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
Ultra-Reliable and Low Latency Communication in mmWave-Enabled Massive MIMO Networks
超可靠性和低延迟是5G网络的两个关键组成部分。在这封信中，我们研究了毫米波（mmWave）支持的大规模多输入多输出（MIMO）网络中的超可靠和低延迟通信（URLLC）问题。该问题被铸造成一个网络效用最大化的概率延迟和可靠性约束。为了解决这个问题，我们求助于李雅普诺夫技术，提出了一种效用延迟控制方法，该方法适应信道变化和队列动态。数值结果表明，我们提出的方法确保可靠的通信，保证概率为99.99%，并减少延迟28.41%和77.11%相比，基线与概率延迟约束，分别。
2017-05-19 cs.IT math.IT
A Linear Bayesian Learning Receiver Scheme for Massive MIMO Systems
超可靠低延迟通信（URLLC）业务对可靠性和处理延迟的要求使得线性大规模多输入多输出（M-MIMO）接收机的设计变得非常具有挑战性。最近，贝叶斯的概念已被用来提高检测的可靠性，在最小均方误差（MMSE）的线性接收机。然而，由于MMSE方案中矩阵求逆运算的指数复杂度，延迟处理时间是主要关注点。本文提出了一种迭代M-MIMO接收机，它是通过使用贝叶斯概念和并行干扰消除（PIC）计划，称为线性贝叶斯学习（LBL）接收机。PIC具有线性复杂度，因为它使用最大比组合（MRC）和决策统计组合（DSC）方案的组合来避免矩阵求逆操作。仿真结果表明，在不同的M-MIMO系统配置下，该接收机的误比特率（BER）和时延处理性能均优于MMSE和最佳贝叶斯接收机，其$2$ dB和$19$倍均最小。
2021-10-27 cs.IT eess.SP math.IT
Blind Null-space Tracking for MIMO Underlay Cognitive Radio Networks
最近已经提出了盲零空间学习（BNSL），用于快速且准确地学习与次级发射器和初级接收器之间的信道矩阵相关联的零空间。在本文中，我们提出了一种信道跟踪增强的算法，即盲空间跟踪（BNST）算法，允许传输的信息的辅助接收机（SR），同时学习零空间的时变目标信道。具体地，增强的算法最初执行BNSL扫描以便获取零空间。然后，它执行修改的雅可比旋转，使得在同时向SR发送信息的同时，对主接收机的感应干扰以概率$p$保持低于给定阈值$P_{Th}$。我们目前的仿真结果表明，该方法具有严格的性能优于BNSL算法的信道具有独立的瑞利衰落与一个小的多普勒频率。
2012-03-30 cs.IT math.IT
Interference-Nulling Time-Reversal Beamforming for mm-Wave Massive MIMO in Multi-User Frequency-Selective Indoor Channels
毫米波（mm-wave）和大规模MIMO已经被提出用于下一代无线系统。然而，这些技术的实施存在许多公开的问题。特别地，波束成形在mm波系统中是必要的，以便对抗高传播损耗。然而，传统的波束控制在具有频率选择性衰落的富散射多径信道中并不总是合适的，例如在室内环境中发现的那些。在这种情况下，时间反演（TR）被认为是一种有前途的波束成形技术，这种毫米波大规模MIMO系统。在本文中，我们分析了一个基带TR波束成形系统的毫米波多用户大规模MIMO。我们验证，随着天线数量的增加，TR产生良好的均衡和干扰缓解性能，但用户间干扰（IUI）仍然是一个主要的损害。因此，我们提出了一种新的技术称为干扰零TR（INTR），以尽量减少IUI。我们数值评估INTR的性能，并将其与传统TR和均衡TR波束形成进行比较。我们使用60 GHz MIMO信道模型与空间相关的IEEE 802.11ad SISO NLoS模型的基础上。我们证明，INTR优于传统的TR方面的平均BER每用户和可实现的总和速率在不同的条件下，同时提供分集和复用增益。
2015-06-18 cs.IT math.IT
Blind Null-Space Learning for MIMO Underlay Cognitive Radio Networks
