Optimal space-time codes for the MIMO amplify-and-forward cooperative channel
在这项工作中，我们扩展了非正交放大和转发（NAF）合作分集方案的MIMO信道。针对具有N个中继的半双工MIMO NAF衰落协作信道，构造了一类空时分组码。码的建设是基于非零行列式准则（NVD），并示出实现最佳的分集复用权衡（DMT）的信道。我们提供了一个一般的显式代数结构，其次是一些例子。特别地，在单中继情况下，证明了Golden码和4x4 Perfect码分别对于单天线和双天线情况是最优的。仿真结果表明，提出的编码可以获得显著的增益（高达10dB），特别是在单天线的情况下。
2006-05-04 cs.IT math.IT
Compute-and-Forward in Cell-Free Massive MIMO: Great Performance with Low Backhaul Load
在本文中，我们考虑了无小区的大规模MIMO系统的上行链路，其中大量的分布式单天线接入点（AP），同时通过有限的回程服务的用户数量少得多。第一次，我们调查的性能计算和转发（C&F）在这样一个超密集的网络与现实的信道模型（包括衰落，路径损耗和阴影）。利用路径损耗的特性，提出了一种低复杂度的C &F系数选择算法。我们还给出了一个贪婪的AP选择方法的消息恢复。此外，我们将C&F的性能与其他一些有前途的分布式大规模MIMO线性策略（如小小区（SC）和最大比合并（MRC））进行了比较。数值结果表明，C&F不仅减少了回程负载，但也显着增加系统的吞吐量对称的情况下。
2016-11-21 cs.IT math.IT
Convergence and Density Evolution of a Low-Complexity MIMO Detector based on Forward-Backward Recursion over a Ring
研究了一种基于环型成对图的低复杂度迭代MIMO检测算法的收敛性和密度演化。要考虑的检测算法实际上是前向-后向递归，并且最初在[13]中提出，其中分析了高斯输入的链路级性能和收敛性。本文给出了离散字母表的收敛性证明和二进制输入的密度演化框架，以给出在没有信道编码的情况下的平均SINR和出错率（BER）的渐近性能。通过密度演化得到的误码率曲线与仿真结果吻合较好，验证了密度演化分析的有效性和检测算法的性能。
2016-01-28 cs.IT math.IT
Massive MIMO Forward Link Analysis for Cellular Networks
本文提出了一种解析表达式的信号干扰比（SIR）和大规模MIMO共轭波束形成的宏蜂窝网络的频谱效率，无论是均匀的和信道相关的功率分配。这些表达式，适用于非常一般的网络几何形状，是渐近的强度的阴影。通过Monte-Carlo模拟，我们验证了他们的准确性相关的网络拓扑结构和阴影强度。此外，由于分析不包括飞行员污染，我们通过Monte-Carlo模拟进一步测量这种现象导致的与我们的结果的偏差，从而确定分析的范围。
2019-04-23 cs.IT math.IT
Ergodic Capacity Analysis of Amplify-and-Forward MIMO Dual-Hop Systems
在信道状态信息仅在目的端可用的条件下，分析了放大转发MIMO双跳中继信道的遍历容量.与以前的结果相比，我们的表达式适用于任意数量的天线和任意中继配置。我们推导出一个表达式的确切遍历能力，简化的封闭形式的高信噪比制度的表达式，和紧密的封闭形式的上限和下限。这些结果是有可能采用最近的工具，从有限维随机矩阵理论推导出新的封闭形式的表达式的各种统计特性的等效AF MIMO双跳中继信道，如无序特征值的分布和某些随机行列式的属性。基于解析容量表达式，我们研究了系统和信道特性，如天线配置和中继功率增益的影响。我们还展示了一些有趣的双跳AF MIMO中继信道和传统的点到点MIMO信道在各种渐近制度之间的关系。
2008-11-27 cs.IT math.IT
Outage Probability for Multi-Hop Full-Duplex Decode and Forward MIMO Relay
本文研究了多跳（MH）解码转发（DF）多输入多输出（MIMO）中继网络。为了考虑更现实的场景，采用具有中继自干扰（RSI）的全双工（FD）操作。假设MIMO信道受到瑞利衰落的影响，推导出了一个简单而紧凑的闭型中断概率表达式。推导这一结果的关键假设是每个信道的互信息可以很好地近似为高斯随机变量。为了得到综合中断概率，Wishart分布的复随机矩阵的和已经得到了一个新的优良的精确近似。数值蒙特卡罗模拟验证了我们的结果。这些仿真表明，对于低干扰和中等干扰状态，FD模式的性能优于半双工（HD）模式。另一方面，当RSI增加时，HD模式可以优于FD模式。
2015-04-13 cs.IT math.IT
The Application of MIMO to Non-Orthogonal Multiple Access
本文研究了多输入多输出（MIMO）技术在非正交多址（NOMA）系统中的应用。提出了一种新的MIMO-NOMA预编码和检测矩阵的设计，并在功率分配系数固定的情况下分析了其性能。为了进一步改善MIMO-NOMA与传统正交多址接入方案之间的性能差距，将用户配对应用于NOMA，并表征其对系统性能的影响。还提出了功率分配系数的更复杂的选择以满足各种服务质量要求。最后，计算机模拟结果提供了方便的性能评估的MIMO-NOMA，也证明了发展的分析结果的准确性。
2015-03-18 cs.IT math.IT
Wireless Information and Energy Transfer for Decode-and-Forward Relaying MIMO-OFDM Networks
