我们通过考虑上行链路场景来解决未来6G MIMO通信的弹性问题，其中多个合法发射机在存在对抗性干扰机的情况下尝试与基站进行通信。干扰机拥有关于系统和合法链路的物理参数的全部知识，而基站仅知道UL信道和干扰信号的到达角（AoA）。此外，合法的发射机不知道发生了干扰的事实，因此保证弹性的负担落在接收机身上。对于这种情况下，我们得出一个最佳的干扰策略，其目的是最大限度地减少最强的用户和多个接收策略的速率，一个基于可实现的信号干扰噪声比（SINR）的下限，一个基于迫零（ZF）设计，和一个基于最小SINR约束。数值研究表明，所提出的抗干扰方法，确保系统的总速率是远远高于没有保护，即使当干扰有相当大的发射功率，即使干扰信号来自同一方向的合法用户。
2023-02-14 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of a MIMO System with Bursty Traffic in the presence of Energy Harvesting Jammer
本文探讨了在瑞利衰落环境下，多天线在减轻干扰攻击中的作用。假设干扰机具有能量收集能力，其中能量根据伯努利过程到达。中断概率推导出不同的假设在发射机和接收机的天线数量。还推导了Alamanti空时码的中断概率。这项工作的特点，考虑到随机到达的数据和能量在发射机和干扰机，分别为不同的天线配置的平均服务率。在许多实际应用中，延迟和及时更新是重要的，因此，延迟和平均信息年龄（AAoI）是要考虑的有意义的指标。工作特点这些指标下的干扰攻击。有限和无限能量的电池大小在干扰机上的各种性能指标的影响也进行了探讨。两个优化问题被认为是探讨干扰攻击下AAoI和延迟之间的相互作用。此外，我们的结果表明，即使在干扰攻击下，Alamouti码也可以显着提高系统的性能，并且功率预算较小。本文还演示了如何开发的结果可以是有用的多用户场景。
2021-10-14 cs.IT math.IT
Secure Degrees of Freedom of the MIMO Multiple Access Channel with Multiple unknown Eavesdroppers
我们研究了两个发射机的高斯多址接入信道的安全自由度（SDoF），在发射机处具有多个天线，合法的接收机存在未知数量的窃听者，每个窃听者的天线数量小于或等于已知值$N_E$。合法的发送者和接收者之间的信道矩阵是处处可用的，而合法的发送者和接收者不知道窃听者的信道矩阵。我们提供了所考虑的系统的精确总和SDOF。推导了一个新的综合上界，并在此基础上提出了一种新的利用干扰的可实现方案。我们证明，即使发射机处没有可用的瞬时窃听器CSI，协作干扰也是SDoF最佳的。
2016-03-30 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Massive MIMO
我们考虑一个单小区下行链路大规模MIMO通信中存在的对手能够干扰和窃听同时进行。我们表明，大规模MIMO通信是自然弹性的，没有训练阶段的干扰攻击，其中对手的干扰只有数据通信和窃听的数据通信和训练。具体来说，我们表明，安全的自由度（DoF）的存在下，这样的攻击达到的最大自由度是相同的。此外，我们评估了基站（BS）需要的天线数量，以建立信息理论的安全性，甚至不需要Wyner编码。接下来，我们展示了一旦对手开始干扰训练阶段，情况就完全不同了。具体来说，我们考虑一种攻击，称为训练阶段干扰，其中对手干扰和窃听的训练和数据通信。我们表明，在这样的攻击下，最大安全自由度等于零。此外，用户的最大可实现速率消失，即使在渐近制度中的BS天线的数量。为了应对这种攻击，我们开发了一种防御策略，在该策略中，我们使用一个秘密密钥来加密导频序列分配，以隐藏它们从对手，而不是加密数据。我们表明，如果基数的一组导频信号进行了适当的缩放，隐藏的对手的导频信号分配使用户能够实现安全的自由度，相同的最大可实现的自由度下没有攻击。最后，我们讨论了如何计算密码是一个合法的候选人隐藏导频信号分配。事实上，虽然密码学不能实现信息理论安全，但对手实现非零互信息泄漏率所需的计算能力达到无穷大。
2016-03-02 cs.IT math.IT
Multiple-Candidate Successive Interference Cancellation with Widely-Linear Processing for MAI and Jamming Suppression in DS-CDMA Systems
