Multi-Satellite Cooperative MIMO Transmission: Statistical CSI-Aware RSMA Precoding Design
研究多卫星协作 MIMO 传输中基于统计 CSI 的 RSMA 预编码设计，提出加权最小均方误差算法求解遍历 MMFR 最大化问题，所提方案性能接近基于 iCSI 的方法且显著优于传统空分多址。
2025-08-15 cs.IT eess.SP math.IT
GNN-enabled Precoding for Massive MIMO LEO Satellite Communications
Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）；Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SnT), University of Luxembourg（卢森堡大学安全、可靠性与信任跨学科中心）
低地球轨道（LEO）卫星通信是第六代（6G）网络发展的关键组成部分。为了提高低轨卫星通信的性能，正在积极探索大规模多输入多输出（MIMO）技术的集成。然而，低轨卫星的有限功率对在受限功率条件下提高通信能量效率（EE）提出了重大挑战。人工智能（AI）方法越来越被认为是优化能源消耗同时提高系统性能的有前途的解决方案，从而实现更高效和可持续的通信。提出了解决大规模多输入多输出低轨卫星通信中预编码问题的方法。首先，我们引入了一个端到端的图神经网络（GNN）框架，有效地降低了传统预编码方法的计算复杂度。接下来，我们引入了Dinkelbach算法的深度展开和加权最小均方误差（WMMSE）方法来实现增强EE，将迭代优化过程转化为结构化神经网络，从而提高收敛速度和计算效率。此外，我们将泰勒展开方法近似GNN内的矩阵求逆，提高了所提出的方法的可解释性和性能。数值实验证明了我们提出的方法在复杂性和鲁棒性方面的有效性，比最先进的方法取得了显着的改进。
2025-05-06 cs.IT eess.SP math.IT
Beamspace MIMO for Satellite Swarms
研究了低轨分布式小卫星系统与多天线地面站的协作传输问题。这些卫星群的好处是发射天线的空间间隔比传统的带有天线阵列的大型卫星高得多，有望大幅提高频谱效率。然而，这将需要瞬时完美的信道状态信息（CSI）和卫星之间的强协作。在实践中，7.5 km/s左右的轨道速度导致非常短的信道相干时间，其数量级为卫星间传播延迟的分数，从而使这些假设失效。在本文中，我们提出了一个分布式的线性预编码方案和GS均衡器依赖于本地位置信息。特别地，每个卫星仅需要关于其自身位置和GS的位置的信息，而GS具有完整的位置信息。由于卫星运动的确定性，这种信息很容易获得，在传输期间不需要进行卫星间信息交换。基于基本的几何信道近似，最佳的星间距离解析地获得。数值仿真结果表明，该方案是，平均而言，在99.8%的最大可实现速率的瞬时CSI和完美的合作
2021-12-16 cs.IT eess.SP math.IT
Space MIMO: Direct Unmodified Handheld to Multi-Satellite Communication
本文提出利用星间链路协作检测实现手机直连多卫星上行传输，在3168颗卫星星座下通过12星协作以500 MHz带宽达到800 Mbits/sec容量，显著优于传统单星方案。
2023-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficiency Optimization in Integrated Satellite-Terrestrial UAV-Enabled Cell-Free Massive MIMO
本文提出逐次凸逼近算法，在功率和服务质量约束下最大化卫星-无人机无蜂窝大规模MIMO网络中UAV的下行能效，推导了EE闭式表达式，仿真证明数十架UAV即可显著提升卫星网络频谱效率。
2024-07-24 cs.IT eess.SP 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
Integrated Communications and Localization for Massive MIMO LEO Satellite Systems
针对6G万物互联对全球通信与无缝定位的需求，本文构建宽带大规模MIMO低轨卫星系统，通过分析信号传播特性、推导定位性能界，设计混合模拟/数字预编码，实现了下行链路中通信与定位的一体化支持。
2024-03-12 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO Hybrid Precoding for LEO Satellite Communications With Twin-Resolution Phase Shifters and Nonlinear Power Amplifiers
