PSK Precoding in Multi-User MISO Systems
我们考虑下行链路的情况下，多用户多输入单输出（MU-MISO）通信系统的恒定包络（CE）信号从每个天线发出。这导致能量高效的功率放大器（PA）。我们提出了一个整体的CE预编码方案的基础上，符号的最小平方误差（SMSE）标准。此外，我们还分析了低分辨率量化引入PSK的失真，以提高能量效率。我们提出了三种解决方案的算法，并检查其性能，以决定不同的量化分辨率的最佳选择。我们的研究结果表明，良好的性能可以实现最小的损失相比，一个理想的非量化的情况下。最后，我们分析和讨论的结果，并考虑预编码器的整体复杂性以及实现问题。
2017-06-27 cs.IT math.IT
Low-Complexity Symbol-Level Precoding for MU-MISO Downlink Systems with QAM Signals
本研究提出了一个大规模的天线系统的发射信号的建设具有成本效益的1位数模转换器在下行链路。在正交幅度调制星座中，如何克服由其固有特性引起的严重的误码平层问题仍然是一个有待解决的问题。为此，我们首先提出了一个可行性条件，保证每个用户的无噪声信号被放置在所需的决策区域。对于加性噪声的鲁棒性，我们提出了一个优化问题，然后将可行性条件转化为级联矩阵形式。我们提出了一个低复杂度的算法来产生一个1位的发送信号的基础上提出的优化问题制定为一个定义良好的混合整数线性规划。数值结果验证了该方法在检测性能和计算复杂性方面的优越性。
2021-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
A Framework for One-Bit and Constant-Envelope Precoding over Multiuser Massive MISO Channels
考虑以下问题：多天线基站（BS）通过预编码向多个单天线用户发送多个符号流。然而，与传统的多用户预编码不同，发送的信号受到二进制，单位模，甚至离散单位模约束。这种约束出现在一位和恒定包络（CE）大规模MIMO场景中，其中高分辨率数模转换器（DAC）分别被一位DAC和移相器取代，以降低硬件成本和能耗。在一比特和CE限制下的多用户预编码造成了显著的设计困难。在本文中，我们建立了一个框架，设计多用户预编码下的一位，连续CE和离散CE的情况下-所有在一个主题。首先，我们制定了一个预编码设计，侧重于最小化的符号错误概率（SEP），假设正交幅度调制（QAM）星座。然后，我们设计了一个算法，我们的SEP为基础的设计。该算法结合了i）一种新的惩罚方法，用于处理二进制，单位模量和离散单位模量约束;和ii）一阶非凸优化配方定制的设计。具体地说，后者是一种通过加速投影梯度的不精确优化最小化方法，仿真结果表明，该方法运行速度非常快，可以处理大量的决策变量。仿真结果表明，所提出的设计提供了显着更好的比特出错率性能比现有的设计。
2019-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Hybrid Precoding for Millimeter Wave MU-MISO System Via Meta-Learning
本文提出基于梯度引导元学习的混合预编码框架GGML，通过局部交替优化与全局元学习更新相结合，免训练且即插即用地解决毫米波MU-MISO系统非凸预编码问题，在提升频谱效率的同时将收敛速度加快8倍，并优于同天线数下的全数字WMMSE预编码。
2024-11-24 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Interference Exploitation Precoding in MISO Wiretap Channel: Destructive Region Redefinition with Efficient Solutions
在本文中，我们专注于物理层安全的K用户多输入单输出（MISO）窃听信道中存在的恶意窃听者，我们提出了几种干扰利用（IE）预编码方案，针对不同类型的窃听者。具体而言，在一个共同的窃听者直接解码的信号和夏娃的完整的信道状态信息（CSI）的情况下，可在发射机，我们表明，所需的发射功率可以进一步降低通过重新设计的“破坏性区域”的星座符号级预编码和重新制定的功率最小化问题。我们进一步研究的SINR平衡问题与推导出的“完全破坏性区域”与完整的，统计和没有夏娃的CSI，分别，并表明，SINR平衡问题变得非凸的统计或没有夏娃的CSI。另一方面，在存在使用最大似然（ML）检测的智能窃听者的情况下，所有现有方法都不能保证安全性。为此，我们进一步提出了一个随机干扰方案（RJS）和随机预编码方案（RPS），分别。为了有效地解决引入的凸/非凸问题，我们提出了一种基于Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件的凸问题的迭代算法，并通过Taylor展开来处理非凸问题.仿真结果表明，所提出的方案在保密性能上均优于已有的方案，且算法的计算效率得到了显著提高。
2019-09-20 cs.IT eess.SP 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
Energy Efficient Symbol-Level Precoding in Multiuser MISO Channels
本文研究了利用多天线系统下行链路中同时多用户传输间干扰的思想。利用符号级预编码，讨论了一种通过联合利用信道状态信息（CSI）和数据信息（DI）来解决多用户干扰的新方法。在这个方向上，数据流之间的干扰在某些条件下被转换为有用信号，该有用信号可以提高下行链路传输的信号干扰噪声比（SINR）。在这种情况下，提出了新的建设性干扰预编码技术，解决了在每个用户的接收机的发射功率最小化（最小功率）与个别SINR的约束。此外，我们调查的CI预编码设计的假设下，接收到的MPSK符号可以驻留在一个宽松的区域，以便被正确地检测。
2015-05-08 cs.IT math.IT
Low-Complexity Widely-Linear Precoding for Downlink Large-Scale MU-MISO Systems
