Low Complexity Full Duplex MIMO: Novel Analog Cancellation Architectures and Transceiver Design
在多输入多输出（MIMO）系统中实现全双工操作提供了提高吞吐量性能的潜力。然而，新兴全双工MIMO设计中的模拟自干扰消除器的硬件复杂度主要与发射和接收天线的数量成比例，因此利用模拟消除的益处对于全双工MIMO收发器来说变得不切实际，即使对于中等数量的天线也是如此。在本文中，我们提出了两种新型模拟消除器架构，与现有技术相比，消除元件数量减少，并且使用简单的多路复用器在发送和接收射频链之间进行高效信号路由。一种架构基于模拟抽头（抽头指的是固定延迟、可变移相器和衰减器的线路），另一种架构基于在本地生成消除信号的辅助（AUX）发射机（TX）。与可用的模拟消除架构相比，每个抽头或每个AUX TX的值以及多路复用器的配置根据某些性能目标与数字发送和接收波束成形滤波器联合设计。以窄带平坦衰落信道模型为例，提出了一种模拟自干扰抵消和数字波束形成联合设计的通用优化框架。我们还详细介绍了总和速率优化目标及其派生的解决方案，后者的架构组件。代表性的计算机模拟结果表明，无论是在硬件复杂度和可实现的性能的建议的低复杂度全双工MIMO方案比最近可用的。
2018-09-22 cs.IT math.IT
Low-Dimensionality of Noise-Free RSS and its Application in Distributed Massive MIMO
我们研究了无噪声上行链路接收信号强度（RSS）数据在分布式多用户大规模多输入多输出系统的维数。具体来说，我们应用主成分分析的无噪声上行链路RSS，并观察到它有一个低维主子空间。我们利用这一独特的属性，提出RecGP -一种基于重建的高斯过程回归（GP）方法，预测用户的位置，从上行链路RSS数据。考虑到无噪声RSS用于训练和有噪声测试RSS用于位置预测，RecGP从无噪声训练RSS的低维主子空间重构有噪声测试RSS。重建的RSS被输入到训练的GP模型用于位置预测。通过重构步骤促进的噪声降低允许RecGP实现比直接使用测试RSS进行位置预测的标准GP方法更低的预测误差。
2017-08-07 cs.IT cs.NI math.IT
Quantized vs. Analog Feedback for the MIMO Downlink: A Comparison between Zero-Forcing Based Achievable Rates
我们考虑一个MIMO衰落广播信道和比较可实现的遍历速率时，在发射机的信道状态信息是由模拟噪声反馈或量化（数字）反馈。数字反馈的优越性示出，与完美或不完美的CSIR，每当每个信道系数的反馈信道使用的数量大于1。此外，我们表明，通过适当的数字反馈链路的设计，在反馈中的错误有轻微的影响，即使使用非常简单的未编码调制。最后，我们表明，模拟反馈实现的分数1 - 2F的最佳复用增益，即使在反馈延迟的存在下，当衰落属于类的多普勒过程与归一化的最大多普勒频移0 <= F <= 1/2。
2007-02-05 cs.IT math.IT
On-off Analog Beamforming for Massive MIMO
该文研究了一种新的大规模多输入多输出（MIMO）系统模拟波束形成结构，根据发射端的信道状态信息，将多根发射天线中的每一根天线切换为开启或关闭，形成波束。这种开关模拟波束形成（OABF）方案在硬件复杂度和算法复杂度方面都具有优势。OABF可以完全去除传统模拟波束形成方案中广泛使用的高成本、功耗和笨重的模拟移相器;它只需要部署易于实现的低成本模拟开关。此外，我们表明，这种简单的天线开关操作形成的波束可以实现相当好的性能与低复杂度的波束形成算法。具体来说，我们首先提出了两个最佳的信噪比最大化算法，以确定每个开关的通断状态下的每天线功率约束和总功率约束，分别。在此基础上，我们从理论上证明了OABF可以实现全分集增益和全阵列增益，复杂度高达多项式阶。数值结果与理论分析一致。我们相信，OABF的简单结构使得大规模MIMO更容易在实际系统中实现。
2017-01-31 cs.IT math.IT
MIMO Systems with One-bit ADCs: Capacity Gains using Nonlinear Analog Operations
模数转换器（ADC）是具有大型天线阵列的毫米波多输入多输出（MIMO）系统的接收器侧的能量消耗的主要贡献者。因此，人们对在MIMO接收机处使用低分辨率ADC以及混合波束成形以提高能效非常感兴趣。然而，降低ADC分辨率会导致量化误差增加，从而导致性能损失（在可实现速率方面）。在这项工作中，我们研究了实际可实现的非线性模拟操作的应用，在ADC采样和量化之前，作为一种减轻上述速率损失的方法。设计了一种由线性模拟组合器、可实现的非线性模拟运算器和一位阈值ADC组成的接收机架构。所得到的通信系统的基本信息理论的性能限制，在可实现的速率方面，在各种假设下的一组可实现的非线性模拟功能进行了研究。为了证明所提出的接收机架构中的非线性操作的可行性，引入了模拟电路，并提供了展示所需的非线性模拟操作的生成的电路仿真。
2022-02-06 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity of MIMO Systems Aided by Microwave Linear Analog Computers (MiLACs)
针对巨型MIMO数字架构的可扩展性问题，本文建模并优化无损互易MiLAC辅助波束成形，闭式求得全局最优网络与系统容量，证明其容量等同数字方案且显著降低硬件和计算开销。
2025-06-06 cs.IT eess.SP math.IT
Analog MIMO Radio-over-Copper: Prototype and Preliminary Experimental Results
模拟多输入多输出铜缆载射频（A-MIMO-RoC）是一种有效的全模拟前传（FH）架构，其利用建筑物的任何预先存在的局域网（LAN）布线基础设施来在室内分发射频（RF）信号。A-MIMO-RoC通过利用完全模拟的实现方式，通过使用透明的端到端系统完全避免了任何专用的数字接口，从而带来了延迟、带宽和成本优势。通常，LAN电缆主要用于低频谱部分，主要是由于双绞线之间的适度电缆衰减和串扰。与目前基于LAN电缆的系统不同，所提出的平台的关键特征是更有效地利用LAN电缆提供的巨大带宽能力，当长度低于100 m时，LAN电缆包含4个双绞线，每对带宽高达500 MHz。一些工程提出了数值模拟，断言采用LAN电缆的室内跳频应用的可行性高达几百MHz，但A-MIMO-RoC的实验评估仍然缺失。在这里，我们展示了通过低成本全模拟/全无源器件沿信号路径制作的A-MIMO-RoC原型获得的一些初步结果。该设置通过实验证明了所提出的通过LAN电缆模拟中继MIMO RF信号的可行性，最高可达400 MHz，从而能够有效利用LAN电缆传输能力用于5G室内应用。
