Coordinated Regularized Zero-Forcing Precoding for Multicell MISO Systems with Limited Feedback
研究了有限反馈多小区多用户多输入单输出系统的协调正则迫零预编码。我们首先推导出一个近似的预期信号与干扰加噪声比的建议计划与完美的信道方向信息（CDI）在基站（BS）。我们还推导出一个预期的SINR近似有限反馈系统与随机矢量量化（RVQ）的码本CDI在BS。使用基于RVQ的有限反馈CDI的预期干扰结果，我们提出了一种自适应反馈比特分配策略，通过划分服务和小区外干扰信道之间的比特总数来最小化预期干扰。数值结果表明，所提出的自适应反馈比特分配方法提供了一个频谱效率增益比现有的协调迫零方案。
2016-02-17 cs.IT math.IT
Polarization-Dependent Loss Mitigation via Orthogonal Design Precoding and Interference Cancellation
针对偏振相关损耗信道，本文通过仿真验证正交设计预编码与干扰消除方案在 16-QAM 和 Chase 译码扩展汉明内码下仍有效，并提出仅需单内码、无 PDL 时无损失的近最优实用变体。
2025-03-14 cs.IT math.IT
Large System Analysis of Cognitive Radio Network via Partially-Projected Regularized Zero-Forcing Precoding
在本文中，我们考虑一个认知无线电（CR）网络中，一个次要的多天线基站（BS）试图与多个次要用户（SU）使用的无线电频谱，最初分配给多个主要用户（PU）进行通信。在这里，我们采用部分投影正则化迫零（PP-RZF）预编码来控制PU处的干扰量并最小化SU间干扰。PP-RZF预编码将SU的信道部分地投影到从辅BS到PU的信道的零空间中。正则化参数和投影控制参数用于平衡到PU和SU的传输。然而，搜索的最佳参数，这可以最大化的遍历和率的CR网络，是一个苛刻的过程，因为它涉及到蒙特卡洛平均。然后，我们推导出一个确定性表达式的遍历和率实现的PP-RZF预编码使用最近的进展，在大尺寸随机矩阵理论。确定性等价使我们能够有效地确定PP-RZF预编码中的两个关键参数，因为不需要Monte-Carlo平均。通过分析还获得了一些见解。
2015-05-18 cs.IT math.IT
Low-Complexity Zero-Forcing Precoding for XL-MIMO Transmissions
部署具有渐进大孔径的天线阵列将是在超5G系统中实现大规模MIMO理论增益的核心。这种超大型MIMO（XL-MIMO）系统经历在常规大规模MIMO系统中通常观察不到的传播条件，诸如空间非平稳性和近场传播。此外，由于与这种大规模场景相关联的过高的复杂性，诸如迫零（ZF）的标准预编码方案可能不适用于XL-MIMO传输。我们提出了两种新的预编码方案，旨在降低复杂性，而不会失去太多的性能。所提出的方案利用平面波近似和用户分组来获得ZF预编码器的低复杂度近似。我们的仿真结果表明，所提出的方案提供了一个性能和复杂性权衡的可能性相比，基准计划。
2021-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
Zero-Forcing Precoding for Frequency Selective MIMO Channels with $H^\infty$ Criterion and Causality Constraint
我们考虑在存在符号间干扰的情况下，通过因果和线性时不变预编码器对频率选择性MIMO信道进行迫零均衡。我们的动机是双重的。首先，我们关注的是因果预编码器的最佳性能从最坏的情况下的角度来看。因此，我们构建了一个最佳的因果预编码器，而与其他作品相反，我们的建设不限于有限或理性的脉冲响应。此外，我们推导出一种新的数值方法来计算因果预编码器可实现的最佳性能指标给定的信道。这个量在最佳预编码器的数值确定中是重要的。
2008-10-27 cs.IT math.IT
Deep Learning-Aided Delay-Tolerant Zero-Forcing Precoding in Cell-Free Massive MIMO
在无小区大规模多输入多输出（CFmMIMO）的背景下，迫零预编码（ZFP）在频谱效率方面是优越的。然而，由于前传和处理延迟，它遭受信道老化。在本文中，我们提出了一种鲁棒的方案，即延迟容忍迫零预编码（DT-ZFP），它利用深度学习辅助信道预测来减轻过时的信道状态信息（CSI）的影响。由一组用户特定的预测模块组成的预测器是专门为这种多用户场景设计的。利用由预测时域带来的自由度，可以并行化通过前传网络的CSI和预编码数据的递送以及通过空中接口的用户数据和导频的传输。因此，DT-ZFP不仅有效地对抗信道老化，而且避免了CFmMIMO中规范ZFP的低效停止和等待机制。
2022-10-11 cs.IT eess.SP math.IT
Zero-Forcing Per-Group Precoding (ZF-PGP) for Robust Optimized Downlink Massive MIMO Performance
在本文中，我们提出了一种新的组合式迫零每组预编码（ZF-PGP）方法，与ZF预编码技术相比，该方法实现了非常高的增益，同时它同时提供单独的单独流以到达单独的用户设备（UE），即，它消除了由组的UE进行协调的联合解码的需要。虽然ZF-PGP通常与组内接近最优的每组预编码（PGP-WG）相比会经历性能损失，但它比PGP-WG更容易实现。该方法在相关信道中或者在天线组的总数大于该组的可用虚拟信道模型波束（VCMB）数的情况下与组合频分和空分复用（CFSDM）结合工作得非常好。如我们通过多个示例所示，对于均匀线性阵列（MIMO），通过将所提出的技术与大规模多输入多输出（MIMO）和有限字母表的联合空分复用（JSDM-FA）类型的混合预编码或CFSDM相结合，实现了在UE处具有降低的复杂度的非常有效的、接近最优的设计，同时每个UE独立地解码其接收的数据，而不受去往其它UE的数据的干扰。由于JSDM-FA的统计信道状态信息（SCSI）内波束形成，组很容易识别。我们表明，结合ZF-PGP方案实现了非常高的增益相比，ZF和正则化ZF（RZF）预编码和其他修改的次优技术的研究，而其复杂度仍然相对较低，由于PGP-WG。我们还证明了所提出的预编码技术的信道估计误差的鲁棒性，表现出最小的性能损失。