研究了具有能量收集中继的多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）系统的系统可达速率及其优化问题。首先，我们提出了一种基于时间交换的中继（TSR）协议，以实现中继器处的同时信息处理和能量收集。然后，我们从理论上讨论了它的可达速率性能，并制定了一个优化问题，以最大限度地提高系统的可达速率。由于该问题求解困难，我们设计了一种增广拉格朗日罚函数（ALPF）方法，并通过大量的仿真实验验证了分析结果的准确性和ALPF方法的有效性。
2015-01-04 cs.IT math.IT
CFMA for Gaussian MIMO Multiple Access Channels
本文将计算转发多址接入（CFMA）扩展到两用户高斯MIMO多址信道，推导可达速率对表达式，给出达到和容量的一般条件，并针对SIMO和2×2对角MIMO信道给出更明确的可达条件，同时提供数值验证。
2023-05-26 cs.IT math.IT
Large N Analysis of Amplify-and-Forward MIMO Relay Channels with Correlated Rayleigh Fading
在此基础上，推导了在大阵列限制下，源端与目的端之间无直接链路的平坦瑞利衰落放大转发MIMO中继信道的互信息的累积量。该分析是基于副本技巧，并涵盖了空间独立和相关的衰落在第一和第二跳，而波束成形在所有终端被限制到确定性的权重矩阵。得到了互信息的均值和方差的表达式。它们的参数由一个非线性方程组确定。当天线数n趋于无穷大时，所有较高的累积量都将消失。总之，互信息I的分布在大的n极限下变成高斯分布，并且完全由I的均值和方差的表达式表征。与仿真结果的比较表明，渐近结果作为一个很好的近似系统只有几个天线在每个节点。结果的推导遵循Moustakas等人在[1]中形式化的技术。虽然与点对点MIMO信道相比，MIMO中继信道的评估涉及更多，但结果的结构再次令人惊讶地简单。特别地，获得了用于互信息的平均值的简洁公式，即，无直接链路的两跳放大转发MIMO中继信道的遍历容量。
2006-12-22 cs.IT math.IT
Sparse Channel Estimation for MIMO-OFDM Amplify-and-Forward Two-Way Relay Networks
准确的信道脉冲响应（CIR）是相干检测所必需的，并且它还可以帮助改善下一代无线通信系统中的通信服务质量。多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）放大转发双向中继网络（AF-TWRN）就是其中一种先进的系统。线性信道估计方法，例如，最小二乘（LS），已被提出来估计CIR。然而，这些方法从未利用信道稀疏性，从而导致性能损失。本文提出了一种稀疏信道估计方法，以利用每个最终用户CIR中的稀疏结构信息。利用稀疏分解理论将稀疏信道估计问题转化为压缩感知问题，并采用LASSO算法实现信道估计过程。通过计算机模拟验证了该方法优于基于最小二乘的信道估计方法。
2013-02-06 cs.IT math.IT
Robust Transceiver with Tomlinson-Harashima Precoding for Amplify-and-Forward MIMO Relaying Systems
研究了多跳放大转发多输入多输出中继系统中基于Tomlinson-Harashima预编码的鲁棒收发机设计问题。在源节点，采用THP来抑制空间码间干扰。然而，由于其非线性性质，THP对信道估计误差非常敏感。为了减小信道估计误差的影响，提出了一种信源端THP、中继端线性转发矩阵和目的端线性均衡器的联合贝叶斯鲁棒设计。利用乘性凸性和矩阵单调函数的优良特性，首次推导出非线性收发器的最优结构。基于导出的结构，收发器的设计问题减少到一个简单得多，只有标量变量，可以有效地解决。最后，仿真结果表明，所提出的鲁棒设计的性能优势，非鲁棒设计。
2014-12-04 cs.IT math.IT
Coded Pilot Access: A Random Access Solution for Massive MIMO Systems
提出了一种适用于大规模MIMO（多输入多输出）系统中人群场景的新型接入协议。人群场景的特点是大量的用户具有间歇性的访问行为，从而正交调度是不可行的。在这种情况下，随机接入是自然的选择。所提出的接入协议依赖于大规模MIMO系统的两个基本属性，即用户信道之间的渐近正交性和信道功率的渐近不变性。利用这些特性的信号处理技术使我们能够将一组受污染的导频信号视为一个图形代码，在该图形代码上可以执行迭代置信传播。这使得可以净化导频信号并增加系统的吞吐量。数值计算表明，所提出的接入协议增加了36%的吞吐量，当有400个天线在基站，相比传统的方法时隙ALOHA。使用1024个天线，吞吐量增加了85%。
2016-05-19 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Project-and-Forward Relaying in Mixed MIMO-Pinhole and Rayleigh Dual-Hop Channel
在这封信中，我们提出了一个端到端的性能分析的双跳项目和转发中继在一个现实的情况下，源中继和中继目的地链路正在经历MIMO针孔和瑞利信道条件，分别。我们推导出的概率密度函数的中继后处理和端到端的信噪比，并得到的表达式被用来推导中断概率的分析系统，以及它的端到端遍历容量的广义函数。然后应用留数理论对Mellin-Barnes积分进行分析，推导出系统在不同信道参数下的渐近行为。由于二元Meijer-G函数参与分析，我们提出了一个新的和快速的MATLAB实现，使复杂的积分轮廓的自动定义。广泛的蒙特卡罗模拟被调用，以证实分析结果。
2016-02-17 cs.IT math.IT
Asymptotic Performance Analysis of a K-Hop Amplify-and-Forward Relay MIMO Channel
