Massive BLAST: An Architecture for Realizing Ultra-High Data Rates for Large-Scale MIMO
提出了一种上行链路大规模MIMO的检测方案，称为M-BLAST或M-BLAST。推导出的算法是著名的软并行干扰消除的增强。在大规模MIMO应用场景中使用计算机模拟，M-BLAST被示出为产生显著更好的错误性能，降低了复杂度，相比于基准替代的单次线性检测器，以及原始的顺序V-BLAST。因此，M-BLAST可以用作在大规模MIMO中利用大量天线的计算上高效的手段。
2017-12-01 cs.IT math.IT
Safeguarding Massive MIMO Aided HetNets Using Physical Layer Security
本文探讨了大规模多输入多输出（MIMO）辅助的两层异构网络（HetNets）的物理层安全的潜力。重点研究了存在多个窃听者的下行链路安全传输问题。我们首先解决的影响，大规模MIMO的最大接收功率为基础的用户关联。然后我们推导出HetNets用户的保密中断概率的易处理的上界表达式。我们表明，大规模MIMO的实现显着提高了保密性能，这表明物理层安全可能是一个有前途的解决方案，以保护大规模MIMO HetNets。此外，我们表明，HetNets用户的保密中断概率首先下降，然后提高PBS的密度。
2015-09-09 cs.IT math.IT
Dynamic Metasurface Antennas for Uplink Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）通信是近年来相当感兴趣的焦点。虽然已经建立了大规模MIMO的理论增益，但在实践中实现具有大规模天线阵列的MIMO系统具有挑战性。与大规模MIMO系统相关的实际挑战包括增加的成本、功耗和物理尺寸。在这项工作中，我们研究了大规模MIMO天线阵列使用动态元表面天线（DMA），一种新兴的技术，固有地处理上述挑战的实现。具体而言，DMA实现了大规模的平面天线阵列，并且可以在物理天线结构中自适应地结合诸如压缩和模拟组合的信号处理方法，从而降低成本和功耗。首先，我们提出了一个数学模型的大规模MIMO系统与DMA和讨论他们的限制相比，理想的天线阵列。然后，我们的特点的基本限制的上行链路通信与由此产生的系统，并提出了两种算法设计实用的DMA接近这些限制。我们的数值结果表明，所提出的方法产生了实用的大规模MIMO系统，其性能与理想天线阵列可实现的性能相当。
2019-06-30 cs.IT math.IT
Multiuser SM-MIMO versus Massive MIMO: Uplink Performance Comparison
在本文中，我们提出了大规模多用户{ \em空间调制多输入多输出（SM-MIMO）}系统中的信号检测算法。在大规模SM-MIMO中，每个用户配备有多个发射天线（例如，2或4个天线），但只有一个发射RF链，并且基站（BS）配备有数十到数百个（例如，128)接收天线。在SM-MIMO中，在给定的信道使用中，每个用户激活其多个发射天线中的任何一个，并且除了通过常规调制符号（例如，QAM）。我们提出了两种不同的算法用于在BS处检测大规模SM-MIMO信号;一种是基于{ \em消息传递}，另一种是基于{ \em局部搜索}。所提出的算法实现了很好的性能和规模。此外，对于相同的频谱效率，多用户SM-MIMO比传统的多用户MIMO（最近被称为大规模MIMO）好几个dB;例如，对于16个用户、BS处的128个天线以及每用户4个bpcu，在$10^{-3}$未编码BER处，具有每用户4个发射天线和4-QAM的SM-MIMO比具有每用户1个发射天线和16-QAM的大规模MIMO性能好大约4到5dB。SM-MIMO优于大规模MIMO的SNR优势可以归因于以下原因：（i）由于空间索引比特，SM-MIMO可以使用与大规模MIMO中的QAM字母表相比更低阶的QAM字母表来实现相同的频谱效率，以及（ii）对于相同的频谱效率和QAM大小，大规模MIMO将需要每个用户更多的空间流，这导致空间干扰增加。
2013-11-06 cs.IT math.IT
Multi-cell Massive MIMO Beamforming in Assuring QoS for Large Numbers of Users
大规模多输入多输出（MIMO）使用非常大量的低功率发射天线来服务数量少得多的用户。最广泛提出的大规模MIMO发射波束成形类型是迫零，其基于总MIMO信道矩阵的右逆以迫使用户间干扰为零。基于小区边缘用户的吞吐量分析了大规模MIMO的性能。本文重新评估这种波束成形的哲学，而不是考虑最大化的大规模MIMO系统的能量效率，以确保尽可能多的用户的服务质量（QoS）。新的时间分数式波束成形技术可以消除大量发射天线为少量用户提供服务的瓶颈，该技术将信号传输集中在时隙的几分之一内。因此，大规模MIMO可以在为更大数量的用户确保QoS时提供更好的体验质量（QoE）。所提供的模拟结果表明，大规模MIMO服务的用户数量与所需的QoS可能是两倍或更多的发射天线的数量。
2017-12-10 cs.IT math.IT
Massive MIMO and Waveform Design for 5th Generation Wireless Communication Systems
本文回顾了现有的相关工作，并确定了波形设计和大规模多天线系统（也称为Massive MIMO）交叉的关键5G领域的主要挑战。在基于滤波器组多载波（FBMC）的大规模MIMO中引入自均衡特性，可以减少系统所需的子载波数。它还表明，盲信道跟踪性能的FBMC可以用来解决导频污染-大规模MIMO系统的主要限制因素之一。我们的研究结果揭示并激励了一个全新的研究路线，以更好地理解波形设计，重点是基于FBMC的大规模MIMO网络。