2018-10-18 cs.IT math.IT
Performance Analysis for Massive MIMO Downlink with Low Complexity Approximate Zero-Forcing Precoding
迫零（ZF）预编码由于其接近最优的性能而在大规模MIMO下行链路中起着重要作用。然而，所涉及的矩阵求逆的高计算成本阻碍了它的应用。在本文中，我们采用一阶诺依曼级数（NS）的低复杂度近似。通过在预处理矩阵中引入一个松弛参数和一个用户对其他用户的干扰，我们提出了身份加列NS（ICNS）方法。通过选择干扰最大的用户进一步利用多用户分集增益，提出了有序ICNS方法。在此基础上，针对3种典型的大规模MIMO场景，分析了ICNS方法与现有的基于单位矩阵的NS（INS）方法相比，由于求逆近似而导致的性能损失及其相对于INS的性能增益。最后，仿真验证了我们的分析结果，也表明，所提出的两种设计实现了更好的性能复杂度比理想的ZF和现有的低复杂度ZF预编码实际大天线数，相关的信道和不那么小的负载因子的权衡。
2017-11-01 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Zero-Forcing Precoding in Multi-Cell One-Bit Massive MIMO Downlink
研究了多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统的下行链路性能，该系统在每个基站（BS）的接收和发送射频（RF）链中采用1位模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），以降低功耗。我们利用Bussgang分解推导出最小均方误差（MMSE）信道估计在每个基站的基础上接收的量化的上行链路训练信号，和渐近封闭形式的表达式下实现的下行链路速率下一位量化迫零（ZF）预编码使用估计的信道。导出的表达式明确地示出了量化噪声、热噪声、导频污染和干扰的影响，并且被用来研究在一比特MIMO系统的每个BS处执行以及常规MIMO系统所需的附加天线的数量。数值结果验证了我们的分析，并显示，尽管需要更多的天线来实现相同的和平均速率，一比特的大规模MIMO系统是更节能的比传统的系统，特别是在高采样频率。
2023-03-06 cs.IT math.IT
Symbol-Level Precoding Through the Lens of Zero Forcing and Vector Perturbation
符号级预编码（Symbol-level precoding，SLP）是多用户多输入多输出（multi-input-multi-output，MIMO）信道中物理层传输预编码的一种新方法。它利用了基本的符号星座结构，而传统的线性预编码的范例没有，以提高符号级的性能，如符号错误概率（SEP）。它还允许预编码器采取比线性预编码更一般的形式。本文旨在更好地理解SLP和线性预编码之间的关系，随后的设计影响，以及现有SLP范围之外的进一步连接。聚焦于正交幅度调制（QAM）星座，我们的研究是建立在一个基本的信号观察，即，SLP可以等价地表示为迫零（ZF）的线性预编码方案增加了一些适当选择的符号相关的扰动项，和一些扩展形式的SLP是等价的矢量扰动（VP）的非线性预编码方案增加了上述扰动项。我们研究如何从这种扰动ZF和VP解释产生的见解可以利用i）大大简化某些SLP设计标准的优化，即，总功率或峰值功率最小化受SEP质量保证;和ii）绘制与一些现有的SLP设计的连接。我们还触及的分析方面表明，在总功率最小化的标准下，基本的ZF计划是一个接近最佳的SLP计划时，QAM的顺序是非常高的-这给出了一个重要的含义，SLP是更有用的低阶QAM的情况下。数值结果进一步表明了不同的SLP设计的优点和局限性来自扰动ZF和VP的解释。
2022-02-14 cs.IT eess.SP math.IT
Finite Word Length Effects on Transmission Rate in Zero Forcing Linear Precoding for Multichannel DSL
串音干扰是铜线传输的限制因素。串扰消除技术在DSL传输速率的下一次飞跃中显示出巨大的潜力。在硬件中实现串扰消除技术时的一个重要问题是有限世界长度对性能的影响。在本文中，我们提供了一个分析的线性迫零预编码器的性能，用于串扰补偿，在有限的字长错误的存在。我们量化分析预编码器字长和传输速率退化之间的权衡。更具体地说，我们证明了一个简单的公式的传输速率损失作为用于预编码，信噪比，和标准线路参数的位数的函数。我们证明，通过模拟真实线路，我们的估计的准确性。此外，我们的结果是稳定的信道估计误差的存在。最后，我们展示了如何使用这些估计作为DSL线性串扰预编码器的设计工具。例如，我们表明，对于标准的VDSL 2预编码系统，14位表示的预编码器条目的结果在容量损失低于1%的线路超过300米。
2008-10-09 cs.IT math.IT
Ordered Tomlinson-Harashima Precoding in G.fast Downstream
G.fast是即将到来的下一代DSL标准，设想使用高达212 MHz的带宽。这些频率下的远端串扰（FEXT）大大克服了直接链路。基于非线性Tomlinson-Harashima预编码（THP）的消除被证明比标准线性预编码具有显着的优势。本文提出了一种新的THP结构，其中连续干扰预消除的顺序可以优化与非合作接收机的下游。将优化方案与无线下行链路中广泛采用的等速率THP结构进行了比较。这两种方法的结构和性能显着不同，有利于所提出的计划。使离散多音调制的每个音的最小速率（最大-最小公平性）最大化的排序是熟悉的V-BLAST排序。然而，V-BLAST不导致全局最大值时，独立地应用于每个音。所提出的新的动态排序（DO）策略考虑到非对称信道统计，以产生最高的最小聚合速率。
2015-09-03 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Regularized Zero Forcing for Multiuser MIMOME Channels