大规模多输入多输出（MIMO）传输技术最近在非对地静止（例如，低地球轨道（LEO）卫星通信（SATCOM）系统，因为它可以显着提高能量效率（EE）和频谱效率。在这项工作中，我们开发了一种混合模拟/数字预编码技术在大规模MIMO低轨卫星通信下行链路，这降低了板载硬件的复杂性和功耗。在所提出的方案中，模拟预编码器是通过一个更实际的双分辨率相移（TRPS）网络，使功耗和阵列增益之间的细致的权衡。此外，我们还考虑和研究了非线性功率放大器（NPA）的失真效应对系统设计的影响。通过综合考虑上述因素，我们提出了一种有效的算法方法，基于TRPS的混合预编码问题与NPA。数值结果表明，考虑到非线性失真的EE增益和性能的优越性，提出的TRPS基于混合预编码方案的基线。
2022-06-09 cs.IT eess.SP 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
Multibeam Satellite Communications with Massive MIMO: Asymptotic Performance Analysis and Design Insights
本文针对多波束卫星通信提出无需CSI的固定波束预编码结合大规模MIMO的方案，通过泊松点过程建模分析渐近标度律，给出了用户密度、波束数与天线数相关的设计见解。
2025-05-21 cs.IT math.IT
Ergodic Sum Rate Capacity Achieving Transmit Design for Massive MIMO LEO Satellite Uplink Transmission
研究仅有统计信道状态信息的大规模MIMO低轨卫星上行传输，提出基于低维矩阵转化和条件梯度法的遍历和速率容量最优发射协方差矩阵设计，并利用渐近表达式简化计算。
2023-05-17 cs.IT math.IT
Quasi-Synchronous Random Access for Massive MIMO-Based LEO Satellite Constellations
针对大规模MIMO LEO卫星物联网的准同步随机接入，提出训练序列多载波、OAMP-MMV活动与延迟估计、2D-ESPRIT信道增强及多星协作检测方案。
2023-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Scheduling in the Return-Link of Multi-Beam Satellite MIMO Systems
在多波束卫星系统中使用通用频率复用引入了不可忽略的同信道干扰（CCI）水平，这反过来损害了用户所体验的服务质量。以此为出发点，本文着重于资源管理的网关（集线器）的回程链路上，特别强调的调度算法的基础上二分图的方法。这项研究提供了重要的见解，可实现的每用户速率和所发挥的作用，考虑调度的用户和点波束的数量。更有趣的是，它表明，一个自由时隙分配策略有助于利用可用的卫星资源，从而保证最大最小速率要求的用户。论文最后给出了效率损失和性能提高之间的权衡。
2012-10-16 cs.IT math.IT
Distributed Massive MIMO System with Dynamic Clustering in LEO Satellite Networks
本文针对LEO卫星网络提出基于动态用户中心聚类的可扩展分布式大规模MIMO系统，通过新算法和相位偏移感知预编码解决接入扩展性与异步问题，在提升频谱效率的同时降低系统复杂度。
2024-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Beamforming for Uplink Covert Communication in MIMO GEO Satellite-Terrestrial Systems
本文提出了一种在MIMO GEO卫星-地面系统中实现上行隐蔽通信的最优波束成形方案，通过理论建模和算法设计提升隐蔽率。
2026-02-19 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Maximization for Integrated Sensing and Communications in Satellite-UAV MIMO Systems
Hanoi University of Science and Technology（河内大学）；Phenikaa University（phenikaa大学）；the University of Aizu（会津大学）
本文提出了一种高效算法，用于在卫星-UAV MIMO系统中实现集成感知与通信的能效最大化，通过非凸优化解决复杂约束条件下的多用户多目标问题。
2026-03-02 cs.IT math.IT
Link Adaptation Algorithms for Dual Polarization Mobile Satellite Systems
在移动卫星系统中使用双极化作为增加传输容量的一种手段是非常有希望的。在本文中，我们研究的系统，同时使用两个正交的极化，以便与用户进行通信。在前向链路中应用MIMO信号处理技术以及自适应编码和调制，与单极化系统相比，可以提供高达100%的显著吞吐量增益。允许网关改变每个帧的MIMO以及调制和编码方案。该选择通过链路自适应算法来完成，该算法使用可调裕度来实现预定的目标误帧率。
2018-03-20 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