该文提出了一种在最大干扰约束下，MIMO认知无线电次用户（SU）与主用户（PU）在同一频带内同时进行传输的盲技术。在所提出的技术中，SU能够满足PU的干扰约束，而无需显式地估计对PU的干扰信道矩阵，并且不会使PU负担与SU的任何交互。PU所需的唯一条件是，对于短时间间隔，它使用功率控制方案，使得其发送功率是SU所造成的干扰的单调函数。在该时间间隔期间，SU迭代地修改其发射信号的空间取向，并测量该修改对PU的总发射功率的影响。整个过程基于能量测量，这从实现的角度来看是非常期望的。
2012-02-02 cs.IT math.IT
A Proximal Jacobian ADMM Approach for Fast Massive MIMO Signal Detection in Low-Latency Communications
5G承诺之一是提供超可靠低延迟通信（URLLC），其目标是端到端通信延迟小于1ms。URLLC非常低的延迟要求需要在所有网络层进行大量工作。在本文中，我们专注于物理层，特别是，我们提出了一种新的配方的大规模MIMO上行链路检测问题。我们引入了一个目标函数，这是一个严格的凸和可分离的功能分解成多个向量的基础上收到的向量的总和。每个矢量表示接收矢量中的一个发送符号的贡献。近端雅可比交替方向乘法（PJADMM）是用来解决新制定的问题，在迭代的方式，在每一次迭代中，所有的变量被更新并行和在一个封闭的形式表达。该算法提供了一个较低的复杂度和更快的处理时间相比，传统的MMSE检测技术和其他基于迭代的技术，特别是当单天线用户的数量接近基站（BS）天线的数量。这种改进是在没有任何矩阵求逆的情况下获得的。仿真结果表明，该算法在减少检测处理时间的多用户上行链路大规模MIMO设置的有效性。
2019-03-02 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable and Low-Latency Short-Packet Communications for Multihop MIMO Relaying
本文研究了短分组通信下的多跳多输入多输出中继网络，以实现超可靠性和低延迟通信。我们假设在发射侧利用发射天线选择（TAS）方案，而在接收侧利用选择组合（SC）或最大比组合（MRC）来实现分集增益。对于准静态瑞利衰落信道和有限块长度制度，我们推导出近似封闭形式的表达式的端到端（e2 e）块出错率（BLER）的TAS/MRC和TAS/SC计划。在高信噪比制度的渐近性能推导出，从TAS/MRC和TAS/SC计划的分集阶数，e2 e的BLER损失，和SNR差距的比较。还分析了所考虑的方案的e2 e延迟和吞吐量。通过蒙特卡罗模拟证实了我们分析的正确性。
2021-12-20 cs.IT eess.SP math.IT
Balancing Queueing and Retransmission: Latency-Optimal Massive MIMO Design
针对5G URLLC中大规模MIMO系统的总时延优化问题，提出低复杂度闭式策略LYRRC，联合设计目标误码率与传输速率，平衡排队与重传时延，经测试可满足URLLC的时延可靠性要求。
2019-12-31 cs.IT math.IT
Spatiotemporal 2-D Channel Coding for Very Low Latency Reliable MIMO Transmission
为了全面支持垂直行业，5G及其相应的信道编码有望满足不同应用的需求。然而，对于诸如URLLC的5G和超5G（B5 G）的应用，要求传输延迟比eMBB中的传输延迟短得多。因此，所得到的信道码长度急剧减小。在这种情况下，传统的1-D信道编码遭受很多性能下降，并且不能以非常低的延迟提供强的可靠性。为了克服这一瓶颈，迫切需要在现有的一维信道编码方案基础上提出新的信道编码方案。本文充分利用大规模MIMO系统的空间自由度，提出了一种时空二维信道编码，以实现极低延迟的可靠传输。对于一个非常短的时域码长$N^{\text{time}}=16$，$64 \times 128$ MIMO系统采用所提出的时空2-D编码方案成功地显示出超过$3$ \，dB的性能增益在$\text{FER}=10^{-3}$相比，1-D时域信道编码。值得注意的是，所提出的编码方案适用于不同的信道编码，并且具有适应不同场景的高度灵活性。通过在时域和空域中适当地选择码率、码长以及码字的数目，所提出的编码方案可以在传输延迟和可靠性之间实现良好的折衷。