本文提出了一种新的线性预编码方案，用于MIMOME信道的下行链路传输，称为安全正则迫零。该方案修改了正则化迫零预编码，使得波束形成器进一步抑制了对窃听者的信息泄漏。该方案的特点是在大系统的限制，并推导出一个封闭形式的表达式，每个用户可实现的遍历保密率。数值研究表明，对窃听者的信道质量的高鲁棒性。
2019-12-01 cs.IT math.IT
Large-System Analysis of Joint User Selection and Vector Precoding with Zero-Forcing Transmit Beamforming for MIMO Broadcast Channels
研究了在发射端具有理想信道状态信息的多输入多输出（MIMO）广播信道（MIMO-BC）。作为联合用户选择（US）和矢量预编码（VP）与迫零发射波束形成（ZF-BF），US和连续VP（CVP）（US-CVP）和数据相关US（DD-US）的研究。利用统计物理学中的副本方法，分析了在大系统极限下两种US-VP方案的能量损失，在大系统极限下，用户数、选择用户数和发射天线数趋于无穷大，且它们的比值保持不变.在大系统极限下得到了四个观测结果：首先，DD-US的副本对称性（RS）和一步副本对称性破缺（1 RSB）假设可以分别为低和中等系统负载提供可接受的近似。其次，DD-US优于CVP与随机US的低到中等的系统负载的能量惩罚方面。第三，DD-US的渐近能量损失是不可区分的，从US-CVP低系统负载。最后，作者在以前的工作中提出的DD-US的贪心算法可以实现低到中等的系统负载的性能接近最优。
2012-04-18 cs.IT math.IT
Asymptotic Behavior of Zero-Forcing Precoding based on Imperfect Channel Knowledge for Massive MISO FDD Systems
本文研究FDD大规模MISO系统中基于LS和LMMSE信道估计的迫零预编码渐近行为，证明LS估计在导频数少于天线数时仍可实现渐近无干扰传输，而LMMSE在信道观测受污染时高发射功率下无法消除用户间干扰。
2023-12-04 cs.IT eess.SP math.IT
Local Partial Zero-Forcing Precoding for Cell-Free Massive MIMO
无小区大规模MIMO（多输入多输出）是用于5G及以后系统的有前途的分布式网络架构。它通过利用多个接入点（AP）处的信号协同处理、积极的空间用户复用和非凡的宏分集增益来保证高频谱效率（SE）的无处不在的覆盖。在这项研究中，我们提出了两个分布式预编码方案，称为\textit{local partial zero-forcing}（PZF）和\textit{local protective partial zero-forcing}（PPZF），进一步提高频谱效率，通过提供一个自适应的权衡之间的干扰消除和提升所需的信号，没有额外的前端传输开销，并实现了AP与很少的天线。在独立瑞利衰落信道、信道估计误差和导频污染的假设下，我们推导出了可实现的SE的封闭形式的表达式。PZF和PPZF可以大大优于最大比传输和迫零，并且它们的性能与正则化迫零（RZF）所实现的性能相当，RZF是下行链路中的基准。重要的是，这些封闭形式的表达式可以用来设计最佳的（长期）功率控制策略，也适合于RZF，其封闭形式的表达的SE是不可用的。
2020-04-16 cs.IT eess.SP math.IT
Zero-Forcing MU-MIMO Precoding under Power Amplifier Non-Linearities
本文提出了一种非线性感知零强迫预编码方案，通过利用功率放大器的非线性特性实现干扰消除，以提高MU-MIMO系统的性能。
2025-12-02 cs.IT eess.SP math.IT
Constructive Interference in Linear Precoding Systems: Power Allocation and User Selection
最近已经提出了以建设性的方式利用干扰用于多用户、多天线发射机的下行链路。这种新颖的线性预编码技术（在本文中被称为相长干扰迫零（CIZF）预编码）已经表现出优于传统方法的实质性增益;该概念是在逐个符号的基础上仅消除不增加预期信号功率的干扰用户。在本文中，对最大化的CIZF系统的性能相对于一些度量（吞吐量或公平性）的功率分配问题进行了研究。更重要的是，它表明，新的预编码方案的性能可以进一步提高通过选择一些建设性的多用户干扰项在预编码器的设计。最后，基于用户选择对传统迫零（ZF）预编码的显著影响，研究了新预编码方法的用户选择问题。提出了一种新的迭代、低复杂度的CIZF用户选择算法。仿真结果显示了该算法的增益相比，已知的用户选择方法。
2013-03-29 cs.IT math.IT
Regularized Zero-Forcing Precoding Aided Adaptive Coding and Modulation for Large-Scale Antenna Array Based Air-to-Air Communications
我们提出了一种正则化迫零发送预编码（RZF-TPC）辅助和基于距离的自适应编码和调制（ACM）方案，以支持航空通信应用，通过利用大规模天线阵列和链路自适应的高频谱效率。我们的RZF-TPC辅助和基于距离的ACM方案根据通信飞机之间的距离切换其模式。我们推导出封闭形式的渐近信号与干扰加噪声比（SINR）表达式的RZF-TPC的航空信道，这是Rician，依赖于一个非中心的信道矩阵，主要是由确定性的视线组件。现实的信道估计误差和同信道干扰的影响被认为是在这个近似的封闭形式的SINR公式的推导。此外，我们推导出的最佳正则化参数，最小化均方检测误差的解析表达式。基于我们的渐近近似SINR公式的可实现的吞吐量表达式，然后利用作为建议的RZF-TPC辅助和基于距离的ACM计划的设计指标。Monte-Carlo仿真结果验证了我们的理论分析，以及调查的关键系统参数的影响。仿真结果与理论结果吻合较好。在两个通信飞行器以920 km/h的典型巡航速度飞行、在相反方向上飞行达740 km的距离花费大约24分钟的时间段的特定示例中，RZF-TPC辅助的和基于距离的ACM能够借助于64个发射天线和4个接收天线来发射总共77兆字节的数据，其显著高于我们先前的本征波束成形发射预编码辅助和基于距离的ACM基准。