Joint Power Allocation and User Scheduling in Integrated Satellite-Terrestrial Cell-Free Massive MIMO IoT Systems
本文研究集成卫星-地面无蜂窝大规模MIMO IoT系统中的多址接入场景，在非完美CSI下推导了上行遍历吞吐量的闭式表达式，并提出基于交替优化和图神经网络的联合用户调度与功率分配方案以最大化总吞吐量。
2024-01-08 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Load Balancing and Transmit Power Control for Energy Efficiency Maximization in the Satellite-Cell-Free Massive MIMO Uplink
Hanoi University of Science and Technology (HUST)（河内科技大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
研究混合卫星无小区大规模 MIMO 系统，利用最大比合并推导上行遍历吞吐量闭式表达式，制定能量效率优化问题，开发改进差分进化框架，有效提升了能量效率和网络吞吐量，为大规模场景提供关联准则。
2026-07-27 cs.IT math.IT
Multiple Access in Constellation Domain by Non-Coherent Massive MIMO
多址接入是提高多用户通信网络容量的基础。然而，对更高数据率和需要通信服务的用户数量的增长的需求导致了当前无线通信中正交资源的稀缺。另一方面，自3GPP Release 15以来，作为3GPP的倡议，将卫星集成在地面网络内需要地面和非地面用户之间的新形式的多址接入。本文研究星座方案作为一个新的领域，以提高国家的最先进的多址技术，为未来的通信技术，采用非相干通信与大规模MIMO。此外，我们提出了一个混合模型之间的经典接入方法，如时分多址（TDMA）或频分多址（FDMA），新兴的非正交多址接入（NOMA）和建议域的星座基于非相干大规模多输入多输出（MIMO）计划的模型。该模型讨论了不同的情况下，卫星通信，有助于增加系统的容量，避免地面和非地面用户之间的干扰。
2023-03-11 cs.IT eess.SP math.IT
High-gain MIMO Beamforming Antenna System for DSRC and mmwave 5G Integration in Autonomous Vehicles
针对自动驾驶车辆对高可靠、高速、低延迟通信的需求，提出一种可同时支持 5.9 GHz DSRC 与 28 GHz mmWave 5G 的高增益 MIMO 波束成形天线系统，以兼顾紧凑结构、双频工作、波束扫描和端口隔离。
2025-06-02 cs.IT cs.SY eess.SP
ComSens: Exploiting Pilot Diversity for Pervasive Integration of Communication and Sensing in MIMO-TDD-Frameworks
在本文中，我们提出了一个完全集成的雷达和通信系统-命名为ComSens。我们利用两个不同的导频序列（一个用于上行链路，一个用于下行链路），条件是它们必须彼此不相关。在这样的框架内，从终端用户接收的信号和来自期望对象的反向散射信号具有不相关的导频。因此，基站能够区分来自用户的数据信号和来自对象的后向散射信号。我们假设时分双工（TDD）框架。导频序列被设计用于MIMO信道。我们评估信道MSE作为通信系统的品质因数。我们还表明，所设计的飞行员是不相关的一系列的时间滞后。此外，所设计的上行链路导频具有可忽略不计的自相关的时间滞后的范围内，导致脉冲状的自相关雷达感测。
2017-09-05 cs.IT math.IT
Diversity-Integration Trade-offs in MIMO Detection
在这项工作中，MIMO检测问题被认为是。首先，我们推导了任意发射信号和任意干扰时间相关的广义李克比检验（GLRT）。然后，我们研究了在功率不受限和功率受限系统中发送波形的设计准则，并研究了优化码矩阵的秩之间的相互作用，结果表明，增加码矩阵的秩可以在降低平均信-比的代价下产生更多的分集路径。沿每条路径的杂波水平。
2008-05-06 cs.IT cs.OH math.IT
Downlink Performance of Cell-Free Massive MIMO for LEO Satellite Mega-Constellation
Eastern Institute of Technology（东方理工学院）；Zhejiang Key Laboratory of Industrial Intelligence and Digital Twin（浙江省工业智能与数字孪生重点实验室）；Xidian University（西安电子科技大学）；State Key Laboratory of Integrated Services Networks（综合业务网国家级重点实验室）
本文研究了低轨卫星超大规模星座中无源大规模MIMO的下行性能，通过随机几何学工具建模并分析了覆盖概率，发现视距效应和服务范围对覆盖概率有显著影响。