研究了多跳放大转发中继多天线通信信道的渐近性能。网络中的每个多天线终端放大由源发送的接收信号，并将其向上游重传到目的地。联合最佳检测和解码和实际的独立解码方案下的任意信令方案，以及平均比特出错率的各种接收机结构的遍历率推导出在政权中，在每个终端的天线的数量增长大，没有一个边界。为了克服在信道实现上平均的困难，我们应用基于统计物理学的副本方法的大系统分析。大系统分析的有效性，进一步验证了通过现实的有限尺寸系统的Monte Carlo模拟。
2016-03-09 cs.IT math.IT
Two-Timescale Hybrid Compression and Forward for Massive MIMO Aided C-RAN
我们考虑云无线电接入网络（C-RAN）的上行链路，其中大规模MIMO远程无线电头端（RRH）充当用户与集中式基带单元（BBU）之间的中继。虽然在RRH处采用大规模MIMO可以提高频谱效率，但它也显著增加了在RRH和BBU之间的前传链路上传输的数据量，这成为性能瓶颈。用于常规C-RAN的现有前传压缩方法不适合于大规模MIMO机制，因为它们需要全数字处理和/或实时全信道状态信息（CSI），导致大规模MIMO RRH的高实现成本。为了克服这一挑战，我们建议在每个RRH执行两个时间尺度的混合模拟和数字空间滤波，以减少前传消耗。具体地，模拟滤波器自适应于信道统计以实现大规模MIMO阵列增益，并且数字滤波器自适应于瞬时有效CSI以实现空间复用增益。这样的设计可以以降低的硬件成本和功耗缓解有限前传的性能瓶颈，并且对CSI延迟更鲁棒。提出了一种模拟和数字滤波器两时标非凸优化的在线算法，并证明了其收敛于稳态解。最后通过仿真验证了该方案的优越性。
2019-03-12 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
Weighted Sum-Throughput Maximization for Energy Harvesting Powered MIMO Multi-Access Channels
本文提出了一种新的方法来获得最佳的调度策略在多输入多输出（MIMO）多接入信道（MAC），其中每个发射机是由一个单独的能量收集过程。该方法利用最先进的凸优化工具，通过低复杂度的块坐标上升算法，获得了最大化MIMO MAC加权吞吐量和的最优传输策略。所提出的方法可以提供最佳的基准，所有的实际计划，在能量收集供电MIMO MAC传输。基于所揭示的最优策略的结构，我们还提出了一个有效的在线方案，它只需要能量到达实现的因果知识。数值结果证明了所提出的新方案的优点。
2017-09-27 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis of Amplify and Forward Relaying in a Parallel MIMO Relay Network
本文考虑了一个并行MIMO中继网络的设置，其中$K$中继，每个配备有$N$天线，协助发射机和接收机，每个配备有$M$天线，在半双工模式下，假设$N\geq{M}$。该设置已在文献中进行了研究，如\cite{nabar}、\cite{nabar2}和\cite{qr}。在本文中，一个简单的计划，所谓的增量合作波束形成，介绍和示出，以实现在渐进的情况下，$K\to{\infty}$的网络容量的间隙不超过$O(\frac{1}{\log(K)})$。只要继电器的功率按$ω(\frac{\log^9(K)}{K})$缩放，该结果就被证明是成立的。最后，研究了渐进信噪比行为，证明了所提出的方案实现了充分的复用增益，无论中继的数量。
2007-03-30 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
Robust Transceiver Design for MIMO Decode-and-Forward Full-Duplex Relay
针对不可分辨的系统不确定性的鲁棒收发器设计对于可靠通信至关重要。例如，全双工通信在消除自干扰时遭受这种不确定性，因为残余自干扰（RSI）由于不完善的信道知识而保持未被消除。我们考虑一个MIMO多跳系统，其中的源，中继和目的地都配备了多个天线。我们允许多流波束赋形授予MIMO技术，而不限制传输到单流。中继可以在半双工或全双工模式下工作，并根据RSI强度改变模式。此外，中继被假定为执行解码和转发（DF）策略。我们研究了一个鲁棒的收发器设计问题，最大化的吞吐率最坏情况下的RSI信道不确定性约束。该问题是一个非凸优化问题。我们提出了一个有效的算法来迭代地获得局部最优解。最后，我们得到的见解在中继输入前端和输出前端的最佳天线分配，中继接收和传输，分别。有趣的是，在源处的天线数量少于目的地处的天线数量的情况下，在中继输入前端处应当使用比中继输出前端处更多数量的天线。
2019-01-25 cs.IT math.IT
On the Fundamental Limits of MIMO Massive Multiple Access Channels
在本文中，我们研究了多天线无线通信网络，其中大量的设备同时与一个接入点进行通信。研究了多输入多输出大规模多址接入信道（MIMO mMAC）的容量域。虽然联合典型性解码用于建立具有固定用户数的常规MAC的容量区域的可扩展性，但是该技术不直接适用于MIMO mMAC。相反，基于Gallager的误差指数分析的信息理论方法被用来表征MIMO mMAC的\textcolor [rgb]{0，0，0}{有限维区域}。理论分析表明，MIMO mMAC的有限维区域仅受和速率约束的支配，单个用户速率由和速率分配对应的特定因子决定。传统MAC中的速率不能通过大规模多址接入来实现，这是由于连续干扰消除不能保证MIMO mMAC的任意小错误解码概率的事实。结果进一步表明，在渐近意义下，单个用户的速率与发射天线数无关，信道硬化使单个用户的速率接近于接收端只知道信道统计信息时的速率。MIMO mMAC的有限维区域是Chen \emph{et al.}（2017）中对称速率的推广。
