Efficient Design of Fronthaul-Constrained Uplink Reception for Cell-Free XL-MIMO
Jeonbuk National University（全北国立大学）；Hanyang University（汉阳大学）
本文研究了无源超大规模MIMO系统上行接收的可扩展性和前端高效设计，通过联合优化线性变换矩阵和前端压缩策略，提出加速FP算法，降低计算复杂度并提升上行总速率。
2026-04-23 cs.IT eess.SP math.IT
Uplink Hardware Impairments in OFDM-Based Cell-Free Massive MIMO With Impaired Wireless Fronthaul
Bilkent University（比尔肯特大学）
本文研究OFDM无小区大规模MIMO在硬件损伤下的上行性能，提出统一分析框架推导闭式表达式，并采用失真感知合并与最大最小公平资源分配以缓解性能下降。
2026-09-23 cs.IT eess.SP math.IT
Enabling Cell-Free Massive MIMO Systems with Wireless Millimeter Wave Fronthaul
无小区大规模MIMO系统具有良好的数据率和均匀覆盖增益。然而，这些系统通常依赖于基于光纤的前传用于中央处理单元（CPU）和分布式接入点（AP）之间的通信，这增加了基础设施成本，导致高安装时间，并且限制了部署灵活性和适应性。为了解决这些挑战，本文提出了两种基于无线前传的无小区大规模MIMO系统的架构，与接入链路相比，无线前传在\textit{higher-band}上操作：（i）仅无线前传架构，其中CPU具有到每个AP的无线前传链路，以及（ii）混合前传架构，其中CPU具有到经由光纤连接在一起的每个AP集群的无线链路。这些双频带架构确保了高数据率前传，并提供了同步分布式AP的高能力。此外，无线前传降低了基础设施成本和安装时间，并增强了网络部署的灵活性、适应性和可扩展性。为了研究所提出的架构的可实现的数据率，我们制定了端到端的数据率优化问题占的前传和接入链路的各个实际方面。然后，我们开发了一个低复杂度，但有效的联合波束成形和资源分配的解决方案，建议架构的基础上，以用户为中心的AP分组。有了这个解决方案，我们表明，所提出的架构可以实现可比的数据率与基于光纤的前传的前传带宽，硬件约束和部署方案的现实假设下获得的。这突出了在实践中实现无小区大规模MIMO增益同时减少基础设施和部署开销的有希望的路径。
2022-08-08 cs.IT eess.SP math.IT
Optimized Precoding for MU-MIMO With Fronthaul Quantization
多用户多输入多输出（MU-MIMO）的第一次广泛使用之一是在5G网络中，其中每个基站都有一个先进的天线系统（AAS），该天线系统通过容量受限的前传连接到基带单元（BBU）。在AAS配置中，多个无源天线元件和无线电单元被集成到单个盒子中。本文研究了单小区MU-MIMO系统中的预编码下行链路传输。我们研究了有限容量前传下AAS的优化线性预编码，这需要对预编码矩阵进行量化。我们提出了一种新的预编码设计，是知道的前传量化和最小化的均方误差在接收端。我们使用球形解码（SD）方法计算预编码矩阵。我们还提出了一个启发式的低复杂度的方法来量化预编码。这种启发式算法对于大规模多输入多输出系统来说在计算上足够高效。数值结果表明，我们提出的预编码显着优于量化未知的预编码和其他以前的方法的总和速率。考虑到复杂度的降低，我们的启发式方法相比量化感知预编码的性能损失是微不足道的，这使得启发式方法对于实时应用是可行的。我们考虑完美和不完美的信道状态信息。
2022-09-05 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Quantized Precoding and Bit Allocation for Fronthaul-Constrained Cell-Free Massive MIMO
Bilkent University（比尔肯特大学）
针对前传受限的无小区大规模MIMO下行链路，提出基于Bussgang分解的量化感知联合预编码与比特分配算法，在功率和比特约束下迭代优化，显著优于传统方案。
2026-09-23 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Uplink-Downlink Fronthaul Bit Allocation in Fronthaul-Limited Massive MU-MIMO Systems
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文研究了大规模MIMO系统中前传链路受限的上行-下行前传比特分配问题，提出了一种基于硬化界的方法以最大化频谱效率，并通过算法实现了比特分配的优化。
2026-01-24 cs.IT eess.SP math.IT
Quantisation-aware Precoding for MU-MIMO with Limited-capacity Fronthaul
