Sensing Aided OTFS Channel Estimation for Massive MIMO Systems
正交时频空间（OTFS）调制具有在高度移动场景中实现鲁棒通信的潜力。然而，估计OTFS系统的信道与高导频信令开销相关联，该高导频信令开销与最大延迟和多普勒扩展成比例。这对于大规模MIMO系统来说尤其具有挑战性，因为系统开销也随着天线数量的增加而增加。然而，一个重要的观察是，延迟，多普勒，和出发/到达信息的角度直接相关的距离，速度，和移动用户的方向信息和环境中的各种散射体。有了这个动机，我们建议利用雷达感测来获得有关环境中的移动用户和散射体的信息，并利用它来帮助大规模MIMO系统中的OTFS信道估计。作为实现我们的愿景的一种方法，本文将大规模MIMO系统中的OTFS信道估计问题制定为稀疏恢复问题，并利用雷达感测信息来确定支持（非零延迟多普勒抽头的位置）。提出的雷达传感辅助稀疏恢复算法进行评估的基础上准确的三维射线跟踪框架与共存的雷达和通信数据。结果表明，开发的传感辅助解决方案始终优于标准稀疏恢复算法（不利用雷达传感数据），并导致显着减少导频开销，这突出了基于OTFS的大规模MIMO系统的一个有前途的方向。
2022-09-22 cs.IT eess.SP math.IT
Low Complexity Precoding and Detection in Multi-user Massive MIMO OTFS Downlink
针对高多普勒扩展下多用户大规模MIMO系统性能下降问题，提出基于OTFS的基站多用户预编码器与用户端低复杂度检测器，复杂度随天线数和用户数线性增长，性能接近最优解调且比OFDM方案更抗多普勒扩展。
2020-11-24 cs.IT math.IT
MIMO-Zak-OTFS with Superimposed Spread Pilots
本文针对MIMO-Zak-OTFS系统提出一种在交叉模糊域分离的扩频导频设计，结合turbo迭代信道估计与检测，在vehicular-A信道下实现优异的估计与检测性能。
2025-10-23 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity ZF/MMSE Receivers for MIMO-OTFS Systems With Imperfect CSI
正交时频空间（OTFS）方案将时间和频率选择性信道转换为延迟-多普勒域中的几乎非选择性信道，为高速移动设备建立可靠的无线通信。针对具有理想和非理想接收信道状态信息的多输入多输出（MIMO）-OTFS系统，设计并分析了低复杂度迫零（LZ）和最小均方误差（LM）接收机。所提出的接收机提供了与常规对应方完全相同的解决方案，并且通过利用MIMO-OTFS信道矩阵的双循环性质、逐块逆和舒尔补来降低复杂度。我们还推导出，通过利用泰勒展开和随机矩阵理论的结果，一个紧密的近似后处理的信号与噪声加干扰比（SINR）的表达式在封闭形式的LZ和LM接收机。我们表明，推导出的SINR表达式，当平均在多个信道实现，准确地表征各自的比特出错率（BER）的完美和不完美的接收CSI。我们数值上显示了较低的误码率和较低的复杂性，所提出的设计超过国家的最先进的现有解决方案。
2020-10-09 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS Without CP in Massive MIMO: Breaking Doppler Limitations with TR-MRC and Windowing
正交时频空间（OTFS）调制是近年来出现的一种有效的波形，以解决线性时变信道。在OTFS文献中，假设每个OTFS块内的每组样本的近似恒定的信道增益。这导致OTFS在其可以容忍的最大多普勒频率上的限制。此外，OTFS信号中循环前缀（CP）的存在限制了调整其参数以提高其对信道时间变化的鲁棒性的灵活性。因此，在本文中，我们研究了从OTFS中去除CP开销并通过在大天线区域中的多天线处理来打破其多普勒限制的可能性。我们渐近分析了无CP的OTFS的时间反转最大比合并（TR-MRC）的性能。我们表明，双色散信道效应的平均在大天线制度时，最大多普勒频移是在OTFS的限制。然而，对于超过OTFS限制的相当大的多普勒频移，残留多普勒效应仍然存在。我们的渐近推导表明，这种效果收敛到缩放的接收符号的延迟尺寸与样本的贝塞尔函数，取决于最大多普勒频移。因此，我们提出了一种新的残余多普勒校正（RDC）窗口技术，可以打破OTFS的多普勒限制，并导致性能接近的线性时不变信道。最后，我们通过模拟证实了我们的主张的有效性。
2022-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
A Cyclic Shift Embedded Pilot based Channel Estimation for Multi-User MIMO-OTFS systems with fractional delay and Doppler
本文提出了一种基于循环移位嵌入式导频的多用户MIMO-OTFS系统信道估计方法，通过多维分解和压缩感知技术提升信道估计性能，同时减少导频开销达30%以上。
2025-12-02 cs.IT math.IT