2016-09-23 cs.IT math.IT
Wireless Power Transfer in Massive MIMO Aided HetNets with User Association
本文探讨了大规模多输入多输出（MIMO）辅助异构网络（HetNets）中的无线功率传输（WPT）的潜力。在HetNets中，大规模MIMO应用于宏小区，用户的目标是收集尽可能多的能量并减少上行链路路径损耗以增强其信息传输。通过解决大规模MIMO对用户关联的影响，我们比较和分析了两个用户关联方案。我们采用线性最大比传输波束成形的大规模MIMO功率传输充电用户。通过推导新的统计性质，我们得到了平均收获能量的精确和渐近表达式。然后，我们推导出平均上行链路可达速率下收获的能量约束。
2016-07-11 cs.IT math.IT
Towards SE and EE in 5G with NOMA and Massive MIMO Technologies
非正交多址接入（NOMA）已被提出来提高频谱效率（SE）和小区边缘容量。本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）编码。给出了NOMA大规模MIMO系统容量的解析表达式。在原有的连续干扰消除方法的基础上，为了更好地实现，本文引入了功率硬限制器。
2015-04-09 cs.IT math.IT
Mobile Cell-Free Massive MIMO: Challenges, Solutions, and Future Directions
本文研究无蜂窝大规模MIMO辅助的移动通信范式与挑战，提出采用预测天线、分层消除等技术方案，并给出未来研究方向，助力下一代移动通信发展。
2023-06-13 cs.IT math.IT
An Exclusion zone for Massive MIMO With Underlay D2D Communication
第五代网络将包含无线网络中的各种新功能，例如数据卸载、D2D通信和大规模MIMO。大规模MIMO特别有吸引力，因为它实现了巨大的增益，同时实现了像MRC接收器一样的简单处理。然而，它有一个被称为飞行员污染的主要缺点。在本文中，我们提出了一个框架，其中，D2D底层大规模MIMO系统的实现，我们将证明，这种方案可以减少导频污染问题，同时使系统的频谱效率的优化。D2D通信将有助于维持网络覆盖，同时允许执行更好的信道估计。
2015-06-11 cs.IT math.IT
Harmonized Cellular and Distributed Massive MIMO: Load Balancing and Scheduling
具有能够在“大规模MIMO”机制中操作的大阵列基站（BS）的多层网络被设想为在满足爆炸式的无线业务需求方面发挥关键作用。大规模MIMO在具有基于互易性的训练的小小区上操作，承诺每单位面积具有低开销的高频谱效率。此外，在使用简单的准入控制机制和基本的BS调度器的蜂窝大规模MIMO HetNet中，接近最优的用户-BS关联和资源分配是可能的，因为可以利用大规模MIMO先验地预测调度的用户速率。由于每个上行链路导频固有地训练所有附近BS处的天线阵列，因此基于互易性的训练自然能够实现协作多点传输（CoMP）。在本文中，我们考虑了分布式MIMO形式的CoMP，它提高了小区边缘的性能，而不需要合作BS之间的信道状态信息交换。我们提出了用于在下行链路中协调操作分布式和蜂窝大规模MIMO的方法，其在整个网络上以较粗的时间尺度优化资源分配。我们还提出了在资源块级的目标接近最优分配的调度策略。仿真表明，所提出的方法可以显著优于网络优化的仅蜂窝大规模MIMO操作（即，没有CoMP的操作），尤其是在小区边缘。
2015-05-03 cs.IT math.IT
Asymptotic Orthogonality Analysis of Time-Domain Sparse Massive MIMO Channels
下行链路大规模MIMO的理论分析通常假设理想的高斯信道矩阵具有与不同用户相关联的信道向量的渐近正交性，因为它可以提供有利的传播条件。同时，最近的实验表明，特定用户和大量基站天线之间的大量MIMO信道在时域和角度域都呈现空间公共稀疏性（SCS）。这促使我们研究现实稀疏大规模MIMO信道是否能提供良好的传播条件，并揭示现实稀疏信道下的大规模MIMO系统与理想高斯信道矩阵假设下的大规模MIMO系统之间的容量差距。本文从理论上证明了大规模MIMO中不同用户在实际稀疏信道下的信道向量满足渐近正交性，从而也提供了良好的传播条件。仿真结果验证了理论分析的正确性。
2015-11-27 cs.IT math.IT
Filter Bank Multicarrier for Massive MIMO
本文介绍了滤波器组多载波（FBMC）作为一个潜在的候选人在大规模MIMO通信的应用。指出了FBMC在大规模MIMO应用中相对于OFDM（正交频分复用）的优势。在FBMC中没有循环前缀增加了带宽效率。此外，FBMC还直接支持载波聚合。自均衡是本文介绍的大规模MIMO中FBMC的一种特性，其具有降低（i）复杂度;（ii）对载波频率偏移（CFO）的敏感度;（iii）峰均功率比（PAPR）;（iv）系统延迟;以及（v）增加带宽效率的影响。数值结果证实了这些说法。
2014-02-24 cs.IT math.IT