2025-10-31 cs.IT cs.SY eess.SP
Properties of Space MIMO Communication Channels
本文讨论了空间到空间多输入多输出（MIMO）通信信道的特点，区分它从更常见的地面MIMO通信信道。这些特征意味着空间通信信道的信道矩阵具有特别简单的结构，该结构导致使用卫星集群作为分布式通信节点既可预测又易于控制的统计特征。此外，将质量发射到空间中的极高成本将约束引入到信道容量等式中，这导致空间MIMO通信的频谱效率与能量效率的折衷，该折衷与通常被认为适用于地面MIMO通信系统的折衷根本不同。
2016-01-20 cs.IT math.IT
MIMO CDMA-based Optical SATCOMs: A New Solution
提出了一种基于MIMO CDMA的光卫星通信新方案。三个独立的问题描述为上行链路和下行链路的两个区别的优化问题。首先，在上行链路，提出了脉冲宽度优化，以减少色散的光纤作为地面部分。这是针对归零（RZ）调制执行的，该归零（RZ）调制应该在这里用作示例。这是通过解决第一个优化问题来实现的，同时最小化用于产生RZ的高斯脉冲的重叠概率。假设一些约束，例如峰均功率比（PAPR）的阈值。在下行链路中，第二个和第三个问题将共同讨论如下，作为封闭形式的解决方案。求解第二个优化问题，得到目标函数，即作为常规自适应波束形成器的基于MIMO CDMA的卫星权矩阵。第二个问题是在平坦不相关Nakagami-m/Suzuki衰落信道上建立卫星链路。另一方面，所提到的优化问题作为第三个重要问题被鲁棒地解决，同时考虑多小区场景中的小区间干扰。鲁棒性的解决方案是由于部分知识的每个细胞从其他的链路容量最大化。分析结果表明，该系统具有良好的性能。
2015-11-22 cs.IT cs.NI math.IT
Leveraging Location Information for RIS-aided mmWave MIMO Communications
由外部定位系统提供的位置信息，例如，卫星导航可以在可重构智能表面（RIS）辅助毫米波（mmWave）多输入多输出网络的波束对准和信道参数估计过程中用作先验信息。受益于这样的先验信息的可用性，尽管不完美，但是波束对准和信道参数估计过程可以在所有终端处探索较少候选波束的情况下显著加速。我们提出了一种实用的信道参数估计方法，通过原子范数最小化，它优于标准的波束对准方面的均方误差和有效频谱效率相同的训练开销。
2021-03-29 cs.IT eess.SP math.IT
Angle Estimation for Terahertz Ultra-Massive MIMO-Based Space-to-Air Communications
针对太赫兹超大规模MIMO信道的双延迟波束斜视角效应导致的性能下降问题，研究了基于太赫兹超大规模MIMO的空-空通信角度估计方法。具体而言，我们首先设计了一个分组真时延迟单元模块，可以显着减轻延迟波束斜视效应的影响，建立空-空太赫兹链路。基于子阵选择方案，将UM混合阵列等效为低维全数字阵列，利用所提出的先验辅助迭代角度估计算法分别获得无人机和卫星的方位角/俯仰角的精细估计。仿真结果接近Cramér-Rao下界，验证了该方法的有效性.
2021-08-02 cs.IT eess.SP math.IT
Design and Implementation of MIMO Transmission Based on Dual-Polarized Reconfigurable Intelligent Surface
多输入多输出（MIMO）信令是当前移动通信系统的关键技术之一。然而，复杂而昂贵的射频（RF）链路一直限制着MIMO规模的增长。本文提出了一种基于双极化可重构智能表面（RIS）的MIMO传输架构，该架构可以直接实现多通道信号的调制和传输，而不需要传统的射频链。与以前的工作相比，所提出的架构可以提高集成的基于RIS的传输系统。搭建了一个基于双极化RIS的MIMO传输系统样机，实验结果验证了该结构的可行性。基于双极化RIS的MIMO传输架构为未来网络实现低成本超大规模MIMO提供了一种很有前途的解决方案。
2021-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Secure Transmission of Using Main-Lobe-Integration Based Leakage Beaforming in Directional Modulation MU-MIMO Systems
本文研究了在多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中，存在方向角测量误差时，用于安全定向调制的鲁棒波束形成问题。当无法获得方向角测量误差的统计知识时，提出了一种结合主瓣积分（MLI）和泄漏的新型鲁棒波束形成方案，可以同时向关联的多个不同期望用户发送多个不同的独立并行机密消息流。该方案包括两个步骤：设计有用机密消息的波束形成向量和构造人工噪声投影矩阵。这里，在其第一步骤中，通过最小化从期望用户k的主瓣到剩余期望方向的主瓣加上所有窃听者方向的主瓣之和的有用信号功率泄漏，给出期望用户k的有用机密消息的波束成形向量。在其第二步骤中，通过同时最大化AN功率泄漏到所有窃听者方向，使得所有窃听者被严重干扰，其中AN被发射机视为eavedroppers的有用信号，来构造AN投影矩阵。由于针对不同期望用户的独立波束成形向量，实现了更安全的传输。与传统的非鲁棒方法相比，该方法在不需要角度测量误差的统计特性和分布的情况下，能够显著改善期望方向上的误码率出错率和多个期望用户的秒和率。