Random Access with Massive MIMO-OTFS in LEO Satellite Communications
针对大量物联网设备与低轨卫星进行零星通信的情况，研究了免授权随机接入系统中的联合信道估计和设备活动检测问题。此外，采用具有正交时频空间（OTFS）调制的大规模多输入多输出（MIMO）来对抗地面-卫星链路的动态特性。首先分析了大时延和多普勒频移同时存在时单输入单输出OTFS的输入输出关系，然后将其推广到具有大规模多输入多输出的免授权随机接入OTFS。其次，利用信道在时延-多普勒-角度域的稀疏性，提出了一种二维模式耦合的分层先验与稀疏贝叶斯学习无协方差方法（TDSBL-CF），用于信道估计。然后，通过计算估计的信道的能量来检测活动设备。最后，提出了结合稀疏贝叶斯学习和二维卷积的广义近似消息传递算法（ConvSBL-GAMP），以减少TDSBL-CF算法的计算量。仿真结果表明，所提出的算法优于传统的方法。
2022-08-09 cs.IT eess.SP math.IT
GPU-Accelerated Robust Beamforming for OTFS Massive MIMO with CSI Uncertainty
School of Physics and Information Technology, Shaanxi Normal University（陕西师范大学物理与信息工程学院）
本文针对OTFS大规模MIMO在CSI不确定性下的鲁棒波束成形，提出基于SVC的数据驱动方法建模不确定性，并设计GPU加速ADMM算法，实现低功耗、高鲁棒与高效计算。
2026-09-29 cs.IT math.IT
LEO Satellite-Enabled Grant-Free Random Access with MIMO-OTFS
本文研究了低轨卫星支持的免授权随机接入系统中具有大差分时延和多普勒频移的联合信道估计和设备活动检测问题。此外，多输入多输出（MIMO）与正交的时间-频率空间调制（OTFS）被用来对抗地面-卫星链路的动态。为了简化计算过程，我们沿着延迟维度并行估计信道张量。然后，将深度学习和期望最大化方法集成到具有基于互相关的高斯先验的广义近似消息传递中，以捕获延迟多普勒角域中的信道稀疏度并学习超参数。最后，通过计算估计信道的能量来检测活动设备。仿真结果表明，所提出的算法优于传统的方法。
2022-08-03 cs.IT eess.SP 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
Low-Complexity Memory AMP Detector for High-Mobility MIMO-OTFS SCMA Systems
有效的信号检测器对于大规模通信系统来说是非常重要的，但要获得令人满意的性能却具有挑战性。针对多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种基于正交时频空间（OTFS）调制的非正交稀疏码多址接入（SCMA）结构。本文提出了一种新的低复杂度但有效的自定义记忆近似消息传递（AMP）算法，用于信道均衡和多用户检测。具体而言，所提出的记忆AMP检测器享有稀疏的信道矩阵，并只适用于矩阵向量乘法在每次迭代的低复杂度。为了减轻迭代过程中正强化问题导致的性能下降，所有的前一个消息被用来保证内存AMP检测器的正交性原则。最后提供的仿真结果来说明我们的内存AMP检测器优于现有的解决方案。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of OTFS Modulation with Receive Antenna Selection
在本文中，我们分析了正交时频空间（OTFS）调制与天线选择在接收端的性能，其中$n_s$的$n_r$接收天线的延迟-多普勒（DD）域中的最大信道Frobenius范数被选择。考虑具有接收天线选择（RAS）的单输入多输出OTFS（SIMO-OTFS）、多输入多输出OTFS（MIMO-OTFS）和空时编码OTFS（STC-OTFS）系统。我们考虑这些系统没有和相位旋转。我们的多样性分析结果表明，没有相位旋转，SIMO-OTFS和MIMO-OTFS系统与RAS的秩不足，因此，他们不提取完整的接收分集，以及在DD域中存在的多样性。此外，具有RAS并且没有相位旋转的Alamplitude编码的STC-OTFS系统提取了完整的发射分集，但是它不能提取DD分集。另一方面，当使用相位旋转时，具有RAS的SIMO-OTFS和STC-OTFS系统变为全秩，因此它们提取系统中存在的全空间以及DD分集。此外，当使用相位旋转时，具有RAS的MIMO-OTFS系统提取完整的DD分集，但是由于秩不足，它们不提取完整的接收分集。仿真结果验证了分析预测的分集性能。
2021-03-02 cs.IT eess.SP math.IT
Cell-Free Massive MIMO Meets OTFS Modulation