5G及以后的基站使用先进的天线系统（AAS），其中多个无源天线元件和无线电单元集成到单个盒子中。这种系统的关键瓶颈是AAS和基带单元（BBU）之间的数字前传，其具有有限的容量。在本文中，我们研究了一种用于预编码下行链路传输多用户多输入多输出（MU-MIMO）信道的AAS。首先，我们提出了当在BBU处计算预编码器并且然后量化以通过前传发送时创建的基线量化未知预编码方案。我们提出了一种新的预编码设计，是知道的前传量化。我们制定了一个优化问题，以最小化接收端的均方误差。数值结果表明，本文提出的预编码算法在和速率方面大大优于量化未知预编码算法。
2022-02-17 cs.IT eess.SP math.IT
Fronthaul-Efficient Cell-Free Massive MIMO via Stream-Adaptive Resolution Control
Bilkent University（比尔肯特大学）
针对前传受限无蜂窝大规模MIMO，提出流与AP自适应分辨率控制框架，联合优化功率与量化分辨率，采用WMMSE块坐标下降算法求解非凸问题。
2026-09-23 cs.IT eess.SP math.IT
Network-Assisted Full-Duplex Cell-Free mmWave Massive MIMO Systems with DAC Quantization and Fronthaul Compression
在本文中，我们研究了网络辅助全双工（NAFD）无细胞毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统与数模转换器（DAC）量化和前传压缩。我们建议通过联合优化发射远程天线单元（T-RAU）和上行链路用户的功率分配以及下行链路和上行链路前传压缩噪声的方差来最大化加权上行链路和下行链路和速率。为了处理这个具有挑战性的问题，我们进一步应用连续凸近似（SCA）方法来处理非凸双向有限容量前传约束。仿真结果验证了所提出的基于SCA的算法的收敛性，并分析了前传容量和DAC量化对NAFD无小区mmWave大规模MIMO系统频谱效率的影响。此外，通过频谱效率的比较，得出了一些有意义的结论，表明在实际有限分辨率DAC的情况下，NAFD比同时同频全双工云无线接入网络（CCFD C-RAN）获得了更好的性能增益。具体而言，它们在8位DAC量化下的性能差距大于1位DAC量化下的性能差距，后者获得了5.5倍的改善。
2023-02-17 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of Cell-Free MmWave Massive MIMO Systems with Fronthaul Compression and DAC Quantization
针对无小区毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种基于最大最小功率分配的迫零（ZF）预编码器，该预编码器采用低分辨率数模转换器（DAC），前传链路容量有限。所提出的功率分配的目的是实现最大-最小的公平性上的可实现的速率下限的用户的加性量化噪声模型（AQNM），它模仿的效果，低分辨率DAC。为了解决最大-最小功率分配问题，提出了一种交替优化（AO）方法，该方法在每次AO迭代中都能得到构成原问题的子问题的全局最优解，从而保证了算法的收敛性.在仿真结果中探索了无小区系统和小小区系统的性能，这表明不太小的前传容量足以使无小区系统优于小小区系统。
2021-01-25 cs.IT eess.SP math.IT
Low Power Receiver Front Ends: Scaling Laws and Applications
在本文中，我们结合通信理论的法律与已知的，实际验证的结果从电路理论。其结果是，我们得到封闭形式的理论表达式，将基本系统设计和环境参数与通信接收机的模拟前端的功耗联系起来。这些缩放定律和边界的集合旨在为实际的低功耗前端设计提供理论参考。在一组结果中，我们首先发现，如果环境参数（衰落和阻塞水平）是静态的，则前端功耗至少按SNDR ^3/2缩放。所得到的缩放定律随后被用于推导前端功耗与其他几个重要的通信系统参数之间的关系，即，数字调制星座大小、符号错误概率、差错控制编码增益和编码速率。这种关系，反过来，可以使用时，决定采用低功耗应用的系统设计策略。例如，如果采用差错控制编码，则对于整个接收机而言最节能的策略是使用具有适度编码增益和简单解码算法的码，诸如卷积码。在另一组结果中，我们发现如果性能保持不变，前端功率如何随环境参数而变化。这产生了适应通信环境的接收机的平均功率降低的界限。例如，如果接收器前端适应衰落波动，同时保持性能高于某个给定的最低要求，则与非自适应前端相比，功率理论上可以降低至少20倍。
2019-07-10 cs.IT eess.SP math.IT
EVM Analysis of Distributed Massive MIMO with 1-Bit Radio-Over-Fiber Fronthaul
本文分析分布式大规模MIMO上行性能，采用1比特量化光纤前传，无需下变频，研究空间与时间过采样权衡，以EVM为指标优化抖动设计并确定优于共置架构所需的最小前传速率。
2024-05-29 cs.IT eess.SP math.IT
Cell-Free Massive MIMO with Hardware-Impaired Wireless Fronthaul
