Joint Phase Shift Optimization and Precoder Selection for RIS-Assisted 5G NR MIMO Systems
Istanbul Technical University（伊斯坦布尔理工大学）；Kocaeli University（科贾埃利大学）；Yildiz Technical University（耶尔德兹理工大学）；TÜBİTAK BİLGEM（土耳其科学技术研究委员会信息通信技术研究中心）
本文提出基于奇异值的RIS优化策略，通过联合优化相移和预编码器提升5G NR MIMO系统性能。
2025-05-29 eess.SP
Lattice All-Pass Filter based Precoder Adaptation for MIMO Wireless Channels
现代5G通信系统采用多输入多输出（MIMO）结合正交频分复用（OFDM）来增强数据速率，特别是对于宽带毫米波（mmW）应用。由于这些系统使用大量的子载波，因此从接收器向发射器反馈甚至子载波的子集的估计的预编码器是禁止的。此外，这样的频域方法也不利用存在于这样的信道中的主要视线分量来减少反馈。在这项工作中，我们将时域中的预编码器视为矩阵全通滤波器，并使用矩阵网格结构对离散时间预编码器滤波器进行建模，该矩阵网格结构有助于减少整体反馈，同时仍然保持所需的频率-相位延迟曲线。这提供了使用较少系数的跨子载波的有效预编码器表示，并且能够以比过去方法低得多的反馈随时间进行跟踪。与频域测地线插值、基于Givens旋转的参数化以及依赖于近似离散时间表示的角度延迟域方法相比，所提出的方法以低得多的反馈负担产生更高的可实现速率。通过对mmW信道模型的大量仿真，我们证实了我们的主张的有效性，并表明所提出的方法可以减少高达70%的反馈负担。
2023-03-18 eess.SP
Hybrid Precoding for mmWave Massive MIMO with One-Bit DAC
混合波束成形是实现配备大量天线的节能5G无线网络的关键。低分辨率数据转换器为最先进的5G收发器的能效带来了另一种自由度。在这项工作中，我们考虑了毫米波（mmWave）频谱中的大规模多输入多输出（MIMO）信道的混合预编码器的设计以及一位数模转换器（DAC）和有限量化移相器。特别是，我们提出了一种基于交替优化的预编码器设计，递归计算量化失真的协方差，并相应地更新预编码器。数值结果验证，可实现的速率提高迅速通过迭代，涉及更新的权重矩阵，量化的失真协方差，和相应的预编码器。
2019-09-18 eess.SP
Downlink Precoding for FBMC-based Massive MIMO with Imperfect Channel Reciprocity
本文提出了一种实用的基于滤波器组多载波（FBMC）的大规模多输入多输出（MIMO）下行链路预编码方法。所提出的方法包括一个两阶段的预编码器组成的分数间隔预滤波器（FSP），每个子载波整平/均衡的信道在子载波频带，其次是一个传统的预编码器，其目标是集中在他们的空间位置的不同用户的信号。这样，每个用户只接收预期的信息。在本文中，我们注意到，由于上行链路和下行链路中的无线电链路的不匹配，信道互易性在实际场景中可能不完全成立。另外，基站处的信道状态信息（CSI）可能不是完全已知的。这与不完美的信道互易性一起可能导致对下行链路预编码器性能的不利影响。我们从理论上分析了所提出的预编码器的性能存在不完美的CSI和信道互易性校准误差。这导致补偿这些影响的有效方法。最后，我们数值评估所提出的预编码器的性能。我们的研究结果表明，建议的预编码器导致一个优秀的性能时，对OFDM基准。
2022-01-26 eess.SP
Energy-Saving Cell-Free Massive MIMO Precoders with a Per-AP Wideband Kronecker Channel Model
研究无小区大规模MIMO预编码器，利用随机矩阵理论将天线功率求解转化为仅依赖信道二阶统计量的定点方程，通过关闭部分接入点在低负载场景下实现高达9倍的节能。
2023-09-27 eess.SP
The MIMO-ME-MS Channel: Analysis and Algorithm for Secure MIMO Integrated Sensing and Communications
Yonsei University（延世大学）；POSTECH（浦项工科大学）
本文提出了一种针对MIMO-ME-MS信道的安全预编码设计算法，通过非凸优化解决加权速率最大化问题，实现性能提升。
2026-03-06 eess.SP
Signal Shaping for Non-Uniform Beamspace Modulated mmWave Hybrid MIMO Communications
研究了毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）通信中基于最大化最小欧氏距离（MMED）准则的自适应信号整形方法。在这项工作中，我们利用模拟预编码器的索引来携带信息，并优化用于每个模拟预编码器激活状态的符号向量集。具体来说，我们首先提出了一个联合优化的信号整形（JOSS）的方法，其中用于所有模拟预编码器激活状态的符号向量集联合优化，通过解决一系列的二次约束二次规划（QCQP）问题。JOSS表现出良好的性能，但是，具有高的计算复杂度。为了降低计算复杂度，我们提出了一个完整的基于预编码的信号整形（FPSS）的方法和一个对角预编码的信号整形（DPSS）的方法，其中的全数字预编码器或对角数字预编码器的所有模拟预编码器激活状态的优化，通过解决两个小规模的QCQP问题。仿真结果表明，与现有的毫米波传输解决方案相比，所提出的信号整形方法可以在可靠性方面提供可观的性能增益。