2018-07-17 cs.IT math.IT
Secrecy Analysis for MISO Broadcast Systems with Regularized Zero-Forcing Precoding
本文针对大规模MISO广播系统中RZF预编码的保密性能展开研究，利用RMT推导联合分布的CLT，得到三种场景下ESR和SOP的闭式近似，评估了保密中断用户比例及所需发射天线数，结果表明外部Eve的保密损失更高。
2025-11-14 cs.IT math.IT
Explicit Lower Bounds on the Outage Probability of Integer Forcing over Nrx2 Channels
本文研究了在复合多输入多输出信道中整数强迫均衡的性能。作为容量间隙的函数的所得中断概率的上界先前已经被导出，假设在传输之前应用从循环酉系综提取的随机预编码矩阵。在目前的工作中，一个简单而明确的下限上的最坏情况下的中断概率推导出的情况下，系统具有两个发射天线和两个或更多的接收天线，利用属性的雅可比系综。推导出的下界也扩展到随机空时预编码，并可能作为一个有用的基准评估各种代数空时预编码方案的相对优点。我们进一步表明，下界可以适应的情况下，一个$1 \times N_t$系统。作为一个应用程序，我们推导出封闭形式的瑞利衰落多址接入信道，所有终端都配备了一个单一的天线的速率容量的界限。最后，我们证明了与分布式空时编码相结合的整数强制均衡能够接近这些界限。
2017-12-04 cs.IT math.IT
Full Diversity Unitary Precoded Integer-Forcing
我们考虑一个点对点的平坦衰落MIMO信道，信道状态信息在发送端和接收端都已知。在发射机侧，在每个天线处采用网格编码方案以将信息符号映射到从相同码本中提取的独立网格码字。然后，将每个格形码字乘以酉预编码矩阵${\bf P}$，并通过信道发送。在接收器侧，采用整数强制（IF）线性接收器。我们将该方案表示为酉预编码整数强迫（UPIF）。我们表明，UPIF可以实现全分集的约束下，基于最短向量的预编码矩阵${\bf P}$产生的格。这个约束和一个更简单的版本提供了两种类型的全分集UPIF的设计标准。类型I使用在每个信道实现时适配的酉预编码器。类型II使用酉预编码器，其对于所有信道实现保持固定。然后，我们验证了我们的结果，在$2\times2$，和$4\times 4$ MIMO使用不同的QAM星座的计算机模拟。我们最后表明，建议的类型II UPIF优于MIMO预编码X-码在高数据率。
2015-04-01 cs.IT math.IT
Steepest Gradient-Based Orthogonal Precoder For Integer-Forcing MIMO
在本文中，我们开发了一个正交预编码方案的整数强制（IF）的线性接收机使用最陡梯度算法。虽然该方案可以被视为酉预编码整数强迫（UPIF）的特殊情况，但它有两个主要优点。首先，正交预编码在可达速率、中断概率和出错率方面优于其酉对应物。我们通过理论和数值分析验证了这一优势。其次，它表现出较低的复杂度，因为正交矩阵的维数是一半的酉矩阵在实值域。为了找到“好”的正交预编码矩阵，我们提出了一个有效的算法的基础上最陡梯度算法，利用正交矩阵的几何性质作为李群。该算法具有较低的复杂度，可以很容易地应用到任意的MIMO配置。我们还在数值上确认，所提出的正交预编码在某些情况下优于UPIF类型II，并且在高阶QAM方案中优于X预编码器，例如，$64$ -和$256$ -QAM。
2019-04-19 cs.IT math.IT math.OC
Optimal Multiuser Zero-Forcing with Per-Antenna Power Constraints for Network MIMO Coordination
我们考虑多小区多输入多输出（MIMO）协调下行链路传输，也称为网络MIMO，每天线功率约束下。我们研究了一种简单的多用户迫零（ZF）线性预编码技术，称为块对角化（BD）网络MIMO。提出了具有天线功率约束的BD的最优形式。它涉及到一种新的方法，优化预编码矩阵在整个零空间的其他用户的传输。通过求解吞吐量最大化问题的对偶，得到了一种迭代的梯度下降方法，该方法能够全局有效地找到最优的预编码矩阵。全面的仿真说明了几个网络MIMO协调的优势时，使用最佳BD计划。其可实现的吞吐量相比，通过最近建立的对偶概念下，每天线功率约束的容量区域。
2013-04-16 cs.IT math.IT math.OC
Integer-Forcing Precoding: A Geometric Perspective and Low-Complexity Algorithm Design
Beihang University（北京航空航天大学）；Pengcheng Laboratory（鹏城实验室）；Shenzhen Institute of Beihang University（北京航空航天大学深圳研究院）；College of Cyber Security, Jinan University（暨南大学网络空间安全学院）；School of Information Science and Engineering, Southeast University（东南大学信息科学与工程学院）
本文提出了一种多项式时间算法，通过几何结构分解解决整数强迫预编码的最优整数矩阵和功率缩放矩阵联合优化问题。
2026-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Adaptive Regularized Zero-Forcing Beamforming in Massive MIMO with Multi-Antenna Users
针对大规模MIMO多天线用户场景，提出基于用户信道SVD的分层自适应正则化迫零波束成形算法，推导了逆协方差矩阵条件数估计，仿真验证其在相同时耗下性能优于现有线性预编码方法。
2023-07-25 cs.IT cs.NI math.IT
Millimeter Wave Massive MIMO Downlink Per-Group Communications with Hybrid Linear Precoding