2022-01-10 cs.AR cs.IT math.IT
Three-dimensional (3D) Channel Modeling between Seaborne MIMO Radar and MIMO Cellular System
与通信系统共享雷达频谱是一个新兴的研究领域。在雷达波段部署商用无线通信服务为无线运营商提供了急需的额外频谱，以满足不断增长的带宽需求。然而，为了在这两个根本不同的系统之间实现频谱共享，必须解决干扰问题。为了评估干扰问题，我们设计了一个三维（3D）的雷达和蜂窝基站（BS）之间的信道模型，其中雷达使用一个二维（2D）的天线阵列和BS使用一个一维（1D）的天线阵列。我们制定了一个视线（LoS）信道，然后提出了一种算法，减轻雷达干扰BS。我们扩展了先前提出的零空间投影算法的2D通道的3D通道，并表明，有效的零可以放置通过利用BS的方位角和仰角信息。这导致有效的干扰减轻。此外，我们表明，三维信道模型，使我们能够准确地分类的大小雷达的搜索空间时，零空间投影算法用于干扰缓解。
2015-06-08 cs.IT math.IT
Fundamental Storage-Latency Tradeoff in Cache-Aided MIMO Interference Networks
高速缓存是一种有效的技术，以改善用户感知体验的内容交付在无线网络中。无线缓存不同于传统的Web缓存，因为它可以利用无线介质的广播性质，从而机会主义地改变网络拓扑结构。本文研究了一个由3个发射机和3个接收机组成的MIMO干扰网络。通过在发送器和接收器侧进行缓存，网络被改变为MIMO广播信道、MIMO X信道和MIMO多播信道的混合形式。我们分析了这些新的信道模型的自由度（DoF）使用实际的干扰管理方案。基于对这些DoF结果的集体使用，我们然后获得网络的可实现的归一化交付时间（NDT），这是一种信息理论度量，用于评估给定缓存大小下的最坏情况交付时间。所获得的NDT是针对任意M、N和任何可行的高速缓存大小。它被证明是最佳的，在某些情况下，在其他情况下，从最佳的乘法差距为3。本文还讨论了任意数量的发射机和接收机的网络的扩展问题。
2017-05-14 cs.IT math.IT
Closed-form Approximation for Performance Bound of Finite Blocklength Massive MIMO Transmission
针对uRLLC场景下有限块长大规模MIMO传输的性能分析需求，本文推导了信道色散期望与方差的闭式表达式，给出了可达速率界，揭示了时延与空间自由度的反比例关系。
2023-07-19 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Downlink URLLC in Massive MIMO systems with Power Allocation
大规模MIMO由于其高空间自由度而被视为低延迟通信的主要推动者。大规模MIMO的信道硬化和良好的传播特性对于多个URLLC设备的复用特别重要。然而，信道硬化和空间复用的实际效用严重依赖于信道知识的准确性。当多个低延迟设备被复用时，获取准确知识的成本变得至关重要，并且不清楚有多少设备可以被服务于延迟可靠性要求以及应该分配多少导频符号。本文研究了在下行链路中实现高频谱效率和高可靠性之间的权衡，通过采用各种功率分配策略，最大比和最小均方误差预编码器。结果表明，采用最大-最小SINR功率分配方式可以获得最佳的可靠性，但总频谱效率较低。
2020-07-09 cs.IT math.IT
Joint Energy and Latency Optimization in Federated Learning over Cell-Free Massive MIMO Networks
School of Electrical Engineering and Computer Science（电气工程与计算机科学学院）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）
本文提出一种基于坐标梯度下降的无蜂窝大规模MIMO网络联邦学习上行功率分配方案，通过联合优化用户上行能量和训练延迟，在有限预算下显著提升了测试准确率。
2024-04-28 cs.IT cs.LG cs.NI
Performance Analysis of Spatiotemporal 2-D Polar Codes for Massive MIMO with MMSE Receivers