2020-06-23 eess.SP
Hybrid Precoder and Combiner Designs for Decentralized Parameter Estimation in mmWave MIMO Wireless Sensor Networks
针对毫米波MIMO无线传感器网络的去中心化参数估计，提出基于多测量向量稀疏恢复与SOMP算法的混合预编码与合并器设计，并在多种功率约束与噪声条件下验证了其有效性。
2023-06-25 eess.SP
Limited-Resolution Hybrid Analog-Digital Precoding Design Using MIMO Detection Methods
本文利用球面解码和期望传播两种MIMO检测算法，设计有限分辨率混合模拟-数字预编码器，以最小化与全数字预编码器的欧氏距离，仿真验证其优于次优方案。
2025-10-09 eess.SP
Hybrid Precoder and Combiner for Imperfect Beam Alignment in mmWave MIMO Systems
在这封信中，我们的目标是设计一个强大的混合预编码器和组合器，以对抗毫米波（mmWave）通信系统中的波束失准。我们考虑列入的“误差统计”的预编码器和组合器的设计，其中的阵列响应，包括未对准误差的分布首先推导出。然后提出了一种迭代算法来设计鲁棒的混合预编码器和组合器，以最大化存在波束失准的阵列增益。为了进一步提高频谱效率，包括第二级数字预编码器和组合器以减轻流间干扰。数值结果表明，所提出的鲁棒混合预编码器和组合器设计可以有效地减轻波束失准带来的性能下降。
2019-03-22 cs.NI eess.SP
Low-Complexity Massive MIMO Tensor Precoding
基于Rician衰落信道子空间可分性的新发现，提出了一种新的低复杂度的大规模多输入多输出（MIMO）预编码策略.考虑在基站的均匀矩形阵列，我们表明，由信道向量所跨越的子空间可以分解为两个低维子空间之间的张量积。基于这个结果，我们制定张量最大比传输和迫零预编码器。我们表明，所提出的张量预编码器具有较低的计算复杂度，需要更少的瞬时信道状态信息比他们的线性同行。最后，我们提出了计算机模拟，证明了所提出的张量预编码器在实际通信场景中的适用性。
2020-09-21 eess.SP
Communication in a Fractional World: MIMO MC-OTFS Precoder Prediction
针对高移动性场景中MIMO预编码依赖过时CSI的问题，本文利用OTFS调制推导时变关系，提出物理信息驱动的复指数基扩展预测框架，最大化过时CSI效用，支持高移动性MIMO通信。
2025-10-27 eess.SP
Antenna Coding and Digital Precoding for Limited Feedback MIMO Systems Using Pixel Antennas
School of Information and Electronics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学信息与电子学院）；Internet of Things Thrust, The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州）物联网主题）
针对像素天线带来的信道状态信息获取开销问题，提出基于码本和索引反馈的有限反馈MIMO系统，联合设计天线编码器和数字预编码器，并开发低复杂度离线码本构建算法，性能优于传统固定配置天线。
2026-09-17 eess.SP
Multi-Static ISAC in Cell-Free Massive MIMO: Precoder Design and Privacy Assessment
本文针对无蜂窝大规模MIMO多静态ISAC网络，设计联合优化感知与通信需求的发射预编码器，评估内部敌手推断目标位置的隐私风险，证实多静态配置比单静态的目标位置估计更精准。
2023-10-03 eess.SP
Downlink Transmission in FBMC-based Massive MIMO with Co-located and Distributed Antennas
本文提出一种用于FBMC大规模MIMO下行链路的两级预编码方法，包含分数间隔预滤波器和传统预编码器，在非理想CSI和互易性误差下分析性能，并针对无小区场景提出接入点选择方法，数值验证优于OFDM基准。
2023-11-17 eess.SP
Tomlinson-Harashima Cluster-Based Precoders for Cell-Free MU-MIMO Networks
针对无小区MIMO系统，提出基于AP簇的非线性预编码器，通过大尺度衰落选簇和降维用户簇，提升性能并降低复杂度，优于线性预编码。
2023-12-26 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning based Joint Precoder Design and Antenna Selection for Partially Connected Hybrid Massive MIMO Systems