我们解决的问题，分析和分类组中的下行链路信道环境中的毫米波长小区，占路径损耗，多径衰落，和用户设备（UE）阻塞，通过采用混合传播和多径衰落模型，从而使用准确的组间干扰建模。基站（BS）采用大型均匀平面阵列（UPA）来促进高效率的大规模多输入多输出（MIMO）通信。UE配备有单个天线并且均匀地分布在小区内。关键问题是分析和定义预编码组。因为在组之间期望公平类型的吞吐量，所以必要时采用组合频分和空分复用（CFSDM）。我们表明，通过采用三个子载波频率，可以有效地将UE分成高吞吐量组，每组采用基于虚拟信道模型波束（VCMB）的内部预编码，然后是高效的多用户多输入多输出（MU-MIMO）外部预编码器。对于每一组，我们研究了三种不同的分组方法，提供不同的优势。我们表明，零强制每组预编码（ZF-PGP）的零强制预编码（ZFP）提供的改进是非常高的。
2020-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
Multiple Access for Small Packets Based on Precoding and Sparsity-Aware Detection
现代移动终端经常产生大量的小数据分组。对于这些分组，由于服务资源的较差利用，遵循传统的媒体接入控制协议是低效的。我们提出了一种新的多址接入方案，采用基于块扩展的预编码在发射机和稀疏感知检测方案在基站。该方案非常适合新兴的大规模多输入多输出（MIMO）系统，以及传统的蜂窝系统与少量的基站天线。发射机采用时域中的预编码来实现许多用户的同时传输，这些用户甚至可以多于基站处的接收天线的数量。该系统被建模为具有块稀疏未知数的线性方程组。我们首先采用块正交匹配追踪（BOMP）算法恢复传输信号。在此基础上，提出了一种改进的干扰消除BOMP算法（ICBOMP），该算法利用纠错和检测编码技术，在BOMP算法的每次迭代过程中实现完美的干扰消除。确定了保证数据恢复的条件。仿真结果表明，该方案可以容纳更多的同时传输比传统的方案在典型的小包传输场景。
2014-09-04 cs.IT math.IT
Iterative Access Point Selection, MMSE Precoding and Power Allocation for Cell-Free Networks
在这项工作中，我们提出了迭代接入点（AP）选择（APS），线性最小均方误差（MMSE）预编码和功率分配技术的无小区大规模多输入多输出（MIMO）系统。我们考虑单天线用户和多天线AP的下行链路信道。我们推导出建议的迭代APS技术，其次是MMSE预编码和最佳的，自适应的，统一的功率分配方案的和速率表达式。仿真结果表明，该方法优于现有的共轭波束形成（CB）和迫零（ZF）计划，并保持良好的性能与APS，在存在完美和不完美的信道状态信息（CSI）。
2021-04-12 cs.IT math.IT
Performance Assessment of MIMO Precoding on Realistic mmWave Channels
在本文中，多用户多输入多输出（MIMO）系统的性能进行评估的信干噪比和容量。我们专注于下行链路单小区的情况下，不同的预编码器进行了研究。在所考虑的预编码器中，我们的范围从不同的波束网格（GoB）优化方法到线性预编码器（例如，匹配滤波和迫零）。该性能评估包括不完美的信道估计，并且在两个实际的毫米波5G传播信道上执行，这两个信道是在纽约大学（NYU）进行的测量活动或3GPP信道模型之后模拟的。我们的评估允许掌握毫米波现实场景中的预编码性能的知识。结果突出了良好的性能的GoB优化方法时，采用一个现实的信道模型与方向性。
2019-03-27 cs.IT cs.NI math.IT
Low-Resolution Precoding for Multi-Antenna Downlink Channels and OFDM
下行链路预编码被考虑用于多径多输入单输出信道，其中基站使用正交频分复用和低分辨率信令。提出了一种量化坐标最小化（QCM）算法，并将其性能与其他预编码算法进行了比较，包括平方无穷范数松弛（SQUID），多天线贪婪迭代量化（MAGIQ）和最大安全裕度预编码。MAGIQ和QCM实现了最高的信息速率，QCM具有最低的复杂度，以乘法的数量来衡量。计算导频辅助信道估计和数据辅助信道估计的信息速率。5G低密度奇偶校验码的比特出错率证实了信息理论计算。在发射机处具有不完善信道知识的仿真表明，QCM和SQUID的性能以与具有高分辨率量化器的迫零预编码类似的方式下降。
2022-08-29 cs.IT math.IT
SLNR Based Precoding for One-Bit Quantized Massive MIMO in mmWave Communications
大规模多输入多输出（MIMO）是5G无线通信的关键技术，有望大幅提高容量。低分辨率数据转换器的使用对于大规模MIMO至关重要，以使整体传输尽可能具有成本效益和能源效益。在这项工作中，我们考虑了下行毫米波（mmWave）传输的情况下，多个用户同时服务的大规模MIMO与一位数/模（D/A）转换器。特别是，我们提出了一种新的预编码器设计的基础上的信号泄漏加噪声比（SLNR），最大限度地减少能量泄漏到不需要的用户，同时考虑到由于非线性一位量化的损害。我们表明，众所周知的正则化迫零（RZF）预编码器是一个特定版本的建议SLNR为基础的预编码器，这是当量化损伤完全忽略。数值结果强调显着的性能改善，以及所提出的SLNR为基础的预编码器相比，无论是RZF或迫零（ZF）预编码器。
2019-02-12 cs.IT math.IT
Low-Complexity Precoding for Extremely Large-Scale MIMO Over Non-Stationary Channels
超大规模多输入多输出（XL-MIMO）技术是未来第六代（6 G）网络实现更高性能的重要技术。在实践中，各种线性预编码方案，例如迫零（ZF）和正则迫零（RZF）预编码，能够在传统的大规模MIMO（mMIMO）系统中实现大的频谱效率（SE）和低的比特出错率（BER）。然而，由于固有的空间非平稳性和高计算复杂性，这些方法在非常大规模的区域中是无效的。为了解决这个问题，我们研究了一种低复杂度的预编码算法，例如，随机Kaczmarz（rKA），考虑到空间非平稳特性的XL-MIMO系统。此外，我们提出了一种新的随机化模式，即，采样无替换rKA（SwoR-rKA），其具有比rKA算法更快的收敛速度。此外，推导了考虑子阵间干扰的下行XL-MIMO系统的SE的闭式表达式。数值结果表明，在SE性能相当的情况下，rKA和SwoR-rKA算法的复杂度比传统的RZF算法降低了51.3%.更重要的是，我们的算法可以有效地降低误码率时，发射机有不完善的信道估计。