Bilkent University（比尔肯特大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文提出了一种针对无源大规模MIMO的新型放大转发无线前传方案，通过联合建模硬件缺陷并优化线性组合器，提升频谱效率和系统性能。
2026-02-07 cs.IT eess.SP math.IT
Cell-Free MmWave Massive MIMO Systems with Low-Capacity Fronthaul Links and Low-Resolution ADC/DACs
在本文中，我们考虑的上行链路信道估计阶段和下行链路数据传输阶段的无小区毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的低容量前传链路和低分辨率的模数转换器/数模转换器（ADC/DAC）。在无小区大规模MIMO中，控制单元决定地理范围内的基带处理，而基站通过前传链路与控制单元进行通信。与大多数以前的作品在无细胞的大规模MIMO有限容量前传链路，我们认为一般情况下，前传容量和ADC/DAC分辨率不一定是相同的。特别地，前传压缩和ADC/DAC量化独立地发生，其中每个都基于信息理论参数和加性量化噪声模型（AQNM）来建模。然后，我们解决码本设计问题，旨在最小化信道估计误差的独立同分布（i.i.d.）和彩色压缩噪声情况。此外，我们提出了一个交替优化（AO）的方法来解决最大最小公平性问题。本质上，AO方法在对应于功率分配和码本设计问题的两个子问题之间交替。针对迫零（ZF）预编码器提出的AO方法保证收敛，而针对最大比传输（MRT）预编码器提出的AO方法没有这样的保证。最后，所提出的方案的性能进行评估的模拟结果的能量和频谱效率。数值结果表明，所提出的方案的ZF预编码器产生的频谱和能量效率比最佳基线的28%和15%。
2022-06-15 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Assisted Survivable Fronthaul Design in Cell-Free Massive MIMO System
本文研究RIS在无小区大规模MIMO系统中提升前传可生存性，通过LOS增强和资源共享两种机制，提出WMMSE与黎曼梯度下降结合的优化方案，使冗余容量减少65.6%并达到99%可生存性。
2025-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Impact of ADC and Fronthaul Quantization in Cell-Free Massive MIMO-OFDM Uplink
Bilkent University（比尔肯特大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文研究了大规模MIMO-OFDM上行链路中ADC和前haul量化的联合影响，提出了一种前haul策略以减少量化伪影，通过高效算法重建未量化的信号以提升传输效率。
2026-01-10 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Efficient Over-the-Air Fronthaul Signaling for Uplink Cell-Free Massive MIMO Systems
针对无小区大规模MIMO上行前传瓶颈，提出资源高效模拟空中计算框架，通过预编码与两阶段功率分配实现OTA相干合并，并验证其性能优于有线前传方案。
2023-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
RLS Precoding for Massive MIMO Systems with Nonlinear Front-End
为了保持大规模多输入多输出系统的成本效益，采用具有相当小的输出动态范围的功率放大器。它们可能使发射信号失真并降低性能。本文提出了一种失真感知的预编码方案，在现实的情况下，RF链具有非线性特性。该方案利用正则化最小二乘（RLS）的方法来联合补偿信道的影响和由RF链施加的失真。为了以较低的计算复杂度构造所设计的发射波形，提出了一种基于近似消息传递的迭代算法。该算法被证明可以紧密跟踪所提出的方案的可实现的平均信号失真，即使对于实际的系统尺寸。结果表明与现有技术相比有相当大的提高。
2019-05-13 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Integrated Access and Fronthaul for Cell-Free Massive MIMO with Adaptive Quantization Resolution
Bilkent University（比尔肯特大学）
本文针对采用无线前传的无蜂窝大规模MIMO上行链路，构建能效最大化框架，联合优化资源拆分、自适应量化分辨率与前传功率，通过交替优化算法求解，实现节能目标。
2026-08-11 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Fronthaul Compression in Massive MIMO Receiver
本文针对大规模MIMO接收机中RRH与BBU间前传流量增长问题，提出一种压缩方案，并通过利用信道稀疏性和条件数在保证EVM要求下提高压缩比，仿真验证了其有效性。
2024-07-23 cs.IT eess.SP math.IT