本文提出了一种用于直接序列码分多址（DS-CDMA）系统中多址干扰（MAI）和干扰信号（JS）抑制的宽线性（WL）接收机结构。矢量空间投影（VSP）方案也被认为是在检测到所需信号之前消除{JS}。提出了一种新的多候选连续干扰消除（MC-SIC）算法，该算法同时处理两个连续的用户符号来处理不可靠的估计，并选择一定数量的点作为干扰消除的反馈候选，有效地减轻了SIC算法中误差传播的影响。然后使用宽线性信号处理来增强非循环调制方案中的接收机的性能。通过将上述技术结合起来，提出了一种新的干扰抑制方案，该方案将宽线性多候选SIC（WL-MC-SIC）最小均方误差（MMSE）算法与VSP方案相结合，同时抑制MAI和{JS}。对二进制相移键控（BPSK）调制方案的仿真结果表明，与已有的SIC MMSE接收机相比，该结构在较低的复杂度下实现了更好的多址干扰抑制性能，并具有更好的{JS}抑制性能。
2014-07-05 cs.IT cs.NI math.IT
Coding-Enhanced Cooperative Jamming for Secret Communication: The MIMO Case
针对MIMO窃听信道中高斯噪声干扰同时损害合法接收的问题，提出GN/EJ可切换的编码协作干扰与低复杂度预编码优化，显著提升保密速率并降低计算时间。
2024-01-09 cs.IT eess.SP math.IT
Unauthorized UAV Countermeasure for Low-Altitude Economy: Joint Communications and Jamming based on MIMO Cellular Systems
本文针对低空经济下的 unauthorized UAV 反制需求，基于 MIMO 蜂窝系统提出联合通信与干扰的波束成形方案，通过半定松弛与定制秩约束求解，在用户与无人机总数超天线数时仍有效。
2024-10-31 cs.IT eess.SP math.IT
Securing MIMO Wiretap Channel with Learning-Based Friendly Jamming under Imperfect CSI
针对 MIMO 窃听信道在不完美或缺失 CSI 下的安全问题，提出基于自编码器和 MINE 的深度学习友好干扰框架，实现可比传统方案的安全性能并联合优化检测与吞吐。
2024-10-27 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Self-Interference Cancellation in Full-Duplex Massive MIMO Systems: Subtraction versus Spatial Suppression
大规模多输入多输出（MIMO）和全双工（FD）是实现频谱效率以满足5G通信需求的有希望的候选方案。实现实用的FD大规模MIMO系统的关键之一是如何有效地抑制自干扰。然而，传统上，文献中通过反映实际信道特性来比较不同SI方法的性能是不够的。因此，本文提出了一种性能分析的SI消除（SIC）方法在FD大规模MIMO系统。分析和数值结果证实，在不完美的信道估计的情况下，遍历速率性能的空间抑制在上行链路中优于SI减法，由于预编码器和SI信道的估计误差之间的相关性。此外，我们还讨论了在不同的系统约束条件下，如上行链路和下行链路的总速率，总发射功率，功率缩放定律，哪种方法表现更好。
2022-05-28 cs.IT math.IT
Encoded Jamming Secure Communication for RIS-Assisted Systems
School of Electronic Information and Communications, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学电子信息与通信学院）；National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学）
针对编码干扰（EJ）在高斯噪声（GN）方案中性能受信道限制的问题，提出结合可重构智能表面（RIS）的联合优化框架，通过理论分析和低复杂度算法最大化保密速率。
2026-08-04 cs.IT math.IT
Cell-Free Massive MIMO Surveillance Systems
本文提出一种无小区大规模MIMO无线监控系统，通过分布式多天线节点协同观察与干扰，利用贪心算法和功率分配优化，显著提升监控成功概率，较共址基准提高11倍。
2023-10-15 cs.IT eess.SP math.IT
Mitigating Smart Jammers in MU-MIMO via Joint Channel Estimation and Data Detection