2017-08-01 cs.IT math.IT
Federated Cell-Free MIMO in Non-Terrestrial Networks: Architectures and Performance
在5G网络推出的同时，科学和学术界正在解决潜在的5G高级功能的定义和6 G系统的颠覆性技术的识别，以应对2030年通信系统将面临的挑战，例如太比特容量和永远在线网络。在这一框架下，全球公认的非地面网络（NTN）将在支持一个完全连接的世界中发挥重要作用，在这个世界中，物理，人类和数字领域将融合。在此框架中，NTN必须解决的主要挑战之一是提供新生态系统所需的高吞吐量。在本文中，我们专注于NTN的无小区多输入多输出（CF-MIMO）算法。特别是：i）讨论了NTN中支持集中式CF-MIMO和联邦式CF-MIMO的体系结构设计，后者实现了来自同一编队（swarm）中多颗卫星的分布式MIMO算法; ii）提出了一种新的基于位置的CF-MIMO算法，该算法不需要发送端的信道状态信息（CSI）;以及iii）为NTN中的联合CF-MIMO设计新颖的归一化方法，以应对对非共位辐射元件的约束。数值结果证实了所提出的算法的良好性能，也在非理想信息的存在。
2023-01-31 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Channel Reconstruction from Lower Dimensional Multiple Antenna Measurements
提出了一种从低维信道测量重构多输入多输出（MIMO）信道相关矩阵的方法。利用相关矩阵结构的对称性使得能够从可用的低阶测量再现更高维MIMO信道矩阵。这导致允许预测更高维MIMO系统容量的实际重要应用。特别是，我们研究了克罗内克型MIMO信道适合于从空间和极化域的发射-接收衰落的部分信息中重建完整的信道矩阵，并分析了这种模型的有效性条件。重要的信道条件之一是与环境中的非平稳性相关的多普勒频率。我们提出了使用2x2 MIMO信道相关矩阵的簇型散射模型的仿真，以预测2x 4 MIMO系统的性能，包括角功率谱的恢复。在2.5 GHz频带中的双圆极化2 × 4 MIMO陆地移动卫星测量的示例示出了该方法重构空间和极化信道相关矩阵以用于从单天线或单极化测量估计遍历信道容量的适用性。
2016-12-09 cs.IT math.IT
Fairness Designs for Load Balancing Optimization in Satellite-Cell-Free Massive MIMO Systems
Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）
本文研究卫星无蜂窝大规模 MIMO 系统中的公平性负载均衡问题，推导了遍历吞吐量闭式表达式，并提出基于遗传算法的低复杂度优化方案，显著提升了系统性能。
2025-11-02 cs.IT math.IT
Matrix Decomposition for Massive MIMO Detection
大规模多输入多输出（MIMO）是第五代（5G）通信系统的关键技术。MIMO符号检测是大规模MIMO基带接收机中计算量最大的任务之一。在本文中，我们分析了大规模MIMO系统的矩阵分解算法，传统上用于小规模MIMO检测由于其数值稳定性和模块化设计。我们提出了计算复杂性的线性检测机制的基础上的QR，Cholesky和LDL分解算法的不同大规模MIMO配置。我们将它们与最先进的基于近似反演的大规模MIMO检测方法进行比较。研究结果为系统和超大规模集成（VLSI）设计人员根据需求选择合适的大规模MIMO检测算法提供了重要参考。
2020-09-27 cs.IT math.IT
Artificial Noise-Aided Biobjective Transmitter Optimization for Service Integration in Multi-User MIMO Gaussian Broadcast Channel
该文研究了一种基于人工噪声的多用户MIMO系统综合业务发射设计方法。具体地说，两种服务消息被组合并同时提供：一种是针对所有接收者的多播消息，另一种是仅针对一个接收者的机密消息，并且要求对其他未授权的接收者是完全安全的。我们的兴趣在于联合设计的输入协方差的组播消息，机密消息和人工噪声（AN），使可实现的保密率和组播速率同时最大化。这个问题被确定为一个保密率区域最大化（SRRM）的物理层服务集成的上下文中的问题。由于这个双目标优化问题本身就很复杂，我们提出了两种不同的标量化方法将其转化为标量优化问题。首先，我们建议前缀的组播速率作为一个常数，并相应地，原始的双目标问题转化为一个保密率最大化（SRM）问题与组播服务质量（QoMS）的约束。通过改变常数，我们可以得到不同的Pareto最优点。由此产生的SRM问题可以通过可证明收敛的差分凹（DC）算法迭代求解。在第二种方法中，我们的目标是最大化的保密率和组播速率的加权和。通过改变加权向量，也可以得到不同的Pareto最优点。我们表明，这个加权和率最大化（WSRM）的问题可以重铸成一个原始的可分解的形式，这是适合交替优化（AO）。然后通过理论分析和数值模拟比较了这两种标量化方法的总体性能和计算复杂性，并在此基础上得出了新的见解。