Co-existing/Cooperating Multicell Massive MIMO and Cell-Free Massive MIMO Deployments: Heuristic Designs and Performance Analysis
本文研究多小区大规模MIMO与无小区大规模MIMO共存部署的下行性能，提出前传感知的启发式用户关联算法，并通过仿真分析不同协作程度、预编码和功率控制策略对系统性能的影响。
2024-10-22 cs.IT eess.SP math.IT
Sum-rate Maximization in Uplink CRAN with a Massive MIMO Fronthaul
有限的前传容量是云无线接入网络（CRAN）中的主要问题之一，特别是在无线前传链路中。在本文中，我们考虑CRAN系统的上行链路，其中大量的多输入多输出（MIMO）是利用在前传链路。考虑到多天线用户设备（UE）和多天线远程无线电头端（RRH），我们通过联合优化UE处的预编码器和RRH处的量化噪声协方差矩阵和发射功率来最大化系统和速率。为了解决由此产生的非凸问题，基于优化最小化（MM）方法的迭代算法。在中央单元被认为是两个计划，即最大比（MR）和迫零（ZF）合并。数值结果表明，和率有一个渐近行为的最大可用功率在RRH和MR计划去其渐近线快于ZF计划。
2021-10-06 cs.IT math.IT
Distributed Dimension Reduction for Distributed Massive MIMO C-RAN with Finite Fronthaul Capacity
大量过量服务天线的使用为分布式MIMO C-RAN带来了各种性能益处，但是对应的高前传数据负载在具有有限前传容量的实际系统中可能是有问题的。在这项工作中，我们建议使用有损降维，本地应用在每个远程无线电头端（RRH），以减少这种前传流量。我们首先考虑上行链路，以及每个RRH将线性降维滤波器应用于其多天线接收信号向量的情况。结果表明，根据联合互信息标准，最佳降维滤波器给出的条件Karhunen-Loeve变换的一个变体，与使用块坐标上升找到一个稳定点。然后修改这些滤波器，使得每个RRH可以仅使用其自身的瞬时信道和网络慢衰落系数的知识以分散的方式计算其自身的降维滤波器。然后，我们表明，在TDD系统中，这些降维滤波器可以重新用作两阶段降维下行链路预编码方案的一部分。分析和数值结果表明，所提出的方法可以显着减少上行链路和下行链路前传业务，而在MIMO性能损失很小。
2022-01-29 cs.IT math.IT
Over-the-Air Fronthaul Signaling for Uplink Cell-Free Massive MIMO Systems
提出了一种资源高效的空中传计算框架，利用接入点本地信息计算全局充分统计量，有效解决了无小区大规模MIMO网络中的前传开销问题，并在MSE、SER和BER指标上验证了其有效性。
2025-05-31 cs.IT eess.SP math.IT
ZF Beamforming Tensor Compression for Massive MIMO Fronthaul
针对5G/B5G大规模MIMO系统中eCPRI前传容量受限的问题，提出结合稀疏Tucker分解、复Givens分解与游程编码的两阶段ZF波束成形权重张量压缩方法，可减轻前传负载、提升RAN并发流数与CSI压缩效率。
2024-03-06 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Precoding for Massive MIMO Systems in Cloud RAN Architecture with Capacity-Limited Fronthauls
云RAN（C-RAN）是分布式大规模MIMO系统的一个有前途的使能者，但易受其前传拥塞的影响。针对下行分布式大规模MIMO系统中前传容量有限的问题，提出了一种基于C-RAN架构的混合模数预编码设计，该设计自适应地调整前传压缩级别和整个射频（RF）链中的活动RF链数量。在此架构下，我们提出一个模拟波束形成器的设计，追求最大化多用户和平均数据率（和率）。基于空间信道协方差矩阵的加权和来构造模拟波束形成器的每个元件，同时优化模拟波束形成器的大小，即活动RF链的数量，以便最大化大规模近似和速率。利用这些模拟波束形成器和RF链激活，基于通过给定模拟波束形成器观察到的瞬时有效信道信息来联合优化正则化迫零（RZF）数字波束形成器。通过仿真验证了混合预编码算法的有效性，并通过分析阐明了混合预编码算法的设计准则。
2017-09-22 cs.IT math.IT
UAV-Based Cell-Free Massive MIMO: Joint Placement and Power Optimization under Fronthaul Capacity Limitations
本文提出基于无人机的无蜂窝大规模MIMO框架，通过联合优化UAV-AP部署、发射功率与选择性激活，在无线前传容量约束下最大化最小SINR并降低功耗，并比较了功能拆分选项7.2与8及sub-6 GHz与毫米波前传的性能差异。
2025-02-07 cs.IT eess.SP math.IT
GNN-Based Global CSI Reconstruction for Fronthaul-Limited Distributed MIMO Systems