2019-06-25 cs.IT eess.SP math.IT
Subspace Estimation and Decomposition for Hybrid Analog-Digital Millimetre-Wave MIMO systems
在这项工作中，我们解决了所谓的混合毫米波（mmWave）MIMO架构的信道估计和预编码/组合的问题。我们提出的信道估计方案利用TDD MIMO系统中的信道互易性，通过使用回波，从而使我们能够以完全分布式的方式实现Krylov子空间方法。后者的结果是估计正确的（resp。左）发射机处的信道的奇异子空间（分别接收器）。此外，我们还解决了子空间分解的问题，从而估计的权利（resp。左）奇异子空间由模拟和数字预编码器（分别为combiner），使用迭代法。最后，我们将我们的方案与等效的全数字情况进行比较，并得出结论，可以实现相对相似的性能，但是，RF链的数量大大减少-少4 ~ 8倍（即，大量节省成本和功耗）。
2016-06-28 cs.IT math.IT
Analog Versus Hybrid Precoding for Multiuser Massive MIMO with Quantized CSI Feedback
在这封信中，我们研究了下行链路多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的子连接结构在有限的反馈信道的性能。理论上分析了纯模拟预编码和混合预编码系统的紧速率近似。量化的模拟和数字预编码的效果，其特征在于在派生的表达式。此外，它揭示了纯模拟预编码优于混合预编码使用最大比传输（MRT）或迫零（ZF）在一定的条件下，我们在理论上描述的条件在封闭形式的信噪比（SNR），用户数和反馈比特数。数值结果验证了瑞利信道和毫米波信道的推导结论。
2020-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
A Framework on Hybrid MIMO Transceiver Design based on Matrix-Monotonic Optimization
混合收发器可以在多输入多输出（MIMO）系统的复杂度和性能之间取得平衡。在本文中，我们开发了一个统一的框架，混合MIMO收发器的设计使用矩阵单调优化。所提出的框架解决了一般的混合收发器设计，而不仅仅限于某些高频带，例如毫米波（mmWave）或太赫兹频带，或者依赖于一些特定无线信道的稀疏性。在所提出的框架中，收发器的模拟和数字部分，无论是线性或非线性，联合优化。基于矩阵单调优化，我们证明了最佳的模拟预编码器和处理器的组合等效于各种最佳的混合MIMO收发器的本征信道选择。从最优结构出发，导出了几种有效的算法，用于计算单位模约束下的模拟收发器。此外，为了降低计算复杂度，模拟收发器的优化，一个简单的随机算法。一旦确定了收发器的模拟部分，就可以获得闭合形式的数字部分。数值结果验证了所提出的设计的优点。
2018-08-26 cs.IT math.IT
Analog MIMO RoC Passive Relay for Indoor Deployments of Wireless Networks
大多数室内覆盖问题来自通常针对室外场景规划的网络部署。此外，越来越多的具有不同无线电接入技术（RAT）的设备，预计用于新的5G场景并保持与旧蜂窝标准（主要是3G/4G）的兼容性，使这种情况恶化，因此需要用于室内覆盖的新的带宽效率，低延迟和成本效益的解决方案。为了解决这个问题，已经提出了集中式无线电接入网络（C-RAN）架构以在建筑物内提供密集和受控的覆盖。然而，当考虑室内布局限制和设备成本时，全数字C-RAN解决方案复杂且昂贵。我们在这里讨论一种模拟C-RAN架构，称为模拟MIMO铜载无线电（A-MIMO-RoC），其目的是在室内50 m量级的距离上分配RF信号。这里提出的全模拟无源设计证明了在高达400 MHz的频率带宽值下通过LAN电缆模拟中继MIMO无线电信号的可行性，用于多RAT应用。在断言A-MIMO-RoC平台的可行性后，我们提出了一些实验结果与建议的架构。这些初步结果表明，A-MIMO-RoC系统是为数十亿建筑物设计专用4G/5G室内无线系统的有效解决方案，这些建筑物目前仍然存在严重的室内覆盖问题。
2020-03-25 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Bounds for One-Bit MIMO Gaussian Channels with Analog Combining
使用1位模数转换器（ADC）被视为显著降低多输入多输出（MIMO）接收器的功耗和硬件成本的有前途的方法。然而，由于1比特量化的非线性失真从根本上改变了最佳通信策略，并且还对系统施加了容量惩罚。本文研究了高斯MIMO信道中，天线输出经模拟线性合路器处理后，再经一组零门限ADC量化的信道容量。一个新的容量上限为零阈值的情况下，建立比文献中的界限更紧。此外，我们提出了一个可扩展性方案，它配置的模拟组合器，以创建并行高斯通道与相位量化的输出。在这一类的模拟组合器，提出了一种算法，确定的模拟组合器和输入分配，最大限度地提高可实现的速率。数值结果表明，该算法在低信噪比条件下具有较好的收敛速度。最后，提出了一种新的采用模拟时空处理的1比特MIMO接收机结构。所提出的接收机在高信噪比的制度达到的能力。
2022-09-19 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter Wave MIMO Channel Estimation with 1-bit Spatial Sigma-delta Analog-to-Digital Converters