针对6G URLLC中短码长导致的性能下降问题，提出面向大规模MIMO和MMSE接收机的时空二维极化码，联合利用空间与时间维度，在有限块长下证明容量可达并显著降低延迟。
2025-08-06 cs.IT math.IT
Channel State Feedback over the MIMO-MAC
我们考虑的问题，设计低延迟和低复杂度的方案，在MIMO-MAC（多输入多输出多址接入信道）的信道状态反馈。我们开发了一个框架来分析这个问题的MSE失真最小化方面，并提出了分离的源通道计划和联合源通道计划，比模拟反馈更好地执行。我们还开发了一个惊人的简单的代码设计的基础上标量量化和未编码的QAM调制，实现了理论上的渐近性能极限的分离的方法，具有非常低的复杂性和延迟，在单天线用户的情况下。
2010-05-10 cs.IT math.IT
Target Detection Performance of Spectrum Sharing MIMO Radars
未来的无线通信系统被设想为与诸如雷达的其他服务共享射频（RF）频谱，以便满足不断增长的频谱需求。在本文中，我们考虑蜂窝系统和雷达之间的共信道频谱共享。我们解决的问题，目标检测的雷达是受其波形的方式，它不会造成干扰蜂窝系统。我们考虑多输入多输出（MIMO）雷达和MIMO蜂窝通信系统与$\mc K$基站（BS）。我们提出了一种频谱共享算法，该算法通过将雷达波形投影到干扰信道的零空间上，来引导雷达零值，朝向“选定”BS，从而保护其免受雷达干扰。在$\mc K$ BS中，基于保证最小波形劣化来选择该BS。我们研究了这种零空间投影（NSP）波形的目标检测能力，并将其与正交波形进行了比较。我们推导出广义似然比测试（GLRT）的目标检测和NSP和正交波形的检测器统计。理论分析和蒙特卡罗仿真研究了非相干信号和正交信号的目标检测性能。
2014-08-14 cs.IT math.IT
A MIMO ISAC System for Ultra-Reliable and Low-Latency Communications
提出双站MIMO ISAC系统，通过DPC技术减轻eMBB与感知信号干扰，在有限块长机制下实现URLLC消息优先传输，并在满足约束下显著提升eMBB速率。
2025-02-01 cs.IT math.IT
URLLC and eMBB Coexistence in MIMO Non-orthogonal Multiple Access Systems
增强型移动宽带（eMBB）和超可靠低延迟通信（URLLC）是第五代移动通信系统（5G）中的两种主要预期服务。具体而言，eMBB应用支持极高数据率通信，而URLLC服务旨在提供具有高可靠性通信的严格延迟。由于URLLC和eMBB服务对服务质量（QoS）的要求不同，它们之间的频谱共享成为一个具有挑战性的调度问题。在本文中，我们的目标是研究穿孔技术下的多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）系统中的URLLC和eMBB协同调度/共存问题。该目标函数通过联合用户选择和功率分配调度，在满足URLLC用户时延要求的同时，最大化eMBB用户的数据率。为了解决这个问题，我们首先引入了一个eMBB用户聚类机制，以平衡系统性能和计算复杂性。之后，我们将原问题分解为两个子问题，即用户选择和功率分配的调度问题。我们引入了Gale-Shapley（GS）理论来解决用户选择问题，并引入了连续凸近似（SCA）和凸差分（D.C.）编程来处理功率分配问题。最后，利用迭代算法以较低的计算复杂性找到全局解。数值结果表明了所提算法的有效性，也验证了所提方法优于其他基线方法。
2021-09-13 cs.IT eess.SP math.IT
Fog Massive MIMO: A User-Centric Seamless Hot-Spot Architecture