University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）；Sony China Research Laboratory（索尼中国研究院）
针对分布式MIMO系统前传受限问题，提出基于GNN重建与任务驱动天线选择的CSI获取框架，仅上传部分天线CSI，由CU重建全局CSI，在降低开销的同时提升重建精度。
2026-09-22 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for Downlink Multiuser MIMO Systems: User Clustering, Beamforming, and Power Allocation
研究了具有连续干扰消除（SIC）的非正交多址（NOMA）在下行多用户多输入多输出（MIMO）蜂窝系统中的应用，其中小区内用户终端的接收天线总数大于基站的发射天线数。我们首先将UE接收天线动态地分组为等于或大于BS发射天线的数量的多个集群。单个波束成形向量然后由集群中的所有接收天线共享。我们提出了一种线性波束形成技术，其中所有的接收天线可以显着消除簇间干扰。另一方面，每个集群中的接收天线基于功率域NOMA进行调度，接收机端具有SIC。对于集群间和集群内的功率分配，我们提供了动态功率分配解决方案，其目标是最大化整体小区容量。对提出的MIMO-NOMA系统进行了广泛的性能评估，并与传统的基于正交多址（OMA）的MIMO系统和其他现有的MIMO-NOMA解决方案进行了比较。数值结果量化的容量增益的MIMO-NOMA模型在MIMO-OMA和其他现有的MIMO-NOMA解决方案。
2016-11-22 cs.IT cs.NI math.IT
Signaling Design of Two-Way MIMO Full-Duplex Channel: Optimality Under Imperfect Transmit Front-End Chain
我们推导出最佳的多输入多输出（MIMO）全双工双向信道下的不完美的发射前端链的信令。我们使用博弈论的方法，在那里我们专注于帕累托边界的可实现的速率区域和纳什均衡（NE）的通道的双向速率的特征。对于MISO全双工双向信道，我们证明了波束成形是一种最优的传输策略，可以达到帕累托边界上的任何点。此外，我们提出了一个封闭形式的表达的最佳波束成形的权重。在我们的数值例子中，我们量化的增益在所提出的波束成形的可实现的速率在迫零波束成形。对于一般的MIMO全双工信道，我们建立了NE的存在性和NE的唯一性的条件。然后，我们提出了一个迭代注水算法，这是能够达到NE。通过仿真，找到了自干扰电平的阈值，在该阈值以下，全双工网元的性能优于半双工TDMA。
2015-06-01 cs.IT math.IT
Optimal Base Station Design with Limited Fronthaul: Massive Bandwidth or Massive MIMO?
为了实现具有成本效益的5G架构，使用通过前传连接到基带控制器的远程无线电头端是一种很有前途的解决方案。然而，前传链路必须支持高比特率，因为5G网络预计将使用宽带宽和许多天线。升级所有现有的前传连接将是麻烦的，而更换远程无线电头端和升级基带控制器中的软件相对简单。在本文中，我们考虑上行链路，并寻求问题的答案：如果我们有一个固定的前传容量，可以部署在远程无线电头端的任何技术，什么是最佳的技术？特别是，我们优化了天线的数量，量化比特和带宽，以最大限度地提高总速率下的前传容量约束。分析结果表明，操作与许多天线配备低分辨率的模数转换器，而天线的数量和带宽之间的相互作用取决于各种参数。数值分析为有限前传容量的通信系统的设计提供了进一步的见解。
2017-09-15 cs.IT math.IT
Constructing Receiver Signal Points using Constrained Massive MIMO Arrays
研究了一种用于构造接收机信号点的低成本解决方案，该解决方案将大量受约束的射频（RF）前端与有限数量的全RF链相结合。受约束的RF前端具有低成本，并且限于天线元件的开/关切换和少量的相位。对于这些简单的开/关天线阵列的多用户MIMO，通常观察到严重的劣化。一些完整的RF前端被示出为补偿用于各种场景的大量受限RF前端的信号误差。这样的混合RF（HRF）系统的算法开发，实现性能接近的穷举搜索相对于瑞利衰落和WINNER 2城市宏信道模型的构造接收机信号的均方误差。
2017-02-08 cs.IT math.IT
Cell-Free Massive MIMO in O-RAN: Energy-Aware Joint Orchestration of Cloud, Fronthaul, and Radio Resources
针对O-RAN架构下无蜂窝大规模MIMO的能效部署问题，提出联合分配无线、光前传与云资源的端到端编排方案，可实现比仅无线优化、本地云协调方案更显著的功耗节省。
2024-01-29 cs.IT eess.SP math.IT
Cell-Free Massive MIMO With Radio Stripes and Sequential Uplink Processing