混合预编码器设计的高效资源分配对于工作在毫米波（mmW）域的大规模MIMO系统是必不可少的。由于部分连接混合架构具有更高的能量效率和更低的复杂度，在这封信中，我们提出了一种基于联合深度卷积神经网络（CNN）的部分连接大规模MIMO混合系统预编码器设计和天线选择方案。对于CNN，预编码器设计和天线选择分别被公式化为回归和分类问题。信道数据被馈送到第一CNN网络，该第一CNN网络输出具有最佳频谱效率的所选天线的子集。该子集再次被馈送到第二CNN以获得用于部分连接架构的块对角预编码器。仿真结果验证了基于CNN的方法优于传统的迭代和交替最小化（alt-min）算法。此外，所提出的方案是计算效率高，是不是很敏感的信道不规则性。
2021-02-02 cs.IT eess.SP math.IT
Self-Supervised Learning of Linear Precoders under Non-Linear PA Distortion for Energy-Efficient Massive MIMO Systems
KU Leuven（鲁汶大学）；Centre Tecnologic Telecomunicacions Catalunya（加泰罗尼亚电信技术中心）
大规模多输入多输出（MIMO）系统通常是在线性功率放大器（PA）的假设下设计的。然而，PA在接近其饱和点时通常是最节能的，在该饱和点处它们会导致非线性失真。此外，当使用常规预编码器时，该失真在用户位置处相干地组合，从而限制性能。因此，在设计节能的大规模MIMO系统时，必须管理这种失真。在这项工作中，我们提出了使用一个神经网络（NN）来学习信道矩阵和预编码矩阵之间的映射，这最大化的总和率在这种非线性失真的存在。这是针对单用户和多用户情况的三阶多项式PA模型完成的。通过学习该映射，在饱和状态下，与传统预编码器相比，甚至与完美数字预失真（DPD）相比，实现了能量效率的显著增加。
2022-10-13 cs.LG eess.SP
Sparse Linear Precoders for Mitigating Nonlinearities in Massive MIMO
射频链非线性效应的处理是实现超大规模多天线系统的关键问题。实现大规模MIMO可能带来的显著增益需要信号处理算法系统地考虑这些影响。在这里，我们提出了一种计算效率高的线性预编码方法，满足低峰均功率比（PAPR）和低分辨率D/A转换器（DAC）的要求。该方法基于预编码矩阵的稀疏正则化，并且在预编码信号PAPR以及处理复杂度方面提供了优势。通过仿真，我们发现该方法大大改善了传统的线性预编码器。
2021-06-27 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning assisted Port-Cycling based Channel Sounding for Precoder Estimation in Massive MIMO Arrays
IIT Madras（印度理工学院马德拉斯分校）
本文提出基于深度学习的端口循环信道探测方法，用于大规模MIMO阵列中预编码估计的CSI重建，通过降低资源开销并保持高准确性实现可靠CSI采集。
2026-01-23 eess.SP
Linear MIMO Precoders Design for Finite Alphabet Inputs via Model-Free Training
本文研究了一种在不知道信道模型的情况下基于自编码器（AE）设计具有有限字母输入的线性预编码器的新方法。通过对多输入多输出（MIMO）系统中自编码器进行无模型训练，该方法可以有效地解决在仅能观测到信道输入输出信息的情况下，使信道输入输出之间的互信息最大化的预编码器设计优化问题。具体而言，该方法将接收器和预编码器视为AE中的两个独立的参数化函数，并分别使用精确梯度和近似梯度交替训练它们。与以往的预编码器设计方法相比，该方法克服了需要已知信道模型的局限性。仿真结果表明，该方法在最大化互信息和降低误比特率出错率方面与已知信道模型下的方法效果相当。
2022-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Vector Perturbation Precoding Design for MIMO Broadcast Channel
我们考虑了多用户多输入单输出（MU-MISO）广播信道系统的向量扰动（VP）预编码器设计，它对功率缩放因子误差具有鲁棒性。到目前为止，VP预编码的开发和分析都是在假设接收机可以在传输之前完全知道功率缩放因子的情况下进行的，但由于动态范围大和前馈有限，这一点很难获得。然而，如我们的结果所示，VP预编码的性能对功率缩放因子的准确性非常敏感，并且在中高信噪比（SNR）状态下总是遇到错误平层。出于这样的观察，我们提出了一个强大的VP预编码器的最小均方误差（MMSE）标准的基础上。仿真结果表明，鲁棒的VP预编码器优于传统的VP预编码设计，因为对功率缩放因子误差不太敏感。
2019-01-26 eess.SP
Measurement-Based Validation of Z3RO Precoder to Prevent Nonlinear Amplifier Distortion in Massive MIMO Systems