无线系统必须对干扰攻击具有弹性。现有的缓解方法需要干扰机的发射特性的知识。然而，这种知识可能难以获得，特别是对于仅在传输期间攻击特定时刻以逃避缓解的智能干扰机。我们提出了一种新的方法，减轻智能干扰机对大规模多用户多输入多输出（MU-MIMO）基站（BS）的攻击。我们的方法建立在联合信道估计和数据检测（JED）的最新进展，并利用干扰不能改变其子空间内的相干间隔的事实。我们的方法，称为MAED（缓解，估计和检测的缩写），使用一种新的问题配方，结合干扰估计和缓解，信道估计和数据检测，而不是分离这些任务。我们用一个有效的迭代算法近似地解决了这个问题。我们的研究结果表明，MAED有效地减轻了广泛的智能干扰攻击，而没有任何先验知识的攻击类型。
2022-01-21 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Self-Interference Cancellation in Full-Duplex Large-Scale MIMO Systems
本文对全双工大规模多输入多输出系统中的自干扰消除方法进行了性能分析。为了减轻自干扰（SI），我们假设全干扰基站（BS）使用SI减法或空间抑制。分析和数值结果证实，SI减法优于空间抑制SIC在一个完美的信道估计的情况下。它也得出结论，在不完美的信道估计的情况下，在给定的系统约束，如上行链路/下行链路和速率和在BS的总发射功率的空间抑制的上行链路和整体遍历速率性能分别优于那些SI减法。
2016-04-15 cs.IT math.IT
Massive MIMO with Multi-cell MMSE Processing: Exploiting All Pilots for Interference Suppression
针对大规模MIMO网络，提出了一种新的多小区MMSE算法，包括上行MMSE检测器和下行MMSE预编码器。主要的新颖性是，它利用所有可用的导频干扰抑制。具体来说，令$K$和$B$分别表示每个小区的用户数量和网络中的正交导频序列数量，其中$β= B/K$是导频重用因子。然后，我们的多小区MMSE方案利用所有的$B$信道方向，可以在每个基站本地估计，以积极地抑制小区内和小区间干扰。该方案考虑了导频和有效载荷的功率控制、信道估计误差和导频分配的任意性，具有较强的实用性和通用性。仿真结果表明，在单小区MMSE方案和多小区ZF上获得了显著的频谱效率（SE）增益，特别是对于大的$β$和/或$K$。此外，大规模的近似的上行链路和下行链路的信干噪比推导出，这是渐近紧的大系统的限制。该近似值易于计算，即使对于小的系统尺寸也非常精确。使用这些SINR近似，一个低复杂度的功率控制算法也提出了最大化的总和SE。
2015-05-26 cs.IT math.IT
Self-Interference Suppression for the Full-Duplex Wireless Communication with Large-Scale Antenna
在这封信中，我们提出了一种用于多用户MIMO系统的共享天线全双工大规模MIMO模型。该模型利用基站（BS）处的单个天线阵列来同时发送和接收信号。它同时具有全双工系统和时分双工（TDD）大规模MIMO系统的优点，即，高频谱效率和信道互易性。重点研究了大规模MIMO系统中常用的迫零（ZF）和最大比传输/最大比合并（MRT/MRC）线性处理方法。作为主要的发现，我们证明了自干扰（SI）在共享天线全双工大规模MU-MIMO系统可以抑制在完全依赖的上行链路和下行链路信道的天线数量变得足够大。
2015-10-01 cs.IT cs.NI math.IT
Towards Massive MIMO 2.0: Understanding spatial correlation, interference suppression, and pilot contamination
自2010年Marzetta的开创性论文以来，大规模多输入多输出已经从具有无限数量天线的理论概念转变为实用技术。这些关键概念已在5G中采用，并且具有$M=64$全数字收发器的基站（BS）已在sub-6，GHz频带中进行商业部署。快速的进展是由许多坚实的研究贡献，其中绝大多数假设空间不相关的信道和信号处理方案开发的单细胞操作。这些假设使得大规模多输入多输出的性能分析和优化易于处理，但是具有三个主要警告：1）实际信道是空间相关的; 2）可以通过多小区处理获得大的性能增益，而无需BS协作; 3）由导频污染引起的干扰产生有限的容量限制，如$M\to\infty$。有一条细线的文件，避免了这些警告，但结果很容易错过。因此，本教程文章解释了考虑空间信道相关性和使用为多小区网络设计的信号处理方案的重要性。我们目前的基本限制大规模多输入多输出，这不是由导频污染，但能够获得信道统计的最新结果。这些结果将指导我们迈向下一个级别的大规模多输入多输出，我们称之为“大规模多输入多输出2.0”。
