On High-Resolution Adaptive Sampling of Deterministic Signals
在这项工作中,我们研究了一个给定的确定性信号的高分辨率自适应采样的主题,并建立了连接与经典的高速率量化方法。具体而言,我们制定的任务的最佳高分辨率采样,高速率量化的知名结果的同行的解决方案。我们的研究结果表明,最佳的高分辨率采样结构是由信号梯度能量的密度,就像概率密度函数定义的最佳高速率量化形式。本文有三个主要贡献:第一个是建立一个基本的范式桥接采样和量化的主题。第二部分是与新兴的高分辨率信号处理领域相关的非均匀采样的理论分析。第三个是一个新的实用方法,使重建的基础上,只有采样时间点和信号的极值位置和值的一维信号的非均匀采样。信号采样和编码的实验表明,我们的方法优于优化的树结构采样技术。
2018-04-19 cs.IT 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
Study of Coarse Quantization-Aware Block Diagonalization Algorithms for MIMO Systems with Low Resolution
众所周知,在保持固定的采样率和比特分辨率的情况下,数模转换器(DAC)的估计能量消耗约为模数转换器(ADC)所消耗能量的30%。假设与ADC类似,DAC的耗散随着分辨率的每增加一位而加倍,两个分辨率位的减少,例如从4位减少到2位,表示耗散降低75 $\% $。当前1比特量化的和速率的限制促使研究人员考虑分辨率中的额外比特以获得更高水平的和速率。在此之后,我们设计了粗量化感知预编码使用几个比特的多天线系统的广播信道的基础上Bussgang定理。特别是,我们考虑块对角化算法,这在文献中还没有被考虑到。提出的粗量化感知块对角化(CQA-BD)及其正则化版本(CQA-RBD)实现的和速率优于文献中先前报道的那些。仿真结果表明,所提出的CQA-BD和CGA-RBD算法对现有的方法的性能。
2020-02-23 cs.IT eess.SP math.IT
An Energy Efficiency Perspective on Massive MIMO Quantization
大规模MIMO(MaMi)的一个基本方面是当前研究的焦点,即其使用低成本和节能硬件的潜力。人们经常声称,MaMi将允许使用分辨率非常低的模数转换器(ADC),这将导致能源效率的整体提高。在这方面的贡献,我们进行了参数的能量效率分析的MaMi上行链路的整个基站接收机系统与不同的ADC分辨率。分析表明,对于各种系统参数,具有中间位分辨率(4 - 10位)的ADC在能量效率意义上是最佳的,并且使用非常低的位分辨率会导致能量效率的降低。
2016-12-07 cs.IT math.IT
Directional Frame Timing Synchronization in Wideband Millimeter-Wave Systems with Low-Resolution ADCs
在本文中,我们提出并评估了一种新的波束成形策略,用于宽带毫米波(mmWave)系统中的定向帧定时同步,该系统采用低分辨率模数转换器(ADC)。在所采用的系统模型中,我们假设在基站处配备的多个射频链在模拟域中同时形成多个同步波束。我们制定相应的定向帧定时同步问题作为一个最大最小多播波束形成问题下的低分辨率量化。我们首先表明,制定的问题不能有效地解决传统的基于单流波束成形的方法,由于大的量化损失和有限的波束码本分辨率。然后,我们开发了一种新的多波束探测为基础的定向同步策略,目标是最大限度地提高所有用户之间的最小接收同步信号量化加噪声比(SQNR)。利用一个共同的同步信号结构设计,所提出的方法合成一个有效的复合波束从同时探测波束,以更好地权衡波束形成增益和量化失真。数值结果表明,对于宽带毫米波系统与低分辨率ADC,我们提出的方法的定时同步性能优于现有的方法,由于在接收同步SQNR的改善。
2018-09-08 cs.IT math.IT
Quantized Iterative Hard Thresholding: Bridging 1-bit and High-Resolution Quantized Compressed Sensing