本文首次对无小区大规模多输入多输出（MIMO）系统中的正交时频空间（OTFS）调制进行了性能评估。为了研究性能和开销之间的权衡，我们采用嵌入式导频辅助和叠加基于导频的信道估计方法。然后，我们推导出一个封闭形式的表达式为个人用户的下行链路和上行链路的频谱效率作为AP，用户和延迟多普勒域信道估计参数的数量的函数。基于这些分析结果，我们还提出了新的缩放定律，AP的和用户的发射功率应该满足，以维持一个理想的服务质量。研究发现，当AP的数量$M_a$无限制地增长时，我们可以在上行链路和下行链路阶段分别与$1/M_a$和$1/M_a^2$成比例地降低每个用户和AP的发射功率。我们比较OTFS的性能与正交频分复用（OFDM）在高流动性条件。我们的研究结果表明，与阴影相关，OTFS调制与嵌入式导频为基础的信道估计提供$30$倍的增益超过OFDM对应的$95\%$ -可能每用户的下行链路速率。最后，与叠加的基于导频的信道估计，在每用户吞吐量的增加是更明显的相关阴影信道的中值速率。
2022-09-27 cs.IT cs.PF math.IT
Target Detection for OTFS-Aided Cell-Free MIMO ISAC System
本文针对OTFS辅助的无蜂窝MIMO ISAC系统，提出以感知为中心的功率分配方案，在保障通信QoS和AP功率预算下最大化感知SNR，显著优于以通信为中心的方法。
2024-08-23 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis of Discrete-Time MIMO OFDM-Based Orthogonal Time Frequency Space Modulation
正交时频空间（OTFS）是一种在多普勒延迟域设计的新型调制方案，可以充分利用一般时变信道的时频分集。在本文中，我们提出了一种新的基于OFDM的OTFS收发器的离散时间分析与简洁和矢量化的输入输出关系，清楚地表征了在这样的系统中的每个底层信号处理块的贡献。当在时域中采用循环前缀时，我们的分析表明，所提出的MIMO OTFS和OFDM系统具有相同的遍历容量，尽管众所周知的事实是，前者在高多普勒信道的低复杂度接收机设计中具有很大的优势。所提出的离散时间矢量化公式适用于一般的快衰落信道与任意窗口函数。它还使得能够实现实际的低复杂度接收机设计，对于该接收机设计，输入-输出关系的这种简洁公式化具有很大的益处。
2017-10-22 cs.IT math.IT
Hybrid Digital-Analog Beamforming and MIMO Radar with OTFS Modulation
受未来汽车应用的启发，我们研究了一些联合雷达目标检测和参数估计问题，其中发射机，配备了单基地MIMO雷达，希望检测多个目标，然后估计各自的参数，同时使用正交时频空间（OTFS）调制通信信息数据。假设在毫米波频段上射频链的数量小于天线的数量，我们在雷达发射机处设计了适合于不同工作阶段的混合数模波束形成。第一种情况考虑宽角度波束，以便执行目标检测和参数估计，同时向所有可能的活动用户多播公共消息。第二种情况考虑窄角度波束，以单独地向已经检测到的用户发送信息流，并同时跟踪它们各自的参数。在这种设置下，我们提出了一个有效的最大似然方案结合混合波束形成联合执行目标检测和参数估计。数值结果表明，该算法能够在天线数量足够的情况下可靠地检测多个目标，并达到了延迟、多普勒和到达角等雷达参数估计的Cramér-Rao下界。
2020-09-17 cs.IT eess.SP math.IT
Precoded faster-than-Nyquist signaling using optimal power allocation for OTFS
针对双选择性衰落信道下的传输需求，提出一种带最优功率分配的预编码FTN-OTFS调制方案，通过EVD实现逐符号解调，在相当BER性能下提升了信息速率与频谱效率。
2024-11-02 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid OTFS/OFDM Design in Massive MIMO
针对不同移动性用户的下行链路大规模MIMO系统，提出混合OTFS/OFDM调制方案及FZF和PZF预编码设计，并设计加权最大-最小功率控制方案以优化频谱效率与用户公平性。
2024-08-28 cs.IT eess.SP math.IT
Power Allocation for Cell-Free Massive MIMO ISAC Systems with OTFS Signal
本研究探索在CF-ISAC系统中采用OTFS信号，推导下行链路SE表达式并引入可达SE下界，提出一种在保证感知SINR和AP功率约束下最大化最小通信SINR的功率分配算法，验证了OTFS信号的显著优越性。
2024-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Target Position Error Bound and Power Allocation Scheme for Cell-Free mMIMO-OTFS ISAC Systems
本文针对无蜂窝mMIMO-OTFS ISAC系统的多目标定位问题，推导了PEB闭式表达式，提出了兼顾感知PEB与用户通信性能的功率分配算法，验证了CF mMIMO架构及OTFS信号的优势。