2019-02-12 cs.IT math.IT
Distributed Space-Time Block Codes for the MIMO Multiple Access Channel
在这项工作中，多发射天线多址信道被认为是。提出了一种适用于该信道的分布式空时码族的构造方法。假设在发射机处没有信道侧信息，并且不允许用户一起协作。结果表明，该码实现了信道的分集复用折衷。作为一个例子，我们考虑两个用户MIMO-MAC信道。仿真结果表明，与正交传输方案（例如，分时）相比，新的编码方案提供了显著的增益。
2008-04-09 cs.IT math.IT
Improving Sum-Rate of Cell-Free Massive MIMO with Expanded Compute-and-Forward
无小区大规模多输入多输出（MIMO）采用大量分布式接入点（AP）经由相同的时间/频率资源来服务于少量用户设备（UE）。由于强大的宏分集增益，无小区的大规模MIMO可以大大提高可实现的和速率相比，传统的蜂窝大规模MIMO。然而，当在接收机处采用简单最大比合并（MRC）时，无小区大规模MIMO的性能受到用户间干扰（IUI）的上限。为了利用IUI，采用了扩展的计算和转发（ECF）框架。特别是，我们提出了功率控制算法的并行计算和连续计算的ECF框架，分别利用性能增益，然后提高系统性能。此外，我们提出了一个AP选择方案和不同的解码顺序的连续计算的应用。最后，数值结果表明，ECF框架优于传统的CF和MRC框架的可实现的和速率。
2021-11-21 cs.IT eess.SP math.IT
Random Access for Massive MIMO Systems with Intra-Cell Pilot Contamination
大规模MIMO系统，其中基站配备有数百个天线元件，是在未来无线网络中获得前所未有的频谱效率的有吸引力的方式。在“经典”大规模MIMO设置中，假设终端满载，并且对性能的主要损害来自小区间导频污染，即，来自使用与家庭小区中相同导频的相邻小区中的终端的干扰。然而，当终端间歇地活动时，通过预分配导频来避免小区间污染是可行的，而相同小区的终端使用随机接入来选择所分配的导频序列。这导致小区内导频污染的问题。我们提出了一个大规模MIMO网络中的随机接入框架，并推导出新的上行链路和速率表达式，考虑到小区内的导频冲突，间歇性的终端活动和干扰。我们使用这些表达式来优化终端激活概率和导频长度。
2016-06-07 cs.IT math.IT
Random Access Protocol for Massive MIMO: Strongest-User Collision Resolution (SUCR)
在基站处具有许多天线并且多路复用许多用户的无线网络（称为大规模MIMO系统）是处理数据流量快速增长的关键。随着用户数量的增加，现代网络中的随机接入将充斥着用户冲突。在本文中，我们提出了一个重新设计的随机接入协议，创造最强用户冲突解决（SUCR）。它利用大规模MIMO信道的信道硬化特性，使每个用户能够检测冲突，确定竞争者的信道有多强，并且只有在具有最强信道增益时才能继续传输。建议的SUCR协议可以快速和分布式解决绝大多数的所有导频冲突。
2016-03-11 cs.IT math.IT
Selective-Fading Multiple-Access MIMO Channels: Diversity-Multiplexing Tradeoff and Dominant Outage Event Regions
我们建立了最佳的分集复用（DM）权衡相干选择性衰落多址MIMO信道，并提供相应的代码设计准则。作为一个副产品，在概念层面上，我们发现一个有趣的DM权衡框架之间的关系和概念的主要错误事件区域，首先介绍了在AWGN的情况下，由Gallager，IEEE trans.IT，1985年。这种关系使我们能够准确地描述在MIMO衰落多址信道的错误机制。特别是，我们发现，对于一个给定的速率元组，最大可实现的分集阶数是由一个单一的中断事件，占主导地位的总错误概率指数SNR。最后，我们研究了Badr和Belfiore在国际苏黎世通信研讨会上提出的分布式空时码构造。，2008年，使用本文推导的规范设计标准。
2009-06-26 cs.IT math.IT
Random Access in Uplink Massive MIMO Systems: How to exploit asynchronicity and excess antennas
大规模MIMO系统，其中基站配备有数百个天线，是处理快速增长的数据流量的一种有吸引力的方式。随着用户数量的增加，现代网络中的初始接入和切换将被用户冲突淹没。在这项工作中，我们提出了一个随机接入过程，解决冲突，也执行定时，信道和功率估计，通过简单地利用大量的天线设想在大规模MIMO系统和固有的定时失调的上行链路信号在网络接入和切换。数值结果被用来验证所提出的解决方案在不同的设置下的性能。事实证明，所提出的解决方案可以以高于90%的概率检测到所有冲突，同时提供可靠的定时和信道估计。此外，数值结果表明，它是强大的过载情况。
2016-05-03 cs.IT math.IT
Full-Duplex Amplify-and-Forward MIMO Relaying: Impairments Aware Design and Performance Analysis