在这项工作中,我们表明,从量化的压缩测量重建稀疏信号可以在统一的形式主义中实现,无论(标量)量化分辨率如何,即,从1位到高分辨率的假设。这是通过推广迭代硬阈值(IHT)算法和它的二进制变量(BIHT)在以前的作品中引入的,以执行重建的信号相对于量化模型的一致性。该算法的性能,简称为量化IHT(QIHT),与其他方法(例如,IHT,基追踪去噪)。
2013-05-08 cs.IT math.IT
A General Framework for Low-Resolution Receivers for MIMO Channels
针对不同的接收机结构,研究了具有输出量化的离散时间多输入多输出(MIMO)高斯信道容量。这个问题的一般配方中提出的天线输出处理的模拟组合器,而符号量化器用于模数转换。为了验证这种方法,考虑了四种不同的通用性和复杂性的模拟接收机架构:(a)多天线选择和天线输出的符号量化,(b)单天线选择和多级量化,(c)多天线选择和多级量化,以及(d)天线输出和多级量化的线性组合。可量化率作为可用符号量化器的数量的函数进行了研究,并在不同的架构之间进行了比较。特别是,它示出的架构(a)是足够的,以获得最佳的高信噪比性能的MIMO接收机中的天线的数量大于符号量化器的数量。的平均性能的数值评估的情况下,其中信道增益是独立同分布。高斯。
2017-07-07 cs.IT math.IT
A Case for Digital Beamforming at mmWave
由于毫米波(mmWave)无线系统对定向链路的严重依赖,具有高维阵列的波束成形(BF)对于这些频率中的蜂窝系统至关重要。如何以功率有效的方式执行阵列处理是一个基本的挑战。模拟和混合BF需要较少的模数和数模转换器(ADC和DAC),但一次只能在少数方向上通信,限制了方向搜索、空间复用和控制信令。数字BF实现了灵活的空间处理,但必须在低量化分辨率下操作以保持在合理的功率电平内。量化器分辨率的这种降低在接收信号中引入了噪声,并降低了发射信号的质量。为了评估低分辨率量化对细胞系统的影响,我们提出了一个简单的加性高斯白噪声(AWGN)量化噪声模型。利用该模型的仿真显示,在中等分辨率(每个ADC 3-4比特)下,量化导致的下行链路蜂窝容量损失可以忽略不计。本质上,低分辨率ADC限制了高SNR,而蜂窝系统通常不工作。对于发射机,示出了具有4位或更多位分辨率的DAC不违反由第三代合作伙伴计划(3GPP)新无线电(NR)标准针对蜂窝操作设置的相邻载波泄漏限制。此外,这项工作研究了低分辨率量化对发射信号的误差矢量幅度(EVM)的影响,事实上,我们的研究结果表明,低分辨率全数字BF架构可以是一个功率有效的替代模拟或混合波束成形的发射机和接收机在毫米波。
2019-01-24 cs.IT math.IT
Limited Feedback in Multiple-Antenna Systems with One-Bit Quantization
具有低分辨率模数转换器(ADC)的通信系统可以在发射机(CSIT)和接收机处利用信道状态信息。本文介绍了一位ADC有限反馈系统的码本设计和性能分析的初步结果。与高分辨率情况不同,当接收信号由1位ADC切片时,接收器处的绝对相位对于对齐接收信号的相位很重要。提出了一种新的码本设计波束形成的情况下,分别量化的信道方向和残余相位。
2015-12-21 cs.IT 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
Quantization Errors of fGn and fBm Signals
在本文中,我们证明了在高分辨率的假设下,采用均匀量化器的fGn和fBm信号的量化误差可以被视为不相关的白噪声。
2009-05-28 cs.IT math.IT
Detection Schemes with Low-Resolution ADCs and Spatial Oversampling for Transmission with Higher-Order Constellations in the Terahertz Band
本文研究太赫兹SIMO系统中低分辨率ADC与空间过采样下的检测方案,提出最优及次优检测器,并通过星座优化显著降低高阶QAM传输的符号错误率。
2025-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
Spectral shaping with low resolution signals