如针对5G网络所提出的，数据和控制平面的解耦将使多层网络的有效实现成为可能，其中用户设备（UE）节点通过顶层宏小区获得覆盖和连接，并且同时通过层次结构中的较低层实现高吞吐量低延迟通信。本文考虑了一种用于这种较低层的新架构，称为雾大规模MIMO，其中UE能够以无缝和机会主义的方式建立高吞吐量低延迟数据链路，因为它们穿过高容量无线基础设施节点的浓雾，称为远程无线电头端（RRH）。密集多小区网络中的传统切换机制固有地引起频繁的切换和导频序列重新分配，结果导致过多的协议开销和显著的延迟。在所提出的雾大规模MIMO架构中，UE以完全自主的方式将其自身无缝地且隐式地关联到最方便的RRH。每个UE利用唯一的上行链路导频序列，并且通过新颖的编码的“运行中”导频污染控制机制来减轻导频污染。我们通过随机几何分析的频谱效率和中断概率的建议架构，使用最近的一些结果在布尔模型中的独特的覆盖范围，并提供了一个详细的比较相对于一个理想化的基线大规模MIMO蜂窝系统，忽略协议开销和延迟，由于明确的用户-小区关联。我们的分析，支持广泛的系统仿真，揭示了存在一个“甜蜜点”的每个导频用户负载（每个导频的用户数），使所提出的系统实现的频谱效率接近一个理想的蜂窝系统的最小距离的用户基站的关联和没有导频/切换开销。
2018-03-20 cs.IT math.IT
Symbol-Level Noise-Guessing Decoding with Antenna Sorting for URLLC Massive MIMO
本文针对URLLC场景，将符号级GRAND推广到mMIMO空间复用，并利用信道状态信息进行天线排序，在保持可靠性的同时将解码复杂度降低80%以上。
2023-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
Edge Computing-Enabled Cell-Free Massive MIMO Systems
移动边缘计算（MEC）已经被引入以在网络边缘处提供附加计算能力，以便提高延迟关键应用的性能。在本文中，我们考虑无小区（CF）的大规模MIMO框架，实现MEC功能。我们考虑多种类型的用户具有不同的计算/处理任务的平均时间要求，并考虑接入点（AP）与MEC服务器和中央服务器（CS）与云计算能力。在使用随机几何和排队论推导成功通信和计算概率之后，我们给出了针对目标计算延迟的成功边缘计算概率（SECP）。通过数值计算，我们还分析了AP覆盖和CS卸载概率对SECP的影响。据观察，卸载到CS的SECP方面的最佳概率随着AP覆盖而降低。最后，我们数值表征的最低所需的能源消耗，以保证所需的水平的SECP。观察到，对于任何期望水平的SECP，与在具有较小AP密度的每个AP处具有更多数量的天线相比，具有更多数量的AP是更能量有效的。
2019-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Truncated Polynomial Expansion Downlink Precoders and Uplink Detectors for Massive MIMO
在基于TDD互易性的大规模MIMO中，能够在上行链路-下行链路时隙持续时间的一小部分内计算所有OFDM资源块上的下行链路预编码矩阵是至关重要的。由于这种计算延迟的限制，大规模MIMO的早期实现仅限于简单的共轭波束成形（ConjBF）预编码方法。然而，理论分析和系统仿真已经广泛证明，对于大量但实际数量的发射天线，正则化迫零（RZF）预编码通常比ConjBF有效得多。为了恢复ConjBF和RZF之间的间隙的显著部分并且还满足非常严格的计算延迟约束，已经提出了截断多项式展开（TPE）方法。在本文中，我们提出了一种新的TPE方法，优于所有以前提出的方法在一般非对称的情况下，用户与任意天线相关。此外，所提出的方法是显着更简单，更灵活，比以前提出的方法的基础上确定性的等价物和自由概率在大随机矩阵理论。我们认为功率分配与我们的TPE方法，并表明，经典的系统优化问题，如最小和功率和最大最小速率可以很容易地解决。此外，我们提供了一个详细的计算延迟分析，专门针对一个高度并行的FPGA硬件架构。
2017-11-11 cs.IT math.IT
Massive MIMO Channel Prediction Using Machine Learning: Power of Domain Transformation
为了补偿宽带大规模多输入多输出（MIMO）系统中过时信道状态信息的损失，可以利用无线信道的时间相关性进行信道预测。最近设计了用于大规模MIMO系统的基于机器学习（ML）的信道预测器;然而，收集大量训练数据的时间开销直接影响系统的延迟。本文提出了一种新的基于ML的信道预测技术，该技术通过将宽带大规模MIMO系统中的信道域从子载波变换到天线，减少了训练数据的采集时间开销。数值结果表明，该技术不仅可以减少时间开销，但也给出了额外的性能增益相比，基于ML的信道预测技术没有域变换。