全双工（FD）放大转发（AF）多输入多输出（MIMO）中继由于具有实现更高频谱效率和更低延迟的潜力以及固有的处理简单性而成为最近几项研究的焦点。然而，当考虑硬件失真的影响时，由于中继器发送信号协方差和残余自干扰协方差的相互依赖性质，这样的中继器遭受失真放大环路。上述行为导致具有低或中等硬件精度的系统的显著性能降级。在这项工作中，我们分析了中继传递函数以及均方误差（MSE）性能的FD-AF MIMO中继通信，集体源的加性和乘性发送和接收损伤的影响下。基于所进行的分析，设计了一个优化问题，以最大限度地减少通信MSE，并采用最近提出的惩罚对偶分解（PDD）框架解决。所提出的解决方案收敛到一个固定点的原始问题，通过一系列的凸二次规划（CQP）的，从而享受一个可接受的算术复杂性的问题尺寸变大。数值仿真验证了所提出的失真感知设计和分析的意义，相比常见的简化方法，硬件精度下降。
2020-08-13 cs.IT math.IT
Linear Precoding for the MIMO Multiple Access Channel with Finite Alphabet Inputs and Statistical CSI
本文研究了多输入多输出（MIMO）多址接入信道（MAC）中的线性预编码器的设计。我们假设，统计信道状态信息（CSI）是在发射机和考虑实际有限字母输入假设下的问题。首先，我们推导出一个渐近（在大系统限制）的MIMO MAC与有限字母输入和Weichselberger的MIMO信道模型的加权和速率（WSR）的表达式。随后，我们得到了最大化渐近WSR的用户的线性预编码器的最佳结构和用于确定预编码器的迭代算法。我们表明，所提出的预编码器设计的复杂性是显着低于MIMO MAC预编码器设计的有限字母输入和瞬时CSI。有限字母信令的仿真结果表明，所提出的预编码器实现了显着的性能增益比现有的预编码器设计。
2014-10-11 cs.IT math.IT
Unsourced Random Access with the MIMO Receiver: Projection Decoding Analysis
我们考虑使用MIMO接收器的无源随机接入-这是未来5G/6 G无线网络的关键通信场景。我们进行基于投影的解码器分析，并推导出能量效率的可扩展性界限时，信道状态信息是未知的发射机和接收机（无CSI的情况下）。与Gao等人（2023）的最大似然（ML）可验证性界限进行比较。我们表明，有一个新的边界优于ML界的区域。后一个事实不应该让读者感到惊讶，因为当考虑每用户错误概率（PUPE）时，这两个解码标准都是次优的。此外，过渡到投影解码允许显着的降维，这大大减少了计算时间。
2023-03-27 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in Selective-Fading Multiple-Access MIMO Channels
建立了相干选择性衰落多址多输入多输出（MIMO）信道的最优分集复用（DM）折衷，并给出了相应的码设计准则。作为一个副产品，在概念层面上，我们发现一个有趣的DM权衡框架和主导错误事件区域的概念之间的关系，这是首次引入的AWGN的情况下，由Gallager，IEEE trans.IT，1985年。这种关系允许准确地描述MIMO衰落多址信道中的错误机制。特别是，我们发现，对于一个给定的速率元组，最大可实现的分集阶数是由占主导地位的总错误概率在SNR指数的错误事件。最后，我们证明了Badr和Belfiore最近提出的分布式空时码构造，2008年，满足本文推导的规范设计标准。
2008-05-01 cs.IT math.IT
Multi-Cell Sparse Activity Detection for Massive Random Access: Massive MIMO versus Cooperative MIMO
本文考虑稀疏设备活动检测蜂窝机器类型的通信与非正交签名使用的近似消息传递算法。本文比较了两种网络架构，大规模多输入多输出（MIMO）和协作MIMO，在他们的有效性，在克服小区间干扰。在大规模MIMO架构中，每个基站（BS）仅检测来自其自身小区的用户，而将小区间干扰视为噪声。在协作MIMO架构中，每个BS也检测来自相邻小区的用户;然后将检测结果以对数似然比（LLR）的形式转发到中央单元，在中央单元中做出最终决策。本文分析了这两种架构的虚警和漏检概率的特点。数值结果验证了解析特性，并表明，随着天线数量的增加，一个大规模的MIMO系统有效地驱动检测误差为零，而随着合作规模的增加，合作MIMO架构主要提高小区边缘的用户性能。此外，本文研究了LLR量化的影响，以考虑有限容量的前传。实际场景的数值模拟表明，在该特定情况下，在协作MIMO系统中协作三个BS实现了与非协作大规模MIMO系统大致相同的小区边缘检测可靠性，其中每个BS的天线数量是非协作大规模MIMO系统的四倍。
2019-06-22 cs.IT math.IT
Random Pilot and Data Access in Massive MIMO for Machine-type Communications
由具有数百个天线的基站表示的大规模MIMO系统能够对许多设备进行空间复用，因此自然适合于在新兴应用（诸如机器类型通信）中服务密集的无线设备群。人群场景对基于导频的信道状态信息获取提出了新的挑战，并要求导频接入协议与设备活动的间歇模式相匹配。针对大规模MIMO系统的上行链路，提出了一种基于随机接入的联合导频分配和数据传输协议。该协议依赖于对随机接入过程中产生的导频冲突事件的多个传输时隙进行平均。我们推导出新的上行链路和速率表达式，考虑到导频冲突，间歇性设备活动和干扰。得到了简化的边界，并用于优化设备激活概率和导频长度。性能分析表明，性能如何缩放作为天线的数量和传输时隙持续时间的函数。
2017-09-05 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
Dynamic Beam-Based Random Access Scheme for M2M Communications in Massive MIMO Systems