在这封信中，我们提出了一个宽线性最小均方误差（WL-MMSE）预编码方案采用实值发送符号的下行链路大规模多用户多输入单输出（MU-MISO）系统。与使用WL预编码器和WL检测器的用于单用户多输入多输出（SU-MIMO）系统的现有WL-MMSE收发器相比，所提出的方案仅使用WL预编码和在用户终端（UT）处的简单常规检测。此外，为了避免与大矩阵的求逆相关联的计算复杂性，我们使用多项式展开（PE）来修改WL-MMSE预编码器。我们的仿真结果表明，在过载的系统中，UT的数量大于基站天线的数量，建议的PE WL-MMSE预编码器与矩阵多项式中只有几项实现了显着更高的总和速率比系统采用传统的MMSE预编码。因此，可以在小区中服务共享相同时间/频率资源的更多UT。我们验证了我们的模拟结果的渐近和率，这是通过使用随机矩阵理论的结果得到的解析表达式。
2015-02-06 cs.IT math.IT
Joint Constellation Rotation and Symbol-level Precoding Optimization in the Downlink of Multiuser MISO Channels
研究了无线多天线系统下行链路中多个用户间的同时干扰问题。为了利用多用户干扰并在接收机侧将其转换为有用功率，通过联合利用来自每个单独用户的数据和信道状态信息来利用符号级预编码。本文介绍了一种复杂性降低计划，利用星座的对称性，以减少可能的计算和符号级优化问题的约束条件的数量。本文还提出了一种新的传输技术，联合优化发送符号级预编码和星座旋转的数据流为每个用户。其目的是增加具有相长干涉的概率，从而提高性能。我们专注于提高能源效率，通过降低所需的功率，以满足一定的服务质量的约束，通过解决一个符号级的预编码问题，并找到每个用户星座旋转的最佳相位。该问题是非凸的，因此，我们提出了一个有效的分支定界算法结合半定松弛来解决问题，并找到一个有效的解决方案。数值结果以比较的方式示出所提出的技术的有效性，其在能量效率和功耗方面优于最先进的符号级预编码方案。
2020-11-08 cs.IT eess.SP math.IT
Constant Envelope Precoding with Adaptive Receiver Constellation in MISO Fading Channel
恒包络预编码是一种能够实现高功率放大器效率的传输技术。对于单用户多输入单输出（MISO）信道中的CE预编码，当且仅当期望的星座可以被缩放为位于环形中时，期望的星座在接收器处是可行的，环形的边界由瞬时信道实现表征。因此，如果固定的接收机星座被用于衰落信道中的CE预编码，其中环是时变的，则通常存在遇到使得CE预编码不可行的信道的非零概率，从而导致高概率的错误。针对这一问题，本文研究了在单用户MISO平坦衰落信道中，发射端具有任意数量天线的CE预编码的自适应接收星座设计。我们首先研究固定速率自适应接收机星座设计，以最大限度地减少符号出错率（SER）。具体而言，提出了一种有效的算法，找到最佳的幅度和相移键控（APSK）星座与两个环，这是可行的，最大的最小欧几里德距离（MED），对于任何给定的星座大小和瞬时信道实现。数值结果表明，通过使用优化的固定速率自适应接收星座，我们提出的方案实现了显着改善的SER性能比CE预编码与固定的接收星座。基于最优固定速率自适应双环APSK星座集族，提出了一种可变速率CE传输方案，并进行了数值分析。
2016-07-15 cs.IT math.IT
Minimum Symbol Error Rate-Based Constant Envelope Precoding for Multiuser Massive MISO Downlink
本文研究了多用户大规模MISO下行信道的恒包络（CE）预编码器设计问题。CE信号的使用允许采用低成本射频链，从而促进大规模MIMO的实现。然而，由于非凸CE约束，后续CE预编码器设计通常具有挑战性。现有的CE预编码器设计考虑对接收符号的失真水平的一些措施的最小化，并且它们通常旨在改善符号出错率（SER）性能。在本文中，我们制定了一个最小的SER为基础的设计CE预编码。设计公式是非凸的，我们提出了两个低复杂度的一阶算法，使用梯度投影。奇怪的是，我们的仿真结果表明，所提出的设计可以实现比特出错率性能接近迫零波束成形没有CE信令的限制。
2018-04-23 cs.IT math.IT
A Multicast Approach for Constructive Interference Precoding in MISO Downlink Channel
本文研究了联合利用数据信息（DI）和信道状态信息（CSI）的概念，以设计用于多输入单输出（MISO）下行链路信道的符号级预编码器。在这个方向上，同时的数据流之间的干扰被转换为有用的信号，可以提高下行链路传输的信号干扰噪声比（SINR）。我们提出了一种基于最大比传输（MRT）的算法，该算法联合利用DI和CSI从这些有用的信号中获益。在这种情况下，提出了一种新的框架，以最大限度地减少功耗，通过形式化的建设性干扰下行链路信道和多播信道之间的对偶。数值结果表明，所提出的计划优于其他国家的最先进的技术。
2015-05-12 cs.IT math.IT
Non-Linear Precoding via Dirty Paper Coding for Near-Field Downlink MISO Communications
本文提出基于香肠纸编码的非线性预编码方法，通过预取消已知干扰提升近场下行MISO通信的总速率性能。
2025-11-20 cs.IT math.IT
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
Frequency-packed Faster-than-Nyquist Signaling via Symbol-level Precoding for Multi-user MISO Redundant Transmissions
本文研究了频率压缩比奈奎斯特（FTN）信令下行链路多天线多载波系统中同信道用户产生的干扰问题。所产生的干扰源于一个积极的策略，通过跨不同用户的频率重用和挤压的信号在超过奈奎斯特限制的时间-频率平面，以提高吞吐量。无差错频谱效率随着频率压缩和FTN加速因子的增加而增加。FTN采样周期，保证信息losslesness的下限推导出作为一个函数的发射滤波器滚降因子，频率包装因子，和子载波的数量。空时频符号级预编码器（SLP）的建设性和破坏性的块间干扰（IBI）在单天线用户终端的折衷建议。冗余元素被添加作为保护间隔，以应对残留的破坏性IBI效应。该建议可以处理延迟扩展长于多载波符号持续时间的信道。接收机结构简单，不需要数字多载波解调。模拟表明，提出的SLP优于迫零预编码，并通过将增加的冗余量从零（全IBI）控制到等效信道的群延迟的一半（无破坏性IBI），实现频谱效率和能量效率之间的目标平衡。