2022-08-09 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Pilot and Payload Power Allocation for Massive-MIMO-enabled URLLC IIoT Networks
第四次工业革命（工业4.0）即将到来，这场革命将从根本上提升工厂生产产品的方式。无线通信网络以其低维护成本和高部署灵活性将取代传统的有线线路连接中央控制器和机器人或执行器。然而，一些关键的工业应用需要超高可靠性和低延迟通信（URLLC）。在本文中，我们提倡采用大规模的多输入多输出（MIMO），以支持工业应用的无线传输，因为它可以提供类似于有线线路的确定性通信由于其信道硬化效应。为了减少延迟，用于分组传输的信道块长度是有限的，并且遭受传输速率降级和解码错误概率。因此，假设无限信道块长度，基于香农容量的用于大规模多输入多输出传输的传统资源分配不再是最优的。首先推导了在信道状态信息（CSI）不完全的情况下，最大比合并（MRC）和迫零（ZF）接收机的大规模多输入多输出系统上行链路可达速率下限（LB）的封闭表达式。然后，我们提出了新的低复杂度的算法来解决可实现的数据速率最大化的问题，通过联合优化MRC和ZF的导频和有效载荷传输功率。仿真结果证实了快速收敛速度和性能优于现有的基准算法。
2019-12-28 cs.IT eess.SP math.IT
Maximum Channel Coding Rate of Finite Block Length MIMO Faster-Than-Nyquist Signaling
该研究聚焦有限块长MIMO超奈奎斯特信道的最大信道编码速率，通过优化功率分配推导其表达式，仿真验证了超奈奎斯特信令在有限块长传输中的优势，为提升通信频谱效率、降低时延提供参考。
2025-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
Enhancing User Throughput in Multi-panel mmWave Radio Access Networks for Beam-based MU-MIMO Using a DRL Method
Vismika Ranasinghe（维斯米卡·拉纳辛格）；Teemu Veijalainen（泰穆·维贾拉西奈恩）；Petteri Kela（彼得里·凯拉）；Risto Wichman（里索·维希曼）
本文提出基于DRL的波束管理方法，通过优化波束选择提升多面板毫米波网络用户吞吐量并降低延迟。
2026-03-03 cs.AI cs.IT cs.LG
Modulus Zero-Forcing Detection for MIMO Channels
我们提出了一种用于多输入多输出（MIMO）信道的基于模的迫零（MZF）检测。传统上，ZF检测器在检测当前层时将来自其他层的所有干扰置零，这可能由于噪声增强问题而产生次优检测性能。在许多通信系统中，广泛使用诸如M正交幅度调制（QAM）的有限字母表，其包括用于实部和虚部的\sqrt{M}脉冲幅度调制（PAM）符号。在有限字母表的情况下，改进ZF检测的一种可行方式是允许可通过模运算去除的可控干扰。
2018-01-10 cs.IT math.IT
Secure Rate-Splitting for MIMO Broadcast Channel with Imperfect CSIT and a Jammer
本文研究了两用户多输入多输出（MIMO）广播信道中发射端信道状态信息不完全（CSIT）和多天线干扰机的安全速率分裂问题，其中每个接收端具有相同数量的天线，干扰机具有完全信道状态信息（CSI）.具体而言，我们设计了一个安全的速率分裂多址接入策略，其中的安全性，分裂的私人和共同的消息是确保预编码器设计与联合调零和对齐的泄漏信息，关于不同的天线配置。此外，我们表明，通过安全速率分裂实现的和安全自由度（SDoF）是最优的，优于传统的迫零。因此，我们揭示了两个用户的MIMO广播信道与不完美的CSIT和一个干扰的总和SDOF，并验证了在这种情况下，以MIMO为重点的安全目的的速率分裂的优越性。
2022-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
