A Semi-Linear Approximation of the First-Order Marcum $Q$-function with Application to Predictor Antenna Systems
一阶Marcum $Q$ -函数在各种问题公式中观察到。但是，它不是一个容易处理的功能。为此，本文首先给出了Marcum $Q$ -函数的半线性逼近。我们提出的近似是有用的，因为它简化了，例如，包括Marcum $Q$ -函数的各种积分计算以及诸如参数优化的不同操作。然后，作为一个感兴趣的例子，我们将我们提出的近似方法的预测天线（PA）系统的性能分析。这里，PA系统被称为在车辆车顶上具有两组天线的系统。然后，位于车辆前方的PA可以用于改善用于在PA后方对准的接收天线的数据传输的信道状态估计。考虑到由于移动性的空间失配，我们推导出封闭形式的瞬时和平均吞吐量以及吞吐量优化的速率分配的表达式。正如我们所示，我们提出的近似方案使我们能够分析PA系统的高精度。此外，我们的研究结果表明，速率自适应可以提高PA系统的性能与不同程度的空间失配。
2020-12-09 cs.IT eess.SP math.IT
Predicting Multi-Antenna Frequency-Selective Channels via Meta-Learned Linear Filters based on Long-Short Term Channel Decomposition
King’s College London（伦敦国王学院）
用于多天线频率选择性信道的有效的数据驱动预测策略必须基于少量的导频符号操作。本文提出了新的信道预测算法，通过将传输和元学习与信道的降秩参数化相结合来实现这一目标。所提出的方法通过利用来自先前帧的数据来优化线性预测器，所述先前帧通常以不同的传播特性为特征，以便能够在当前帧的时隙上进行快速训练。所提出的预测依赖于一种新的长短期分解（LSTD）的线性预测模型，利用分解成长期的空间-时间签名和衰落幅度的信道。我们首先开发基于传输/元学习二次正则化的单天线频率平坦信道的预测器。然后，我们介绍了基于平衡传播（EP）和交替最小二乘（ALS）的基于LSTD的预测模型的迁移和元学习算法。在3GPP 5G标准信道模型下的数值结果证明了转移和元学习对减少用于信道预测的导频数量的影响，以及所提出的LSTD参数化的优点。
2022-03-23 cs.IT cs.LG eess.SP
Energy Efficient Downlink mMIMO Using Dynamic Antenna and Power Adaptation
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）；Nokia（诺基亚）；Aalto University（阿尔托大学）
本文提出一种动态天线和功率适应方案，通过优化用户调度和资源分配，提高网络节能效率并保障用户吞吐量。
2026-01-28 cs.IT math.IT
Transmission Capacity of Ad-hoc Networks with Multiple Antennas using Transmit Stream Adaptation and Interference Cancelation
ad-hoc网络的传输容量是每单位面积上活动发射机的最大密度，对于固定的传输速率，在每个接收机处给定中断约束。假设发射机位置服从泊松点过程分布，推导了每个节点配备多根天线时ad-hoc网络传输容量的上下界.发射机使用本征多模波束成形或其天线的子集来发射多个数据流，而接收机使用部分迫零来使用其空间接收自由度（SRDOF）中的一些来消除某些干扰。接收机或者消除最近的干扰源，或者消除最大化消除后信号干扰比的干扰源。使用所获得的界限，最佳的数据流的数量来发送，和最佳的SRDOF用于干扰消除推导出提供最佳的缩放的传输容量与天线的数量。在波束成形的情况下，单个数据流传输连同使用除了一个SRD 0 F之外的所有SRD 0 F用于干扰消除是最佳的，而在没有波束成形的情况下，单个数据流传输连同使用总SRD 0 F的一部分用于干扰消除是最佳的。
2011-09-19 cs.IT math.IT
Performance Analysis for Training-Based Multi-Pair Two-Way Full-Duplex Relaying with Massive Antennas
研究了一种多对双向放大转发中继系统，其中多对全双工用户通过一个具有大量天线的全双工中继进行服务，中继采用最大比合并/最大比传输（MRC/MRT）处理。首先利用正交导频方案和最小二乘法估计信道状态信息（CSI）。当中继天线的数量是有限的，我们推导出一个近似的和速率表达式，这是一个很好的预测遍历和速率，特别是在大量的天线。然后采用另一种导频方案估计每个用户对的复合CSI，以减少信道估计的导频开销，从而得到相应的可达速率表达式。我们分析了这两种导频方案的可实现速率，然后展示了这两种方法的相对优点。在此基础上，分别基于和速率最大化和最大最小公平性准则，提出了用户和中继的功率分配策略。最后，数值结果验证了分析结果的准确性，并显示所提出的功率分配所取得的性能增益。