2023-02-03 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Hybrid Precoding in Massive Multiuser MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）被设想为提供相当大的容量改进，但是以硬件的高复杂性为代价。在本文中，我们提出了一种低复杂度的混合预编码方案，以接近传统的基带迫零（ZF）预编码（称为全复杂度ZF），这被认为是一个虚拟的最佳线性预编码方案在大规模MIMO系统的性能。所提出的混合预编码方案，称为相位ZF（PZF），本质上是在RF域应用仅相位控制，然后基于从基带看到的有效信道执行低维基带ZF预编码。重量化的RF相位控制高达$2$位的精度也被认为是和招致非常有限的退化。该方案在理想瑞利衰落信道和稀疏散射毫米波（mmWave）信道中进行了仿真，都达到了非常理想的性能。
2014-10-15 cs.IT math.IT
Linear Precoding for Broadcast Channels with Confidential Messages under Transmit-Side Channel Correlation
在本文中，我们分析了正则化信道反转（RCI）预编码的性能在多输入单输出（MISO）广播信道下的传输侧信道相关性的机密消息。我们推导出一个确定性等价的可实现的每用户的保密率几乎肯定是准确的发射天线的数量和用户的数量增长到无穷大，在一个固定的比例，我们确定的最佳正则化参数，最大化的保密率。此外，我们获得了确定性的等价物的保密率可实现的：（i）迫零预编码和（ii）单用户波束成形。我们的分析的准确性进行了验证，通过模拟有限大小的系统。
2013-04-23 cs.IT math.IT
Two-Tier Precoding for FDD Multi-cell Massive MIMO Time-Varying Interference Networks (Full Version)
大规模MIMO技术是未来无线通信网络中的一项很有前途的技术。然而，它也带来了许多实现上的挑战，例如，巨大的导频符号和反馈开销、实时全局CSI的要求、需要大量的RF链路以及高计算复杂性。我们考虑了一种用于多小区大规模MIMO干扰网络的两层预编码策略，其中外部预编码器用于小区间/簇间干扰消除，内部预编码器用于小区内复用。特别地，针对外预编码算法的计算复杂性问题，提出了一种低复杂度的在线迭代算法来跟踪时变信道下的外预编码器。我们遵循的优化技术和制定的格拉斯曼流形上的问题。我们提出了一个低复杂度的迭代算法，在静态信道下收敛到全局最优解。在时变信道中，我们提出了一种补偿技术来抵消时变最优解的变化。我们的理论结果表明，在一些温和的条件下，使用所提出的算法的目标外预编码器的完美跟踪是可能的。数值结果表明，与文献中的传统两层预编码技术相比，采用迭代补偿算法的两层预编码可以获得良好的性能，并显著降低复杂度。
2014-05-20 cs.IT cs.NI 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
Multi-Cell Multi-User Massive FD-MIMO: Downlink Precoding and Throughput Analysis
针对时分双工（TDD）多小区多用户大规模全维MIMO（FD-MIMO）网络，研究了下行链路预编码和功率分配策略。利用信道互易性，消除了DL信道状态信息（CSI）反馈，并且通过经由旋转不变技术（ESPRIT）估计信号参数，将DL多用户MIMO预编码与上行链路（UL）到达方向（DoA）估计相关联。假设UL导频的非正交/非理想扩频序列，UL DoA估计的性能被解析地表征，并且所表征的DoA估计误差被并入到相应的DL预编码和功率分配策略中。仿真结果验证了我们的分析特征的DoA估计的准确性，并表明，所介绍的多用户MIMO预编码和功率分配策略优于现有的基于迫零的大规模MIMO策略。
2018-09-26 cs.IT math.IT
User Scheduling for Coordinated Dual Satellite Systems with Linear Precoding
对交互式宽带卫星通信不断增长的需求正在推动当前的研究，以探索新的系统架构，以更积极的方式重用频率。为此，引入了双卫星系统的主题，其中卫星共享空间（即相同的覆盖区域）和频谱（即全频率重用）自由度。在每个多波束卫星，多用户干扰减轻采用迫零预编码与现实的每天线功率约束。然而，发射机分别服务的两组用户相互干扰。本贡献，提出了部分合作，即两个共存的发射机之间的协调，以减少干扰，提高整个系统的性能，同时保持适度的系统复杂度。在这个方向上，提出了一种启发式的，迭代的，低复杂度的算法，分配用户在两个干扰集。这种新的算法，提高了每个卫星和整个系统的性能，同时。第一个是通过最大化分配在同一集中的用户之间的正交性来实现的，从而优化迫零性能，而第二个是通过最小化两个集之间的干扰水平来实现的。仿真结果表明，该方法，与传统的技术相比，显着提高频谱效率。
2012-11-26 cs.IT math.IT
Cache-Aided Massive MIMO with Linear Precoding in Multi-cell Systems