2025-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Embedded Pilot-Aided Channel Estimation for OTFS in Delay-Doppler Channels
在延迟-多普勒信道中，正交时频空间（OTFS）调制与正交频分复用（OFDM）相比具有显著的误码性能优势。为了检测OTFS调制数据，需要在接收器处知道信道脉冲响应。在本文中，我们提出了嵌入式导频辅助OTFS信道估计方案。在每个OTFS帧中，我们在延迟-多普勒平面中布置导频、保护和数据符号，以适当地避免接收器处的导频和数据符号之间的干扰。我们开发这样的符号安排OTFS在多径信道与整数和分数多普勒频移，分别。在接收器处，基于阈值方法执行信道估计，并且所估计的信道信息经由消息传递（MP）算法用于数据检测。由于我们特定的嵌入式符号排列，信道估计和数据检测都在同一OTFS帧内以最小的开销执行。我们通过仿真比较OTFS的错误性能，使用建议的信道估计和OTFS与理想的已知信道信息，并观察到只有边际性能损失。我们还证明了OTFS中所提出的信道估计在已知信道信息的情况下显著优于OFDM。最后，我们提出的MIMO和多用户上行链路/下行链路的建议计划的扩展。
2018-08-25 cs.IT math.IT
OTFS: A New Generation of Modulation Addressing the Challenges of 5G
在本文中，我们介绍了一种新的2D调制方案，称为OTFS（正交时间频率和空间），多路复用信息QAM符号的载波波形，对应于本地化脉冲的信号表示称为延迟多普勒表示的新的类。OTFS构成了传统时间和频率调制（如TDM和FDM）的广泛推广，从更广泛的角度来看，它建立了雷达和通信之间的概念联系。OTFS波形以直接捕获底层物理的方式与无线信道耦合，产生组成反射体的高分辨率延迟多普勒雷达图像。结果，时间-频率选择性信道被转换成不变的、可分离的和正交的相互作用，其中所有接收到的QAM符号经历相同的局部化损伤，并且所有延迟-多普勒分集分支被相干地组合。反射器的高分辨率延迟-多普勒分离使得OTFS能够通过频谱效率与MIMO阶数的线性缩放以及对多普勒和多径信道条件的鲁棒性来接近具有最佳性能-复杂度折衷的信道容量。OTFS是实现MUIMO收益的全部承诺的推动者，即使在具有挑战性的5G部署环境中，适应也是不现实的。
2018-02-07 cs.IT math.IT
OTFS vs OFDM: Which is Superior in Multiuser LEO Satellite Communications
本文比较多用户 LEO 卫星通信中的 OTFS 与 OFDM，并提出功率及延迟-多普勒资源块联合分配算法，证明 OTFS 抗 CFO 且和速率更优。
2024-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Jamming Suppression Via Resource Hopping in High-Mobility OTFS-SCMA Systems
本文针对高机动性OTFS-SCMA系统提出资源跳变机制，利用Turbo均衡在干扰下提升BER性能，优于静态资源分配。
2023-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Multiple Access in the Delay-Doppler Domain using OTFS modulation
正交时频空间（OTFS）调制是在延迟-多普勒域中设计的最新调制方案。它已被证明，以实现优越的性能相比，传统的多载波调制方案设计的时间-频率域。在本文中，我们考虑基于OTFS的多址接入（OTFS-MA），其中延迟多普勒频点作为多址接入的资源块。延迟-多普勒网格中的不同延迟-多普勒资源块（DDRB）被分配给不同的用户用于多址接入。我们考虑三种不同的DDRB分配方案。方案1沿延迟轴复用用户，而方案2沿多普勒轴复用用户。在这两种方案中，每个用户的信号跨越整个时频平面。方案3以这样的方式分配DDRB，使得每个用户的信号被限制为仅跨越时频平面的子集。我们研究了OTFS-MA在上行链路高移动性环境中的性能，并将其与OFDMA和SC-FDMA进行了比较。我们的研究结果表明，OTFS-MA（最大似然检测在小尺寸系统和大尺寸系统中的消息传递为基础的检测）实现更好的性能相比，OFDMA和SC-FDMA。我们还提出了一个多用户信道估计方案，使用导频符号放置在延迟多普勒网格的性能。
2019-02-09 cs.IT math.IT
Optimal Pilot Design for OTFS in Linear Time-Varying Channels
本文研究OTFS调制中的导频符号放置与功率分配，通过最小化信道估计MSE提出两种新导频分配方式，并优化功率平衡以显著提升平均信道容量。
2024-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO-OTFS-Based Random Access for Cooperative LEO Satellite Constellations