2016-12-14 cs.IT math.IT
Polarized 6D Movable Antenna for Wireless Communication: Channel Modeling and Optimization
本文提出极化六维可移动天线（P-6DMA），通过电调极化成形与机械旋转联合利用极化与空间分集，并设计双时间尺度协议和低复杂度算法优化多用户加权和速率，仿真验证其显著性能优势。
2025-06-04 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO Channel Prediction: Kalman Filtering vs. Machine Learning
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Samsung Electronics Co., LTD（三星电子有限公司）
本文主要研究大规模多输入多输出（MIMO）系统中的信道预测技术。以往的信道预测方法都是建立在理论信道模型的基础上的，这会偏离实际信道。在本文中，我们开发和比较基于矢量卡尔曼滤波器（VKF）的信道预测器和基于机器学习（ML）的信道预测器，使用来自空间信道模型（SCM）的真实信道，它已被采用在3GPP标准多年。首先，我们提出了一个低复杂度的移动性估计器的基础上的空间平均使用大量的天线在大规模MIMO。移动性估计可用于确定开发的预测器的复杂性顺序。本文提出的基于VKF的信道预测器利用了基于Yule-Walker方程的SCM信道自回归（AR）参数。然后，基于ML的信道预测器使用线性最小均方误差（LMMSE）的噪声预处理的数据被开发。数值结果表明，这两种信道预测器在信道预测精度和数据率方面都比过时信道有很大的增益。基于ML的预测器具有比基于VKF的预测器更大的总体计算复杂性，但是一旦训练，基于ML的预测器的操作复杂性变得比基于VKF的预测器的操作复杂性小。
2020-09-21 cs.IT cs.LG math.IT
Fluid Antenna Secure Channel-driven Constellation (FASCC): a Physical Layer Security approach
School of Electrical Engineering, Aalto University（电气工程学院，阿尔托大学）
提出FASCC框架，利用流体天线端口选择和相位调整生成信道域星座，实现物理层安全，在窃听者更近时仍显著提升保密性能。
2026-10-06 cs.IT math.IT
Antenna Selection in Polarization Reconfigurable MIMO (PR-MIMO) Communication Systems
本文研究极化可重构MIMO系统中的天线选择问题，提出联合极化预编码-后编码及PR-HS/MRT方案，实现3至5 dB信噪比增益并显著提升信道容量和符号错误率性能。
2024-04-03 cs.IT eess.SP math.IT
Transformer-Based Rate Prediction for Multi-Band Cellular Handsets
本文提出基于Transformer的神经网络架构，用于在稀疏历史测量下预测多天线阵列和频段的可实现速率，通过密集城区微蜂窝环境的射线追踪模拟验证，优于基线预测器，实现更合理的频段选择。
2026-03-18 cs.IT cs.LG eess.SP
On the Degrees-of-Freedom of the MIMO Three-Way Channel with Intermittent Connectivity
研究了具有间歇节点的多天线三向信道的自由度问题。特别注意适应的影响。提出了一种基于干扰对齐、迫零和擦除信道处理的非自适应传输方案，并推导了相应的自由度域。然后，它表明，该方案实现了间歇信道的总和自由度，除了自由度区域的非间歇的。因此，从这些角度来看，适应是不必要的。相反，它表明，适应是必要的，以实现间歇性的情况下的自由度区域。这是通过推导出一个外边界的间歇性信道与非自适应编码，并给出一个自适应方案，实现自由度元组在此范围外的反例。这突出了在这一间歇性网络中合作的重要性。
2017-01-27 cs.IT math.IT
Minimizing Base Station Power Consumption