Asymptotic Coverage Probability and Rate in Massive MIMO Networks
大规模多输入多输出（MIMO）是用于蜂窝系统的传输技术，其使用许多天线来支持不那么多的用户。到目前为止，大规模MIMO的性能只在有限的蜂窝网络中进行了研究。在这封信中，我们分析了它的性能在随机蜂窝网络与泊松分布的基站位置。具体来说，我们提供了解析表达式的渐近覆盖概率和速率在下行链路和上行链路时，每个基站有大量的天线。结果表明，虽然受到导频污染的限制，大规模MIMO可以提供显着更高的渐近数据率每用户比单天线网络。
2013-05-10 cs.IT math.IT
Asymptotic Optimality of Massive MIMO Systems Using Densely Spaced Transmit Antennas
本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统的性能，该系统使用一个大的发射天线阵列与天线单元间隔密集。在理想均匀线性天线阵无互耦的假设下，证明了当发射天线间距趋于零时，预编码正交相移键控（QPSK）传输可以达到大规模MIMO系统的信道容量。这种渐近最优性类似于QPSK快于奈奎斯特信号。
2016-01-22 cs.IT math.IT
Multi-User Flexible Coordinated Beamforming using Lattice Reduction for Massive MIMO Systems
在多用户大规模多输入多输出（MU-Massive-MIMO）系统中，预编码算法的应用受到发射天线数必须大于或等于接收天线总数的维数约束。针对过载MU-Massive-MIMO系统中的维数约束问题，提出了一种格基约简（LR）辅助的灵活协作波束形成（LR-FlexCoBF）算法。一个随机的用户选择方案与建议LR FlexCoBF扩展其应用到MU-Massive-MIMO系统与任意过载水平。仿真结果表明，所提出的LR-FlexCoBF预编码算法在比特出错率（BER）和和速率性能方面都有明显的改善。
2014-12-23 cs.IT math.IT
Effects of Channel Aging in Massive MIMO Systems
MIMO通信可以通过在基站处部署非常大量的天线元件来提供高频谱效率。来自大规模MIMO通信的增益来自于在上行链路和下行链路上使用多用户MIMO，但是与所服务的用户的数量相比，在基站处具有大量过量的天线。关于大规模MIMO的初始工作并没有完全解决与其部署相关的几个实际问题。本文研究了信道老化对大规模MIMO系统性能的影响。信道变化的影响，其特征在于作为不同的系统参数的函数，假设一个简单的模型，在发射机的信道时间变化。信道预测被提出来克服信道老化效应。老化的分析结果显示如何容量损失，由于时间的变化，在信道中。在多小区网络中的数值结果表明，大规模MIMO工作，即使有一些信道变化和信道预测可以部分克服信道老化的影响。
2013-07-12 cs.IT math.IT
On the Convergence of Massive MIMO Systems
在本文中，我们研究大规模MIMO系统的收敛特性，目的是确定大规模MIMO增益所需的天线数量。我们考虑三个特征的信道矩阵，并研究其渐近行为。此外，我们推导出ZF SNR和MF SINR不等接收功率的情况下。在我们的研究结果中，我们包括空间相关性的影响。我们表明，信道度量的收敛速度比ZF/MF预编码器的性能慢得多。
2015-01-29 cs.IT math.IT
Performance of Uplink Multiuser Massive MIMO Systems
我们研究了大规模MIMO系统中上行链路传输的性能，其中所有的发射机都有单天线，接收机（基站）有大量的天线。具体而言，我们分析了可实现的自由度的系统，而无需假设在接收机的信道状态信息。此外，我们量化的量的功率节省，是可能的接收天线的数量增加。
2013-11-06 cs.IT math.IT
Success Probability of Grant-Free Random Access with Massive MIMO
大规模MIMO通过提供丰富的空间自由度为实现高效随机接入（RA）开辟了新的途径。本文研究了大规模MIMO下的免授权接收机，推导了共轭波束形成和迫零波束形成下免授权接收机成功概率的解析表达式，并进一步分析了系统参数对成功概率的影响。仿真结果验证了分析的准确性。它被证实，免授权RA与大规模MIMO是一个有吸引力的RA技术与低信令开销，可以同时容纳多个RA用户，这是数倍的RA信道的数量，接近一个成功的概率。此外，当大规模MIMO中的天线数量足够大时，我们证明了正交码的数量将主导成功概率。
2018-05-22 cs.IT math.IT
Low Complexity Optimization of the Asymptotic Spectral Efficiency in Massive MIMO NOMA
大规模多输入多输出（MIMO）技术极大地提高了无线信道的容量，而非正交多址（NOMA）技术解决了传统正交多址（OMA）技术中资源有限的问题，有望提高频谱效率。本文利用渐近容量计算结果降低了小规模MIMO-NOMA功率分配算法的复杂度，使其可应用于大规模MIMO阵列系统。所提出的方法最大限度地提高了所考虑的系统的总容量，功率和性能的限制，并表现出更高的精度比其他方法，尽管剩余的低复杂度为任意大的天线阵列。
2020-07-08 cs.IT math.IT