针对协作低轨卫星大规模 MIMO-OTFS 随机接入，提出基于广义复指数基扩展与 AEP 的集中式/分布式联合设备识别、信道估计和符号检测方法，性能显著优于传统算法。
2024-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable Rate and Coding Principle for MIMO Multicarrier Systems With Cross-Domain MAMP Receiver Over Doubly Selective Channels
Xidian University（西安电子科技大学）；Zhejiang University（浙江大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本文提出了一种多槽跨域记忆近似消息传递接收机，用于MIMO多载波系统，实现了可实现速率的理论极限和最优编码原理，提升了在双选择性信道中的性能。
2026-01-07 cs.IT eess.SP 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
Optimal Power Allocation for A Massive MIMO Relay Aided Secure Communication
在本文中，我们解决的问题，在中继两跳安全通信在实际条件下的最佳功率分配。为了保证长距离传输过程中的安全通信，研究了大规模MIMO（M-MIMO）中继技术，以显著提高无线安全性。本文的重点是分析和设计解码转发（DF）M-MIMO中继的最优功率分配，以最大化的秘密中断容量和最小化的拦截概率，分别。我们的研究揭示了一个非负的秘密中断容量的条件，获得了封闭形式的最佳功率的表达式，并提出了保密性能的渐近特性。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2015-08-31 cs.IT math.IT
Improving Channel Estimation Performance for Uplink OTFS Transmissions: Pilot Design based on A Posteriori Cramer-Rao Bound
本文针对多用户上行OTFS系统，基于先验CSI推导后验克拉美罗界，提出最小化平均PCRB的导频功率分配方案，相比传统嵌入式导频设计在相同总功率下实现约3 dB的NMSE改进。
2023-10-28 cs.IT math.IT
Optimal Per-Antenna ADC Bit Allocation in Correlated and Cell-Free Massive MIMO
在大规模MIMO基站（BS）中，硬件设计需要平衡高频谱效率（SE）与低复杂度。硬件损伤（HWI）的水平指示由硬件缺陷引入的信号失真有多强。特别是，模数转换器（ADC）对信号失真和功耗具有重要影响。本文讨论了在大规模MIMO空间中选择最佳硬件质量的基本问题。特别是，我们研究了最佳的HWI和ADC位分配每个BS天线，以最大限度地提高SE。结果表明，在天线间信道增益变化较小的共址阵列中，平均ADC比特分配是最优的。相比之下，无小区的大规模MIMO系统从优化ADC比特分配中获益最多，当使用正则化迫零（RZF）时，每个用户设备实现大约2 [比特/信道使用]的改进。此外，当包括具有RZF的无小区大规模MIMO中的功耗的影响时，与相等ADC比特分配相比，跨BS天线分配混合ADC比特分辨率的低值可以将能量效率提高高达30%。
2021-04-19 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
A CMDP-based Approach for Energy Efficient Power Allocation in Massive MIMO Systems
研究了多小区大规模MIMO系统上行链路能量有效的功率分配问题。通过简化的功率消耗模型，将功率分配问题转化为一个具有无限时域期望折扣总回报的约束马尔可夫决策过程（CMDP）框架，该框架考虑了每个用户终端（UT）对不同服务质量（QoS）的要求.提出了一种包含数值迭代和Q-学习算法的离线求解方法，可以获得全局最优的功率分配策略。仿真结果表明，我们提出的政策表现非常接近遍历最优策略。
2017-03-21 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Cost Minimization in Limited Feedback MU-MIMO Systems with Delay Guarantee
针对有限反馈的延迟敏感多用户MIMO广播系统，设计了一种资源分配框架。考虑到发射功率和反馈带宽的稀缺性和相互关联性，必须以联合和有效的方式优化这两种资源，同时满足延迟QoS要求。基于有效带宽理论，我们首先得到了一个封闭的形式表示的平均违反概率相对于一个给定的延迟要求作为发送功率和反馈信道的码本大小的函数。通过最小化总资源代价，我们推导出一种最优的联合资源分配方案，该方案可以根据系统的特性灵活地调整发射功率和反馈带宽。通过渐近分析，给出了几种简单的资源分配方案。最后，数值结果验证了理论分析的正确性.