2017-07-06 cs.IT math.IT
Integration of Navigation and Remote Sensing in LEO Satellite Constellations
Zhejiang University（浙江大学）；Hangzhou Normal University（杭州师范大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；the University of Hong Kong（香港大学）
针对下一代LEO卫星星座的多功能需求，本文提出导航遥感一体化的双功能帧结构，推导两类性能指标并设计保障遥感性能的导航优化联合波束赋形方案，仿真验证了方案有效性。
2025-11-16 cs.IT math.IT
Advanced Signal Processing Techniques for Fixed and Mobile Satellite Communications
近几十年来，使超快系统得到了广泛的研究。虽然极化从一开始就被部署在卫星通信中，但现在它正被利用来增加卫星链路的吞吐量。更确切地说，将分集技术应用于极化域可以提供可靠、鲁棒和快速的卫星通信。如果传输和接收可以在接近或甚至重叠的频段中同时发生，则还可以更好和更灵活地使用频谱。在本文中，我们研究了新颖的信号处理技术，以提高固定和移动场景中卫星通信的吞吐量。首先，我们调查四维（4D）星座的前向链路。其次，我们专注于移动场景，并介绍了一种自适应算法，它选择最佳的元组的调制阶数，编码速率和MIMO方案，最大限度地提高吞吐量的约束，以最大的分组错误率。最后，我们描述了无线电收发器的操作，其在全双工模式下操作时主动地消除由发射信号造成的自干扰。
2018-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
Investigation of RIS Integration in Satellite Systems Guided by ITU-R VSAT Radiation Diagram
EURECOM（欧洲通信研究所）；National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）
本文针对卫星-VSAT下行链路中RIS集成的缺口，提出基于天线辐射方向图与系统拓扑的RIS位置方向优化方法，利用菲涅尔区缓解双重衰落，完善信道方程，1m直径VSAT在S、C波段增益最高达9dB、14dB。
2026-10-14 cs.IT eess.SP math.IT
Co-existing/Cooperating Multicell Massive MIMO and Cell-Free Massive MIMO Deployments: Heuristic Designs and Performance Analysis
本文研究多小区大规模MIMO与无小区大规模MIMO共存部署的下行性能，提出前传感知的启发式用户关联算法，并通过仿真分析不同协作程度、预编码和功率控制策略对系统性能的影响。
2024-10-22 cs.IT eess.SP math.IT
Towards Atomic MIMO Receivers
针对原子接收机与无线通信融合缺乏系统性方法的问题，本研究构建原子MIMO接收机框架，提出有偏GS算法与EM-GS算法解决其非线性有偏相位恢复检测问题，通过理论与仿真验证了有效性。
2024-09-12 cs.IT math.IT
Geometric Analysis of Blind User Identification for Massive MIMO Networks
FAU Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）
本文提出了一种基于最近凸包分类的盲用户识别方法，通过高斯分布假设和副本方法评估其在大规模MIMO网络中的性能。
2026-02-10 cs.IT eess.SP math.IT
Finite-Alphabet MMSE Equalization for All-Digital Massive MU-MIMO mmWave Communication
我们提出了有限字母表均衡，一个新的范例，限制了空间均衡矩阵的条目，以低分辨率的数字，使高吞吐量，低功耗，低成本的硬件均衡器。为了最大限度地减少这种模式的性能损失，我们引入FAME，短的有限字母表最小均方误差（MMSE）均衡，这是能够显着优于一个天真的量化的线性MMSE矩阵。我们开发了有效的算法来近似解决NP难FAME问题，并展示了对于大规模多用户多输入多输出（MU-MIMO）毫米波（mmWave）系统，可以使用量化为仅1-3位的均衡系数来实现接近最佳的性能。我们提供了超大规模集成（VLSI）的结果，证明了减少均衡功率和面积的至少3.9倍和5.8倍，分别。
2020-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Overview of Full-Dimension MIMO in LTE-Advanced Pro