在多输入多输出（MIMO）系统中，预编码允许基站在空间上将信号聚焦并复用到每个用户。然而，当使用诸如最大比传输（MRT）的传统预编码器时，由功率放大器非线性引入的失真在相同的空间方向上相干地组合。这会严重限制用户性能，而且会产生未经授权的带外（OOB）发射。为了克服这个问题，最近引入了零三阶失真（Z3 RO）预编码器。该预编码器将用户位置处的三阶失真约束为零。在这项工作中，Z3 RO预编码器的性能进行了验证，基于真实世界的信道测量数据。结果示出了UE位置处的失真功率的降低：在最差情况的单用户场景中平均失真降低6.03 dB，在-3 dB的回退率下在2用户情况中平均失真降低3.54 dB。
2022-09-16 cs.IT eess.SP math.IT
Generalized Beamspace Modulation Using Multiplexing: A Breakthrough in mmWave MIMO
在最佳波束空间上的空间复用（SMX）多输入多输出（MIMO）被认为是关于频谱效率（SE）的毫米波（mmWave）通信的最佳解决方案，称为最佳波束空间选择（BBS）解决方案。等效MIMO注水（WF-MIMO）信道容量被视为不可超越的SE上界。最近，研究人员提出了各种方案，试图接近基准和性能界限。但是，它们是具有减少的射频（RF）链的毫米波MIMO系统的真正限制吗？在本文中，我们提出了一个更好的传输方案，实现更高的SE，即广义波束空间调制使用复用（GBMM）的基准和相应的界限的挑战。受空间调制概念的启发，除了选择波束空间之外，还使用选择操作来携带信息。我们证明，GBMM是优于BBS的SE方面，可以突破众所周知的“上限”。也就是说，GBMM更新SE的上界。本文研究了面向SE的GBMM预编码器激活概率优化、全数字预编码器设计、最优功率分配和混合预编码器设计。提出了一种适用于所有信噪比条件下的梯度上升算法。最佳的解决方案是在高信噪比制度。此外，我们研究了混合接收机设计，并推导出配置为在可实现的SE中从GBMM获得增益的接收RF链的最小数量。我们提出了一种编码方法来实现优化的预编码器激活。还讨论了毫米波宽带通信的扩展。与基准比较（即，WF-MIMO信道容量），以显示GBMM的优越性。
2018-10-25 eess.SP
Sequential and Incremental Precoder Design for Joint Transmission Network MIMO Systems with Imperfect Backhaul
在本文中，我们提出了一个顺序和增量预编码器设计的下行链路联合传输（JT）网络MIMO系统的回程链路不完善。我们的设计目标是使子流均方误差（MSE）的最大值最小化，该最大值决定了系统的平均误比特率（BER）性能。该方案首先优化服务基站的预编码器，然后根据非服务基站参与JT的概率降序依次优化JT集合中的非服务基站的预编码器。当一些BS由于较差的即时回程条件而不得不暂时退出JT操作时，逐BS顺序优化过程可以改善系统性能。此外，附加BS的预编码器以增量方式导出，即，先前BS的顺序优化的预编码器是固定的，因此额外的预编码器在多BS JT操作中起到增量部分。在所提出的顺序和增量优化方案中，设计迭代算法来联合优化每个附加BS的子流预编码器和子流功率分配。仿真结果表明，在实际的回程链路条件下，我们的计划显着优于自主全球预编码（AGP）计划的BER性能。
2020-03-17 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Bit Allocation and Hybrid Beamforming Optimization for Energy Efficient Millimeter Wave MIMO Systems
在本文中，我们的目标是设计高能效的端到端的毫米波多输入多输出系统的通信。这通过联合优化数模转换器（DAC）/模数转换器（ADC）位分辨率和混合波束成形矩阵来完成。在发射机（TX）和接收机（RX）处分别引入混合预编码器和混合组合器到三个部分的新颖分解，表示模拟预编码器/组合器矩阵、DAC/ADC比特分辨率矩阵和基带预编码器/组合器矩阵。未知矩阵被计算为矩阵分解问题的解，其中最佳全数字预编码器或组合器由这些矩阵的乘积近似。提出了一种基于乘法器交替方向法的新颖有效的解决方案，以解决TX和RX处的这些问题。仿真结果表明，所提出的解决方案，其中DAC/ADC的位分配是动态的，在操作过程中，实现更高的能量效率时，与现有的基准技术，使用固定的DAC/ADC位分辨率。
2020-03-11 eess.SP
Linear Receivers in Non-stationary Massive MIMO Channels with Visibility Regions
在具有大阵列的大规模多输入多输出系统中，信道变得空间非平稳。我们研究了可见区域（VR）的通道能量是显着的阵列的一部分，其特征在于空间非平稳性的影响。依赖于基于VR的信道模型，我们提供了共轭波束形成（CB）和迫零（ZF）预编码器的信号与干扰加噪声比（SINR）的表达式。我们还提供了一个近似的确定性等效的ZF预编码器的SINR。我们确定有利和不利的多用户配置的VR，并通过分析和数值模拟的平稳和非平稳信道的性能进行比较。
2018-10-23 eess.SP
Efficient Precoding for Single Carrier Modulation in Multi-User Massive MIMO Networks