2013-11-05 cs.IT math.IT
Study of Robust Adaptive Power Allocation Techniques for Rate Splitting based MU-MIMO systems
与传统方法相比，速率分裂（RS）系统可以更好地处理发射端的不完美信道状态信息（CSIT）。然而，这需要通常具有高计算复杂性的适当的功率分配，这对于实际和大型系统可能是不够的。为此，自适应功率分配技术可以以低计算成本提供良好的性能。针对RS多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统，提出了一种新的鲁棒自适应功率分配技术。特别是，我们开发了一个强大的自适应功率分配的基础上随机梯度学习和RS系统的发送符号和接收信号之间的均方误差最小化。所提出的鲁棒功率分配策略结合了信道误差方差的知识来处理不完美的CSIT，并在存在不确定性的情况下调整功率电平。对所提出的功率分配算法的凸性和稳定性进行了分析，并研究了它们的计算复杂性和功率分配策略的理论界限。数值结果表明，在不理想CSIT条件下，自适应功率分配的RS系统的和速率性能优于RS和传统MU-MIMO系统。% \vspace{-0.75em}
2022-06-04 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for Secure Communications in Large-Scale MIMO Relaying Systems
在本文中，我们解决的问题，在中继两跳安全通信的最佳功率分配。为了解决安全通信中短距离侦听的挑战性问题，利用大规模MIMO（LS-MIMO）中继技术的优势，即使在没有窃听者信道状态信息（CSI）的情况下，也能显著提高保密性能。本文的重点是分析和设计中继的最优功率分配，以最大化秘密中断容量。我们揭示了秘密中断容量为正的条件，证明了存在且只有一个最优功率，并给出了一个最优功率分配方案。此外，秘密中断容量的渐近特性进行了保密性能优化提供了一些清晰的见解。仿真结果验证了该方案的有效性。
2015-01-19 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Power Allocation in Millimeter Wave Massive MIMO with Non-Orthogonal Multiple Access
在这封信中，我们调查的能量效率（EE）的毫米波（mmWave）大规模MIMO（mMIMO）系统与非正交多址（NOMA）的问题。根据信道相关性和增益差异，提出了多个双用户簇。在此之后，我们提出了一种混合模拟/数字预编码方案的低射频（RF）链结构在基站（BS）。在此基础上，我们制定了一个功率分配问题，旨在最大限度地提高EE下用户的服务质量（QoS）的要求和每个集群的功率约束。提出了一种迭代算法来获得最优功率分配。仿真结果表明，提出的NOMA实现了优越的EE性能比传统的OMA。
2017-07-14 cs.IT math.IT
Power Allocation in MIMO Wiretap Channel with Statistical CSI and Finite-Alphabet Input
在本文中，我们考虑在MIMO窃听信道的功率分配问题的秘密存在多个窃听者。假设目标信道状态信息（CSI）的完美知识和窃听者CSI的仅统计知识。我们首先考虑具有高斯输入的MIMO窃听信道。利用Jensen不等式，将保密率最大最小优化问题转化为一个最大化问题。我们使用广义奇异值分解和转换的问题，一个凹最大化问题，最大化的总和保密率的标量窃听信道的传输协方差矩阵的线性约束。然后，我们考虑有限字母输入的MIMO窃听信道。我们发现，高斯输入的情况下，得到的传输协方差矩阵，当使用在MIMO窃听信道与有限字母输入，可以导致零保密率在高发射功率。然后，我们提出了一个额外的功率约束的功率分配方案，它解决了这个保密率损失的问题，并给出了非零的保密率在高发射功率。
2014-01-15 cs.IT math.IT
Massive MIMO: Instantaneous versus Statistical CSI-Based Power Allocation
本文从性能、复杂度和实际实现角度系统比较了大规模MIMO系统中基于统计CSI与基于瞬时CSI的功率分配方案，分析了各自优劣及适用场景。
2025-05-07 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Power Allocation for Secure Communications in Large-Scale MIMO Relaying Systems
在本文中，我们解决的问题，能量有效的功率分配安全通信放大转发（AF）的大规模多输入多输出（LS-MIMO）中继系统中存在一个被动窃听。利用AF LS-MIMO中继的优点来显著提高保密性能，特别是保密能量效率（比特每焦耳）。首先分析了中继节点发射功率对保密中断容量的影响，证明了在非常实际的假设条件下，即无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法CSI的情况下，保密中断容量是发射功率的凹函数.然后，我们提出了一种能量有效的功率分配方案，以最大限度地提高保密能量效率。最后，仿真结果验证了所提出的能量有效的计划相比，容量最大化计划的优势。
2014-08-24 cs.IT math.IT