2019-10-05 cs.IT eess.SP math.IT
Adversarial Attack on DL-based Massive MIMO CSI Feedback
本文提出一种针对基于深度学习的大规模 MIMO CSI 反馈的白盒对抗攻击构造方法，并通过归一化均方误差验证其破坏性，同时对比干扰攻击，揭示 DL 通信物理层安全风险。
2020-02-23 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Signal Processing for Out-of-System Interference Suppression in Cell-Free Massive MIMO
针对无蜂窝大规模MIMO在免许可频段面临的系统外干扰问题，提出一种基于条带拓扑的顺序分布式抑制算法，在性能媲美集中式算法的同时显著降低前传负载。
2023-07-31 cs.IT eess.SP math.IT
High Performance Interference Suppression in Multi-User Massive MIMO Detector
在本文中，我们提出了一种新的非线性检测器，具有改进的干扰抑制多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统。提出的检测器是以下几个部分的组合：QR分解（QRD），QRD前的低复杂度用户排序，排序减少（SR）的K-best方法和最小均方误差（MMSE）预处理。我们的方法优于线性干扰抑制组合（IRC，即MMSE自然）方法显着在强干扰和加性白噪声的情况下，理想和真实的信道估计。这一结果具有广泛的应用重要性的情况下，强干扰，即当共址用户利用互联网在体育场，高速公路，购物中心等仿真结果呈现为非视线3D-UMa模型的5G ADDRiGa 2.0信道的16个高度相关的单天线用户与QAM 16调制在64天线的大规模MIMO系统。与MMSE等检测方法进行了性能比较。
2020-03-20 cs.IT cs.OH eess.SP
Adversarial Attacks Against Double RIS-Assisted MIMO Systems-based Autoencoder in Finite-Scattering Environments
针对双 RIS 辅助 MIMO 自编码器易受物理攻击的问题，本文提出三种利用梯度下降、可调整输入维度的对抗样本生成算法，并证明其较干扰攻击更能显著恶化符号错误率。
2024-10-26 cs.IT math.IT
Vulnerabilities of Massive MIMO Systems Against Pilot Contamination Attacks
研究了一个单小区大规模MIMO系统，在该系统中，一个具有大量天线的基站（BS）在存在攻击者的情况下同时向多个单天线用户发送数据，BS基于上行导频传输获取信道状态信息（CSI）。在这项工作中，我们证明了CSI估计阶段的恶意攻击的脆弱性。为此，我们研究了两种攻击模型。在第一个模型中，攻击者的目标是通过污染上行链路导频来最小化下行链路传输的总速率。在第二种模型中，攻击者利用其带内全双工能力在CSI估计和数据传输阶段生成干扰信号。当攻击者知道和不知道基站和用户的位置时，我们研究了两种下行链路功率分配策略下的攻击。制定的问题解决使用随机优化，拉格朗日最小化，和博弈论的方法。一个封闭形式的解决方案的特殊情况下的问题。此外，我们分析了在导频污染攻击下可实现的个人保密率，并提供了这些速率的上限。我们的研究结果表明，所提出的攻击降低了大规模MIMO系统的吞吐量超过一半。
2017-10-08 cs.IT math.IT
Massive MIMO for Next Generation Wireless Systems