与传统MIMO技术相比，无小区大规模MIMO（mMIMO）具有高频谱效率和优越的空间分集，被设想为超越5G的下一代技术。其主要原理是许多分布式接入点（AP）合作，同时为网络中的所有用户提供服务，而无需创建小区边界。本文考虑了一个无小区的mMIMO系统的上行链路利用无线条带网络架构。提出了一种新的归一化线性最小均方误差（N-LMMSE）合并的序列处理算法。该算法能够在无小区MMO中实现干扰抑制，同时保持低成本和前向回传要求。计算并分析了该算法的频谱效率。我们的结论是，它提供了一个有吸引力的低前向回程要求和高频谱效率之间的权衡。
2020-03-05 cs.IT eess.SP math.IT
SIM-Enabled Hybrid Digital-Wave Beamforming for Fronthaul-Constrained Cell-Free Massive MIMO Systems
针对无小区大规模MIMO前传受限问题，提出集成SIM的混合数字-波域波束成形框架，联合优化数字与波域变量及前传压缩，交替优化算法实现接近全数字性能且减少射频链路。
2025-10-15 cs.IT eess.SP math.IT
Power Control and Random Serving Mode Allocation for CJT-NCJT Hybrid Mode Enabled Cell-Free Massive MIMO With Limited Fronthauls
本文针对有限前传约束下的无蜂窝大规模MIMO系统，提出CJT-NCJT混合服务模式框架，结合基于概率的随机服务模式分配和逐次凸逼近功率分配算法，以低复杂度提升系统总速率。
2024-09-03 cs.IT eess.SP math.IT
Two-Timescale Hybrid Compression and Forward for Massive MIMO Aided C-RAN
我们考虑云无线电接入网络（C-RAN）的上行链路，其中大规模MIMO远程无线电头端（RRH）充当用户与集中式基带单元（BBU）之间的中继。虽然在RRH处采用大规模MIMO可以提高频谱效率，但它也显著增加了在RRH和BBU之间的前传链路上传输的数据量，这成为性能瓶颈。用于常规C-RAN的现有前传压缩方法不适合于大规模MIMO机制，因为它们需要全数字处理和/或实时全信道状态信息（CSI），导致大规模MIMO RRH的高实现成本。为了克服这一挑战，我们建议在每个RRH执行两个时间尺度的混合模拟和数字空间滤波，以减少前传消耗。具体地，模拟滤波器自适应于信道统计以实现大规模MIMO阵列增益，并且数字滤波器自适应于瞬时有效CSI以实现空间复用增益。这样的设计可以以降低的硬件成本和功耗缓解有限前传的性能瓶颈，并且对CSI延迟更鲁棒。提出了一种模拟和数字滤波器两时标非凸优化的在线算法，并证明了其收敛于稳态解。最后通过仿真验证了该方案的优越性。
2019-03-12 cs.IT math.IT
Massive Antenna Arrays with Low Front-End Hardware Complexity: An Enabling Technology for the Emerging Small Cell and Distributed Network Architectures
本文介绍了当前最先进的大规模天线阵列架构，具有显着的前端硬件节省，作为未来的小而强大的小区节点，将能够携带大规模MIMO技术的使能者。射频（RF）的硬件架构与一个单一的功率放大器进行审查，比较，并发现优于传统的MIMO实现成本，散热，和物理尺寸。RF侧的这一进展允许将虚拟和大规模MIMO这两个竞争的蜂窝概念合并为远程无线电头端与大规模MIMO阵列的混合方法。
2014-07-29 cs.IT cs.NI math.IT
Cell-Free Massive MIMO with Large-Scale Fading Decoding and Dynamic Cooperation Clustering
研究了以用户为中心的无小区大规模MIMO（多输入多输出）系统的上行链路。我们利用以用户为中心的动态合作聚类（DCC）框架，并得出可实现的频谱效率与两层解码，分为接入点和中央处理器（CPU）之间。这种解码方法也被称为大规模衰落解码（LSFD）。前传信令负载进行了分析，并提出了一个接近最佳的第二层解码方案的CPU相比，最佳方案，以减少前传的要求。我们还重新审视了LSFD权重和上行链路功率控制的联合优化，并表明相应的最大最小公平优化问题可以通过一个有效的固定点算法得到最佳解决。我们提供的模拟带来了新的见解，无细胞的大规模MIMO实现。
2021-09-09 cs.IT eess.SP math.IT
MDD-Enabled Two-Tier Terahertz Fronthaul in Indoor Industrial Cell-Free Massive MIMO
本文提出一种MDD支持的两层太赫兹前传方案，用于室内工业无小区大规模MIMO，通过动态AP聚类和帧结构设计，实现全无线前传并达到与光纤系统相当的性能。
2023-05-10 cs.IT eess.SP 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
Joint Fronthaul Load Balancing and Computation Resource Allocation in Cell-Free User-Centric Massive MIMO Networks