在本文中，我们提出了一种新的联合缓存和大规模多输入多输出（MIMO）传输方案，称为\emph{cache-aided massive MIMO}，多小区下行链路传输到多个缓存使能接收器。利用所提出的方案，已经缓存了他们请求的文件（的一部分）的用户被卸载，并且因此在下行链路传输期间（部分）不活动。其他用户或者受益于用于减轻导频污染的高速缓存使能卸载，或者利用高速缓存但未请求的文件来消除上行链路信道估计和下行链路文件接收期间的干扰。此外，通过重新设计基于用户的缓存状态和信道状态信息的发送预编码器，我们获得了额外的自由度的大规模MIMO传输。对于给定的缓存状态，我们分析等效内容交付率（ECDR），即，对于采用重新设计的最大比传输（MRT）、迫零（ZF）预编码和正则化迫零（RZF）预编码的高速缓存辅助的大规模MIMO，经由高速缓存和大规模MIMO传输向请求用户递送所请求的文件的平均速率。基于推导的结果，（随机）未编码缓存和编码缓存的重新设计的预编码方案的性能的影响进行了研究。仿真结果验证了我们的推导，并表明，缓存是有益的预编码下行链路传输，因为它提高了发射功率分配，减轻内和小区间的干扰，并减少导频污染造成的损害。与传统的大规模MIMO没有缓存和缓存无关预编码相比，所提出的缓存辅助大规模MIMO方案实现了显着更高的ECDR，即使当用户的数量接近发射天线的数量。
2022-04-10 cs.IT math.IT
Power Allocation for Precoding in Large-Scale MIMO Systems with Per-Antenna Constraint
大规模MIMO系统由于其提供比传统无线系统显著更高的吞吐量的潜力而被认为是下一代无线通信技术的可能候选者之一。对于这样的系统，迫零（ZF）和共轭波束形成（CB）预编码已被认为是两种可能的实用空间复用技术，和他们的平均可实现的和速率已被推导出的和功率约束。然而，在实践中，基站处的发射功率在每个天线下受到约束。在这种情况下，最优功率分配是一个非常困难的问题。本文研究了大规模MIMO系统中基于ZF和基于CB的预编码在单天线约束下的次优功率分配方法，为实际应用提供参考。
2014-10-03 cs.IT math.IT
Cooperative MIMO Precoding with Distributed CSI: A Hierarchical Approach
分布式信道状态信息下的网络多输入多输出预编码问题是一个非常具有挑战性的问题，其最优解具有合理的复杂度仍然是难以捉摸的。在这种情况下，我们评估分层信息交换的价值，从而建立一个顺序之间的发射机（TX），以这样一种方式，一个给定的TX不仅可以访问其本地信道估计，但也可以在较少的通知TX的估计。假设正则化迫零（RZF）预编码在TX，我们提出了天真的，局部鲁棒性，和全局鲁棒次优策略的联合预编码设计。数值结果表明，分层信息交换带来了显着的性能增益，与局部和全局鲁棒算法执行非常接近最优RZF策略。最后，层次信息交换的成本相对于合作收益的检查和最佳的权衡数值评估。
2018-05-19 cs.IT math.IT
Network Massive MIMO for Cell-Boundary Users: From a Precoding Normalization Perspective
在本文中，我们提出了网络大规模多输入多输出（MIMO）系统，其中经由一个数字单元（DU）连接的三个无线电单元（RU）通过相同的无线电资源在小区边界处支持多个用户设备（UE），即，相同的频率/时间段。对于预编码设计，考虑了具有向量或矩阵归一化的迫零（ZF）和匹配滤波器（MF）。我们还推导出公式的下限和上限的可实现的总和速率为每个预编码。根据我们的分析结果，我们观察到，矢量归一化是更好的ZF，而矩阵归一化是更好的MF。给定的天线配置，我们还得到了最佳的切换点作为网络中的活跃用户的数量的函数。数值模拟证实了我们的分析
2012-09-19 cs.IT math.IT
How to Combine OTFS and OFDM Modulations in Massive MIMO?
本文提出在大规模MIMO下行链路中结合OTFS与OFDM调制，针对不同移动性用户采用混合方案，并分析FZF与PZF预编码，结果表明PZF结合信道增益分组可保障用户服务质量，且混合调制优于传统OFDM。
2023-10-13 cs.IT math.IT
Quantized CSI-Based Tomlinson-Harashima Precoding in Multiuser MIMO Systems
该文研究了在发射端基于量化信道状态信息（CSI）的多用户MIMO系统中Tomlinson-Harashima（TH）预编码的实现。与文献[1]中的结果相比，我们的方案适用于更一般的系统设置，其中系统中的用户数量可以小于或等于发射天线的数量。我们还研究了所提出的量化CSI为基础的TH预编码方案的可实现的平均和速率。给出了信道状态信息量化后系统的平均和速率的上界以及信道状态信息量化后系统的平均和速率损失的上界表达式。我们还提出了一些数值结果。结果表明，无论是在理想信道状态下还是在量化信道状态下，非线性TH预编码都能获得比线性迫零预编码更好的性能。此外，我们推导的TH预编码的平均速率损失的上界收敛到真实速率损失的速度比在[2]中获得的迫零预编码的速度更快，因为反馈比特数变大。分析和数值结果表明，非线性预编码比线性预编码更容易受到不完美CSI的影响。
2014-08-03 cs.IT math.IT
Linear Precoding in Cooperative MIMO Cellular Networks with Limited Coordination Clusters
在协作多天线下行链路蜂窝网络中，考虑用户速率的凹函数的最大化。提出了一种新的线性预编码技术--软干扰置零（SIN）技术，该技术的性能至少与迫零（ZF）波束形成技术相当。所有基站共享信道状态信息，但是每个用户的消息仅被路由到参与用户的协调集群的那些基站。当网络中有限大小的集群重叠时，SIN预编码特别有用，在这种情况下，诸如脏纸编码或ZF之类的传统技术不能直接应用。通过求解一系列凸优化问题来计算SIN预编码器。在中等信噪比下，部分网络协调下的SIN性能优于完全网络协调下的ZF。在重叠的协调集群，SIN预编码实现了相当高的吞吐量相比，近视ZF，特别是当集群是大的。
2010-08-13 cs.IT math.IT
Complex-BP-Neural-Network-based Hybrid Precoding for Millimeter Wave Multiuser Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）系统的高能耗已经成为毫米波（mm-Wave）通信场景中的一个突出问题。混合预编码技术通过将部分编码工作交给相移网络来完成，大大减少了射频（RF）链的数量，可以有效提高能量效率。然而，传统的基于数学方法的混合预编码算法往往遭受性能损失和高计算复杂度。提出了一种基于BP神经网络的混合预编码算法，该算法以全数字迫零（ZF）预编码为训练目标。考虑到基站信号的复杂性，我们选择了具有更丰富代表性的复合神经网络。此外，我们提出了复杂神经网络的激活函数和反向传播过程的梯度导数。仿真结果表明，所提出的混合预编码算法的性能可以最佳地接近ZF预编码。