2021-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
Coordinated Linear Precoding in Downlink Multicell MU-MISO OFDMA Networks
研究了下行链路多小区多用户正交频分多址（OFDMA）网络中的协作线性预编码。提出了一种简单、快速、可证明收敛的算法，该算法在每个基站（BS）发射功率约束下最大化加权和速率。利用序贯参数凸逼近（SPCA）方法，将非凸加权和率最大化（WSRM）问题逼近到一个可解的凸形式。通过适当的变量变换、一阶线性逼近和双曲约束变换等方法，得到了优化问题的目标函数和约束条件的二阶锥规划（SOCP）公式，与已知的迭代WSRM算法相比，该算法收敛于次优解所需的迭代次数较少.最后，数值结果证明了所提出的算法的有效性和优越性。
2017-08-16 cs.IT math.IT
Joint User Scheduling and Precoding for RIS-Aided MU-MISO Systems: A MADRL Approach
针对分布式RIS辅助MU-MISO系统，本文提出可扩展MADRL框架联合优化用户调度与预编码，以极低复杂度获得优于现有方法的和速率性能。
2024-10-25 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Exploitation Precoding for Multi-Level Modulations: Closed-Form Solutions
本文研究了多用户多输入单输出（MU-MISO）系统下行链路多级调制的封闭形式干扰利用预编码。我们考虑两种不同的情况下：第一，对于服务的用户的数量不大于在基站（BS）的发射天线的数量的情况下，我们数学推导出最佳的预编码结构的基础上的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件。通过对对偶问题进行公式化，将多级调制的预编码问题转化为使用二次规划（QP）优化的预缩放操作。我们进一步考虑服务用户的数量大于BS处的发射天线的数量的情况。通过使用伪逆，我们证明了预缩放向量的最优解等价于零奇异值对应的右奇异向量的线性组合，并推导出等价的QP公式。我们还提出的条件下，复用更多的流比发射天线的数量是可以实现的。对于这两种情况下，我们提出了一个修改的迭代算法来获得最佳的预编码矩阵，以及一个次优的封闭形式的预编码器。数值结果验证了我们推导的多级调制的最佳预编码结构，并证明了干扰利用预编码的优越性。
2018-11-08 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Designs of Symbol-Level Precoding for MU-MISO Systems
符号级预编码（SLP）将有害的多用户干扰（MUI）转化为有益的信号，可以显著改善多用户通信系统的误符号率（SER）性能。然而，在享受符号增益的同时，复杂的非线性逐符号预编码器设计遭受与用户数量成指数的高计算复杂性，这在现实系统中是无法承受的。在本文中，我们提出了一种新的低复杂度分组SLP（G-SLP）的方法，并开发了有效的设计算法，典型的最大-最小公平性和功耗最小化问题。特别地，在将所有用户划分为若干组之后，通过仅利用该组中的用户的符号信息，在逐个符号的基础上单独地设计用于每个组的预编码器，其中使用相长干扰（CI）的概念来利用组内MUI，并且还有效地抑制组间MUI。为了进一步降低计算复杂性，我们利用拉格朗日对偶、Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件和优化最小化（MM）方法将问题转化为更易处理的形式，并开发了获得封闭形式解的有效算法.大量的仿真结果表明，所提出的G-SLP策略和设计算法显着降低了计算复杂性，而不会造成显着的性能损失相比，传统的SLP计划。
2022-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Precoding Methods for MISO Broadcast Channel with Delayed CSIT
最近的信息理论的结果表明，在多用户下行链路MIMO信道上的预编码与延迟的信道状态信息在发射机（CSIT）可能会导致数据率远远超过没有任何CSIT获得的数据率，即使在极端的情况下，当延迟的信道反馈是完全过时的反馈延迟超过信道相干时间。这个令人惊讶的结果是基于干扰重复和对准的思想，其允许接收器重建完全抵消干扰的信息符号，使其成为无限SNR范围中的最佳方案。在本文中，我们提出了一个类似的问题，但在有限的SNR下。我们提出了第一个预编码器的建设，它匹配以前的结果在无限的SNR，但达到了一个有用的权衡干扰对齐和信号增强在有限的SNR之间，允许在实际设置中的显着性能改善。本文提出了两种通用的预编码方法，通过虚拟MMSE和互信息优化，实现了信号增强和干扰对齐之间的折衷。仿真结果表明，由于这两个方面之间的妥协，实质性的改善。
2012-07-09 cs.IT math.IT
Symbol-Level Multiuser MISO Precoding for Multi-level Adaptive Modulation
符号级预编码是一种新的多用户下行链路预编码技术，其目的是在传输的数据流之间产生相长干扰。这可以通过在符号级上设计多天线发射机的预编码信号来实现，同时考虑信道状态信息和数据符号。以前的文献已经研究了这种模式的MPSK调制解决各种性能指标，如功率最小化和最大化的最小速率。在本文中，我们扩展到通用的多级调制，即MQAM和APSK通过建立连接到物理层组播相位约束。此外，我们解决自适应调制方案，这是至关重要的，使吞吐量缩放的符号级预编码系统。在这个方向上，我们设计的信号处理算法，以最大限度地减少所需的功率下每用户的SINR或有效吞吐量的约束。大量的数值结果表明，该算法提供了相当大的功率和能量效率增益，同时适应所采用的调制方案，以匹配所要求的数据率。
2017-04-10 cs.IT math.IT
Joint MOO of Transmit Precoding and Receiver Design in a Downlink Time Switching MISO SWIPT System