本文主要研究了采用1位空间Σ-Δ模数转换器（ADC）的毫米波MIMO系统的信道估计。1位空间Σ-Δ型ADC的信道估计性能取决于量化噪声建模。因此，我们提出了一种新的方法，利用1位空间Σ-Δ ADC的确定性输入输出关系来建模量化噪声。使用这个新的噪声模型，我们提出了一种算法的信道估计的窄带单用户毫米波视线MIMO系统，通过确定未知的角度和路径衰减，表征平坦衰落信道。通过仿真，我们证明了所开发的方法的性能与传统的模拟系统相当，并显着优于传统的1位量化系统。
2020-10-23 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Beamforming via the Kronecker Decomposition for the Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
尽管其有希望的性能增益，毫米波大规模MIMO的实现仍然面临着一些实际挑战。特别是，在数字域中实现大规模MIMO需要数百个与天线数量相匹配的RF链。此外，将这些组件设计为在毫米波频率下操作是具有挑战性的并且成本高昂。这些激发了混合波束成形的最新发展，其中MIMO处理被划分为模拟和数字域中的单独实现，分别称为模拟和数字波束成形。使用相控阵的模拟波束形成引入了对波束形成系数的单模约束，使得传统的MIMO技术不适合并且需要新的设计。在本文中，我们提出了一个系统的设计框架，混合波束形成的多小区多用户大规模MIMO系统在毫米波信道稀疏传播路径的特点。该框架依赖于将模拟波束成形向量和路径观测向量分解为作为单模向量的因子的克罗内克积。利用Kronecker混合积的性质，设计了模拟波束形成器的不同因子，用于对干扰路径进行调零或对数据路径进行相干合并。此外，信道估计方案的设计，使建议的混合波束成形。该方案通过模拟波束扫描估计数据和干扰路径的AoA，通过模拟波束转向估计数据路径增益。分析了信道估计方案的性能。特别是，由波束扫描产生的AoA谱，它显示了AoA范围内路径的幅度分布，以封闭形式导出。结果表明，小区间干扰水平与阵列大小、导频序列长度的平方根和路径之间的空间间隔成反比。
2017-04-12 cs.IT 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
Joint Analog and Digital Transceiver Design for Wideband Full Duplex MIMO Systems
在本文中，我们提出了一种宽带全双工（FD）多输入多输出（MIMO）通信系统，包括一个FD MIMO节点同时与两个多天线上行链路（UL）和下行链路（DL）节点利用相同的时间和频率资源进行通信。为了抑制FD MIMO系统中由于同时发送和接收而产生的强自干扰（SI）信号，提出了一种基于基带正交频分复用（OFDM）信号建模的模拟和数字（A/D）相消以及发送和接收波束形成的联合设计。考虑到实际的发射机损伤，我们提出了一种多抽头宽带模拟消除器的架构，其抽头的数量不与收发器天线和多径SI组件的数量成比例。我们还提出了一种新的自适应数字抵消截断奇异值分解的基础上，减少残留SI信号估计参数。为了最大化FD和速率，提出了一种用于A/D抵消和数字波束形成的联合优化框架。最后，我们广泛的波形仿真结果表明，所提出的宽带FD MIMO设计具有更高的SI消除能力，降低了复杂度相比，现有的消除技术，从而提高可实现的速率性能。
2021-12-16 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Systems With Low-Resolution ADCs: Linear Coding Approach
本文研究了一种采用低分辨率模数转换器的多输入多输出系统。在该系统中，本文提出了一种新的MIMO检测方法，利用编码理论。所提出的方法的主要思想是通过利用$p$电平量化器和格码两者将非线性MIMO信道变换为线性MIMO信道，其中$p\geq 2$。在变换到有限输入输出单元的线性MIMO信道后，利用代数编码理论，提出了同时获得分集增益和复用增益的MIMO检测方法。特别是，使用所提出的方法，可实现的速率的分析特性，推导出不同的MIMO配置。一个主要的观察结果是，所提出的方法对于具有使用几个比特的ADC的大型MIMO系统特别有用。
2016-10-25 cs.IT math.IT
Hybrid Precoder and Combiner Design with One-Bit Quantized Phase Shifters in mmWave MIMO Systems
模拟/数字混合预编码器和合路器由于其节能和经济的优势，在毫米波多输入多输出（MIMO）系统中得到了广泛应用。无限分辨率的移相器（PS）的模拟波束形成器可以实现非常接近的性能相比，全数字方案，但会导致高复杂性和密集的功耗。因此，在实际的毫米波MIMO系统中通常使用更具成本效益和能量效益的低分辨率PS。在本文中，我们考虑了毫米波MIMO系统中的联合混合预编码器和合并器的设计与一位量化PS。我们建议首先设计的模拟预编码器和合并器对每个数据流相继，旨在有条件地最大化频谱效率。本文提出了一种新的二进制模拟预编码器和合并器优化算法，该算法在含干扰等效信道的秩1近似下，具有低于二次复杂度的性能。然后，基于所获得的基带有效信道来计算数字预编码器和组合器，以进一步提高频谱效率。仿真结果表明，该算法优于现有的基于1比特PS的混合波束形成方案。
2017-04-26 cs.IT math.IT
Tradeoff Between Delay and High SNR Capacity in Quantized MIMO Systems
模数转换器（ADC）是具有大量天线的多输入多输出（MIMO）通信系统的功耗的主要贡献者。已经提出使用低分辨率ADC作为降低MIMO接收器中的功耗的手段。然而，降低ADC分辨率会导致可实现传输速率方面的性能损失。为了减轻速率损失，接收机可以在量化之前对接收到的信号执行模拟处理。先前的工作考虑单次模拟处理，其中在每个通道使用时，接收信号的模拟线性组合被馈送到一组一位阈值ADC。在本文中，提出了一种接收机架构，它使用一系列的延迟元件，以允许块线性组合的接收到的模拟信号。在高信噪比的制度，它表明，所提出的架构实现了最大可实现的传输速率给定一个固定数量的一位ADC。此外，传输速率和延迟元件的数量之间的权衡被识别，其量化了随着延迟元件的数量增加而增加的最大可实现速率。
2019-01-28 cs.IT math.IT
A Novel Hybrid Beamforming Algorithm with Unified Analog Beamforming by Subspace Construction Based on Partial CSI for Massive MIMO-OFDM Systems