Analysis of Massive MIMO With Hardware Impairments and Different Channel Models
大规模多输入多输出（MIMO）被预见为下一代蜂窝通信（5G）中的主要技术组件之一。在本文中，基本限制下行链路的大规模MIMO系统的性能进行了研究，通过仿真和分析。针对不同的阵列尺寸、信道模型和预编码方案，分析了单小区多用户MIMO系统的信干噪比（SINR）和总速率。硬件损伤对性能的影响也进行了研究。简单的近似推导出明确显示天线的数量，服务用户的数量，发射功率和硬件损伤的幅度如何影响性能。
2015-01-17 cs.IT math.IT
The Role of Large-Scale Fading in Uplink Massive MIMO Systems
在这封信中，我们分析了一个大的上行链路多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统在广义$K$衰落信道的遍历容量。在所考虑的情况下，多个用户将其信息发送到配备有大量天线的基站。由于大规模MIMO系统中快衰落的影响逐渐消失，大规模衰落成为影响大规模MIMO系统遍历容量的最主要因素。关于这一事实，在我们的工作中，我们集中我们的注意力在大规模MIMO系统的大规模衰落的影响。具体地说，一些有趣的和新颖的遍历容量的下界已经得到了完美的信道状态信息（CSI）和不完美的CSI。仿真结果评估这些解析表达式的准确性。
2014-06-12 cs.IT math.IT
Uplink Performance Evaluation of Massive MU-MIMO Systems
本文研究了采用大规模MIMO方法的多用户MIMO（MU-MIMO）系统中基于OFDM的上行链路。在这种情况下，线性检测器最小均方误差（MMSE），迫零（ZF）和最大比合并（MRC）被认为是和评估。本文包括比特出错率（BER）的结果，通过平坦瑞利衰落信道的假设下，完美的功率控制和信道估计的未编码QPSK/OFDM传输。通过蒙特卡罗模拟得到BER结果。性能结果进行了详细讨论，我们确认可实现的“大规模MIMO”的效果，即使是降低复杂度的检测技术，当在BS的接收天线的数量远大于发射天线的数量。
2015-03-07 cs.IT math.IT
Cell-Free Massive MIMO with Channel Aging and Pilot Contamination
在本文中，我们研究了信道老化对无小区（CF）的大规模多输入多输出（MIMO）系统的性能与导频污染的影响。考虑到由于用户移动性的信道老化效应，我们首先计算信道估计。我们用它来获得新的封闭形式的表达式的CF大规模MIMO系统的上行链路频谱效率（SE）与大规模衰落解码和匹配滤波器接收机合作。一个小小区系统的性能推导出比较。结果表明，CF massive MIMO系统在低移动性和高移动性条件下都能获得较高的95%可能的上行链路SE，并且CF massive MIMO对信道老化具有更强的鲁棒性.分数功率控制（FPC）被认为是补偿，以限制用户间的干扰。结果表明，与全功率传输相比，FPC的效益随着沟道老化的加剧而逐渐减弱。
2020-08-25 cs.IT math.IT
On the Spectral Efficiency of Massive MIMO Systems with Low-Resolution ADCs
低分辨率模数转换器（ADC）是大规模多输入多输出（MIMO）系统中显著降低射频电路功耗的一种很有前途的解决方案。在这封信中，我们研究了莱斯衰落信道下具有低分辨率ADC的大规模MIMO系统的上行链路频谱效率（SE），其中考虑了完美和不完美的信道状态信息。通过将低分辨率ADC的量化噪声建模为加性量化噪声，我们推导出具有典型最大比合并（MRC）接收机的大规模MIMO上行链路SE的易于处理的精确近似表达式。我们还分析了ADC分辨率、Rician $K$因子和天线数量对上行链路SE的影响。我们的推导结果表明，在大规模MIMO系统中，使用低成本和低分辨率的ADC仍然可以实现令人满意的SE。
2016-02-25 cs.IT math.IT
Detection and Estimation Algorithms in Massive MIMO Systems
本书回顾了具有大量天线的多用户多天线无线系统（称为大规模多输入多输出（MIMO）系统）的信号检测和参数估计技术。我们认为集中式天线系统（CAS）和分布式天线系统（DAS）的架构，其中大量的天线元件被采用，并专注于移动蜂窝系统的上行链路。特别是，我们专注于接收处理技术，包括信号检测和参数估计问题，并讨论大规模MIMO系统的具体需求。仿真结果说明了性能的检测和估计算法在几种情况下的利益。讨论了大规模MIMO系统的关键问题，并指出了未来的发展趋势。
2014-08-21 cs.IT 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
Massive MIMO Combining with Switches
大规模多输入多输出（MIMO）有望在未来的无线系统中发挥核心作用。在基站和移动用户处部署大型天线阵列提供了提高系统频谱效率的复用和波束成形增益。不幸的是，模数转换器等组件的高成本和功耗使得为每个天线分配RF链以及应用典型的全数字预编码/组合解决方案变得困难。在本文中，一种新的架构，大规模MIMO接收机，包括阵列的开关和恒定（不可调）移相器，提出。该架构在RF域中应用准相干组合以减少所需RF链的数量。开发并分析了设计这种架构的RF组合的算法。结果表明，所提出的大规模MIMO合并模型可以实现相当的性能，在单用户和多用户的大规模MIMO设置的全数字接收机架构。