2019-08-01 cs.IT eess.SP 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
Sum Capacity Loss Quantification With Optimal and Sub-Optimal Precoding in Heterogeneous Multiuser Channels
我们分析近似的最佳下行链路预编码技术的脏纸编码（DPC），和迫零预编码的次优技术，多用户信道的预期总容量损失。我们还考虑了最一般的情况下，多流传输到多个用户，在这里我们评估DPC和块对角化预编码之间的预期总容量损失。与以前不同的是，假设异质莱斯衰落，我们利用众所周知的仿射近似预测的预期总和容量差异两种预编码器类型（最佳和次优）在广泛的系统和传播参数。此外，对于单流传输，我们考虑加权和容量最大化的问题，其中提出了两种预编码器类型之间的和容量差异的类似量化。在这样做时，我们公开了，功率分配给不同的用户成比例，他们各自的权重渐近最大化的加权和容量。数值模拟，以证明开发的表达式相对于他们的模拟同行的紧密性。
2021-11-19 cs.IT math.IT
Downlink Precoding with Mixed Statistical and Imperfect Instantaneous CSI for Massive MIMO Systems
本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统中一种新的下行链路传输模式的可行性，仅具有统计信道状态信息（CSI）的用户和具有不完美瞬时CSI的用户。研究了混合利用统计CSI和非理想瞬时CSI的下行链路预编码设计问题。首先从理论上分析了两类用户之间的相互干扰对可达速率的影响。在此基础上，考虑到互干扰抑制，提出了一种扩展迫零（eZF）和扩展最大比传输（eMRT）预编码方法，分别以最小化基站总发射功率和最大化用户接收信号功率为目标。由于利用了统计CSI，避免了基于导频的信道估计，从而使更多的活跃用户，更高的系统和速率和更短的传输延迟。最后通过仿真验证了理论分析的正确性和所提出的预编码方法的优越性。
2017-11-30 cs.IT math.IT
Technical Report: Outage Performance of Full-Duplex MIMO DF Relaying using Zero-Forcing Beamforming
本文研究了多天线终端的解码转发协作网络中全双工中继的性能。更具体地说，通过分析端到端的统计，我们推导出精确的封闭形式的表达式的端到端中断概率的发送和接收ZFBF计划在瑞利衰落环境。一些选定的结果显示了一些有趣的观察有用的系统设计者。具体来说，我们观察到中断性能可以通过采用不同的天线配置的联合ZF为基础的预编码得到改善。
2017-03-09 cs.IT math.IT
A Deep Learning-Based Framework for Low Complexity Multi-User MIMO Precoding Design
在多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中，利用预编码抑制多用户干扰是一种提高频谱效率的技术，而追求高性能、低复杂度的预编码方法是近十年来的研究热点。传统的迫零（ZF）算法和加权最小均方误差（WMMSE）算法在复杂度和性能之间没有取得令人满意的折衷。在本文中，利用深度学习的力量，我们提出了一个低复杂度的MU-MIMO系统的预编码设计框架。其核心思想是将MIMO预编码问题转化为多输入单输出预编码问题，从而得到最优预编码结构的封闭形式。设计定制的深度神经网络来拟合从信道到预编码矩阵的映射。此外，输入降维，网络修剪和恢复模块压缩技术，以进一步提高计算效率。在此基础上，研究了该算法在实际MIMO正交频分复用（MIMO-OFDM）系统中的扩展。仿真结果表明，该算法在计算复杂性很低的情况下，获得了与WMMSE算法相似的性能。
2022-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
Max-Min Multi-Cell Aware Precoding and Power Allocation for Downlink Massive MIMO Systems
针对下行多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种最大最小多小区正则迫零（Max-MinMCA-RZF）预编码和功率分配方案。一般相关信道模型被认为是，和所采用的信道状态信息（CSI）捕获模型包括估计误差和导频污染的影响。我们使用随机矩阵理论的结果，以获得确定性的等价物，建议的最大-最小功率分配在大系统的限制，这仅仅取决于统计CSI，但不是对个人的信道实现。我们的数值计算结果表明，建议的最大-最小MCA-RZF预编码器实现了一个显着更高的网络范围内的最小速率比MCA-RZF和传统的RZF预编码器与均匀的功率分配，分别，以及传统的RZF预编码器与最大-最小功率分配。
2017-04-30 cs.IT math.IT
Successive Integer-Forcing and its Sum-Rate Optimality
整数强制接收机通过解码传输流的整数线性组合而不是流本身来将传统的线性接收机推广到多输入多输出信道。先前的工作已经表明，选择整数系数的额外自由度使该接收器能够在各种场景下接近最大似然解码的性能。然而，即使对于整数系数的最佳选择，均衡器输出处的加性噪声仍然是相关的。在这项工作中，我们研究了一个变量的整数强迫，称为连续整数强迫，利用这些噪声的相关性，以提高性能。该方案是传统线性接收机的连续干扰消除的整数强制对应。类似于后者，我们表明，连续整数强迫是实现容量时，它是可能的，以优化速率分配到不同的流。与标准的连续干扰消除接收机相比，连续整数强制接收机为实现速率元组的容量提供了更多的可能性，特别是更平衡的容量。
2013-07-08 cs.IT math.IT