由机器对机器（M2M）通信支持的物联网是未来第六代（6G）系统最重要的应用之一。6G面临的主要挑战是使大量M2M设备能够及时接入网络。因此，本文利用大规模多输入多输出（MIMO）的空间选择性，以减少冲突的问题时，大规模M2M设备同时发起随机接入。特别地，首先提出了基于波束的随机接入协议，以有效地利用大规模M2M设备的有限上行链路资源。为了解决M2M设备在空间和时间维度上的非均匀分布，然后用公式表示以最小化平均接入延迟为目标的马尔可夫决策过程（MDP）问题。接下来，我们提出了一种基于双深Q网络（DDQN）算法的动态波束接入方案来解决最优策略。最后，通过仿真验证了该方案的有效性，包括模型训练和随机接入性能。
2022-09-28 cs.IT math.IT
Massive MIMO for Crowd Scenarios: A Solution Based on Random Access
本文提出了一种新的方法，在拥挤的大规模MIMO场景中的小区内的导频污染。该方法依赖于大规模MIMO系统的两个基本特性，即用户信道之间的近正交性和信道功率的近稳定性。利用这些特性的信号处理技术使我们能够将一组受污染的导频信号视为一个图形代码，在该图形代码上可以执行迭代置信传播。这使得可以净化导频信号并增加系统的吞吐量。所提出的解决方案表现出高性能与传统的方法有很大的改进。这种改进是以增加出错率为代价的，尽管这种影响被示出为随着基站处天线数量的增加而显著降低。
2015-05-21 cs.IT math.IT
Maximizing the Partial Decode-and-Forward Rate in the Gaussian MIMO Relay Channel
众所周知，在高斯多输入多输出（MIMO）中继信道中，循环对称高斯信号是部分解码转发（PDF）编码方案的最优输入信号，但由于该优化问题是一个非凸问题，目前还没有找到最优协方差矩阵的方法，也没有计算最优PDF速率的方法。在本文中，我们表明，它是可能的，找到一个凸的问题，通过近似和原始分解的重新制定。我们推导出一个显式的解决方案的内部问题，以及一个显式的梯度的外部问题，使有效的切割平面方法可以应用于解决外部问题。由于这种可证明收敛的算法的精度可能会受到以前的近似，我们另外提出了一个修改后的算法，我们不能给一个收敛的保证，但它提供了严格的上限和下限的最佳原始速率最大化。在数值模拟中，这些边界在所有考虑的问题实例中变得紧密，表明所提出的方法在所有这些实例中都能找到全局最优解。
2019-11-13 cs.IT math.IT
Large-Scale MIMO Relaying Techniques for Physical Layer Security: AF or DF?
在本文中，我们考虑了一个大规模的多输入多输出（LS-MIMO）中继系统，其中信息源发送消息到其预期的目的地的辅助下，LS-MIMO中继，而一个被动窃听者试图拦截中继转发的信息。利用大规模天线阵列的优势来提高频谱效率并增强无线安全性。特别是，短距离拦截所带来的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在中继站没有窃听者信道状态信息和不完全合法信道状态信息的情况下，对两种经典的中继技术，放大转发（AF）和解码转发（DF）。此外，渐近分析进行这样的LS-MIMO中继系统的保密性能提供清晰的见解。我们表明，在大的发射功率下，AF是一个更好的选择比DF从保密性能和实现复杂性的角度来看，并证明存在一个最佳的发射功率在中等制度，最大限度地提高保密中断容量。
2015-05-12 cs.IT math.IT
Duality and Optimization for Generalized Multi-hop MIMO Amplify-and-Forward Relay Networks with Linear Constraints
我们考虑一个广义的多跳MIMO放大转发（AF）中继网络与多个源/目的地和任意数量的中继。分别在单网络线性约束和每跳线性约束下，建立了该网络与其对偶网络之间的对偶变换。其结果是在不同的特殊情况下，以前的对偶的推广，并证明使用新的技术，揭示了更多的洞察力的对偶结构，可以利用优化MIMO预编码器。针对AF中继网络一类重要的非凸优化问题，基于局部Lagrange对偶方法，提出了一种统一的优化框架来寻找其稳定点，其中原始算法只为最大化Lagrange w.r.t.原始变量输入的协方差矩阵满足礼貌的注水结构在一个稳定点的内循环问题。利用对偶性和礼貌注水来设计快速原始算法。与现有算法相比，本文提出的基于对偶的原始算法优化框架能够以较低的计算代价求解更一般的问题。
2013-01-21 cs.IT math.IT
Capacity-Region-Achieving Sparse Regression Codes for MIMO Multiple-Access Channels
Zhejiang University（浙江大学）；Xidian University（西安电子科技大学）；Tsinghua University（清华大学）；Technical University of Berlin（柏林工业大学）
本文提出了一种用于MIMO多址信道的稀疏回归码编码框架，通过随机半单位正交字典矩阵实现多用户并行干扰抵消。理论推导了基于MA-OAMP接收机的最优编码原则，结合时间共享实现容量区域。
2026-07-07 cs.IT math.IT
Fluid-Antenna-Assisted Distributed Joint Decoding for Cell-Free Massive MIMO Unsourced Random Access
Southeast University（东南大学）；National Mobile Communications Research Laboratory, Frontiers Science Center for Mobile Information Communication and Security, Southeast University（国家移动通信重点实验室，移动信息与安全前沿科学中心，东南大学）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