本文研究开放无线接入网下以用户为中心的无蜂窝大规模MIMO网络，提出前传负载均衡与计算资源联合分配框架，并通过数值结果揭示无线单元模数转换存在最优量化比特数。
2024-07-04 cs.IT math.IT
Power Optimal Non-contiguous Spectrum Access in Multi Front End Radio Enabled Point-to-Point Link
非连续频谱块允许无线链路灵活地访问大量带宽。多信道多无线电（MC-MR）和非连续正交频分复用（NC-OFDM）是接入非连续频谱块的两种商业上可行的策略。MC-MR通过激活多个前端来访问多个不连续的组块，这又增加了每个激活的前端的电路功耗。NC-OFDM通过将剩余子信道置零来利用单个前端访问非连续频谱块，但是增加了频谱跨度，这又增加了ADC和DAC的功耗。本文研究的是一种点对点链路，其中发送端和接收端具有多个前端，并且可以采用NC-OFDM技术。我们调查最佳的频谱碎片在每个前端从系统功率（发射功率和电路功率的总和）的角度来看。我们制定了一个混合整数非线性规划（MINLP）执行功率控制和调度，并通过提供一个贪心算法（O（M^3 I）），其中M和I分别表示信道和无线电前端的数量最小化系统功率。
2014-09-04 cs.IT cs.NI math.IT
All-Digital Massive MIMO Uplink and Downlink Rates under a Fronthaul Constraint
我们的特点是在一个双向的准静态链路中，几个用户设备与一个大规模的多输入多输出基站（BS）进行通信的速率。在所考虑的设置中，BS在全数字模式下操作，天线阵列的物理大小是有限的，并且在将（可能是远程的）无线电头端连接到数字基带处理单元的前传接口上存在速率约束。我们的分析使我们能够确定的模数和数模转换器的最佳分辨率，以及要使用的有源天线元件的最佳数量，以最大限度地提高双向链路上的传输速率，对于给定的约束中断概率和前传速率。我们调查的情况下，其中完美的信道状态信息是可用的，和信道状态信息是通过导频传输获得的情况下，因此，不完美的。对于第二种情况，我们提出了一种新的速率表达式，依赖于广义互信息框架。
2019-12-05 cs.IT math.IT
Achieving Optimal Performance-Cost Trade-Off in Hierarchical Cell-Free Massive MIMO
本文首次系统分析分层无蜂窝大规模MIMO的上行链路配置，提出统一频谱效率框架和分层合并方法，证明采用集中式迫零合并的HCF可实现性能与成本的最优权衡。
2025-08-28 cs.IT eess.SP math.IT
Power-Efficient Resource Allocation in Massive MIMO Aided Cloud RANs
本文研究了云无线接入网（C-RAN）中的功率有效资源分配问题。C-RAN架构包括一组基带单元（BBU），其经由具有有限容量的前传链路连接到配备有大规模多输入多输出（MIMO）的一组无线电远程头端（RRH）。我们将C-RAN中的功率效率优化问题表示为联合资源分配问题，以便将RRH和发射功率联合分配给每个用户，并且前传链路和BBU分配给活动RRH，同时满足每个用户的最小所需速率。针对这一非凸优化问题，提出了一种基于互补几何规划（CGP）和逐次凸逼近（SCA）的两步迭代算法。仿真结果表明，我们提出的方案可以显着降低总的传输功率，通过关闭未充分利用的RRH。
2019-08-20 cs.IT eess.SP math.IT
Scalable Multivariate Fronthaul Quantization for Cell-Free Massive MIMO
King’s College London（伦敦国王学院）；Huawei’s Sweden Research and Development Center（华为瑞典研发中心）
针对无蜂窝大规模MIMO中多变量量化复杂度随总前传容量指数增长的问题，提出低容量下的alpha-PMQ和高容量下的神经MQ两种可扩展方案，在高低前传容量场景均优于传统CP方法。
2024-08-26 cs.IT cs.LG cs.NI
Sequential In-Network Processing for Cell-Free Massive MIMO with Capacity-Constrained Parallel Radio Stripes
针对并行无线条带无蜂窝大规模MIMO系统上行链路，提出顺序网内处理策略，通过接入点线性合并与压缩信号应对前传容量限制，相比基线方案和速率增益最高达82.92%。
2024-12-10 cs.IT eess.SP math.IT
Designing Cost- and Energy-Efficient Cell-Free Massive MIMO Network with Fiber and FSO Fronthaul Links