具有大量基站天线的多输入多输出（MIMO）系统（通常称为大规模MIMO）作为提高下一代蜂窝系统的频谱效率、能量效率和处理复杂度的手段而受到学术界和工业界的广泛关注。为了满足未来无线通信系统日益增长的需求，移动通信行业已经启动了大规模MIMO系统的可行性研究。概念验证系统的现场试验已经证明了全维MIMO（FD-MIMO）的潜在增益，FD-MIMO是第三代合作伙伴计划（3GPP）中MIMO增强的官方名称。3GPP发起了将该技术无缝集成到当前4G LTE系统中的标准化活动。在本文中，我们提供了FD-MIMO系统的概述，重点是对Release 13的标准化过程进行的讨论和辩论。我们提出了FD-MIMO系统的主要特点，总结了标准化和实际系统设计的主要问题，并对典型的FD-MIMO场景进行了性能评估。
2016-08-10 cs.IT math.IT
Algorithm and VLSI Design for 1-bit Data Detection in Massive MIMO-OFDM
在全数字大规模多输入多输出（MIMO）基站的射频（RF）链中使用低分辨率数据转换器有望显著降低功耗、硬件成本和互连带宽。提出了一种量化感知的数据检测算法，该算法能够有效地降低1比特量化的大规模多输入多输出正交频分复用（OFDM）系统的性能损失。由于系统的性能很大程度上取决于信道估计的质量，我们还开发了一个非线性1位信道估计算法，建立在所提出的数据检测算法。我们表明，所提出的算法显着优于线性数据检测器和信道估计器的误比特率。对于所提出的非线性数据检测算法，我们开发了一个超大规模集成电路（VLSI）的架构，并提出了Xilinx Virtex-7现场可编程门阵列（FPGA）上的实施结果。据我们所知，我们的实施结果是第一次为1位大规模MU-MIMO-OFDM系统，并展示了相当的硬件效率相对于国家的最先进的线性数据检测器设计的系统与高分辨率的数据转换器，同时实现较低的误比特率。
2020-09-04 cs.IT eess.SP math.IT
An Efficient Code-Domain NOMA Transceiver for mm-Wave Hybrid Massive MIMO Architectures
大规模MIMO和非正交多址接入（NOMA）是未来无线系统的关键方法，因为它们提供了许多优于传统系统的优点。功率域NOMA方法在大规模MIMO系统中得到了研究，而码域NOMA和大规模MIMO的集成则很少，这也是本文研究的主题。我们提出了一个通用的框架，采用基于用户分组的混合波束成形架构的毫米波大规模MIMO系统中NOMA被认为是一个组内的过程。结果表明，经典的接收机的稀疏码多址（SCMA）和多用户共享接入（MUSA）可以直接适应。此外，提出了一种新的接收机架构，这是一个改进的经典之一，上行链路MUSA。该接收机使得MUSA优于SCMA，用于具有较低复杂度的上行链路传输。我们提供了一个下界可达信息速率（AIR）作为性能指标。我们表明，码域NOMA方案优于传统的方法，具有非常有限的射频（RF）链，其中用户在空间上彼此接近。此外，我们提供了一个分析的比特出错率和空气在不同的码长和过载情况下的上行链路传输的灵活结构的MUSA被利用。
2020-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Beamspace Channel Estimation for Massive MIMO mmWave Systems: Algorithm and VLSI Design
毫米波（mmWave）通信结合大规模多用户多输入多输出（MU-MIMO）使得能够在相同的时间-频率资源中向多个用户进行高带宽数据传输。在如此高的频率下波传播的强路径损耗需要精确的信道状态信息来确保可靠的数据传输。我们提出了一种新的信道估计算法，称为BEAmspace信道估计（BEACHES），它利用了毫米波频率下的波传播主要是定向的这一事实。BEACHES自适应降噪的波束空间域中的信道向量使用自适应收缩过程，依赖于斯坦的无偏风险估计（SURE）。视线（LoS）和非LoS毫米波信道的仿真结果表明，BEACHES执行与国家的最先进的信道估计方法，同时需要数量级较低的复杂性。为了证明在实践中的有效性，海滩，我们开发了一个超大规模集成（VLSI）架构，并提供现场可编程门阵列（FPGA）的实施结果。我们的研究结果表明，自适应信道去噪可以在高吞吐量和硬件友好的方式进行大规模MU-MIMO毫米波系统与数百个天线。
2020-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Ten Years of Research Advances in Full-Duplex Massive MIMO
本文综述带内全双工大规模MIMO系统研究进展，梳理蜂窝网络向无蜂窝全双工大规模MIMO的演进，介绍网络辅助型范式的应用场景，分析挑战并展望未来研究方向。
2024-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
What Roles Can Spatial Modulation and Space Shift Keying Play in LEO Satellite-Assisted Communications?