在本文中，我们考虑一个时间切换（TS）共址的同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统由多个多天线接入点，服务于多个单天线用户。在这种情况下，我们提出了一个多目标优化（MOO）的框架，共同设计帕累托最优波束成形向量和TS比为每个接收机。目标是最大化效用向量，包括实现的数据率和所有用户同时收获的能量。该问题是一个非凸秩约束的多目标优化问题，通过加权Chebycheff方法将其松弛转化为一个非凸半定规划问题。利用优化极小化算法求解非凸SDP，并证明了最优解满足秩约束。我们还研究了在固定TS比的情况下，用同样的方法优化波束形成向量的问题。数值结果提供了两个协调的接入点与MISO配置。结果示出了所收获的能量和信息数据率目标之间的权衡，并且示出了优化预编码策略和TS比对该权衡的影响。
2016-10-26 cs.IT math.IT
Exploring Green Interference Power for Wireless Information and Energy Transfer in the MISO Downlink
在本文中，我们提出了一种高能效的信息和能量传输，其中我们利用无线干扰的建设性部分作为绿色有用信号功率的来源。而不是在传统的方案中抑制干扰，我们利用用户之间的建设性干扰，固有的下行链路，作为有用的信息和无线能量的来源。具体来说，我们提出了一种新的预编码设计，最大限度地减少发射功率，同时保证通用相移键控调制信号的服务质量（QoS）和能量收集的限制。修改QoS约束以适应相长干扰。我们推导出预编码优化问题的次优解和局部最优解。与传统方案相比，所提出的预编码通过调整约束以适应建设性干扰作为有用信号功率的源来降低发射功率。我们的仿真结果表明，与传统的预编码相比，所提出的数据辅助预编码显着节省功率。
2015-01-16 cs.IT math.IT
Large System Analysis of Linear Precoding in MISO Broadcast Channels with Confidential Messages
在本文中，我们研究了正则化信道反转（RCI）预编码在大MISO广播信道与机密消息（BCC）的性能。我们得到一个确定性的近似可实现的保密和率几乎肯定是准确的发射天线$M$和用户$K$的数量增长到无穷大的固定比例$β=K/M$。我们推导出最佳的正则化参数$ξ$和最佳的网络负载$β$，最大化每个天线的保密和速率。然后，我们提出了一个线性预编码器的基础上RCI和功率降低（RCI-PR），显着提高了高信噪比的保密和率$1<β<2$。我们提出的预编码器实现了每个用户的保密率，它具有相同的高SNR缩放因子作为以下两个上界：（i）没有保密要求的最佳RCI预编码器的速率，以及（ii）没有干扰的单用户系统的保密容量。此外，我们得到了一个确定性的近似的保密和率可实现的RCI预编码的信道状态信息（CSI）错误的存在。我们还分析了我们提出的RCI-PR预编码器的性能与CSI错误，我们确定如何错误必须缩放的SNR，以保持一个给定的速率差距的情况下，完美的CSI。
2013-04-22 cs.IT math.IT
Interference Exploitation via Symbol-Level Precoding: Overview, State-of-the-Art and Future Directions
干扰传统上被视为无线通信系统中的性能限制因素，其将被最小化或减轻。然而，最近的工作已经表明，通过操纵干扰信号，使得它们在接收器侧相长地相加，可以使已知干扰有益，并且进一步提高各种无线场景中的系统性能，这是通过符号级预编码（SLP）实现的。本文从相长干扰和相消干扰的分类入手，从多天线无线通信系统中预编码设计的角度，对干扰利用技术进行了研究。给出了CI的定义，并针对常见的调制类型给出了相应的数学表征，在此基础上讨论了基于优化的预编码技术。此外，还描述了CI预编码到其他应用场景以及用于硬件效率的扩展。概念验证的测试平台证明了CI预编码的潜在的实际实施，最后提出了一个开放的问题和实际挑战的列表，以启发和激励在这一领域的进一步研究方向。
2019-07-12 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Symbol-Level Precoding in Multiuser MISO Based on Relaxed Detection Region
本文讨论了利用多天线系统下行链路中同时多用户传输之间的干扰问题。利用符号级预编码，讨论了一种通过联合利用信道状态信息（CSI）和数据信息（DI）来解决多用户干扰的新方法。数据流之间的干扰在某些条件下被转换为有用信号，该有用信号可以提高下行链路传输的信号干扰噪声比（SINR），并因此提高系统的能量效率。在这种情况下，已经提出了新的相长干扰预编码技术，其解决了在每个用户的接收机处具有单独SINR约束的发射功率最小化（最小功率）。在本文中，我们推广的CI预编码设计的假设下，接收到的MPSK符号可以驻留在一个宽松的区域，以便被正确地检测。此外，加权最大化的最小信噪比在所有用户之间的研究，考虑到宽松的检测区域。符号出错率分析（SER）的预编码进行了讨论，以表征发射功率降低和SER增加之间的权衡，由于松弛。在此基础上，分析了该技术的能量效率性能。最后，大量的数值结果表明，所提出的计划优于其他国家的最先进的技术。
2015-04-25 cs.IT math.IT
Constructive Multiuser Interference in Symbol Level Precoding for the MISO Downlink Channel
研究了多天线系统下行链路中多用户同时传输时的干扰问题。利用符号级预编码，本文讨论了一种新的多用户干扰抑制方法。提出了联合利用数据信息（DI）和信道状态信息（CSI）来设计符号级预编码器的概念。在这个方向上，数据流之间的干扰在某些条件下被转换为有用信号，该有用信号可以提高下行链路传输的信号干扰噪声比（SINR）。我们提出了一个最大比传输（MRT）为基础的算法，联合利用DI和CSI收集建设性多用户干扰的好处。随后，建立相长干扰下行链路传输与物理层多播之间的关系。在这种情况下，新的建设性干扰预编码技术，解决了发射功率最小化（最小功率）在每个用户的接收机的单个SINR约束提出。此外，通过最大化的加权最小SINR（最大最小SINR）的用户的公平性是通过找到最小功率和最大最小SINR问题之间的联系。此外，启发式预编码技术，提出了解决加权和率的问题。最后，大量的数值结果表明，所提出的计划优于其他国家的最先进的技术。
2014-08-20 cs.IT math.IT