通过在频域（FD）中进行处理，大规模多输入多输出系统可以使用具有循环前缀的单载波调制（SCM）波形来接近理论上的每用户容量。最小均方误差（MMSE）检测和迫零（ZF）预编码已经被证明可以有效地消除多用户干扰，同时补偿符号间干扰。在本文中，我们提出了一种改进的下行链路预编码方法在FD的基础上正则化迫零（RZF），它重用的矩阵求逆计算的一部分，FD MMSE上行链路检测。通过重用这些计算，与ZF预编码器相比，RZF预编码器的计算复杂度大幅降低。在RZF中引入正则化导致在用户终端处检测到的数据符号中的偏差。我们表明，这种偏见可以通过在接收器中加入比例因子来消除。此外，注意，必须优化用户功率以在每个用户终端处看到的噪声和干扰之间取得平衡。对于低和中等输入信噪比（SNR）条件，所得到的RZF预编码器的性能超过ZF预编码器的性能，并且对于高输入SNR，性能相等。这些结果是建立和证实的分析和模拟。
2021-03-13 eess.SP
Optimal Precoder Design for MIMO-OFDM-based Joint Automotive Radar-Communication Networks
大规模部署具有协作感知技术的互联车辆增加了对5.9 GHz车联网（V2X）通信频谱的需求，该频谱主要用于交换安全消息。为了补充V2X通信并支持宽带应用所需的高数据速率，可以利用76-81 GHz的毫米波（mmWave）汽车雷达频谱。为此目的，在文献中已经提出了联合雷达-通信系统，以使用相同的波形和硬件来执行这两种功能。虽然多用户的多输入多输出（MIMO）通信能够实现独立的数据流传输，以实现高吞吐量，但MIMO雷达处理可提供对安全关键系统至关重要的高分辨率成像。然而，采用为通信设计的传统预编码方法会产生定向波束，这会损害数据流传输期间的MIMO雷达成像和目标跟踪能力。提出了一种基于正交频分复用（OFDM）波形的MIMO汽车雷达通信（JARC）联合框架。首先，我们表明，MIMO-OFDM前导码可以利用MIMO雷达处理和估计的通信信道。然后，我们提出了一个最佳的预编码器的设计方法，使高精度的目标跟踪，同时发送独立的数据流到多个接收器。所提出的方法为MIMO JARC网络提供高分辨率雷达成像和高吞吐量能力。最后，我们通过数值模拟评估所提出的方法的有效性。
2021-09-25 cs.NI eess.SP
Linear Precoder Design in Massive MIMO under Realistic Power Amplifier Consumption Constraint
无线网络的能耗日益受到关注。在大规模多输入多输出系统中，基站中的功率放大器在功率需求方面具有很大的影响，大规模多输入多输出系统作为5G推出的一部分被越来越多地部署。大多数当前的大规模大规模多输入多输出预编码器被设计为最小化发射功率。然而，功率放大器的效率取决于其相对于其饱和状态的操作状态，并且所消耗的功率被证明与发射功率非线性相关。因此，提出了基于功率消耗的最大比传输、迫零和正则化迫零预编码器的等价物。我们展示了解决方案的结构如何从根本上改变。虽然所有的天线都应该是活动的，以尽量减少发射功率，我们发现相反，如果目标是功率放大器消耗的功率，则应该激活较少数量的天线。
2022-06-15 cs.IT eess.SP math.IT
Randomized Channel Sparsifying Hybrid Precoding for FDD Massive MIMO Systems
针对FDD大规模MIMO系统中信令开销高、基站硬件成本与功耗大的问题，提出随机信道稀疏化混合预编码方案，通过时分模拟预编码、稀疏化信道、对偶理论数字预编码及联合优化，在有限导频下实现高效传输并得到问题的KKT点。
2019-12-12 eess.SP
Column-Wise Analog Processing for Hybrid Precoding in Millimeter Wave Downlink Multi-User Massive MIMO Systems
Tsinghua University（清华大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Communication University of China（中国传媒大学）
针对毫米波大规模MIMO系统中混合预编码的复杂度问题，提出一种列式模拟预编码算法，通过闭式解一步计算模拟预编码器，降低复杂度并保持或提升频谱效率。
2026-05-28 eess.SP
Sum Rate Maximization in the Constant Envelope MIMO Downlink with the RZF Precoder
针对CE MIMO下行链路，提出两种基于近似SISO信道转换的RZF功率分配算法，以最大化总速率，其中一种最优但复杂度高，另一种近优且低复杂度，性能优于现有方法。
2024-11-05 eess.SP
VLSI Design of a 3-bit Constant-Modulus Precoder for Massive MU-MIMO
第五代（5G）蜂窝系统将建立在大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）技术上，以获得高频谱效率。然而，在基站（BS）处具有数百个天线和射频（RF）链需要过高的硬件成本和功耗。针对大规模MU-MIMO下行链路，提出了一种新的非线性预编码算法，其中每个RF链包含一个8相（3位）恒模发射器，从而能够使用低成本和高能效的模拟硬件。我们提出了一个高吞吐量的VLSI架构，并显示在Xilinx Virtex-7 FPGA上的实现结果。与最近报道的针对每个RF链使用两个1位数模转换器的BS设计的非线性预编码器相比，我们的设计在FPGA资源增加不超过2.7倍的情况下实现了高达3.75 dB的发射功率降低。