本文研究 SM 与 SSK 在 LEO 卫星辅助 MIMO 系统中的作用，通过解析与蒙特卡洛仿真评估其 BER、SE、复杂度及 CSI 影响。
2025-01-10 cs.IT eess.SP math.IT
FPGA Implementation of Stair Matrix based Massive MIMO Detection
基于近似矩阵求逆的方法被广泛用于线性大规模多输入多输出（MIMO）接收符号向量检测。这样的检测器通常利用大规模MIMO系统的对角占优信道矩阵。利用阶梯矩阵代替对角矩阵可以提高大规模MIMO检测器的误码性能。提出了一种基于阶梯矩阵的迭代检测算法的超大规模集成（VLSI）结构和现场可编程门阵列（FPGA）实现。该架构支持具有128个天线的基站、具有单个天线的8个用户和256个正交幅度调制（QAM）。基于阶梯矩阵的检测器可以提供142.34 Mbps的数据率，并在Xilinx Virtex-7 FPGA中达到258 MHz的时钟频率。该检测器提供了优越的误码率性能和更高的缩放吞吐量比大多数当代大规模MIMO检测器。
2020-10-29 cs.AR cs.IT math.IT
A Modular Neural Network Based Deep Learning Approach for MIMO Signal Detection
University of Surrey（萨里大学）；Airbus Defense and Space（空中客车防务与航天公司）
在本文中，我们发现，人工神经网络（ANN）辅助多输入多输出（MIMO）信号检测可以建模为人工神经网络辅助的有损矢量量化（VQ），命名为MIMO-VQ，这基本上是一个联合统计信道量化和信号量化过程。研究发现，量化损失随发射天线数线性增加，因此MIMO-VQ随MIMO规模的扩展性较差。基于这一发现，我们提出了一种新的模块化神经网络的方法，称为MNNet，其中整个网络是由一组预定义的ANN模块形成的。ANN模块设计的关键在于MNNet中并行干扰消除的集成，其线性地减少了沿前馈传播的干扰（或等效地减少了发射天线的数量）;以及量化损耗。我们的模拟结果表明，MNNet方法在很大程度上提高了深度学习能力，在各种情况下都具有接近最佳的性能。如果MNNet是模块化的，那么学习过程不需要应用于整个网络，而是在模块化级别上。由于这个原因，MNNet具有比其他基于深度学习的MIMO检测方法低得多的学习复杂度的优势。
2020-04-01 cs.IT cs.LG eess.SP
Joint Communication and Sensing: Models and Potential of Using MIMO
第六代（6 G）网络被设想为集成通信和传感功能，以提高频谱效率（SE）并支持爆炸性的新应用。虽然无线通信和无线电传感的相似性为它们的结合奠定了基础，但它们之间仍然存在着相当大的不相容性。为了同时保证通信容量和感知精度，多输入多输出（MIMO）技术由于其独特的空间波束形成和波形整形能力而发挥着重要作用。然而，MIMO的配置也带来了高硬件成本、高功耗和高信号处理复杂度。如何有效地应用MIMO来实现平衡的通信和感知性能仍然是开放的。在这次调查中，我们讨论了联合通信和传感（JCAS）在MIMO的背景下。我们首先概述了MIMO在无线通信和雷达传感过程中的作用。然后，我们详细介绍了当前通信和传感共存和集成的进展。随后结合前沿技术讨论了三种新型JCAS MIMO模型，即，云随机接入网络（C-RAN）、无人机（UAV）和可重构智能表面（RIS）。从实际应用的角度出发，总结了MIMO在JCAS中的潜力和挑战，并提出了有前途的解决方案。受物联网（IoT）巨大潜力的启发，我们还在IoT场景中指定了JCAS，并讨论了将JCAS应用于IoT的独特性。最后，展望了在不久的将来，一个无处不在的、智能的、安全的JCAS网络的前景。
2022-12-04 cs.IT cs.SI eess.SP
DVB-S2x Enabled Precoding for High Throughput Satellite Systems
多用户多输入多输出（MU-MIMO）已经允许最近发布的地面LTE标准在所提供的系统容量方面实现显著改进。DVB-S2 x标准的发布，特别是其新颖的OFDM结构的发布，是将类似的干扰管理技术（例如预编码）应用于多波束高吞吐量卫星（HTS）系统的关键推动因素。本文介绍了欧洲航天局（ESA）资助的R&D活动的实际问题时，出现的预编码应用于积极的频率复用HTS网络的结果。在解决这些问题时，本文还提出了为克服这些限制而制定的务实解决方案。通过一个全面的系统模拟器的应用程序，它表明，重要的容量增益（超过40%）是预期从应用预编码，即使在引入了一些重大的实际损害。
2015-04-13 cs.IT math.IT
Interpolation-Based QR Decomposition in MIMO-OFDM Systems
用于基于正交频分复用（OFDM）的多输入多输出（MIMO）无线系统的检测算法通常需要计算每个携带数据的OFDM音调的QR分解。通常，所得到的计算复杂性将是显著的，因为携带数据的音调的数量范围从48（如在IEEE 802.11 a/g标准中）到1728（如在IEEE 802.16 e标准中）。基于MIMO-OFDM系统中信道矩阵是高过采样多项式矩阵的事实，我们提出了基于插值的QR分解算法。基于超大规模集成（VLSI）实现相关度量的深入复杂度分析表明，对于足够多的数据承载音调和足够小的信道阶数，所提出的算法可证明表现出比蛮力每音调QR分解明显更小的复杂度。
2009-10-30 cs.IT math.IT