我们的目的是调查的影响,低分辨率的数字到模拟转换器(DAC)在发射机和低分辨率的模拟到数字转换器(ADC)在所需的带宽和所需的信噪比(SNR)的接收机。特别是,我们考虑的极端情况下,只有1位的分辨率(过采样),我们提出了一个单载波系统架构,最大限度地减少频谱占用和所需的SNR的1位信号。此外,接收器被优化以考虑两端量化的影响。通过模拟,我们表明,尽管粗量化,足够的频谱限制仍然是可以实现的。
2017-06-27 cs.IT math.IT
Fundamental Limits for Jammer-Resilient Communication in Finite-Resolution MIMO
本文研究了有限分辨率 ADC 下 MIMO 抗干扰通信的基本极限,证明强干扰会导致 ADC 饱和或量化噪声淹没信号,推导出互信息随干扰功率趋于零的界限,并指出每增加 6.02 dB 干扰功率需增加 1 比特分辨率以维持通信。
2024-08-27 cs.IT math.IT
Capacity Bounds for Communication Systems with Quantization and Spectral Constraints
低分辨率数模和模数转换器(DAC和ADC)在降低毫米波(mmWave)和大规模MIMO系统中的功耗的努力中已经吸引了相当大的关注。本文提出了一种信息理论分析与容量界的线性收发器类量化。发射机通过酉变换后接DAC来调制符号,接收机采用ADC后接逆酉变换。如果酉变换被设置为FFT矩阵,则模型自然地捕获滤波和频谱约束,这对于在任何实际收发器中建模是必不可少的。特别是,该模型允许研究量化对带外发射约束的影响。在一个大的随机酉变换的限制,它表明,量化的效果可以通过加性高斯噪声模型精确地描述。该模型进而导致发射信号的功率谱的简单和直观的表达式和量化容量的下限。与非量化容量和不进行线性假设的容量上限的比较表明,虽然低分辨率量化对当今5G系统中典型参数下的可实现速率的影响最小,但满足带外发射可能更具挑战性。
2020-08-03 cs.IT math.IT
The Distributed MIMO Scenario: Can Ideal ADCs Be Replaced by Low-resolution ADCs?
这封信考虑了分布式天线系统的架构,该系统由大量单天线远程无线电头(RRH)组成,其中一些具有全分辨率,但另一些具有低分辨率模数转换器(ADC)接收器。该架构的高能效和低成本实现在很大程度上推动了其发展。我们推导出假设频率平坦信道和最大比合并(MRC)的系统的最坏情况的上行链路频谱效率(SE),并且揭示SE随着低分辨率ADC的量化比特数的增加而增加,并且SE随着具有低分辨率ADC的RRH的数量的增加而收敛。我们的研究结果还表明,一个很大的改善,可以通过添加大部分的RRH与低分辨率ADC接收机,如果足够的量化精度和可接受的比例的高到低分辨率的RRH使用。
2017-05-15 cs.IT math.IT
On the Spectral Efficiency of Massive MIMO Systems with Low-Resolution ADCs
低分辨率模数转换器(ADC)是大规模多输入多输出(MIMO)系统中显著降低射频电路功耗的一种很有前途的解决方案。在这封信中,我们研究了莱斯衰落信道下具有低分辨率ADC的大规模MIMO系统的上行链路频谱效率(SE),其中考虑了完美和不完美的信道状态信息。通过将低分辨率ADC的量化噪声建模为加性量化噪声,我们推导出具有典型最大比合并(MRC)接收机的大规模MIMO上行链路SE的易于处理的精确近似表达式。我们还分析了ADC分辨率、Rician $K$因子和天线数量对上行链路SE的影响。我们的推导结果表明,在大规模MIMO系统中,使用低成本和低分辨率的ADC仍然可以实现令人满意的SE。
2016-02-25 cs.IT math.IT
Information Rates for Faster-Than-Nyquist Signaling with 1-Bit Quantization and Oversampling at the Receiver
过采样结合低量化分辨率已被证明是一个可行的选择时,在多千兆位/秒的通信系统的能源效率的目标。这项工作考虑了1位量化与过采样相结合的情况,并显示了如何使用匹配的脉冲整形滤波器和比奈奎斯特信号更快地提高这样一个系统的性能。信道被认为是与加性高斯噪声和系统的性能进行评估,在可实现的信息速率下,逐符号检测。