Robust Power Allocation and Linear Precoding for Cell-Free and Multi-Cell Massive MIMO Systems
多小区（MC）系统存在于从第一代到第五代无线网络的移动网络操作中，并且考虑所有用户到以小区为中心的基站（BS）的信号。无小区（Cell-Free，CF）系统使用大量分布式天线同时为用户服务。在这种情况下，多输入多输出（MIMO）技术被用于两种拓扑结构中，并导致性能增益和干扰减少。为了实现所提及的益处，在下行链路（DL）中需要适当的预编码器设计和功率分配技术。一般而言，DL方案假设发射机处的完美信道状态信息（CSIT），这是不现实的。本文研究了在下行链路中采用线性预编码器的MIMO系统中的MC和CF，并提出了一种在不理想CSIT情况下的自适应功率分配算法。所提出的鲁棒自适应功率分配优于标准自适应和均匀功率分配。仿真还比较了两种系统框架使用最小均方误差（MMSE）预编码器与鲁棒自适应功率分配和自适应功率分配的性能。
2022-10-01 cs.IT 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
Joint Optimization of Power Allocation and Training Duration for Uplink Multiuser MIMO Communications
在本文中，我们考虑了一个多用户多输入多输出（MU-MIMO）通信系统之间的基站配备了多个天线和多个移动用户，每个都配备了一个单一的天线。考虑上行链路场景。上行链路信道由基站通过训练阶段获取。两个线性处理方案，即最大比合并（MRC）和迫零（ZF）。我们优化的训练周期和最佳的训练能量的平均和峰值功率约束下，使可实现的和速率最大化。
2014-09-22 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for GSVD-Based Beamforming in the MIMO Wiretap Channel
本文考虑了一个多输入多输出（MIMO）高斯窃听信道模型，其中存在一个发射机，一个合法的接收机和一个窃听者，每个都配备了多个天线。当发送者和合法接收者可以以一定的正速率通信时，同时确保窃听者获得零比特的信息，就可以实现完美的保密。本文在假设发射端基于广义奇异值分解（GSVD）进行波束形成的前提下，研究了任意天线数下多天线MIMO窃听信道的理想保密容量。更准确地说，GSVD为基础的预编码器，实现保密容量的最佳分配的功率。这种解决方案被证明有几个优势，比以前的工作，认为保密容量的一般MIMO高斯窃听信道下的高信噪比的假设。数值结果来说明所提出的理论研究结果。
2010-06-09 cs.IT math.IT
Graph Coloring Based Pilot Allocation to Mitigate Pilot Contamination for Multi-Cell Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）系统利用大量的基站（BS）天线来服务一组用户，由于小区间干扰（ICI）而遭受导频污染。本文提出了一种基于图着色的多小区大规模MIMO系统导频分配方案。具体地说，通过利用衰落信道的大尺度特性，首先构建一个干扰图来描述所有用户的潜在ICI关系。然后，利用有限的导频资源，所提出的GC-PA方案旨在通过在干扰图中的用户之间有效地分配导频来减轻潜在的ICI。通过仿真验证了该方案的性能增益。
2015-07-15 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Downlink URLLC in Massive MIMO systems with Power Allocation
大规模MIMO由于其高空间自由度而被视为低延迟通信的主要推动者。大规模MIMO的信道硬化和良好的传播特性对于多个URLLC设备的复用特别重要。然而，信道硬化和空间复用的实际效用严重依赖于信道知识的准确性。当多个低延迟设备被复用时，获取准确知识的成本变得至关重要，并且不清楚有多少设备可以被服务于延迟可靠性要求以及应该分配多少导频符号。本文研究了在下行链路中实现高频谱效率和高可靠性之间的权衡，通过采用各种功率分配策略，最大比和最小均方误差预编码器。结果表明，采用最大-最小SINR功率分配方式可以获得最佳的可靠性，但总频谱效率较低。
2020-07-09 cs.IT math.IT
Location-Aware Pilot Allocation in Multi-Cell Multi-User Massive MIMO Networks
针对移动性强的多输入多输出（MIMO）网络，无线信道受到莱斯衰落的影响，提出了一种基于位置感知的导频分配算法.大规模MIMO中的导频分配是一个困难的组合问题，并且依赖于用户的位置。因此，对于具有高移动性用户的网络，实时实现最优导频分配是高度复杂的。在此背景下，我们提出了一种低复杂度的导频分配算法，该算法利用了用户之间的视线（LOS）干扰的行为，并将相同的导频序列分配给具有小LOS干扰的用户。我们的研究表明，我们提出的算法显着优于现有的算法，即使定位误差。具体而言，在这项工作中考虑的系统，我们提出的算法提供了高达37.26%的改善和频谱效率（SE），并提高了高达2.57位/秒/Hz的最坏的干扰影响的用户的总和SE，相比现有的算法。
2018-04-27 cs.IT math.IT