2016-01-27 cs.IT math.IT
Pilot Decontamination in CMT-based Massive MIMO Networks
在时分双工（TDD）模式下的大规模MIMO网络中，导频污染问题在很大程度上限制了网络的期望容量。本文解决了这个问题，在余弦调制多音（CMT）为基础的大规模MIMO网络，利用其所谓的盲均衡属性。我们扩展和应用盲均衡技术从单天线的情况下，多蜂窝大规模MIMO系统，并表明它可以消除信道估计误差（由于导频污染效应），而不需要任何不同的小区之间的合作或传输额外的训练信息。我们的数值结果主张的功效，建议的盲技术，提高信道估计精度和消除的残留信道估计误差所造成的其他细胞的用户。
2014-06-19 cs.IT math.IT
Max-Min Power Control in Downlink Massive MIMO with Distributed Antenna Arrays
在本文中，我们研究了最优下行链路功率分配在大规模多输入多输出（MIMO）网络与分布式天线阵列（DAA）在相关和不相关信道衰落。在DAA大规模MIMO中，基站（BS）由多个天线子阵列组成。值得注意的是，天线子阵列部署在DAA大规模MIMO小区内的任意位置。因此，距离相关的大尺度传播系数是不同的，从用户到这些不同的天线子阵列，这使得功率控制的一个具有挑战性的问题。我们假设网络以时分双工模式操作，其中每个BS经由上行链路导频获得信道估计。基于信道估计，BS在下行链路中执行最大比传输。然后，我们推导出一个封闭形式的信号干扰噪声比（SINR）的表达式，其中的信道受到相关衰落。基于信干噪比表达式，我们提出了一种全网最大最小功率控制算法，以确保网络中的每个用户接收到统一的服务质量。数值结果表明DAA大规模MIMO提供的性能优势。对于某些特定场景，DAA大规模MIMO可以将平均每用户吞吐量提高高达55%。此外，我们表明，信道衰落协方差是一个重要的因素，在决定DAA大规模MIMO的性能。
2020-10-25 cs.IT math.IT
How to Scale Up the Spectral Efficiency of Multi-way Massive MIMO Relaying?
本文研究了一种解码转发（DF）多路大规模多输入多输出（MIMO）中继系统，在该系统中，多个用户通过一个具有大规模天线阵列的中继站进行数据交换。我们提出了一种新的传输协议，利用连续的取消解码和迫零（ZF）在用户。利用大规模MIMO的特性，推导出频谱效率的一个严格解析近似。我们表明，我们提出的方案只使用传统方案（时隙数等于用户数[1]）所需的一半时隙，在不同的用户之间交换数据。因此，我们提出的方案的总和频谱效率是传统方案的近两倍，从而将多路大规模MIMO的性能提升到前所未有的水平。
2017-03-30 cs.IT math.IT
Broadbeam for Massive MIMO Systems
大规模MIMO已被确定为解决5G无线通信所需的巨大容量需求的有前途的破坏性空中接口技术之一。对于这种系统的实际部署，需要使用宽波束将控制消息可靠地广播到小区中的所有用户。宽波束被期望在所有方向上具有相同的辐射功率以覆盖小区中任何地方的用户。在本文中，我们将证明没有完美的宽波束。因此，我们开发了一种产生宽波束的方法，可以允许辐射功率的微小波动。总的来说，这可以作为大规模MIMO系统实际部署的一个组成部分。
2015-03-24 cs.IT math.IT
On the Performance of Image Recovery in Massive MIMO Communications
大规模MIMO（多输入多输出）已被证明是5G及更高无线网络的潜在候选者。不同于以往大多数采用高斯信号的方法，本文利用Massive MIMO技术对图像数据的传输质量进行了研究。我们首先构建了一个框架，利用交替方向乘法器（ADMM）的方法，在上行链路的大规模MIMO传输的噪声接收数据的图像信号解码。然后，利用低通滤波器来提高恢复图像中的剩余噪声和伪影减少的效率。数值结果表明，在提高图像恢复的质量后滤波过程的必要性。
2021-01-25 cs.IT math.IT
Waveforms for the Massive MIMO Downlink: Amplifier Efficiency, Distortion and Performance
在大规模MIMO中，大多数预编码器导致下行链路信号遭受高PAR，而与调制阶数以及是否使用单载波或OFDM传输无关。高PAR降低了基站放大器的功率效率。为了提高功率效率，已经提出了低PAR预编码器。在这篇文章中，我们比较了不同的传输方案的大规模MIMO的功率消耗的放大器。结果表明，OFDM和单载波传输在硬化大规模MIMO信道上具有相同的性能，当考虑到低PAR预编码的放大器功率效率较高时，传统预编码器和低PAR预编码器的功耗大致相同。由于具有低PAR的下行链路信号比具有高PAR的信号允许更简单和更便宜的硬件，因此，结果表明，在大规模MIMO基站中应该使用具有单载波或OFDM传输的低PAR预编码。
2015-10-05 cs.IT math.IT
Joint Channel Training and Feedback for FDD Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）被广泛认为是用于未来5G无线通信系统的有前途的技术。为了在大规模MIMO系统中获得理论上的性能增益，发射端准确的信道状态信息（CSIT）至关重要。然而，由于压倒性的导频信令和信道反馈开销，传统的下行链路信道估计和上行链路信道反馈方案可能不适合于频分复用（FDD）大规模MIMO系统。此外，这两个主题通常在文献中单独考虑。在本文中，我们提出了一种联合信道训练和反馈方案的FDD大规模MIMO系统。具体来说，我们首先利用时变信道的时间相关性，提出了一种差分信道训练和反馈方案，同时减少了下行链路训练和上行链路反馈的开销。接下来，我们提出了一种结构化压缩采样匹配追踪（S-CoSaMP）算法，通过利用无线MIMO信道的结构稀疏性来获得可靠的CSIT。仿真结果表明，所提出的方案可以实现大幅减少的训练和反馈开销。