多用户多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技术与传统的点到点MIMO技术相比有很大的优势：它可以使用廉价的单天线终端，不需要复杂的散射环境，并且由于每个活动终端都利用了所有的时频段，因此简化了资源分配。然而，如最初设想的具有大致相等数量的服务天线和终端以及频分双工操作的多用户MIMO不是可扩展的技术。大规模MIMO（也称为“大规模天线系统”、“超大型MIMO”、“超MIMO”、“全维MIMO”和“ARGOS”）通过在活动终端上使用大量过量的服务天线和时分双工操作，与当前的实践彻底决裂。额外的天线有助于将能量集中到更小的空间区域，从而大大提高吞吐量和辐射能源效率。大规模MIMO的其他好处包括广泛使用廉价的低功耗组件，减少延迟，简化媒体访问控制（MAC）层，以及对故意干扰的鲁棒性。预期的吞吐量取决于向终端提供渐近正交信道的传播环境，但是到目前为止，实验还没有公开在这方面的任何限制。虽然大规模MIMO使许多传统的研究问题变得无关紧要，但它揭示了迫切需要关注的全新问题：制造有效地一起工作的许多低成本低精度组件的挑战，新加入的终端的捕获和同步，利用由过多的服务天线提供的额外的自由度，降低内部功耗以实现总的能量效率降低，并寻找新的部署方案。本文介绍了大规模MIMO的概念和当代研究的概述。
2014-01-21 cs.IT math.IT
Sub-Array Selection in Full-Duplex Massive MIMO for Enhanced Self-Interference Suppression
本文研究全双工大规模MIMO系统中的自干扰抑制问题，提出一种结合子阵列选择的最小SI波束成形方案，通过群体智能算法优化波束扰动和子阵列配置，实现高达78 dB的SI抑制。
2023-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis and Augmented Spatial Processing for Uplink OFDMA MU-MIMO Receiver with Transceiver I/Q Imbalance and External Interference
研究了正交频分复用（OFDM）系统中同相/正交（I/Q）不平衡情况下的接收机（RX）信号处理。我们扩展了通常报告的单用户研究的上行链路基于OFDMA的多用户MIMO，同时在频域和空间域的用户复用。我们还结合了多个外部建模器，用于对异构网络中的挑战性条件进行建模。在信号处理的发展中，我们利用增强的子载波处理，其处理每个子载波联合其对应的图像子载波，并联合跨RX天线。此外，我们得到一个增强的LMMSE RX。该新方法将I/Q不平衡缓解、干扰抑制和数据流分离集成到单个处理阶段中，从而避免了单独的收发器校准。我们的数值计算结果表明，信号与干扰加噪声比和符号出错率的任意数据流后RX处理作为不同的系统参数的函数。每子载波处理的I/Q不平衡下，遭受严重，并特别敏感的外部干扰，而增强的方法提供了有效的数据流分离和干扰抑制。最后，我们将研究扩展到大规模MIMO框架，并表明每个子载波处理仍然遭受性能下降，而增强的方法可以充分利用阵列增益。
2016-02-25 cs.IT math.IT
On the Performance of DCSK MIMO Relay Cooperative Diversity in Nakagami-m and Generalized Gaussian Noise Scenarios
混沌通信以其优良的抗衰落、抗截获、抗干扰能力等优点，引起了无线通信界的广泛关注。差分混沌键控（DCSK）由于其低复杂度和低功耗以及许多吸引人的特性而特别令人感兴趣。然而，大多数DCSK研究文献中报道的加性高斯白噪声环境中的非合作场景。此外，出错率和其他性能度量的分析推导和评估通常以积分形式保留，并使用数值技术进行评估。为了规避这些问题，这项工作是专门提出了一个新的近似出错率分析的多址多输入多输出双跳中继DCSK协作分集（DCSK-CD）在Nakagami-m衰落信道（包括作为一个特殊情况下的瑞利衰落）。在此基础上，推导了无差错中继和解码转发中继的平均出错率的封闭表达式。测试结果验证了推导的解析表达式的准确性。
2016-07-31 cs.IT math.IT
Hybrid Jammer Mitigation for All-Digital mmWave Massive MU-MIMO
低分辨率模数转换器（ADC）简化了毫米波（mmWave）大规模多用户多输入多输出（MU-MIMO）基站的设计，但增加了对干扰攻击的脆弱性。作为一种补救措施，我们提出了HERMIT（混合干扰机MITIGATION的缩写），一种方法，结合了硬件友好的自适应模拟变换与相应的数字均衡器：模拟变换消除了大部分的干扰的能量数据转换之前，数字均衡器抑制干扰残留，同时检测合法的传输数据。我们提供的理论结果，建立最佳的模拟转换作为用户设备的功能和干扰机的信道。使用毫米波信道模型的仿真，我们证明了HERMIT的优越性相比，纯粹的数字干扰缓解以及最近的混合方法，减轻干扰干扰与非自适应模拟变换。
2021-11-25 cs.IT eess.SP math.IT
Security Vulnerability of FDD Massive MIMO Systems in Downlink Training Phase