混合波束成形（HB）已被广泛研究，以减少大规模多输入多输出（MIMO）系统中昂贵的射频（RF）链的数量。然而，先前关于HB的工作限于单个用户设备（UE）或单个UE组，采用不能应用于正交频分复用（OFDM）系统中在不同频率资源中服务的多个UE组的频率平坦的第一级模拟波束成形（AB）。针对大规模MIMO-OFDM系统，提出了一种基于所有用户空间协方差矩阵（SCM）知识的统一AB的HB算法，以支持多组用户。所提出的HB方法具有更少数量的RF链，可以实现超过95%的全数字波束成形性能。此外，提出了一种新的实用的子空间构造（SC）算法的基础上的部分信道状态信息来估计所需的SCM。所提出的SC方法可以提供超过97%的性能的完美SCM的情况下。利用所提出的方法，可以实现显著的成本和功率节省，而不会造成大的性能损失。此外，所提出的方法可以应用于大规模MIMO-OFDM系统中的时分双工和频分双工。
2016-11-02 cs.IT math.IT
MIMO Systems Aided by Microwave Linear Analog Computers: Capacity-Achieving Architectures with Reduced Circuit Complexity
Imperial College London（帝国理工学院）；Kyung Hee University（庆熙大学）
本文提出基于图论的微波线性模拟计算机模型，设计出电路复杂度更低的MiLAC架构，实现高性能可扩展的巨型MIMO系统。
2026-05-01 cs.IT eess.SP math.IT
Near-Optimal Hybrid Analog and Digital Precoding for Downlink mmWave Massive MIMO Systems
毫米波（mmWave）大规模MIMO可以实现频谱和能量效率的数量级提高，通常采用混合模拟和数字预编码来克服毫米波频率引起的严重信号衰减。然而，大多数的混合预编码方案集中在全阵列结构，这涉及到一个高的复杂度。在本文中，我们提出了一个接近最佳的迭代混合预编码方案的基础上更现实的子阵列结构，具有较低的复杂度。首先将复杂的容量优化问题分解为一系列易于处理的问题，对每个天线阵列逐一考虑。然后，利用连续干扰消除（SIC）的思想，优化从第一个天线阵列到最后一个天线阵列的可达容量，该思想以易于并行化的迭代过程实现。仿真结果表明，该混合预编码方案在保持可接受的计算复杂性的同时，具有比其他混合预编码方案更好的性能。
2015-07-16 cs.IT math.IT
Channel Estimation in MIMO Systems Aided by Microwave Linear Analog Computers (MiLACs)
Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出了一种基于MiLACs的高效信道估计方案，通过模拟域实现LS和MMSE估计，降低计算复杂度和硬件需求。
2026-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Simultaneous Downlink Data Transmission and Uplink Channel Estimation with Reduced Complexity Full Duplex MIMO Radios
在本文中，我们研究全双工（FD）多输入多输出（MIMO）无线电同时数据通信和控制信息交换。利用最近提出的FD MIMO架构，结合数字发射和接收波束成形与降低复杂度的多抽头模拟自干扰（SI）消除，我们提出了一种新的传输方案，利用信道互易性联合下行链路波束成形信息数据通信和上行链路信道估计，通过训练数据传输。我们采用了一个通用的导频辅助信道估计模型，并提出了一个统一的优化框架，所有涉及FD MIMO设计参数。我们的代表性的Monte Carlo模拟结果的波束形成器以及模拟和数字SI消除的一个示例算法的解决方案表明，所提出的基于FD的联合通信和控制方案提供了1.4倍的下行链路速率的半双工对应。与具有全连接模拟消除的传统FD MIMO架构相比，模拟消除器的硬件复杂度降低了50%，从而实现了这种性能改进。
2020-03-14 cs.IT eess.SP math.IT
CNN-based Analog CSI Feedback in FDD MIMO-OFDM Systems
Imperial College London（帝国理工学院）
大规模多输入多输出（MIMO）系统需要在基站（BS）处的下行链路信道状态信息（CSI）以更好地利用可用的空间分集和复用增益。然而，在频分双工（FDD）大规模MIMO系统中，CSI反馈开销降低了整体频谱效率。基于卷积神经网络（CNN）的CSI反馈压缩方案最近由于压缩效率的显著改进而受到很多关注;然而，它们仍然需要可靠的反馈链路来将压缩的CSI信息传送到BS。相反，我们在这里提出了一种基于CNN的模拟反馈方案，称为AnalogDeepCMC，它直接将下行链路CSI映射到上行链路信道输入。对应的噪声信道输出被另一个CNN用来重构DL信道估计。所提出的方案不仅在可实现的下行链路速率方面优于现有的数字CSI反馈方案，而且由于其不需要显式量化、编码和调制而简化了操作，并且提供了低延迟的替代方案，特别是在快速变化的MIMO信道中，其中CSI需要被周期性地估计和反馈。
2019-10-23 cs.IT cs.LG eess.SP
Scalable and Energy-Efficient Millimeter Massive MIMO Architectures: Reflect-Array and Transmit-Array Antennas
混合模拟-数字架构被认为是实现毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的有希望的候选者，因为它们通过将一些信号处理操作移动到模拟域中来实现所需的昂贵的射频（RF）链的数量的显著减少。然而，混合MIMO架构的包括RF分配器、组合器、移相器和线路连接的模拟馈送网络由于其对于大量发射天线的过高功耗而不可扩展。出于这种限制，在本文中，我们研究了新的大规模MIMO架构，即反射阵列（RA）和发射阵列（TA）天线。我们表明，RA和TA天线的预编码器必须满足不同的约束条件相比，传统的MIMO架构。考虑到这些限制，并利用毫米波信道的稀疏性，我们设计了一个有效的预编码器的基础上的正交匹配追踪算法的RA和TA天线。此外，为了公平地比较RA和TA天线与传统的全数字和混合MIMO架构的性能，我们开发了一个统一的功耗模型。我们的仿真结果表明，与传统的MIMO架构，RA和TA天线是高能效和完全可扩展的发射天线的数量方面。