Hybrid Analog-Digital Precoding for Interference Exploitation
研究了多用户大规模多输入单输出（MISO）系统，重点研究了基站（BS）采用混合模数预编码和低成本1比特数模转换器（DAC）的下行链路系统。在本文中，我们提出了一种混合下行链路传输方案，其中模拟预编码器是基于SVD分解形成的。在数字域中，我们利用相长干扰的概念直接设计发射信号，而不是设计线性发射预编码矩阵。最优化问题，然后制定调制星座的几何形状的基础上，被证明是非凸的。我们放松上述优化，并表明放松的优化可以转化为一个线性规划，可以有效地解决。数值结果验证了该方案在混合大规模多输入多输出下行链路系统中的优越性。
2018-10-29 cs.IT eess.SP math.IT
Large System Analysis of Linear Precoding in Correlated MISO Broadcast Channels under Limited Feedback
在本文中，我们研究了迫零（ZF）和正则化ZF（RZF）预编码在大型MISO广播系统中的和速率性能的假设下，不完善的信道状态信息在发送端和每个用户的信道发送相关性。我们的分析假设发射天线的数量$M$和单天线用户的数量$K$是大的，而它们的比率保持有界。我们推导出确定性近似的经验信号干扰加噪声比（SINR）在接收机，这是紧的$M,K\to\infty$。在这个推导过程中，每个用户的信道相关性模型需要开发一个新的确定性等价的经验Stieltjes变换的高维随机矩阵与广义方差分布。确定性SINR近似使我们能够解决各种实际的优化问题。在和速率最大化下，我们推导出（i）对于RZF的最优正则化参数，（ii）对于ZF的最优用户数，（iii）对于ZF和RZF的最优功率分配方案，以及（iv）在大型FDD/TDD多用户系统中的最优反馈量。数值模拟表明，确定性的近似是准确的，即使是小的$M,K$。
2012-02-03 cs.IT math.IT
Near-Optimal Interference Exploitation 1-Bit Massive MIMO Precoding via Partial Branch-and-Bound
在本文中，我们专注于1比特预编码的大规模天线系统在下行链路中的建设性干扰（CI）的概念的基础上。通过公式化的优化问题，旨在最大化CI效果受到1比特的约束的发送信号，我们数学证明，当放松1比特的约束，大多数所获得的发送信号已经满足1比特的约束。基于这一重要的观察，我们提出了一个1比特的预编码方法，通过部分分支定界（P-BB）的方法，其中的BB过程只执行的条目，不符合1比特的约束。所提出的P-BB使得能够在大规模天线场景中使用BB框架，这由于其过高的复杂性而不适用。数值结果表明，所提出的1比特预编码算法的一个接近最佳的错误率性能。
2020-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
Block-Level Interference Exploitation Precoding without Symbol-by-Symbol Optimization
基于相长干扰（CI）概念的符号级预编码（SLP）优于传统的块级预编码（BLP），但代价是在预编码设计过程中逐个符号地优化。在本文中，我们提出了一种基于CI的块级预编码（CI-BLP）方案的多用户多输入单输出（MU-MISO）通信系统的下行链路传输，其中我们设计了一个恒定的预编码矩阵的一个块的符号时隙，同时利用CI为每个符号时隙。一个单一的优化问题，制定最大限度地提高整个块的最小CI效果，从而降低了传统的SLP的计算成本，因为优化问题只需要解决一次每块。通过利用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件和对偶问题公式，原始优化问题最终被证明是等价于一个单纯形上的二次规划（QP）。数值结果验证了我们的推导，并表现出优越的性能所提出的CI-BLP计划比传统的BLP和SLP方法，由于放宽块级功率约束。
2022-03-23 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Exploitation 1-Bit Massive MIMO Precoding: A Partial Branch-and-Bound Solution with Near-Optimal Performance
在本文中，我们专注于下行链路大规模多输入多输出（MIMO）系统的1比特预编码方法，我们利用建设性干扰（CI）的概念。对于PSK和QAM信号，我们首先制定的优化问题，最大限度地提高CI效果的要求1比特的发射信号。然后，我们在数学上证明，当采用CI公式和放松1比特约束时，大多数发送信号已经满足1比特公式。基于这一重要的观察，我们提出了一种1比特预编码方法，该方法通过部分分支定界（P-BB）过程进一步提高了传统1比特CI预编码的性能，其中仅对不符合1比特要求的条目执行BB过程。与全BB（F-BB）过程相比，该操作允许显著的复杂度降低，并且使得BB框架能够适用于复杂的大规模多输入多输出场景。我们进一步开发了一个替代的1位方案，通过“有序部分顺序更新”（OPSU）的过程，允许一个额外的复杂性降低。数值结果表明，这两种1比特预编码方法都表现出显着的信噪比（SNR）增益的错误率性能，特别是对于高阶调制。
2019-08-10 cs.IT eess.SP 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
Construction of One-Bit Transmit-Signal Vectors for Downlink MU-MISO Systems with PSK Signaling
我们研究了下行链路多用户多输入单输出（MU-MISO）系统，其中基站（BS）有大量的天线与成本有效的一位数-模转换器（DAC）。在这个系统中，我们首先确定天线选择可以产生一个非平凡的符号错误率（SER）的性能增益，通过减轻错误地板的问题。与先前关于一比特预编码的工作类似，由于其组合性质，找到最佳发射信号向量（包括预编码和天线选择）需要穷举搜索。受此启发，我们提出了一个低复杂度的两阶段算法，直接获得这样的发射信号矢量。在第一阶段中，我们通过迭代硬阈值算法获得一个可行的发送信号向量，其中所得到的向量确保每个用户的无噪声观测属于期望的决策区域。在第二阶段，比特翻转算法被用来细化可行向量，使得每个用户的接收信号对加性高斯噪声具有更强的鲁棒性。通过仿真结果，我们证明了所提出的方法可以产生一个更优雅的性能-复杂度权衡比现有的一比特预编码方法。