Power Allocation and Measurement Matrix Design for Block CS-Based Distributed MIMO Radars
多输入多输出（MIMO）雷达提供更高的分辨率，更好的目标检测，更准确的目标参数估计。由于目标在空间速度域的稀疏性，当采样率远小于奈奎斯特采样率时，可以利用压缩感知（CS）来提高MIMO雷达的性能。在分布式MIMO雷达中，由于接收信号是一个基上的块稀疏信号，因此可以用块压缩感知方法代替经典的压缩感知方法，以获得更好的性能。针对基于分组CS的分布式MIMO雷达，提出了两种提高雷达性能的新方法。第一种方法是一种新的能量分配方法，另一种方法是一种新的测量矩阵的优化设计方法。这些方法基于感测矩阵块相干性的上限的最小化。仿真结果表明，这两种方法提高了多目标参数估计的精度。
2016-03-08 cs.IT math.IT
MIMO Underlay Cognitive Radio: Optimized Power Allocation, Effective Number of Transmit Antennas and Harvest-Transmit Tradeoff
本文分析了一种多输入多输出（MIMO）认知无线电系统的性能。特别地，次级发射器在空间复用传输模式下操作，而在次级接收器处采用迫零检测器。此外，次系统受到单天线主用户（PU）的干扰。为了提高二次传输的性能，在二次发射机处执行最优功率分配，其中约束由PU指定的最大可允许中断阈值。此外，辅发射天线的有效数量基于针对任意MIMO尺度的最优功率分配来指定。此外，推导了次系统各态历经信道容量的封闭表达式。然后，深入分析和评估了大规模MIMO次系统的场景，其中研究了捕获使能的次传输。分析了最优功率分配、有效副发射天线数、副发射天线与副接收天线之间的有效折衷以及副系统的平均信道容量。最后，大量的数值和模拟结果证实了我们的分析的有效性，同时提供了一些有用的工程见解。
2018-01-22 cs.IT math.IT
MIMO Mutli-Cell Processing: Optimal Precoding and Power Allocation
我们研究的最佳功率分配和最佳预编码的集群的两个BS合作，共同最大限度地提高可实现的速率为两个用户连接到每个BS在MCP框架。这个框架是由一个虚拟的网络建模的MIMO信道由于框架的充分合作。具体地，由于通过回程链路在两个BS之间共享CSI和数据。我们提供了一个广义的不动点方程的最佳预编码器的渐近制度的低和高的预编码。我们引入了一种新的迭代方法，导致一个封闭形式的表达的最佳预编码矩阵在高性能制度，这是已知的NP-困难的问题。已经介绍了两种MCP分布式算法，用于UL的功率分配算法和用于DL的预编码算法。
2018-09-11 cs.IT math.IT
Precoder Design and Statistical Power Allocation for MIMO-NOMA via User-Assisted Simultaneous Diagonalization
本文研究了两用户功率域多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）系统的下行预编码器设计。我们提出了一种新的用户辅助（UA）同时对角化（SD）的MIMO-NOMA方案，实现SD的MIMO信道的两个用户通过预编码器的设计和低复杂度的自干扰消除在用户的组合，从而大大降低了整体解码复杂度相比，联合解码。基于有限大小的随机矩阵理论框架，分析了该方案在瑞利衰落信道下的各态历经用户速率，并进一步利用该模型提出了一种统计功率分配算法。仿真和数值结果表明，所提出的UA-SD MIMO-NOMA方案显着优于正交多址和基准预编码器设计执行SD通过广义奇异值分解方面的可实现的遍历速率区域的大多数用户速率。遍历速率区域被进一步增强的混合方案，该方案在所提出的UA-SD MIMO-NOMA方案和单用户MIMO之间执行分时。
2020-11-13 cs.IT math.IT
Joint Optimal Number of RF chains and Power Allocation for Downlink Massive MIMO Systems
本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统的下行链路，其中包括一个单小区基站（BS）配备了大量的天线服务于多个用户。由于射频链的数量越来越大，本文考虑的系统模型假设一个不可忽略的电路功耗。因此，这项工作的目的是找到RF链消耗的功率和发射功率之间的最佳平衡。首先，假设用户之间的功率分配相等，解析地得到了待激活的RF链的最优数目，然后，对于给定数目的RF链，解析地得到了用户之间的最优功率分配。基于这些分析，我们提出了一种迭代算法，联合计算最佳数量的RF链和最佳功率分配向量。仿真验证了分析结果，并显示了所提出的算法提供的高性能。
2015-07-20 cs.IT math.IT
Resource Allocation in MIMO Radar With Multiple Targets for Non-Coherent Localization
针对MIMO雷达多目标非相干定位场景，在功率与带宽资源受限条件下，以Crámer-Rao下界为性能指标，通过求解序列凸问题得到三类资源分配近似解，仿真验证带宽分配对定位性能影响远强于功率分配。
2013-08-29 cs.IT math.IT