2015-12-10 cs.IT math.IT
Efficient Equalization Method for Cyclic Prefix-Free Coarsely Quantized Massive MIMO Systems
低分辨率模数转换器（ADC）的使用可以显著降低大规模多输入多输出（MIMO）系统的功耗。量化的大规模MIMO系统的现有文献处理循环前缀（CP）传输方案在频率选择性衰落信道。在本文中，我们提出了一个块处理频域均衡（FDE）技术在无CP传输方案的大规模MIMO系统具有低分辨率ADC。通过最小化计算复杂性代价函数并考虑量化失真、信道冲激响应以及发射天线和接收天线的数量，找到了FDE的最佳块长度。通过数值模拟，最佳的块长度也保证了良好的性能方面的均方误差（MSE）和误码率（BER）的标准。
2018-04-24 cs.IT math.IT
On the Spectral Efficiency of Noncooperative Uplink Massive MIMO Systems
随着无线网络吞吐量需求的不断增长，大规模多输入多输出（MIMO）系统已经引起了人们的极大关注。在上行链路中，通常研究大规模MIMO系统，假设每个基站（BS）单独地且线性地解码其用户终端的信号，同时将所有干扰视为噪声。尽管这种方法提供了在有利的信道条件下与BS天线的数量成比例的改进的频谱效率，但是从信息理论的角度来看，它通常是次优的。在这项工作中，我们的频谱效率的大规模MIMO时，BS被允许联合解码接收到的信号。特别是，我们考虑了四种方案治疗的干扰，并得出可实现的平均遍历率为有限和渐近数量的天线为每个计划。所提出的方法的仿真测试说明了它们的增益的频谱效率相比，标准的方法单独的线性解码，并显示，标准的方法无法捕获的实际可实现的大规模MIMO系统的速率，特别是当干扰是占主导地位的。
2018-11-27 cs.IT math.IT
BDMA for Millimeter-Wave/Terahertz Massive MIMO Transmission with Per-Beam Synchronization
针对毫米波/太赫兹频段的宽带大规模多输入多输出（MIMO）传输，提出了基于波束同步的波束分多址（BDMA）技术。我们首先介绍了一个物理动机的波束域信道模型的大规模MIMO和证明，波束域信道元素的包络往往是独立的时间和频率时，在基站和用户终端（UT）的天线的数量趋于无穷大。激励所得出的波束域信道特性，然后，我们提出了PBS毫米波/太赫兹大规模MIMO。我们表明，与传统的同步方法相比，宽带大规模MIMO信道与PBS的有效延迟和多普勒频率扩展减少了UT天线的数量的一个因素。随后，我们将PBS应用于BDMA，研究波束调度以最大化上行链路和下行链路BDMA的可实现遍历速率，并开发了贪婪波束调度算法。仿真结果验证了在典型移动场景下，BDMA结合PBS在mmW/THz宽带大规模MIMO系统中的有效性。
2016-11-14 cs.IT math.IT
Distributed Massive MIMO in Cellular Networks: Impact of Imperfect Hardware and Number of Oscillators
分布式大规模多输入多输出（MIMO）将相干MIMO处理的阵列增益与分布式天线设置的邻近增益相结合。在本文中，我们分析了收发器的硬件损伤如何影响下行链路的最大比传输。我们推导出封闭形式的频谱效率的表达式，并研究其渐近行为的天线数量的增加。我们证明了一个缩放定律的硬件质量，这表明，大规模MIMO是弹性的加性失真，而乘性相位噪声是一个限制因素。在每个天线处具有单独的振荡器也比每个BS具有一个振荡器更好。
2015-06-02 cs.IT math.IT
Low-complexity Location-aware Multi-user Massive MIMO Beamforming for High Speed Train Communications
大规模多输入多输出（MIMO）自适应是下一代高速训练（HST）通信系统的主要发展目标之一。在本文中，我们考虑如何设计一个有效的低复杂度的位置感知波束形成的多用户（MU）大规模MIMO系统中的HST场景。首先提出了一种基于位置信息的低复杂度波束形成算法，该算法考虑了多个用户。然后，在不考虑波束间干扰的情况下，提出了一种封闭形式的解决方案，以最大限度地提高基站（BS）的总服务能力，在这个MU HST的场景。最后，我们提出了一种基于位置辅助搜索的次优解决方案，以消除波束间干扰并最大化BS服务能力。各种仿真结果显示了我们提出的大规模MIMO波束形成方法的优点。
2017-03-15 cs.IT math.IT
RF Lens-Embedded Massive MIMO Systems: Fabrication Issues and Codebook Design