2018-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
Closed-Form Hybrid Beamforming Solution for Spectral Efficiency Upper Bound Maximization in mmWave MIMO-OFDM Systems
混合波束成形被认为是实现毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）通信的关键使能器，因为其能够显著减少收发器中昂贵且耗电的射频链的数量。然而，在毫米波MIMO正交频分复用（MIMO-OFDM）系统中，混合波束成形设计是具有挑战性的，因为需要在整个所采用的带宽上共享模拟预编码器和组合器。在本文中，我们提出了封闭形式的解决方案，设计的模拟预编码器/组合器在毫米波MIMO-OFDM系统的频谱效率的上限最大化的问题。封闭式解决方案有助于模拟波束形成器的设计，同时保证最先进的性能。数值结果表明，该算法获得了略有改善的性能与低得多的计算复杂度相比，所考虑的基准。
2021-08-24 eess.SP
Precoder Design for Massive MIMO Downlink with Matrix Manifold Optimization
针对大规模MIMO下行链路加权和速率最大化预编码问题，提出统一矩阵流形优化框架，将三类功率约束问题转化为黎曼流形无约束问题，设计三种低复杂度黎曼优化算法，仿真验证了其性能优势。
2024-04-11 cs.IT eess.SP math.IT
Successive Null-Space Precoder Design for Downlink MU-MIMO with Rate Splitting and Single-Stage SIC
在本文中，我们考虑了预编码器的设计，在欠载或临界负载的下行链路多用户多输入多输出（MU-MIMO）通信系统。我们提出了新的预编码和解码方案，提高系统性能的基础上速率分裂在发射机和单级连续干扰消除在接收机。所提出的连续零空间（SNS）预编码方案利用用户的连续增强的MIMO信道矩阵的零空间基向量的线性组合作为预编码向量来调整接收机所经历的用户间干扰。我们制定了一个非凸加权和率（WSR）优化问题，并解决它通过连续凸近似获得预编码向量和相关的功率分配的次优解。我们的仿真结果表明，建议SNS预编码器优于基于块对角化的线性和速率分裂设计，在许多情况下，有一个相对较小的差距，以达到最大的总和率脏纸编码。
2021-03-30 cs.IT eess.SP math.IT
Tri-Hybrid Cell-Free Massive MIMO Systems
Southern Illinois University（南伊利诺伊大学）
本文针对CFmMIMO系统提出三混合预编码器设计，联合优化三层预编码器与AP发射功率，经仿真验证其在GEE、SE等性能上优于多种基准方案，还明确了AP与RF链数量的最优区域及动态超表面天线的增益效果。
2026-10-09 eess.SP
Optimal Linear Precoder Design for MIMO-OFDM Integrated Sensing and Communications Based on Bayesian Cramér-Rao Bound
本文针对MIMO-OFDM集成感知与通信系统，基于贝叶斯克拉美罗界分析推导联合信道估计与符号检测的性能界，提出随机黎曼梯度下降法求解线性预编码器非凸优化问题，证明其高概率收敛且收敛速度快，揭示了感知与通信的性能权衡。
2023-08-23 cs.IT eess.SP math.IT
On hybrid precoder/combiner for downlink mmWave massive MU-MIMO systems
我们提出了四个混合组合器/预编码器的下行链路毫米波大规模MU-MIMO系统。混合组合器/预编码器的设计分为模拟和数字两部分。系统基带模型表明，移动站处理的信号可以被解释为存在有色高斯噪声的接收信号，因此，由于组合器和预编码器的数字部分没有对其生成的约束，它们的设计可以基于考虑这种噪声的任何传统信号处理。据我们所知，这是以前的作品没有考虑过的。本文描述了一种更现实和合适的设计。此外，文献中采用的用于设计组合器/预编码器模拟部分的方法并不试图避免或甚至减少用户间/符号间干扰，它们集中于增加信噪比（SNR）。我们提出了一个简单的解决方案，减少干扰，同时保持大的SNR。此外，所提出的混合组合器之一达到我们的目标函数的最大值符合Hadamard不等式。数值结果表明，BER性能的改善，从我们的建议。此外，一个简单的检测方法可以用于数据估计没有显着的性能损失。
2019-10-31 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid precoding and combining for frequency-selective mmWave MIMO Systems with per-antenna power constraints