我们考虑了频分双工（FDD）大规模多输入多输出（MIMO）系统的下行链路信道训练时，在网络中存在多天线干扰。干扰机意图通过设计基于其信道的二阶统计的攻击来降低下行链路信道训练的均方误差（MSE）。信道被假定为空间相关的。首先推导出信道估计均方误差的封闭表达式，然后由干扰机确定最大化均方误差的条件。数值结果表明，即使合法系统使用具有大量导频符号的最佳训练信号，所提出的干扰也会严重增加估计MSE。
2018-12-09 cs.CR cs.IT eess.SP
Jammer-Resilient Time Synchronization in the MIMO Uplink
针对MIMO上行链路中智能干扰机破坏时间同步的问题，提出JASS方法，通过空间滤波与优化问题实现可靠同步，并证明其条件有效性及算法效率。
2025-01-27 cs.IT eess.SP math.IT
Decentralized Algorithms for Out-of-System Interference Suppression in Distributed MIMO
针对分布式 MIMO 中完全未知的系统外干扰，提出基于 Procrustes 旋转平均的 AP 链式分布式估计算法，以低前传负载达到接近集中式干扰抑制合并的性能。
2024-05-07 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-User Communication with Extremely Large-Scale MIMO
超大规模多输入多输出（XL-MIMO）通信的目标是比当前的大规模MIMO系统进一步显著增加天线尺寸，对于大规模MIMO系统，传统的均匀平面波（UPW）模型的远场假设可能变得无效。本文研究了多用户XL-MIMO通信系统的建模和性能分析。在球面波阵面相位模型的基础上，考虑信号幅度和投影孔径在阵元间的变化，分析了最大比合并（MRC）、迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE）波束形成三种典型波束形成方案的性能。对于两个用户的特殊情况下，我们分析表明，信号与干扰加噪声比（SINR）的所有三个波束形成方案的信道的相关系数减小而增加。此外，与现有的UPW模型相比，用户间干扰（IUI）只能在角域中抑制，XL-MIMO通过距离分离实现了新的自由度（DoF），即使对于沿相同方向的用户也是如此。仿真结果验证了多用户XL-MIMO通信的建模和性能分析。
2021-06-13 cs.IT math.IT
Adaptive Modulus RF Beamforming for Enhanced Self-Interference Suppression in Full-Duplex Massive MIMO Systems
针对全双工大规模 MIMO 系统的自干扰问题，提出一种结合 Tx/Rx 增益控制器的非常数模值射频波束成形方案，通过群体智能算法联合优化波束方向与增益系数，实现约 80 dB 的自干扰抑制。
2024-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
SUMIS: Near-Optimal Soft-In Soft-Out MIMO Detection With Low and Fixed Complexity
这里我们感兴趣的基本问题是软输入软输出多输入多输出（MIMO）检测。我们提出了一种方法，称为子空间边缘化干扰抑制（SUMIS），在低和固定（确定性）的复杂性，产生前所未有的性能。我们的方法在计算复杂性和性能之间提供了一个明确的折衷。除了一个初始的排序步骤，包括选择通道矩阵列，该算法不涉及搜索，也没有算法分支，因此该算法具有完全可预测的运行时间，并允许高度并行的实现。我们数值评估SUMIS在不同的实际设置的性能：全/部分信道状态信息，顺序/迭代解码，低/高速率外码。我们还评论如何SUMIS方法在系统中执行大量的发射天线。
2014-01-31 cs.IT math.IT
Indoor Massive MIMO Deployments for Uniformly High Wireless Capacity