该研究针对无蜂窝大规模MIMO非授权随机接入的多用户干扰等问题，提出流体天线辅助的分布式联合解码方法，经仿真验证可提升接收功率，实现流体天线与该接入技术的可行集成。
2026-08-24 cs.IT math.IT
Multi-Access MIMO Systems with Finite Rate Channel State Feedback
研究了有限速率信道状态反馈对多址多输入多输出（MIMO）系统和速率的影响。我们提出了联合控制用户的方法，具体地说，我们首先联合选择用户，然后联合选择相应的波束形成向量。为了量化和率，本文引入了复合格拉斯曼流形和复合格拉斯曼矩阵。通过刻画复合Grassmann流形上的畸变率函数和计算随机复合Grassmann矩阵的logdet函数，得到了一个很好的和率近似。根据复合Grassmann流形上的失真率函数，有限波束形成的损失随着波束形成上的反馈比特的增加而指数地减小。
2007-05-16 cs.IT math.IT
An Approach to Preamble Collision Reduction in Grant-Free Random Access with Massive MIMO
本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统的免授权随机接入问题。我们首先表明，基于大规模MIMO的免授权随机接入的性能主要取决于前导码冲突的概率。这意味着，尽管天线的数量可以任意大，但成功的分组传输的（平均）数量可能会受到错误数量的限制。然后，我们提出了一种方法来减少前同步码冲突，而不增加使用的概念叠加的前同步码（S-前同步码）的数量。由于共轭波束形成的信道估计可以进行时，未使用的S-码元是已知的，一个简单的方法来检测未使用的S-码元，并分析其性能的一个特殊情况下（与2个码元的叠加）。基于分析和仿真结果，证实了所提出的方法与S-码元可以增加成功概率与传统的方法相同的频谱效率。
2020-10-25 cs.IT math.IT
On Throughput Improvement using Immediate Re-transmission in Grant-Free Random Access with Massive MIMO
为了支持机器类型通信（MTC），大规模多输入多输出（MIMO）已经被考虑用于免授权随机接入。一般而言，具有大规模MIMO的免授权随机接入的性能受到许可数和活动设备数的限制。特别地，当存在多个同时发送数据分组的活动设备时，信号与干扰加噪声比（SINR）不能高到足以成功解码。在本文中，为了提高性能，我们考虑立即重传的有源设备，具有低的SINR，虽然它没有经历前导码冲突，利用重传分集（RTD）增益。为了看到所提出的方法的性能，我们进行吞吐量分析与某些近似和假设。由于所提出的方法可能是不稳定的，由于立即重传，稳定系统的条件进行了研究。仿真结果表明，分析结果合理匹配仿真结果。
2020-09-01 cs.IT math.IT
Analysis and Optimization of Successful Symbol Transmission Rate for Grant-free Massive Access with Massive MIMO
免授权大规模接入是用于支持物联网（IoT）的大规模机器类型通信（mMTC）的重要技术。免授权大规模接入的两个重要特征是低复杂度设备和短分组数据传输，这使得传统的性能度量，可达到的速率，在这种情况下是不合适的。在这封信中，我们研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统中的免授权大规模接入。我们考虑随机接入控制，并采用近似消息传递（AMP）的用户活动检测和信道估计的导频传输阶段和小相移键控（PSK）调制的数据传输阶段。我们提出了一个更合理的性能指标，即成功的符号传输率（SSTR），免授权的大规模接入。我们得到封闭形式的近似表达式的渐近SSTR的情况下，最大比合并（MRC）和迫零（ZF）波束形成在基站（BS），分别。我们还最大化的渐近SSTR的接入参数和导频长度。
2019-09-20 cs.IT math.IT
Capacity and Power Scaling Laws for Finite Antenna MIMO Amplify-and-Forward Relay Networks
在本文中，我们提出了一种新的框架，可用于研究线性多输入多输出（MIMO）$d\times d$天线放大转发（AF）中继网络的容量和功率缩放特性。特别是，我们将这些网络建模为随机动力系统（RDS），并计算其$d$李雅普诺夫指数。我们的分析可以应用于任何每跳信道衰落分布的系统，虽然在这方面的贡献，我们专注于瑞利衰落。我们的主要结果有两个方面：1）在第$n$节点处的总发射功率将遵循由网络的最大李雅普诺夫指数支配的通过网络的确定性轨迹，2）在第$n$节点处的第$i$本征信道的容量将遵循由网络的$i$第李雅普诺夫指数支配的通过网络的确定性轨迹。在结束之前，我们集中在我们的结果的一些应用。特别是，我们展示了如何的Lyapunov指数是密切相关的本征信道容量从彼此发散的速率，以及这是如何涉及到的放大策略和天线的数量在每个中继。我们还使用它们来确定与每个额外的多路复用数据流相关的额外功率成本。
2016-02-12 cs.IT math.IT
A General Robust Linear Transceiver Design for Multi-Hop Amplify-and-Forward MIMO Relaying Systems