2018-11-07 cs.IT math.IT
Analog Computing for Signal Processing and Communications -- Part II: Toward Gigantic MIMO Beamforming
Kyung Hee University（庆熙大学）
本文提出利用模拟计算实现巨型MIMO波束成形，通过减少硬件成本和计算复杂度，提升无线通信性能。
2025-12-03 cs.IT eess.SP math.IT
On Out-of-Band Emissions of Quantized Precoding in Massive MU-MIMO-OFDM
本文分析了大规模多用户多输入多输出（MIMO）下行链路中的带外发射。我们专注于系统中的基站（BS）配备了低分辨率的数字到模拟转换器（DAC）和正交频分复用（OFDM）是用来通信的用户设备（UE）的频率选择性信道。我们证明，模拟滤波结合简单的频域数字预失真（DPD）在BS能够显着减少OOB排放，但降低了信号干扰噪声和失真比（SINDR）在UE和增加的峰均功率比（PAR）在BS。我们使用Bussgang定理来表征OOB发射、SINDR和PAR之间的权衡，并研究模拟滤波器和DPD对大规模MU-MIMO-OFDM下行链路的误码率性能的影响。我们的研究结果表明，通过仔细调整的模拟滤波器的参数，可以实现一个显着减少OOB排放只有一个温和的退化的错误率性能和PAR。
2017-12-04 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
Energy-Efficient Hybrid Analog and Digital Precoding for mmWave MIMO Systems with Large Antenna Arrays
毫米波（mmWave）MIMO可能会使用混合模拟和数字预编码，它使用少量的RF链来避免与混合信号分量（如模数分量）相关的能耗，更不用说基带处理复杂性。然而，大多数混合预编码技术考虑需要大量移相器的全连接架构，这也是能量密集型的。本文主要研究子连接结构下更节能的混合预编码，提出了一种基于连续干扰消除（SIC）的混合预编码算法，该算法具有接近最优的性能和较低的复杂度。受SIC多用户信号检测思想的启发，本文首先提出将非凸约束下的总可达速率优化问题分解为一系列简单的子速率优化问题，每个子速率优化问题只考虑一个子天线阵列。然后，我们证明，最大限度地提高每个子天线阵列的可实现的子速率相当于简单地寻求一个预编码向量足够接近（在欧几里得距离方面）的无约束的最优解。最后，本文提出了一种低复杂度的基于SIC的混合预编码算法，该算法可以避免奇异值分解和矩阵求逆。复杂度评估表明，基于SIC的混合预编码的复杂度仅为典型mmWave MIMO系统中最近提出的空间稀疏预编码的复杂度的10%左右。仿真结果验证了基于SIC的混合预编码接近最优的性能。
2015-07-16 cs.IT math.IT
Machine-learning-aided Massive Hybrid Analog and Digital MIMO DOA Estimation for Future Wireless Networks
本文针对大规模HAD-MIMO的DOA估计中的相位模糊问题，提出了MLNN检测器推断无源发射器，并设计了仅需单快拍即可消除相位模糊的TLHAD MIMO结构，仿真表明其检测性能优于现有方法且能达到CRLB。
2023-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Subspace Estimation and Decomposition for Large Millimeter-Wave MIMO systems
混合模数毫米波（mmWave）MIMO系统中的信道估计和预编码是一个基本问题，在任何承诺的增益可以利用之前，尚未得到解决。为此，我们提出了一种方法（基于著名的Arnoldi迭代），利用TDD系统中的信道互易性和信道本征模的稀疏性，来估计正确的（分别）。左）信道的奇异子空间，在BS（分别MS）。我们首先描述了在传统的MIMO系统的上下文中的算法，并推导出在BS和MS的失真的存在下的估计误差的界限。我们后来确定的障碍，阻碍了这样的算法的混合模拟-数字架构的应用，并单独解决它们。鉴于履行的混合模拟-数字架构所施加的约束，我们进一步提出了一种迭代算法的子空间分解，从而上述估计的子空间，近似模拟和数字预编码器/组合器的级联。最后，我们评估我们的方案对完美的CSI，全数字的情况下（即，等效的传统MIMO系统），并且得出结论，可以实现类似的性能，特别是在中高SNR（其中性能差距小于5%）下，然而，具有显著更少数量的RF链（少4到8倍）。
2016-06-27 cs.IT math.IT
Codeword Selection and Hybrid Precoding for Multiuser Millimeter Wave Massive MIMO Systems
针对宽带多用户毫米波大规模多输入多输出系统的可达和速率最大化问题，研究了混合预编码技术。由于可实现的和速率的每次计算只能在模拟预编码器和数字预编码器都被确定之后执行，因此可实现的和速率的最大化具有难以处理的计算复杂度。通过引入无干扰（IF）可实现的和速率，可以解耦模拟和数字预编码器的设计。为了避免波束冲突并最大化中频可实现的和速率，提出了一种基于匈牙利语的码字选择算法用于模拟预编码设计。仿真结果验证了该方案的有效性，并表明与现有的方案相比，可以实现更好的性能。
2019-01-05 cs.IT eess.SP math.IT
Framework of Channel Estimation for Hybrid Analog-and-Digital Processing Enabled Massive MIMO Communications