在本文中，我们研究了一个射频（RF）透镜嵌入大规模多输入多输出（MIMO）系统，并评估有限反馈的系统性能，通过利用一种技术，为系统生成一个合适的码本。我们制作了一个工作在77 GHz（毫米波）频段的RF透镜。实验结果表明，该放大器具有合适的幅度增益和聚焦特性。此外，使用一个简单的数值技术-光束传播法（BPM）-我们估计的RF透镜的功率分布，并验证其符合实验结果。我们还设计了一个码本-多方差码本量化（MVCQ）-有限的反馈，考虑到大规模MIMO系统的RF透镜天线的特性。数值结果证实，所提出的系统表现出显着的性能增强了传统的大规模MIMO系统没有RF透镜。
2016-04-15 cs.IT math.IT
Massive MIMO performance evaluation based on measured propagation data
大规模MIMO，也称为超大型MIMO或大规模天线系统，是一种可能在多用户场景中提供大网络容量的新技术。在大规模MIMO系统中，我们考虑的情况下，一个基站配备了大量的天线元件，同时服务于多个单天线用户在相同的时间-频率资源。到目前为止，研究大多是基于理论信道的独立同分布（i.i.d.）复高斯系数，即，i.i.d.瑞利信道在这里，我们研究如何大规模MIMO执行在真实的传播环境中测量的信道。信道测量在2.6 GHz下使用具有物理大孔径的虚拟均匀线性阵列（UCA）和尺寸更紧凑的实际均匀圆柱阵列（UCA）进行，两者都具有128个天线端口。基于测量数据，我们说明了大规模MIMO在三个代表性的传播条件下的信道行为，并评估相应的性能。调查表明，测得的通道，这两种阵列类型，使我们能够实现性能接近i.i.d.。瑞利信道得出的结论是，在真实的传播环境中，我们具有可以允许有效使用大规模MIMO的特性，即，这种新技术的理论优势也可以在现实渠道中收获。
2015-04-08 cs.IT math.IT
Low-Complexity Message Passing Based Massive MIMO Channel Estimation by Exploiting Unknown Sparse Common Support with Dirichlet Process
研究了大规模MIMO系统中稀疏信道的估计问题。大多数无线信道是稀疏的，具有大的延迟扩展，而可以观察到一些信道在天线阵列的某个区域内具有稀疏的公共支持（SCS），即，根据信道的稀疏支持，天线阵列可以被分组为若干簇。当涉及到大规模MIMO系统中的大量信道估计时，SCS性质是有吸引力的。使用信道的SCS，人们期望更好的性能，但是簇的数量和每个簇的元素在接收机中总是未知的。在本文中，{狄利克雷过程}被利用来建模这样的稀疏信道，其中每个簇中的那些具有SCS。提出了一种基于稀疏贝叶斯学习的低复杂度消息传递算法，在因子图上结合BP和MF进行大规模MIMO系统的信道估计。仿真结果表明，所提出的大规模MIMO稀疏信道估计算法的性能优于现有算法。特别是，它甚至表现出更好的性能比变分贝叶斯方法应用于大规模MIMO信道估计。
2017-04-21 cs.IT math.IT
Favorable Propagation for Massive MIMO with Circular and Cylindrical Antenna Arrays
研究了均匀圆形和圆柱形天线阵列的大规模MIMO系统。有利的传播特性严格地证明了在LOS环境中，对于固定的天线间距和在一些温和的条件下，渐近地保持。分析是基于一种新的方法，使用贝塞尔函数展开，一个新的边界技术和简化的表示服从克罗内克结构的阵列几何形状的用户间干扰。
2021-12-04 cs.IT math.IT
On Low-Resolution ADCs in Practical 5G Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
如今，毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统是第五代（5G）蜂窝系统的有利候选。然而，一个关键的挑战是其众多射频（RF）链带来的高功耗，这可以通过选择低分辨率模数转换器（ADC）来缓解，同时容忍适度的性能损失。在这篇文章中，我们讨论了几个重要问题的基础上，毫米波大规模MIMO系统的最新研究依赖于低分辨率ADC。我们讨论了收发器设计的关键挑战，包括信道估计，信号检测器，信道信息反馈和发送预编码。此外，我们还介绍了一种混合ADC架构，作为提高系统整体性能的替代技术。最后，讨论了实际5G毫米波大规模MIMO系统{具有ADC量化器}的相关挑战和潜在实现。
2018-03-20 cs.IT math.IT
Massive MU-MIMO-OFDM Downlink with One-Bit DACs and Linear Precoding
大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）是未来无线通信系统的关键技术。在本文中，我们分析了基于正交频分复用（OFDM）的大规模MU-MIMO系统的下行链路性能，其中基站（BS）配备了1位数模转换器（DAC）。使用Bussgang定理，我们的特点与线性预编码器（如最大比传输和迫零）的比特出错率（BER）的性能。我们的分析考虑了在DAC之前对时域发射信号进行过采样的可能性。我们进一步开发的信息理论的和速率吞吐量与高斯输入可实现的下限。我们的研究结果表明，1位DAC在大规模MU-MIMO-OFDM下行链路中实现的性能是令人满意的，前提是BS天线的数量足够大。
2017-09-06 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
How Often Should CSI be Updated for Massive MIMO Systems with Massive Connectivity?