提出了一种新的多用户MIMO-OFDM系统中以基站供电功耗最小为目标的无线资源管理算法。给定一个基站功率模型，建立了RF发射功率和电源功耗之间的关系，该算法优化了三个基本的节能机制之间的权衡：天线自适应，功率控制和不连续传输。该算法包括两个步骤：a）第一步骤基于平均信道条件来估计睡眠方式持续时间、资源共享和天线配置，以及b）第二步骤利用发射机处的瞬时信道知识用于频率选择性时变信道。该算法通过确定发射天线数、每资源单位和空间信道的RF发射功率、不连续传输时隙数和多用户资源分配，使得电源功耗最小。仿真结果表明，该算法能够降低电源功耗的25%和40%之间，依赖于系统负载。
2013-07-11 cs.IT math.IT
Design and Analysis of Multi-User SDMA Systems with Noisy Limited CSIT Feedback
在本文中，我们考虑空分多址（SDMA）系统与一个基站与多个天线和一些单天线手机在嘈杂的有限CSIT反馈。提出了一种适用于SDMA系统的鲁棒噪声有限反馈设计方法。该解决方案包括一个实时的鲁棒SDMA预编码，用户选择和速率自适应以及离线反馈索引分配算法。将指标分配问题转化为旅行商问题（TSP）。基于反馈星座和预编码器的具体结构，我们推导出一个低复杂度但渐近最优的解决方案。仿真结果表明，在有限反馈噪声信道下，与传统的朴素设计相比，该框架具有显著的有效吞吐量增益。此外，我们表明，尽管有噪声的反馈信道，平均SDMA系统的有效吞吐量增长的反馈比特数的干扰限制制度，而在噪声限制制度的发射天线和前向信道SNR的数量线性增加。
2010-01-21 cs.IT math.IT
Pilot Pattern Adaptation for 5G MU-MIMO Wireless Communications
为了实现频谱效率提高十倍的目标，能够实现高空间复用增益的多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术被期望成为第五代（5G）无线电接入系统的重要组成部分。通过为基站配备大量天线而使得复用增益的这种增加成为可能，这需要信道状态信息（CSI）获取开销的成比例增加。本文解决了通过优化分配用于信道训练目的的时间-频率资源的量而不影响相关联的信道估计的质量来减少该CSI开销的问题。首先，我们表明，在MU-MIMO，适应导频符号密度的时间-频率网格应执行每资源块（RB）的基础上，并在用户组共享类似的信道条件的基础上。接下来，我们提出了一种可以执行基于分组的每RB导频图案自适应的实用方案。最后，我们评估使用分析和数值结果的增益，可以实现使用这种方案相比，传统的MU-MIMO系统，使用固定的导频模式的频谱效率。
2016-05-17 cs.IT math.IT
3D Massive MIMO Systems: Modeling and Performance Analysis
当前LTE版本的多输入多输出（MIMO）系统仅能够在方位角中进行自适应。最近，趋势是通过利用信道在仰角上的自由度来增强系统性能，这需要3D信道的表征。我们提出了一个信息理论的MIMO系统的信道模型，支持海拔维度。该模型是基于最大熵的原则，这使我们能够确定的信道矩阵的分布与先验信息的角度。基于该模型，在一般信干噪比（SINR）条件下，给出了有限发射天线单接收系统的互信息（MI）的累积密度函数（CDF）的解析表达式。结果扩展到系统中的低SINR制度有限的接收天线。在发射天线数和路径数较多的情况下，导出了MI分布渐近行为的高斯近似。我们证实了我们的分析与仿真研究的性能增益可实现通过精心选择的发射天线下倾角，确认仰角波束成形，以提高系统性能的潜力。研究结果直接适用于5G 3D大规模MIMO系统的分析。
2016-04-20 cs.IT math.IT
Rate Splitting for Multi-Antenna Downlink: Precoder Design and Practical Implementation
速率分裂（RS）是用于多天线下行链路传输的潜在强大且灵活的技术。在本文中，我们将讨论其在5G之后系统的实际实施中面临的几个技术挑战。为此，我们专注于一个单小区系统与多天线基站（BS）和K单天线接收机。我们认为RS在其最一般的形式，和联合解码，以充分利用RS的潜力。首先，我们研究联合解码下的可实现速率，并制定预编码器的设计问题，以最大限度地提高一般效用函数，或最小化发射功率下预定义的速率目标。基于凹凸过程（CCCP），我们提出了一个任意数量的用户的预编码器设计算法。我们所提出的算法近似的棘手的非凸问题与一个连续细化凸问题，并证明收敛到原问题的稳定点。然后，为了降低译码复杂度，我们考虑了在连续译码下对预编码器和译码顺序的优化。此外，我们提出了一个流选择算法，以减少预编码信号的数量。随着流的数量减少和连续解码的接收器，我们提出的算法甚至可以实现时，用户的数量是相对较大的，而复杂性以前被认为是在相同的设置高得令人望而却步。最后，我们提出了一个简单的适应我们的算法，以考虑在发射机的信道状态信息的不完善。数值结果表明，一般的RS方案提供了一个相当大的性能增益相比，国家的最先进的线性预编码方案，特别是与适度大量的用户。
2020-02-17 cs.IT math.IT math.OC