2019-01-23 cs.IT math.IT
Multi-Antenna Data-Driven Eavesdropping Attacks and Symbol-Level Precoding Countermeasures
在这项工作中，我们考虑安全通信的无线多用户（MU）多输入单输出（MISO）系统中的信道编码的存在下，一个多天线窃听者（夏娃）。在这种情况下，我们利用机器学习（ML）工具设计软，硬解码方案，使用预编码的导频符号作为训练数据。在这种情况下，我们提出了解码器的ML框架，允许Eve以高精度确定传输的消息。因此，我们表明，MU-MISO系统很容易受到这种窃听攻击，即使采用相对安全的传输技术，如符号级预编码（SLP）。为了抵消这种攻击，我们提出了两种新的SLP为基础的计划，增加了误比特率在前夕阻碍学习过程。我们设计这两个安全增强方案，以满足不同的要求，复杂性，安全性和功耗。仿真结果验证了基于ML的窃听攻击以及对策，并表明在不影响解码性能的情况下，在目标用户的安全性的增益。
2020-11-07 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Maximization for RIS-assisted Multi-user MISO Communication Systems
针对RIS辅助的多用户MISO系统，研究通过优化RIS相移与预编码向量最大化加权信道协方差有效秩以提升容量，采用MRT、MMSE预编码结合注水功率分配，证明RIS单元数大时二者性能等效且最优。
2024-04-13 cs.IT math.IT
Practical Interference Exploitation Precoding without Symbol-by-Symbol Optimization: A Block-Level Approach
针对MU-MISO下行链路，提出块级CI预编码CI-BLP，以单块一次优化替代逐符号优化，并证明其等价于QP，实现更低计算成本和更优性能。
2022-03-25 cs.IT eess.SP math.IT
Rate Splitting with Finite Constellations: The Benefits of Interference Exploitation vs Suppression
近年来提出了速率分离（RS）来提高多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统的性能。在RS中，用户消息被分成公共部分和私有部分，其中公共部分由所有用户解码，而私有部分仅由预期用户解码。在本文中，我们研究了RS下的相移键控（PSK）输入字母的多用户多天线系统，并提出了建设性干扰（CI）开发的方法，以进一步提高RS下实现的和速率PSK信令。为此，推导了私有消息的两种预编码技术的遍历和速率的新的解析表达式，即1）传统的干扰抑制迫零（ZF）预编码方法，2）封闭形式的CI预编码方法。我们的分析是完美的信道状态信息在发射机（CSIT），并扩展到不完美的CSIT知识。一种新的功率分配策略，特别适合于有限的字母设置，推导和示出导致优于传统的线性预编码RS不依赖于RS（NoRS）的性能。在这项工作中的结果验证了显着的和速率增益的RS与CI比传统的RS与ZF和NoRS。
2019-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
Coordinated Shared Spectrum Precoding with Distributed CSIT
在本文中，授权共享接入（LSA）系统的操作进行了研究，考虑下行链路通信。该系统包括多输入单输出（MISO）现任发射机（TX）-接收机（RX）对，其向MISO获许可者TX-RX对提供频谱共享机会。我们的主要贡献是一个协调的传输方案的设计，灵感来自认知无线电（CR）的方法，其目的是最大限度地提高持牌人的平均速率，受平均速率约束的现任者。与大多数先前的工作相比，在实际的信道状态信息（CSI）场景下发生两个TX的协调，其中每个TX具有对其服务终端的瞬时直接信道的唯一接入。这样的CSI知识设置带来了一个公式的基础上的团队决策的理论，其中TX的目的是在优化一个共同的目标，给定相同的约束集的基础上，个人的信道信息。因此，提出了一组新的适用的预编码方案。依赖于统计协调标准，两个TX在缺少任何瞬时CSI交换的情况下进行协作。我们通过仿真验证，我们的新的协调预编码方案优于标准的WGCR方法。
2015-08-18 cs.IT math.IT
Interference Exploitation Precoding Made Practical: Closed-Form Solutions with Optimal Performance
在本文中，我们提出了封闭形式的预编码方案，具有最佳性能的建设性干扰（CI）开发在多用户多输入单输出（MU-MISO）下行链路。我们首先考虑一个优化，我们最大限度地提高建设性的区域和检测阈值之间的距离。严格和非严格的相位旋转的情况下，被认为是可以进一步制定为凸优化问题。对于具有严格相位旋转的优化，我们在数学上推导出具有拉格朗日和Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件的最佳波束形成结构。通过制定其对偶问题，优化问题被进一步证明是等价的二次规划（QP）在一个单纯形，它可以更有效地解决。然后，我们扩展我们的分析的情况下，非严格的相位旋转，在数学上表明，一个K维优化非严格的相位旋转是等价于一个2K维优化严格的相位旋转的问题制定。与传统的迫零（ZF）预编码的连接也进行了讨论。基于上述分析，我们进一步提出了一个迭代的封闭形式的计划，以获得最佳的波束形成矩阵，其中在每一次迭代的封闭形式的解决方案，可以得到。数值结果验证了我们的分析和所提出的迭代方案的最优性，并进一步表明，所提出的封闭形式的计划是更有效的比传统的QP算法与相邻点的方法，这激励使用CI波束成形在实际的无线系统。
2017-12-21 cs.IT math.IT
Rethinking Secure Precoding via Interference Exploitation: A Smart Eavesdropper Perspective