研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统中的信道估计问题，该系统采用有限射频链的混合模拟/数字预编码结构。通过合理设计RF合路器和执行多次训练，所提出的信道估计可以接近全数字估计的性能，这取决于信道空间相关性的程度和RF链的数量。针对混合信道估计问题，通过放松单训练场景下的等幅约束，从理论上推导出最优合并器的设计方法，并将其推广到多训练场景下的序贯和交替合并器的设计。此外，我们开发了一种技术，以产生相应的无约束的RF组合器的基础上，以满足恒定的幅度约束的相位。在非参数信道模型和空间信道模型下，对所提出的混合信道估计方案的性能进行了仿真。仿真结果表明，估计的CSI可以接近性能的全数字估计的均方误差和频谱效率。提出了一种实用的空间信道协方差估计方法，并通过仿真验证了其在混合信道估计中的有效性。
2017-12-23 cs.IT math.IT
Beam Selection for MmWave Massive MIMO Systems Under Hybrid Transceiver Architecture
混合模拟/数字预编码技术是一种在毫米波频段大规模多输入多输出（MIMO）系统中降低硬件成本的有效技术。在这封信中，我们提出了一个联合波束选择方案的模拟域预编码下的离散透镜阵列。通过考虑用户间的信道相关性，该方案能够避免用户间的干扰，最大化系统的和速率。此外，生物启发的蚁群优化算法，提出了一个接近最优的解决方案，大大降低了计算复杂性。最后通过仿真验证了该方案在提高系统和速率方面的优势。
2018-04-19 cs.IT math.IT
On the Transport Capability of LAN Cables in All-Analog MIMO-RoC Fronthaul
集中式无线电接入网络（C-RAN）架构是处理下一代（5G）移动网络所需的大规模天线和小小区部署所产生的复杂干扰场景的唯一可行解决方案。在常规C-RAN中，由于所需的巨大带宽，用于在基带单元（BBU）和远程天线单元（RAU）之间交换信号的前传链路基于光纤上的数字基带（BB）信号。在本文中，我们评估了基于铜线的全模拟前传架构（称为Radio over Copper（RoC））的传输能力，该架构利用了已经部署在建筑物和企业中的现有LAN电缆。特别是，该文件的主要贡献是评估的独立BB信号的数量为多天线系统，可以通过多对Cat-5/6/7电缆在预定义的前传透明度条件下的最大BB信号退化。MIMO-RoC被证明是通向RAU的最后200米的光纤的补充解决方案，主要是为了重用现有的LAN电缆并通过同一电缆为RAU供电。
2017-05-16 cs.IT math.IT
Channel State Acquisition in FDD Massive MIMO: Rate-Distortion Bound and Effectiveness of "Analog" Feedback
本文研究了宽带FDD大规模MIMO系统中通过下行训练和上行反馈估计信道衰落系数的问题。使用率失真理论，我们推导出可实现的信道状态估计误差的最佳界限的训练导频在DL（$β_{tr}$）和反馈维度在UL（$β_{fb}$），随机，空间各向同性的导频的数量方面。结果表明，当训练导频数目超过信道协方差秩（$r$）时，最优率失真反馈策略在估计信道状态时实现了$Θ(SNR^{-α})$的估计误差衰减，其中$α= min (β_{fb}/r , 1)$是所谓的质量标度指数.我们还讨论了一个“模拟”反馈策略，表明它可以实现最佳的质量标度指数为广泛的训练和反馈维度，没有信道协方差知识和简单的信号处理在用户端。我们的研究结果支持的数值模拟比较各种策略的信道状态均方误差和可实现的遍历和率在DL与迫零预编码。
2022-02-03 cs.IT math.IT
Massive MIMO Relaying with Hybrid Processing
大规模多输入多输出（MIMO）中继是一种很有前途的技术范式，可以提供高频谱效率和显著改善的覆盖范围。然而，这些配置在数字信号处理（DSP）功耗和电路复杂性方面面临一些艰巨的挑战，因为射频（RF）链的数量可以随着中继站处的天线数量而缩放。在本文中，我们主张在模拟域中执行一部分功率密集型DSP，使用简单的移相器并减少RF路径的数量，可以解决这些挑战。特别是，我们考虑一个多对放大转发（AF）中继系统与最大比合并/传输（MRC/MRT），我们确定这种混合模拟/数字架构的渐近频谱效率。在此之后，我们扩展我们的分析结果，占大量量化的模拟移相器，并显示与2量化位的性能损失只有10%。
2016-03-01 cs.IT 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
MIMO Networks with One-Bit ADCs: Receiver Design and Communication Strategies
高分辨率模数转换器（ADC）通常用于接收机终端以存储接收信号的精确数字表示，从而允许对发送的消息进行可靠解码。然而，在广泛的应用中，例如毫米波通信和大规模多输入多输出（MIMO）系统，由于功率预算限制，使用高分辨率ADC是不可行的。在传统的全数字接收机设计中，每个接收机天线连接到不同的ADC，降低ADC分辨率会导致可实现速率方面的性能损失。一种提出的减轻速率损失的方法是使用模拟线性组合器，从而导致混合接收机的设计。这里，混合框架通过添加延迟元件来增强，以允许时间模拟处理。提出了两类新的接收器，包括延迟元件、模拟线性组合器和一位ADC。在单用户和多用户（上行链路和下行链路）MIMO系统采用建议的接收机的通信的基本限制进行了研究。在高信噪比的制度，它表明，建议的接收器实现最大可实现的速率之间的所有接收器具有相同数量的一位ADC。
2021-12-03 cs.IT math.IT
MIMO Beampattern and Waveform Design with Low Resolution DACs
与基于模拟实现的传统雷达系统相比，MIMO雷达中的数字波束形成和波形生成技术在灵活性和性能方面具有巨大优势。为了实现这种具有高效硬件复杂性的全数字设计，我们考虑使用低分辨率数模转换器（DAC），同时每个天线保持单独的射频链。基于广义近似消息传递（GAMP）算法求解了波束图和频谱成形问题的残差平方和（SSR）公式。数值结果表明，即使每个天线只有2位分辨率，在频谱整形以及不同探测波形的互相关特性方面也具有良好的性能。
2018-12-23 cs.IT math.IT
Directional Spatial Channel Estimation For Massive FD-MIMO in Next Generation 5G Networks