新兴的无小区大规模多输入多输出（CF-mMIMO）是解决无线网络容量危机的一种有前途的方案。在CF-mMIMIO中设计最佳前传网络对于部署具有成本和能源效率的网络至关重要。在本文中，我们提出了一个框架，以优化设计的前传网络的CF-mMIMO利用光纤和自由空间光（FSO）技术。我们研究了CF-mMIMO网络的上行链路数据传输，其中每个分布式接入点（AP）通过容量有限的前传连接到中央处理单元（CPU），这可能是光纤或FSO。在这里，我们已经推导出可实现的速率，并研究了网络的能源效率的存在下，在AP和前传链路的功耗模型。虽然光纤链路具有更大的容量，但是与FSO链路相比，它消耗更少的功率并且具有更高的部署成本。对于给定的AP总数，光纤和FSO链路的最佳数量和光纤的最佳容量系数推导出系统的性能最大化。最后，网络的性能进行了研究，通过数值结果，突出不同类型的光前传链路的影响。
2021-03-09 cs.IT math.IT
Downlink Spectral Efficiency of Cell-Free Massive MIMO with Full-Pilot Zero-Forcing
与蜂窝通信相比，由于增加了宏分集，大规模多输入多输出（MIMO）可确保以高频谱效率（SE）进行无处不在的通信。然而，系统的可扩展性和性能受到前传业务和干扰的限制。与仅抑制小区内干扰的常规预编码方案不同，在[1]中引入的全导频迫零（fpZF）还主动地抑制小区间干扰，而不在接入点（AP）之间共享信道状态信息（CSI）。在这项研究中，我们推导出一个新的封闭形式的表达的下行链路（DL）SE的无小区大规模MIMO系统与多天线AP和fpZF预编码，不完美的CSI和导频污染。该分析还包括最大-最小公平DL功率优化。数值结果表明，fpZF显着优于最大比传输方案，而不增加前传开销，只要系统是充分分布。
2019-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Spectral Efficiency Analysis of Massive MIMO-OFDM Systems with Double Quantization
TUBITAK BILGEM（土耳其科学技术研究理事会信息与信息安全研究中心）；Istanbul Technical University（伊斯坦布尔理工大学）；Bilkent University（比尔肯大学）
本研究分析大规模MIMO-OFDM系统在双量化下的上行频谱效率，推导了线性最小均方误差信道估计器，发现ADC与前传量化分辨率影响相当，低分辨率为主导限制因素，六位量化可达理想SE的90%以上。
2026-10-08 cs.IT math.IT
Jointly Optimal Spatial Channel Assignment and Power Allocation for MIMO SWIPT Systems
研究了多输入多输出（MIMO）系统中同时进行无线信息和功率传输（SWIPT）时空间信道分配和功率分配的联合设计问题。假设在两个通信端的信道状态信息的可用性，我们最大限度地提高收获的能量在多天线接收机，同时满足最小的信息速率要求的MIMO链路。我们首先推导出全局最优的本征信道分配和功率分配设计，然后提出了一个实际动机的最优设计参数的紧密封闭形式的近似。选定的数值结果验证了最优解的有效性，并提供了有用的见解所提出的设计以及帕累托最优的速率能量权衡。
2017-10-24 cs.IT math.IT
Joint Estimation of Multipath Angles and Delays for Millimeter-Wave Cylindrical Arrays with Hybrid Front-ends
宽带毫米波（mmWave）大规模混合阵列由于波束倾斜和射频（RF）链比天线少得多，精确的信道参数估计是一个挑战。针对宽带毫米波全连接混合均匀圆柱阵，提出了一种新的时延和角度联合估计方法。我们首先设计了一种新的混合波束形成器，利用贝塞尔函数的收敛性在水平面上降低接收信号的维数，并通过预选减少垂直方向上的有效波束。基于子空间的角度和延迟估计所需的接收信号的重要递归关系被保留，即使RF链比天线少得多。然后，线性插值广义重构的混合波束形成器的接收信号，使信号可以在整个频带上相干合并，以抑制波束斜视。因此，有效的基于子空间的算法可以被开发来估计多径分量的角度和延迟。在存在不可忽略的噪声的情况下，通过提出扰动操作，估计的延迟和角度进一步匹配并正确地与不同的路径相关联。仿真结果表明，该方法能够以比现有方法低得多的计算复杂性逼近估计的Cramér-Rao下界.
2021-02-22 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis and Design of Distributed MIMO Networks with a Wireless Fronthaul
我们考虑分布式无线网络的分析和设计，其中远程无线电头端（RRH）协调传输，以服务于同一资源块（RB）上的多个用户。具体来说，我们分析了两种可能的多输入多输出无线前传解决方案：多播和迫零（ZF）波束成形。我们开发了一个统计模型的前传速率，再加上用户访问率的分析，我们优化的RRH的位置。这个模型允许我们制定的位置优化问题的统计约束前传中断。我们的研究结果是谨慎的，表明前传需要相当大的带宽，使联合服务的用户。可以通过在相同RB上服务少量用户来放松该要求。此外，我们表明，与固定数量的天线，多播前传，这是谨慎的集中在几个RRH这些天线。然而，对于ZF波束成形前传，最好将天线分布在更多的RRH上。对于所选择的参数，与多播相比，使用ZF波束成形前传将典型接入速率提高了约8%。至关重要的是，我们的工作量化了这些前传解决方案的效果，并为分布式网络的设计提供了一个有效的工具。
2021-11-18 cs.IT cs.PF cs.SY