研究了高斯分布信道估计误差下多跳放大转发（AF）多输入多输出（MIMO）中继系统的线性收发机设计问题。常用的收发器设计准则，包括加权均方误差（MSE）最小化，容量最大化，最坏的MSE/MAX-MSE最小化和加权和速率最大化，被认为是统一到一个单一的矩阵变量优化问题。提出了一种通用的鲁棒设计算法来解决统一问题。具体地说，利用优化理论和矩阵变量函数的性质，最佳结构的鲁棒收发机时，无论是从发射机侧看到的信道估计误差的协方差矩阵或从接收机侧看到的相应的协方差矩阵是成比例的单位矩阵。基于最优结构，原来的收发器的设计问题减少到更简单的问题，只有标量变量，其解决方案很容易通过迭代注水算法获得。一些现有的收发器设计算法被发现是所提出的解决方案的特殊情况。本文还详细讨论了我们的工作与现有相关工作之间的差异。仿真结果证明了所提出的鲁棒设计的性能优势。
2013-02-25 cs.IT math.IT
Precoder Design for Multi-antenna Partial Decode-and-Forward (PDF) Cooperative Systems with Statistical CSIT and MMSE-SIC Receivers
协作通信是下一代无线网络的重要技术。除了传统的放大转发（AF）和解码转发（DF）协议之外，部分解码转发（PDF）协议是一种替代的中继方案，其对于中继节点不能可靠地解码完整源消息的场景特别有前途。然而，关于PDF协议的应用，有几个重要的问题需要解决。在本文中，我们提出了一个PDF协议和MIMO预编码器的设计在源和中继节点。预编码器的设计是适应相关MIMO信道的统计信道状态信息的基础上，并匹配到实际的最小均方误差连续干扰消除（MMSE-SIC）接收机在中继和目的节点。我们表明，在类似的系统设置下，建议的MIMO预编码器设计与PDF协议和MMSE-SIC接收机实现了显着的性能增强相比，传统的基线。
2012-02-28 cs.IT math.IT
A Fully Bayesian Approach for Massive MIMO Unsourced Random Access
提出一种全贝叶斯方法用于大规模MIMO无源随机接入，通过三层消息传递算法联合解码信息块并获取信道，显著提升了频谱效率和鲁棒性。
2023-06-27 cs.IT math.IT
FASURA: A Scheme for Quasi-Static Massive MIMO Unsourced Random Access Channels
研究了准静态瑞利衰落信道下的大规模MIMO无源随机接入问题。给定一个固定的消息长度和规定数量的信道使用，我们的目标是构建一个编码方案，最大限度地减少能量每比特受到一个固定的错误概率。该方案不同于其他国家的最先进的计划，因为它融合了活动检测，单用户编码，导频辅助和临时决策辅助迭代信道估计和解码，最小均方误差（MMSE）估计，和连续干扰消除（SIC）。我们表明，这些想法的适当组合可以大大优于国家的最先进的编码方案时，活跃用户的数量超过100，使这一制度的最佳性能方案。
2022-03-08 cs.IT math.IT
Robust Transceiver Design for Full-Duplex Decode-and-Forward Relay-Assisted MIMO Systems
针对不可分辨的系统不确定性的鲁棒收发器设计对于可靠通信至关重要。例如，全双工通信在消除自干扰时遭受这样的不确定性，因为一些残余自干扰（RSI）由于不完善的信道知识而保持未被消除。我们考虑一个MIMO多跳系统，其中的源，中继和目的地都配备了多个天线。所考虑的解码和转发（DF）混合中继可以工作在半双工或全双工模式，和模式的变化自适应地依赖于RSI强度。我们研究了一个鲁棒的收发器设计问题，最大化的吞吐率的最坏情况下的自干扰信道的不确定性约束。所得到的问题是一个非凸优化问题，其中非凸目标是在半定矩阵锥上优化的。在不失一般性的前提下，我们利用优化理论将问题简化为多个标量参数的优化问题。此外，我们提出了一个有效的算法，以获得局部最优解迭代。最后，我们得到的见解在中继输入前端和输出前端的最佳天线分配，中继接收和传输，分别。有趣的是，给定中继器处的天线数量，如果分配给接收的天线多于分配给传输的天线，则鲁棒性提高。
2019-12-30 cs.IT math.IT
A Deterministic Equivalent for the Analysis of Non-Gaussian Correlated MIMO Multiple Access Channels
高维随机矩阵理论（RMT）为理解多输入多输出（MIMO）信道和辅助MIMO无线通信系统的设计提供了有效的分析工具。然而，以前的研究基于大维RMT依赖于假设的发射相关矩阵是对角或传播信道矩阵是高斯。有一个越来越多的兴趣在信道中的发射相关矩阵一般是非负定的和信道条目是非高斯的。这类信道模型出现在MIMO多址系统（诸如小小区网络（SCN））中的若干应用中。为了解决这些问题，我们使用广义Lindeberg原则表明，这类随机矩阵的Stieltjes变换与高斯或非高斯的独立条目符合在大的维度制度。该结果允许导出确定性等价物（例如，Stieltjes变换和遍历互信息），并且在表征SCN的频谱效率方面具有重要意义。
2011-08-20 cs.IT math.IT
On the Secrecy Outage Capacity of Physical Layer Security in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI
研究了大规模多输入多输出（LS-MIMO）中继系统的物理层安全问题。LS-MIMO中继系统的优势被用来提高无线安全性和频谱效率。特别是，短拦截距离引起的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息（CSI）两种情况下，研究了不完全CSI对两种典型中继系统的影响，放大和转发（AF）和解码和转发（DF）系统，并获得显式表达式的保密中断能力的两种情况。最后，数值结果验证了我们的理论结论.
2014-01-14 cs.IT math.IT