2016-04-12 cs.IT math.IT
Task-Based Quantization for Channel Estimation in RIS Empowered MmWave Systems
Korea Advanced Institute of Science and Technology(韩国科学技术院);Qualcomm Technologies, Inc.(高通技术公司);Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所);Ewha Womans University(梨花女子大学)
本文针对RIS赋能的毫米波系统,提出基于任务的量化信道估计方法,利用混合架构和半无源元件,在低分辨率ADC下最小化均方误差,性能优于纯数字方法并接近无限分辨率ADC。
2025-10-16 cs.IT eess.SP math.IT
Achieving Super-Resolution with Redundant Sensing
模数(量化)和数模(去量化)转换是许多信息处理系统的基本操作。在实践中,这些操作的精度总是有界的,首先由系统实现期间发生的随机失配误差(ME),随后由系统架构本身确定的固有量化误差(QE)。在这篇手稿中,我们提出了一个新的数学解释先前提出的冗余传感(RS)架构,不仅抑制ME,但也允许实现有效的分辨率超过系统的固有分辨率,即超分辨率(SR)。SR是由被视为“代码扩散”的参考值扩散到邻居样本空间作为ME的结果冗余结构的内生属性。所提出的概念打开了广泛的应用在低功耗完全集成的传感器和设备的成本-精度权衡是不可避免的可能性。
2018-05-10 cs.ET cs.IT eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surface aided Massive MIMO Systems with Low-Resolution DACs
我们研究了一种可重构智能表面(RIS)辅助多用户大规模多输入多输出(MIMO)系统,其中低分辨率数模转换器(DAC)配置在基站(BS),以降低成本和功耗。基于最大比传输(MRT)和加性量化噪声模型(AQNM)推导了下行链路可达速率的近似解析表达式,并采用粒子群优化(PSO)算法求解了RIS处连续相移(CPS)和离散相移(DPS)下的速率最大化问题。仿真结果表明,随着DAC量化位数的增加,下行链路总可达速率趋于一个常数,四个量化位数就足以捕获理想理想DAC情况下的大部分性能。
2021-08-23 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis of Quantization Noise Suppression Gains in Digital Phased Arrays
本文分析数字相控阵中量化噪声抑制增益,证明其可降低ADC分辨率,如8-16天线时可减少1-2位,为毫米波通信提供新视角。
2024-11-11 cs.IT eess.SP math.IT
1-Bit Unlimited Sampling Beyond Fourier Domain: Low-Resolution Sampling of Quantization Noise
本文提出一种超越傅里叶域的1比特无限采样架构,通过推广噪声整形并开发变换域恢复方法,在降低过采样要求的同时提升鲁棒性,扩展了1比特采样系统的适用范围。
2025-09-08 cs.IT eess.SP math.IT
Investigation of Channel Estimation Techniques with 1-bit Quantization and Oversampling for Multiple-Antenna Systems
大规模多天线系统已被确定为下一代无线系统的有前途的技术。然而,通过按比例增加接收天线的数量,能量消耗也将增加。一种可能的解决方案是在接收器处使用低分辨率模数转换器。本文考虑了大规模的多天线上行链路系统,每个接收天线上的1位模数转换器。由于过采样可以部分地补偿由粗量化引起的信息损失,因此接收信号首先被过采样因子M。然后,我们提出了一个低分辨率意识的线性最小均方误差信道估计器的1位过采样系统。此外,我们分析了所提出的信道估计的性能,推导出贝叶斯Cramér-Rao界的上限。数值结果被提供来说明所提出的信道估计器的性能。