基于相长干扰（CI）的概念，多用户干扰（MUI）最近被证明是有益的通信保密。已经提出了几种基于CI的安全预编码算法，其使用信道状态信息（CSI）和瞬时发送符号的知识。在本文中，我们研究了基于CI的安全预编码问题，重点是智能窃听器，利用统计信息收集的预编码数据的符号检测。此外，主信道和窃听信道之间的相关性的影响被考虑在内。我们首先修改现有的CI为基础的preocding计划，以更好地利用干扰的破坏性影响。然后，我们指出了现有的和新的修改后的CI为基础的预编码器的缺点时，面对一个智能窃听。为了解决这个问题，我们提供了一个预编码器设计的一般原则，然后给出两个具体的设计实例。最后，研究了窃听者的CSI不可用的情况。数值结果表明，虽然我们修改后的CI为基础的预编码器可以实现更好的能量保密权衡比现有的方法，都有一个有限的保密利益。相反，使用新的CI设计原则开发的预编码器可以实现更好的权衡，并显着降低窃听者的性能。
2019-08-08 cs.IT math.IT
Symbol-level precoding is symbol-perturbed ZF when energy Efficiency is sought
本文研究了多用户多输入单输出（MISO）下行链路的符号级预编码（SLP）。SLP是利用符号星座结构的非线性预编码方案。它已被证明，SLP可以优于流行的线性波束形成方案。在这项工作中，我们揭示了SLP和线性波束形成之间的隐藏连接。我们表明，在能量最小化设计，SLP是等价的迫零（ZF）波束成形方案与扰动的符号。这个身份提供了新的见解，他们在文件中进行了讨论。作为一个侧面的贡献，这项工作还开发了一个符号错误概率（SEP）约束的正交幅度调制（QAM）星座下的SLP设计公式。
2018-03-14 cs.IT math.IT
Minimum Symbol-Error Probability Symbol-Level Precoding with Intelligent Reflecting Surface
近年来，智能反射面（IRS）的应用在无线通信中得到了广泛的关注。通过智能调整被动反射角，IRS能够辅助基站（BS）扩展覆盖范围并提高频谱效率。本文提出了一种联合符号级预编码（SLP）和IRS反射设计，以最小化IRS辅助多用户MISO下行链路中预期用户的符号错误概率（SEP）。我们制定SEP最小化问题，以追求所有用户的QAM和PSK星座的一致良好的性能。由此产生的问题是非凸的，我们采取交替最小化，以获得一个固定的解决方案。仿真结果表明，在IRS的帮助下，我们提出的设计确实提高了误比特率性能。特别是，当IRS元素的数量很大时，性能改善是显著的。
2020-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
On the Degrees of freedom of the K-user MISO Interference Channel with imperfect delayed CSIT
本文研究了K用户多输入单输出（MISO）干扰信道（IC）的自由度（DoF），该干扰信道在发射端具有不完全延迟信道状态信息（dCSIT）。对于这种设置，提供了新的自由度内键，并以基于合作的外边界为基准。可重构性结果基于预编码方案，该预编码方案利用回溯干扰对准（RIA）的概念，通过时间对准干扰接收信号。所提出的方法优于所有以前已知的计划。此外，我们研究了所提出的方案下的信道估计误差（CEE）的dCSIT报告，并推导出一个封闭形式的表达式，可实现的自由度与不完美的dCSIT。
2014-05-12 cs.IT math.IT
Robust Precoder for Multiuser MISO Downlink with SINR Constraints
在本文中，我们考虑线性预编码的SINR约束的多用户MISO（多输入单输出）通信系统的下行链路中存在不完美的信道状态信息（CSI）。基站配备有多个发射天线，并且每个用户终端配备有单个接收天线。我们提出了一种鲁棒的线性预编码器的设计，发送最小的功率，以提供所需的SINR在用户终端时，真正的信道状态位于一个给定的大小的区域周围的信道状态可在发射机。我们表明，这个设计问题可以制定为一个二阶锥计划（SOCP），可以有效地解决。我们比较了一些文献中报道的稳健设计的性能所提出的设计。仿真结果表明，所提出的鲁棒设计提供了更好的性能，降低了复杂度。
2008-04-17 cs.IT math.IT
Robust Symbol-Level Precoding and Passive Beamforming for IRS-Aided Communications
研究了多用户多输入单输出（MISO）通信网络中基于智能反射面（IRS）面板的联合波束形成设计。符号级预编码（SLP）被用来提高系统性能，利用多用户干扰（MUI）与有限的信道不确定性的考虑。联合波束形成设计被配制成一个非凸的最坏情况下的鲁棒规划，以最小化发射功率的信噪比（SNR）的要求。为了解决由于恒模和波束形成器的耦合的挑战，我们首先研究了单用户的情况。具体来说，我们提出并比较两种算法的基础上半定松弛（SDR）和交替优化（AO）的方法，分别。结果表明，基于AO的算法具有低得多的计算复杂性，但具有与基于SDR的算法几乎相同的功率。然后，我们应用AO技术的多用户的情况下，从而开发了一个算法的基础上的近端梯度下降（PGD）方法。该算法可以推广到有限分辨率IRS的情况下，从发射机到用户的直接链路的场景。数值结果表明，SLP可以显着提高系统的性能。同时，3位移相器可以实现接近最佳的功率性能。
2021-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
Grouping Method for mmWave Massive MIMO System: Exploitation of Angular Multiplexing Gain
本文研究毫米波大规模MIMO系统中基于预编码的角度分多址用户分组问题，提出将最大化总速率转化为用户间角度间隔均衡，并设计了一种性能优越且复杂度极低的分组算法。
2023-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Constructive Interference Based Secure Precoding: A New Dimension in Physical Layer Security
传统上，干扰和噪声被视为无线通信中的灾难性因素。然而，最近已经表明，建设性地利用已知的干扰甚至可以有助于在接收端的信号检测能力。本文利用这一概念来设计人工噪声（AN）波束形成器建设性的预期接收器（IR），但保持AN破坏可能的窃听者（Eves）。这里考虑的情况是一个多输入单输出（MISO）窃听信道与多个窃听。考虑了信道信息的完全和不完全两种情况。主要目标是通过利用AN功率来提高IR处的接收信号与干扰和噪声比（SINR），以尝试最小化总发射功率，同时混淆Eves。数值模拟表明，所提出的建设性AN预编码方法产生优于传统的AN计划的发射功率以及符号出错率（SER）方面的性能。