提供始终如一的高无线容量对于支持未来数字企业所需的应用变得越来越重要。在本文中，我们提出了本征方向感知ZF（EDA-ZF）与基站（BS）和分布式干扰抑制之间的部分协调作为一种实用的方法来实现这一目标。我们将我们的解决方案与迫零（ZF）和网络MIMO（NeMIMO）进行比较，迫零既不需要BS协调也不需要小区间干扰减轻，网络MIMO（NeMIMO）中，完全BS协调实现了集中式小区间干扰管理。我们还评估了三个子6 GHz部署与不同的BS密度-稀疏，中间和密集-所有固定的天线总数和辐射功率的计划的性能。广泛的模拟表明：（i）实现所提出的EDA-ZF的室内大规模MIMO为所有用户提供了一致的良好速率;（ii）除非实现完全协调，否则室内网络密集化是有害的;（iii）部署NeMIMO在强室外干扰下是有回报的，特别是对于小区边缘用户。
2017-10-10 cs.IT math.IT
Adaptive Reduced-Rank MBER Linear Receive Processing for Large Multiuser MIMO Systems
在这项工作中，我们提出了一种新的自适应降秩策略的基础上联合插值，抽取和滤波（JIDF）的大型多用户多输入多输出（MIMO）系统。在该方案中，提出了一种降秩框架的线性接收处理和多用户干扰抑制根据最小化的比特出错率（BER）的成本函数。我们提出了一种结构，具有多个处理分支，执行降维，其中每个分支包含一组联合优化的插值和抽取单元，其次是线性接收滤波器。然后，我们开发随机梯度（SG）算法来计算的内插和接收滤波器的参数，以及一个低复杂度的抽取技术。仿真结果表明，所提出的MBER-JIDF接收处理策略和算法在降低复杂度的情况下取得了优于现有方法的性能。
2013-03-15 cs.IT math.IT
An Efficient Hybrid Beamforming Design for Massive MIMO Receive Systems via SINR Maximization Based on an Improved Bat Algorithm
混合模拟和数字（HAD）波束形成近年来受到了相当大的关注，在大规模天线系统的实际实现。与全数字波束形成相比，部分连接HAD波束形成可以显著降低硬件成本、复杂度和功耗。为了在降低硬件复杂度和成本的同时有效地抑制干扰，提出了一种基于改进的蝙蝠算法（I-BA）和纯相位技术的新型模数混合接收波束形成器。我们提出的波束形成器与我们提出的鲁棒自适应波束形成器（RAB）方法进行了比较，这些方法被认为是在数字波束形成部分。由于RAB方法对DOA失配敏感，且依赖于复杂的权值，导致接收机昂贵，因此提出了进化优化算法。在模拟部分，采用具有足够细的点网格的线性搜索模拟相位对准（APALS）来优化模拟波束形成器矩阵。通过MATLAB仿真，与BA、粒子群优化（PSO）算法进行了比较，结果表明，I-BA算法在收敛速度、稳定性和跳出局部极小点的能力等方面具有更好的性能。
2018-11-03 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
Enhancing Coexistence in the Unlicensed Band with Massive MIMO
我们考虑蜂窝基站（BS）配备了大量的天线和工作在未授权频带。我们将这样的系统表示为大规模MIMO未授权（mMIMO-U）。我们设计的关键程序，以保证蜂窝BS和附近的Wi-Fi设备之间的共存。其中包括：相邻Wi-Fi信道协方差估计、用于干扰抑制的空间自由度的分配、以及增强的信道感测和数据传输阶段。我们评估了这样设计的mMIMO-U的性能，表明它允许同时进行蜂窝和Wi-Fi传输，保持它们的相互干扰低于监管阈值。对于传统的先说后写（LBT）操作，情况并非如此。结果，mMIMO-U相对于常规LBT提升了未授权频带中的聚合蜂窝加Wi-Fi数据率，随着BS天线的数量增长而表现出增加的增益。
2017-03-16 cs.IT math.IT
Block Diagonalization Type Precoding Algorithms for IEEE 802.11ac Systems
基于块对角化（BD）的预编码方案是公知的用于多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统的下行链路中的线性发送策略。在发送端采用的BD类型预编码算法通过将MU-MIMO广播信道分解为多个单用户MIMO（SU-MIMO）信道，然后并行化SU-MIMO信道以获得每个用户的独立流来实现多用户干扰（MUI）的抑制。鉴于线性预编码算法的设计已经取得了重大进展，这些技术在无线局域网（WLAN）标准中的实现仍然是一个悬而未决的问题。在这项工作中，提出了在IEEE 802.11 ac标准的框架下，基于BD的预编码技术的实施方案，然后在所提出的框架下对这些技术进行性能评估。我分析了在我的框架中的技术的和速率和误比特率（BER）性能，并获得计算复杂性明智的，以及性能明智的最佳算法为我的系统。
2018-01-02 cs.IT math.IT