配置混合预编码器和组合器是部署实际毫米波通信系统的主要挑战。先前的工作解决了设计混合预编码器和组合器的问题，但专注于在总发射功率约束下找到解决方案。然而，实际系统中的混合预编码器和组合器的设计受到每个天线发射功率的约束，因为阵列中的每个天线元件连接到必须在其线性区域内操作的功率放大器（PA）。本文在频率选择性带限信道模型下，研究了天线功率约束下的混合预编码与合并问题。我们首先提出了一个全数字解决这个问题，并开发了一种混合预编码和组合策略，旨在通过最小化全数字预编码器（组合器）和它们的混合近似之间的弦距离来匹配这个解决方案。最后，由于最小化这个度量并不能保证最终的频谱效率将被最大化，我们优化得到的频谱效率考虑到每个天线的功率约束。仿真结果表明，我们的全数字和混合解决方案的有效性，同时强调相对于相应的解决方案的总功率约束下的差异。如我们的数值结果所示，建议的全数字解决方案执行类似的情况下，其中考虑总功率约束。此外，我们提出的混合解决方案也表现出接近最佳的性能，不同的系统参数的影响也显示，从而显示我们提出的框架部署实际毫米波MIMO系统的适用性。
2019-02-01 eess.SP
Precoder Design for User-Centric Network Massive MIMO with Matrix Manifold Optimization
本文研究UCN mMIMO下行链路预编码器设计，通过将约束问题转化为黎曼子流形上的无约束问题，提出避免大矩阵求逆的RCG设计方法，仿真证明其计算高效且性能优越。
2025-03-06 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Downlink Multiuser MIMO: Precoder Optimization and PHY-Layer Design
速率分割多址接入（RSMA）最近已经作为用于下行链路多用户（MU）多天线通信的强大且鲁棒的多址接入和干扰管理策略出现。在这项工作中，我们研究了在下行链路MU系统中的RSMA方案的预编码器设计问题，完美和不完美的信道状态信息在发射机（CSIT）和评估的作用和好处发送多个公共流。与现有的作品，考虑单天线接收机（多输入单输出-MISO），我们提出并扩展了RSMA框架多天线接收机（多输入多输出-MIMO）和制定的预编码器优化问题的目的是最大限度地提高加权遍历和速率（WESR）。预编码器的优化解决了使用样本平均近似（SAA）连同建议的矢量化和加权最小均方误差（WMMSE）为基础的方法。RSMA的可扩展和自由度（DoF）是作为传输的公共和私有流的数量的递增函数导出的，这是进一步验证遍历和速率（ESR）性能使用蒙特卡罗模拟。基于线性预编码器和非正交多址（NOMA）方案的常规MU-MIMO被认为是基线。仿真结果表明，在CSIT不完善的情况下，RSMA的总DoF和ESR性能优于两种基线，并且随着传输公共流的数量增加而增加。此外，通过更好地管理干扰，RSMA不仅比基线方案具有显著的ESR增益，而且对CSIT不准确性、网络负载和用户部署更具鲁棒性。
2021-05-16 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Precoding Revisited: Low-Dimensional Subspace Perspective for MU-MIMO Systems
本文提出了一种基于低维子空间的低复杂度混合预编码框架，通过动态子阵天线分区和信道协方差方法提升多用户MIMO系统的性能与鲁棒性。
2025-12-08 eess.SP
Tensor Learning-based Precoder Codebooks for FD-MIMO Systems
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Qualcomm（高通公司）
本文提出了一种有效的设计低复杂度的码本预编码在全维（FD）多输入多输出（MIMO）系统与均匀平面阵列（UPA）天线在发射机（Tx）使用张量学习。特别是，我们没有使用统计信道模型，而是利用一种无模型的数据驱动方法，以机器学习为基础，生成适应周围传播条件的码本。我们使用FD-MIMO信道的张量表示，并利用其属性来设计信道预编码器的量化版本。我们找到最佳预编码器的最佳表示作为两个低维预编码器的克罗内克积（KP）的函数，分别对应于UPA的水平和垂直维度，从信道的张量分解获得。然后，我们将该预编码器用于设计乘积码本，使得由于信道状态信息（CSI）的量化而导致的互信息的平均损失最小化。关键的技术贡献在于利用预编码器上的约束，以减少产品码本设计问题的笛卡尔积格拉斯曼流形（CPM）上的无监督聚类问题，其中的集群质心形成一个有限大小的预编码器码本。该码本可以通过在CPM上运行$K$均值聚类来有效地找到。与一个合适的诱导距离度量的CPM，我们表明，产品码书的建设相当于找到最佳的一组质心的因素流形上对应的水平和垂直维度。仿真结果表明，所提出的设计准则在学习的码本和设计的码本有吸引力的性能的能力。
2021-06-21 cs.IT cs.LG eess.SP
Co-Designing Statistical MIMO Radar and In-band Full-Duplex Multi-User MIMO Communications -- Part II: Joint Precoder, Radar Code, and Receive Filters Design
本文针对统计MIMO雷达与带内全双工多用户MIMO通信的频谱共享问题，提出基于复合加权和互信息的联合设计框架，并采用块坐标下降与交替投影方法优化雷达码、预编码器和接收滤波器，实验验证了算法收敛性、干扰抑制能力和数据速率稳定性。
2024-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Drone Surveillance via Coordinated Beam Sweeping in MIMO-ISAC Networks
Linköping University（林雪平大学）