2016-12-27 cs.IT math.IT
Optimized Transmission with Improper Gaussian Signaling in the K-User MISO Interference Channel
本文研究了在K用户高斯多输入单输出干扰信道（MISO-IC）中，当采用非正常或循环非对称复高斯信号时，干扰被视为噪声时的可达速率域。利用非正常高斯信令的发射优化不仅涉及如在常规正常或循环对称高斯信令中的信号协方差矩阵，而且还涉及信号伪协方差矩阵，其在正常高斯信令中常规地被设置为零。利用非正常高斯信号下的可分离速率表达式，提出了一种分离的发送协方差和伪协方差优化算法，该算法保证了用户的可达速率比传统的正常高斯信号下的可达速率有所提高。特别地，对于伪协方差优化，我们建立了秩-1伪协方差矩阵的最优性，给出了用于实现速率区域的Pareto边界的最优秩-1发送协方差矩阵。基于这一结果，我们能够大大减少伪协方差优化问题的变量数量，从而开发出一个有效的解决方案，通过应用著名的半定松弛（SDR）技术。最后，我们将结果扩展到高斯MISO广播信道（MISO-BC）与不适当的高斯信令或所谓的广泛线性发送预编码。
2013-10-09 cs.IT math.IT
Symbol-Level Precoding Made Practical for Multi-Level Modulations via Block-Level Rescaling
在本文中，我们提出了一种干扰利用符号级预编码（SLP）的方法，通过块内功率分配方案的多级调制，大大减少了信令开销。现有的SLP方法需要符号级广播的重缩放因子的用户进行正确的解调，这阻碍了SLP的实际实现。所提出的方法允许在传统块级预编码中进行的重新缩放因子的块级广播，大大减少了SLP的信令开销而不牺牲性能。我们的推导结果进一步表明，所提出的块内功率分配享有一个精确的封闭形式的解决方案，因此不会增加在基站（BS）的复杂性。除了有效的吞吐量结果验证的信令开销显着缓解，数值结果表明，所提出的功率分配方法也提高了现有的SLP的错误率性能。因此，所提出的方法使得SLP在多级调制中的实际使用成为可能。
2021-03-10 cs.IT eess.SP math.IT
Statistical Precoder Design for Space-Time-Frequency Block Codes in Multiuser MISO-MC-CDMA Systems
本文提出了一种空时频联合分组编码（STFBC）方案，以充分利用多用户MISO-MC-CDMA系统的空时频自由度。具体地说，我们使用一系列的正交随机码扩频空时码在几个子载波上，以获得多分集增益，而多用户并行传输应用在相同的子载波上，利用多个正交码信道。此外，为了提高系统性能，我们提出了线性预编码到预定的正交STFBC，包括发射方向的选择和功率分配在这些方向上。本文提出了一种基于信道Kronecker相关模型的时域信道统计信息的预编码器设计方法，可以大大减少多载波系统中的反馈量。此外，我们从分集阶数和编码增益的角度分别给出了性能分析。此外，通过渐近分析，我们得到了一些简单的预编码器的设计方法，同时保证了良好的性能。最后，数值结果验证了我们的理论主张。
2014-07-09 cs.IT math.IT
Constructive Interference through Symbol Level Precoding for Multi-level Modulation
本文讨论了多天线系统下行链路中相长干扰的概念。讨论了信道状态信息（CSI）和数据信息（DI）联合利用的概念。利用符号级预编码，在一定条件下将数据流之间的干扰转化为有用信号，提高下行传输的信干噪比（SINR）。在先前的工作中，已经针对MPSK场景提出了不同的相长干扰预编码技术。在这种情况下，提出了一种新的建设性干扰预编码技术，解决了在每个用户的接收机的发射功率最小化（最小功率）与个别SINR的约束，假设MQAM调制。进行了大量的模拟，以验证所提出的技术。
2015-04-25 cs.IT math.IT
NOMA Made Practical: Removing the Receive SIC Processing through Interference Exploitation
非正交多址（NOMA）是一种强大的传输技术，可提高通信链路的频谱效率，目前正在研究5G标准及更高标准。NOMA的一个主要缺点是需要在接收机处逐符号地应用连续干扰消除（SIC），这限制了其实用性。为了规避这一点，本文提出了一种新的建设性多址（CoMA）方案，并进行了研究。CoMA将叠加到不同用户的信号与感兴趣的信号建设性地对齐。由于叠加信号与数据信号对齐，因此不需要在接收器处使用SIC将其去除。因此，可以在接收器侧去除SIC分量。在这方面，为了提供一个全面的调查和比较，不同的优化问题，用户配对NOMA多输入单输出（MISO）系统被认为是。首先，一个最佳的预编码器，以最小化总发射功率的CoMA受到服务质量的约束，并与传统的NOMA。然后，一个预编码器，最大限度地减少受功率约束的CoMA符号出错率（SER）。进一步，从复杂运算的总次数方面考虑了CoMA的计算复杂性，并与传统的NOMA方案进行了比较。本文的结果证明了所提出的CoMA方案优于传统的NOMA技术，并表明，CoMA是一个有吸引力的解决方案，用户配对的NOMA MISO系统与BS天线的数量少，同时规避接收SIC的复杂性。
2022-10-15 cs.IT eess.SP math.IT
16 QAM Communication with 1-Bit Transmitters
提出了一种新的非线性预编码技术，用于在1比特大规模多用户（MU）多输入单输出（MISO）下行链路系统中传输16个正交幅度调制（QAM）符号。我们在发射机处部署低分辨率数模转换器（DAC），以降低与大规模MISO系统相关的高能耗。为了减小低分辨率DAC带来的多用户干扰和失真，在以前的工作中引入了最小误码率预编码器。然而，该预编码器技术限于正交相移键控（QPSK）信令。我们的方法包括将该方法升级到16 QAM符号的传输。仿真结果表明，大规模MISO增益显著提高了系统的未编码误码率。
2016-12-15 cs.IT math.IT