2019-10-06 cs.IT eess.SP math.IT
Full-Duplex Multiuser MISO Under Coarse Quantization: Per-Antenna SQNR Analysis and Beamforming Design
Korea Advanced National Institute of Science and Technology (KAIST)(韩国科学技术院);Pohang University of Science and Technology (POSTECH)(浦项科技大学)
本文提出了一种考虑自干扰和量化的波束成形方法,以提高全双工多用户MISO系统在粗量化下的频谱效率。
2026-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
Phase Modulated Communication with Low-Resolution ADCs
本文研究了一种低分辨率无线通信系统,在该系统中,发射信号受到衰落和加性噪声的干扰。首先,当量化比特数不足以分辨M个信号点时,得到了对所有M进制调制方案都正确的平均误符号概率(SEP)的普遍下界。其次,在M进制相移键控(M-PSK)的特殊情况下,导出了等概率信号点的最佳最大似然检测器。第三,利用推导出的最佳接收机的结构,一般平均SEP表达式的M-PSK调制与n比特量化时,无线信道受到衰落的圆对称分布得到。最后,推导出的分析结果进行了广泛的仿真研究一般Nakagami-m衰落信道。据观察,如果n大于或等于log_2(M +1),则具有n比特量化的收发器架构在通信可靠性方面是渐近最优的。也就是说,对于n大于或等于log_2(M+1)的无限位和n位量化器,平均SEP的衰减指数相同且等于m。另一方面,对于n = log_2(M)和n < log_2(M),它分别仅等于一半和0。因此,对于具有大的m值的衰落环境,使用额外的量化比特显著地改善了通信可靠性。
2019-06-28 cs.IT eess.SP math.IT
Base Station Antenna Selection for Low-Resolution ADC Systems
本文研究了在具有大型天线阵列和低分辨率模数转换器的基站中的天线选择问题。对于窄带信道的下行链路发射天线选择,我们给出了(1)一个选择准则,该准则使迫零预编码的和速率最大化,该预编码等效于理想量化系统的和速率;(2)最大和速率随所选天线的数目而增加;(3)推导出使用天线子集的和速率损失函数;以及(4)与高分辨率转换器系统不同,总速率损耗在总发射功率的点处达到最大值,并且在该点之后减小以收敛到零。对于宽带正交频分复用(OFDM)系统,当整个子载波共享一个共同的天线子集时,我们的结果成立。针对窄带信道的上行接收天线选择问题,我们(1)推广了一种贪婪天线选择准则,以实现信道增益和量化误差之间的权衡;(2)提出了一种基于该准则的量化感知快速天线选择算法;(3)基于子模函数推导了该算法的和速率下界。对于宽带OFDM系统,我们扩展了我们的算法,并推导出其和速率的下界。仿真结果验证了理论分析的正确性,并显示出比传统算法的和速率的增加。
2019-06-30 cs.IT eess.SP math.IT
5G Millimeter Wave Cellular System Capacity with Fully Digital Beamforming
由于毫米波(mmWave)无线系统对定向链路的严重依赖,具有高维阵列的波束成形(BF)对于这些频率中的蜂窝系统至关重要。如何以功率有效的方式执行阵列处理是一个基本的挑战。模拟和混合BF需要较少的模数转换器(ADC),但一次只能在少数方向上通信,限制了定向搜索、空间复用和控制信令。数字BF实现了灵活的空间处理,但必须在低量化分辨率下操作以保持在合理的功率电平内。本文提出了一种简单的加性高斯白噪声(AWGN)模型来评估蜂窝系统容量的低分辨率量化的影响。利用该模型的仿真显示,在中等分辨率(每个ADC 3-4比特)下,量化导致的下行链路蜂窝容量损失可以忽略不计。本质上,低分辨率ADC限制了高SNR,而蜂窝系统通常不工作。研究结果表明,低分辨率全数字BF架构可以实现高能效,提供大大增强的控制平面功能和与模拟BF相当的数据平面性能。
2018-01-02 cs.IT cs.NI math.IT