发射端全维信道状态信息（CSIT）一直是限制蜂窝多输入多输出（MIMO）网络频谱效率的主要因素。该文提出了一种频分双工大规模频分MIMO系统中的频分方向空间信道估计算法。所提出的算法使用每个用户设备的上行链路（UL）和下行链路（DL）信道之间的统计空间相关性。它将UL通道在空间上分解为方位角和高程维度，以估计阵列主要接收响应。构建FD空间旋转矩阵以根据UL和DL信道之间的频带间隙来估计DL信道的对应发射响应。所提出的算法表现出显着有前途的性能，接近理想的完美CSIT的情况下，没有UL反馈开销。
2018-06-10 cs.IT math.IT
Periodic Analog Channel Estimation Aided Beamforming for Massive MIMO Systems
模拟波束成形是一种极具吸引力且具有成本效益的解决方案，可以利用大规模多输入多输出系统的优势，只需一个上/下变频链。然而，当使用传统的数字信道估计（CE）方法时，仅一个链的存在在估计波束成形所需的信道状态信息时强加了显著的开销。作为替代方案，本文提出了一种新的CE技术，称为周期模拟CE（PACE），可以由模拟硬件执行。通过避免数字处理，估计开销显著降低，并且不随天线的数量而缩放。PACE涉及由发射机周期性地发送正弦参考信号，经由模拟硬件在每个接收天线处估计其幅度和相位，并使用这些估计进行波束成形。为了实现这种非平凡的操作，两个参考音恢复技术和一种新的接收机架构的PACE提出和分析，理论和通过仿真。结果表明，在稀疏，宽带信道和高于一定的信噪比，PACE辅助波束成形只遭受一个小的损失，波束成形增益和享有低得多的CE开销，相比传统的方法。还讨论了在初始接入阶段使用PACE辅助波束成形的好处。
2019-01-13 cs.IT math.IT
Hybrid Analog/Digital Precoding for Downlink Massive MIMO LEO Satellite Communications
大规模多输入多输出（MIMO）技术在低轨卫星通信中具有很好的应用前景，因为它可以提高频谱利用率。然而，传统的全数字预编码架构可能导致高实现复杂度和能量消耗。在本文中，混合模拟/数字预编码解决方案开发的低轨大规模MIMO卫星通信的下行链路操作，通过利用慢变化的统计信道状态信息（CSI）在发射机。首先，我们制定的混合预编码器的设计作为一个能源效率（EE）最大化的问题，同时考虑连续和离散相移网络实现模拟预编码器。被认为是完全和部分连接的架构的情况下。由于EE优化问题是非凸的，因此通常难以求解。为了使EE最大化问题易于处理，我们采用封闭形式的紧上界近似遍历率。然后，我们开发了一种有效的算法来获得全数字预编码器。在此基础上，我们进一步开发了两种不同的高效算法解决方案，分别计算全连接和部分连接架构的混合预编码器。仿真结果表明，所提出的方法实现了显着的EE性能增益超过现有的基线，特别是当离散相移网络用于模拟预编码。
2022-01-17 cs.IT eess.SP 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
Turbo-Like Beamforming Based on Tabu Search Algorithm for Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
对于毫米波（mmWave）大规模MIMO系统，通常采用基于码本的模拟波束成形（包括发射预编码和接收合并）来补偿mmWave信号的严重衰减。然而，传统的波束成形方案涉及在预定义的码本中进行复杂的搜索以找出模拟预编码器和模拟组合器的最佳对。针对这一问题，本文将Turbo均衡器的思想与禁忌搜索（TS）算法相结合，提出了一种基于TS的Turbo-like波束形成方案，称为Turbo-TS波束形成，以实现低复杂度的近最优性能。具体而言，Turbo-TS波束形成方案由以下两个关键部分组成：1）基于基站和用户之间的迭代信息交换，设计了一种Turbo-like联合搜索方案，以找到模拟预编码器和模拟合并器的近最优对; 2）受人工智能中发展起来的TS算法思想的启发，我们提出了一种基于TS的预编码/合并方案，以在具有低复杂度的Turbo式联合搜索的每次迭代中智能地搜索最佳预编码器/合并器。分析表明，所提出的Turbo-TS波束形成可以大大降低搜索复杂度，仿真结果验证了它可以达到接近最优的性能。
2015-07-16 cs.IT math.IT
Hybrid Beamforming and Adaptive RF Chain Activation for Uplink Cell-Free Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
在这项工作中，我们研究了混合模拟数字波束成形（HBF）架构的上行链路无小区（CF）毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统。{We首先提出了两种HBF方案，即分散式HBF（D-HBF）和半集中式HBF（SC-HBF）。在前者中，基于本地信道状态信息（CSI）在每个AP处独立地生成数字和模拟波束形成器。相比之下，在后者中，仅在AP处本地获得数字波束形成器，而在中央处理单元（CPU）处基于从所有AP接收的全局CSI生成模拟波束形成矩阵。我们表明，在这两个HBF方案中生成的模拟波束形成器提供了大致相同的可实现速率，尽管D-HBF的复杂度较低，并且缺乏CSI要求。此外，为了降低功耗，我们提出了一种新的自适应射频（RF）链激活（ARFA）方案，该方案基于CSI动态激活/停用AP处的RF链及其连接的模数转换器（ADC）和移相器（PS）。对于RF链的激活，提出了低复杂度的算法，其可以在总可实现速率中仅具有边际损失的情况下实现能量效率（EE）的显著改善。
2021-04-30 cs.IT math.IT
MMSE precoder for massive MIMO using 1-bit quantization
提出了一种新的线性最小均方误差（MMSE）预编码器的下行链路（DL）大规模多输入多输出（MIMO）的情况下设计。出于经济和计算效率的原因，使用低分辨率1位数模（DAC）和模数（ADC）转换器。这是以性能增益为代价的，性能增益可以通过在基站（BS）处部署的大量天线和适当的预编码器设计来恢复，以减轻由于粗量化引起的失真。所提出的预编码器考虑了量化非线性，并分为数字预编码器和模拟预编码器。我们制定了两阶段的预编码问题，使用户的MSE最小化下的1位约束。在模拟中，我们比较了新的优化预编码方案与以前提出的线性预编码器的未编码的误码率（BER）。