大规模多输入多输出（MIMO）系统需要支持物联网（IoT）应用的大规模连接。随着用户数量的增加，信道状态信息（CSI）获取开销成为系统性能的瓶颈。提出了一种间歇性信道估计方案，以减轻信道估计的负担，并最大化总容量。在该方案中，我们利用MIMO信道的时间相关性，并使用线性预编码器分析CSI的年龄对下行链路传输速率的影响。通过优化每个用户的CSI更新频率，我们发现CSI更新间隔应遵循准周期分布，并在CSI估计的准确性和CSI获取的开销之间达到折衷。数值结果表明，所提出的间歇计划提供了显着的容量增益比传统的连续估计方案。
2017-07-28 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Cell-Free Massive MIMO Systems with Massive Connectivity
在本文中，我们研究了大规模连接的无小区大规模MIMO系统的性能。利用广义近似消息传递（GAMP）算法，获得所有用户到所有接入点（AP）的有效信道系数的最小均方误差（MMSE）估计，以实现联合用户活动检测和信道估计。随后，利用MMSE估计对大线性系统的解耦特性和GAMP算法的状态演化方程，得到了信道估计系数和信道估计误差的方差。最后，我们研究了在无小区的大规模MIMO系统的中央处理器（CPU）处使用迫零（ZF）检测器的可实现的上行链路速率。数值结果，我们分析了用于联合活动检测和信道估计的导频的数量，AP的数量，和信噪比（SNR）上的可实现的速率的影响。
2021-05-13 cs.IT math.IT
Massive MIMO Unsourced Random Access
我们考虑扩展的大规模无源随机接入最初提出的Polyanskiy的情况下，接收器有一个非常大的天线数量（一个大规模的MIMO基站），没有信道状态信息的接收器（完全非相干检测）。我们的编码方法借用了Amalladinne等人的级联编码思想。例如，与用于大规模MIMO随机接入信道的新颖的非贝叶斯“活动检测”算法相结合，其性能优于当前提出的用于活动检测的贝叶斯矢量AMP（VAMP）方案，并且不遭受数值不稳定性和对VAMP那样的精确先验统计的要求。我们表明，所需的传输可靠的通信$E_b/N_0$可以任意小的接收天线的数量M增长足够大。
2019-01-03 cs.IT math.IT
Massive MIMO Beam-forming for High Speed Train Communication: Directivity vs Beamwidth
高移动性自适应和大规模多输入多输出（MIMO）应用是下一代高速训练通信系统的两个主要发展目标。针对大规模MIMO系统中的位置感知波束形成问题，首先分析了波束方向性和波束宽度之间的折衷关系，并在此基础上给出了定位精度的灵敏度分析。在不同定位精度的约束下，推导出了保证高效传输的最大波束指向性和相应的波束宽度。最后，我们提出了一种利用位置信息具有定位鲁棒性的低复杂度波束成形设计，该设计既不需要对上行链路信道协方差矩阵（CCM）进行特征分解（ED），也不需要对下行链路CCM（DCCM）进行ED。数值仿真表明，在高移动性的场景下，定位误差小于一定值的大规模MIMO系统能够保证所需的性能和传输效率。
2017-02-07 cs.IT math.IT
Small Cell In-Band Wireless Backhaul in Massive MIMO Systems: A Cooperation of Next-Generation Techniques
大规模多输入多输出（MIMO）系统、密集小小区（SC）和全双工是下一代通信系统的三种候选技术。下一代技术的合作可以提供更多的好处，例如，大规模MIMO系统中的SC带内无线回程。本文介绍并比较了大规模MIMO系统中SC带内无线回程的三种策略，完全时分双工（CTDD）、零分双工（ZDD）和具有干扰抑制的ZDD（ZDD-IR）。仿真结果表明，SC带内无线回程具有提高大规模MIMO系统吞吐量的潜力。具体来说，在这三种策略中，CTDD是最简单的一种，可以实现可观的吞吐量提高。根据条件，利用SC处的自干扰消除能力，ZDD可以实现比CTDD更好的吞吐量，即使具有残留自干扰。此外，与ZDD相比，ZDD-IR需要BS处的额外干扰抑制过程，但其通常可以实现比CTDD和ZDD更好的吞吐量。
2015-12-09 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