本文提出了一种基于MIMO-ISAC网络的无人机监视方案，通过协调波束扫描实现低空无人机的高效检测。
2026-01-13 eess.SP
Codeword Selection and Hybrid Precoding for Multiuser Millimeter Wave Massive MIMO Systems
针对宽带多用户毫米波大规模多输入多输出系统的可达和速率最大化问题，研究了混合预编码技术。由于可实现的和速率的每次计算只能在模拟预编码器和数字预编码器都被确定之后执行，因此可实现的和速率的最大化具有难以处理的计算复杂度。通过引入无干扰（IF）可实现的和速率，可以解耦模拟和数字预编码器的设计。为了避免波束冲突并最大化中频可实现的和速率，提出了一种基于匈牙利语的码字选择算法用于模拟预编码设计。仿真结果验证了该方案的有效性，并表明与现有的方案相比，可以实现更好的性能。
2019-01-05 cs.IT eess.SP math.IT
Feedforward Architectures for Decentralized Precoding in Massive MU-MIMO Systems
与传统的小规模MIMO技术相比，大规模多用户多输入多输出（MU-MIMO）能够显著提高频谱效率和链路可靠性。此外，线性预编码器，例如，使用迫零或维纳滤波器（WF）预编码足以在大规模MU-MIMO下行链路中实现优异的错误率性能。然而，这些方法需要在基站（BS）处进行集中处理，这导致（i）过高的互连和芯片输入/输出数据率，以及（ii）高实现复杂性。我们提出了两种前馈架构和相应的分散式WF预编码器，可以在多个计算结构中并行预编码，有效地缓解了集中式方法的问题。为了证明我们的分散式预编码器的有效性，我们提供了多GPU系统上的实现结果，这表明我们的解决方案在Gbit/s范围内实现了吞吐量，同时在大规模MU-MIMO下行链路中实现了（接近）最佳的错误率性能。
2018-04-29 cs.IT eess.SP math.IT
Max-Min Fair Precoder Design and Power Allocation for MU-MIMO NOMA
研究了下行多输入多输出（MIMO）非正交多址接入（NOMA）无线通信系统。在NOMA系统中，基站具有针对所有用户的单播数据，并且组中的多个用户共享相同的资源。我们的目标是设计发射预编码器和功率分配系数联合提供最大-最小公平性（MMF）之间的最强的用户在每个组中，同时保持最低的目标速率为所有其他用户。这个问题是通过两个主要的迭代方法来解决的。第一种方法是基于半定松弛（SDR）和连续凸逼近（SCA），和第二种方法是基于可达速率和最小均方误差（MMSE）的表达式之间的等价性。对于后一种方法，Karush-Kuhn-Tucker（KKT）的最优性条件的推导和表达式所满足的最佳接收机，MMSE权重和最佳预编码器。提出的算法进行了比较，速率分裂（RS），正交多址接入（OMA）和多用户线性预编码（MULP）计划的MMF率，能源效率和复杂度。结果表明，当RS具有最佳的MMF速率和能量效率时，基于KKT最优性条件的MMSE方法具有最小的复杂度。此外，SDR/SCA方法提供了很好的折衷。它提供高MMF速率、低复杂性和卓越的能效。
2020-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Symplectic Optimization for Cross Subcarrier Precoder Design with Channel Smoothing in Massive MIMO-OFDM System
本文针对大规模MIMO-OFDM系统提出跨子载波预编码器设计，通过引入时延指示函数构建兼顾加权和速率与信道平滑性的优化问题，并采用辛优化方法求解，在保持有效信道平滑的同时实现更快的收敛和良好的WSR性能。
2025-03-10 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Quantized Precoding and Bit Allocation for Fronthaul-Constrained Cell-Free Massive MIMO
Bilkent University（比尔肯特大学）
针对前传受限的无小区大规模MIMO下行链路，提出基于Bussgang分解的量化感知联合预编码与比特分配算法，在功率和比特约束下迭代优化，显著优于传统方案。
2026-09-23 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Saving Precoder Design for Narrowband and Wideband Massive MIMO
本文针对大规模MIMO系统，在满足用户速率要求下研究窄带与宽带节能预编码器设计，解析给出低负载及渐近宽带情形的最优解，并证明基于消耗功率的优化应激活与负载成比例的天线数量，从而实现显著功耗节省。
2023-07-09 cs.IT eess.SP math.IT
Tensor-Decomposition-based Hybrid Beamforming Design for mmWave OFDM Massive MIMO Communications
针对单用户毫米波OFDM大规模MIMO系统，提出基于约束Tucker2分解与投影交替最小二乘的混合波束成形设计，可提升平均可达和速率，性能优于现有方案。
2020-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