2017-06-27 cs.IT math.IT
Downlink Achievable Rate Analysis in Massive MIMO Systems with One-Bit DACs
在这封信中，我们调查的大规模多输入多输出（MIMO）系统的下行链路性能的基站配备了一位模数/数模转换器（ADC/DAC）。考虑到基于训练的传输，我们假设基站（BS）采用线性最小均方误差（LMMSE）信道估计器，并将信道估计作为真实信道来预编码数据符号。我们推导出匹配滤波器（MF）预编码的下行链路可达速率的表达式。一个详细的分析所产生的功率效率追求使用我们的表达式的可实现的速率。数值结果验证了我们的分析。特别是，它示出，与传统的大规模MIMO系统相比，在一比特的大规模MIMO系统的性能损失可以通过在BS部署大约2.5倍多的天线来补偿。
2017-02-10 cs.IT math.IT
Iterative Hybrid Precoder and Combiner Design for mmWave MIMO-OFDM Systems
研究了毫米波（mmWave）频段多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统中的混合预编码合路器设计问题。本文提出了一种新的迭代算法来设计前向和反向信道中基于码本的模拟预编码器和合并器。在每次迭代中，我们应用压缩感知（CS）技术来有效地估计等效MIMO-OFDM毫米波信道。然后，基于正交匹配追踪（OMP）算法获得模拟预编码器或组合器，以减轻不同数据流之间的干扰，并最大化频谱效率。最后根据有效基带信道得到数字预编码器和合路器，进一步提高频谱效率。仿真结果表明，所提出的迭代混合预编码合并算法具有显著的性能优势。
2017-04-26 cs.IT math.IT
A Relaxed Energy Function Based Analog Neural Network Approach to Target Localization in Distributed MIMO Radar
模拟神经网络在解决优化问题方面具有很好的效果，已被用于分布式多输入多输出（MIMO）雷达的目标定位。针对分布式MIMO雷达目标定位问题，设计了一种新的基于松弛能量函数的神经网络。我们从最大似然（ML）目标定位与一个复杂的目标函数，它可以转化为一个易于处理的等式约束，通过引入一些辅助变量。与现有的拉格朗日规划神经网络（LPNN）方法不同，我们进一步放松了目标定位的优化问题，不再需要拉格朗日乘子项，从而得到一个具有更好凸性的放松的能量函数。基于松弛的能量函数，实现了结构简单、收敛速度快的RNF神经网络。此外，RNFNN方法扩展到存在发射机和接收机定位误差的定位。结果表明，所提出的定位方法的性能实现了Cramér-Rao下限（CRLB）在更宽的信噪比（SNR）的范围内。与最先进的方法进行了广泛的比较，证明了所提出的方法在性能改善和计算复杂性（或收敛速度）方面的优势。
2022-10-19 cs.IT eess.SP math.IT
Continuous Analog Channel Estimation Aided Beamforming for Massive MIMO Systems
模拟波束成形仅使用一个上/下变频链，大大降低了大规模天线收发器的实现成本。然而，当与传统的信道估计（CE）技术一起使用时，它引起大的导频开销。这是因为这些CE技术涉及数字处理，要求上/下变频链在天线维度上进行时间复用。本文介绍了一种新的CE技术，称为连续模拟信道估计（CACE），避免了数字处理，使模拟波束形成在接收机，并提供额外的弹性对振荡器相位噪声。通过避免上/下变频链的时分复用，CE开销显著降低，并且进一步变得与天线元件的数量无关。在CACE中，参考音调与数据信号一起被连续地发送，并且接收器使用接收到的参考信号作为匹配滤波器来组合数据信号，尽管是经由模拟处理。我们提出了一个接收机架构的CACE，分析其性能的振荡器相位噪声的存在下，并获得接近最佳的系统参数和功率分配。讨论了利用CACE的发射波束形成和初始接入过程。仿真结果表明，与传统CE相比，CACE提供了相位噪声弹性和CE开销的显着减少，而遭受的信号与干扰加噪声比只有很小的损失。
2019-08-22 cs.IT math.IT
Direction-Assisted Beam Management in Full Duplex Millimeter Wave Massive MIMO Systems
全双工（FD）技术的最新应用集中于实现同时的控制通信和数据传输以减少控制信息交换开销，这影响端到端延迟和频谱效率。在本文中，我们提出了一个同时的毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的方向估计和数据传输方案，使最近的FD MIMO技术与降低硬件复杂度的自干扰（SI）消除。我们将所提出的框架应用于毫米波模拟波束管理问题，考虑配备有实现下行链路模拟波束成形的大型发射天线阵列和用于上行链路到达方向（DoA）估计的少量数字控制接收天线元件的基站。提出了一种用于设计DOA辅助模拟波束形成器和模拟以及数字SI消除的联合优化框架，其目标是最大化可实现的下行链路速率。我们的仿真结果表明，该方案优于其传统的半双工对应，产生减少的DOA估计误差和优越的下行链路数据率。
2021-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
Energy efficiency of mmWave massive MIMO precoding with low-resolution DACs
随着6GHz以下频谱的拥塞，对工作在毫米波频谱上的大规模多输入多输出（MIMO）系统的兴趣日益增长。为了降低这种大规模MIMO系统的功耗，最近已经提出了混合模拟/数字收发器和低分辨率数模/模数转换器的应用。在这项工作中，我们调查的能量效率的量化混合发射机配备了一个完全/部分连接的相移网络组成的有源/无源移相器，并比较它的量化数字预编码器。我们引入了一种基于加性量化噪声近似的量化单用户MIMO系统模型，考虑了实际的功耗和损耗模型，以评估发送预编码方法的频谱和能量效率。仿真结果表明，部分连接的混合预编码器可以更节能的数字预编码器相比，而全连接的混合预编码器表现出较差的能量效率一般。此外，相移组件的拓扑提供了能量-频谱效率的折衷：有源移相器提供更高的数据率，而无源移相器保持更好的能量效率。
2018-06-14 cs.IT math.IT