Overcoming the Channel Estimation Barrier in Massive MIMO Communication Systems
包括虚拟现实、自动驾驶和物联网在内的新一波无线服务正在推动新一代无线系统的设计，以提供超高数据率、大量连接设备和超低延迟。大规模多输入多输出（MIMO）是允许未来无线网络满足这些服务需求的关键基础技术之一。本文通过整合未来高速蜂窝部署中信道的潜在特性，讨论了深度学习（DL）在无线网络中大规模MIMO信道估计中的应用。我们开发的物理射频（RF）信道特性的重要见解，并提出了一个全面的概述DL的应用准确估计信道状态信息（CSI）与低开销。我们提供了大规模MIMO无线系统中CSI估计的成功DL应用的例子，并强调了未来研究的几个有前途的方向。
2019-12-23 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Massive MU-MIMO with Successively-Regularized Zero Forcing Precoding
在这封信中，我们考虑下行链路大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）系统的线性预编码。我们提出了一种新的逐次正则化迫零（SRZF）预编码，它利用连续的零空间的MIMO信道的用户，随着正则化，控制用户间干扰（IUI），并提高性能和鲁棒性不完善的信道状态信息（CSI）在基站（BS）。我们研究了所提出的SRZF预编码的IUI特性的完美和不完美的CSI在BS。此外，通过计算机模拟，我们比较了SRZF预编码的总和速率与几个基线方案，包括传统的和正则化迫零（ZF）预编码。我们的仿真结果表明，对于大规模MIMO系统与用户间的信道相关性，所提出的SRZF预编码显着优于所考虑的基线方案在BS的完美和不完美的CSI。
2022-10-29 cs.IT eess.SP math.IT
Large MIMO Detection Schemes Based on Channel Puncturing: Performance and Complexity Analysis
针对大型多输入多输出（MIMO）系统，提出了一类基于信道矩阵打孔的低复杂度检测方案。众所周知，基于QR分解的MIMO检测的计算成本与三角化信道矩阵中的回代和切片操作中涉及的非零条目的数量成正比，这对于涉及大MIMO维度的低延迟应用来说可能太高。通过系统地穿孔的信道具有特定的结构，它表明，检测过程可以通过采用标准的方案，如追逐检测，列表检测，置零和取消检测，和子空间检测的变换矩阵上加速。这些方案的性能的特点和数学分析，并得出可实现的分集增益和误码概率的界限。令人惊讶的是，它表明，打孔不会产生负面影响的接收分集增益在硬输出检测器。分析扩展到软输出检测时，计算每层位对数似然比，它示出了显着的性能增益是可以实现的排序层的兴趣是在根打孔时的信道。编码和未编码的情况下的仿真证明，所提出的方案有效地扩展在天线的数量和星座的大小，以及在相关信道的存在。具体地，示出了软输出每层子空间检测以在$256$-QAM $16\!\times\!16$ MIMO中的$10^{-4}$比特出错率处实现2.5dB SNR增益，同时节省调零和消除计算的$77\%$。
2017-12-05 cs.IT math.IT
URLLC with Coded Massive MIMO via Random Linear Codes and GRAND
无线通信中的当前挑战是确保超可靠和低延迟通信（URLLC）。虽然可靠性方面是公知的，通过使用长码字的信道编码来改善，但这通常意味着使用引入不期望的延迟的双绞线。使用短码字是使解码延迟最小化所需的改变。这项工作提出了一个编码和解码方案的组合，连同空间信号处理作为一种手段，以提供URLLC在衰落信道。本文提出了在大规模MIMO（mMIMO）信道上使用随机线性码（RLC），并采用标准迫零检测和猜测随机加性噪声解码（GRAND）。在mMIMO平坦衰落信道上对几种方案的性能进行了评估。所提出的方案大大优于使用5G极化编码和解码的等效方案，以获得感兴趣的信噪比（SNR）。虽然极化码的复杂度在所有SNR下都是恒定的，但使用具有GRAND的RLC可以在大部分SNR范围内实现更快的解码时间，从而进一步减少延迟。
2023-03-14 cs.IT math.IT
Compressive Sensing Based Adaptive Active User Detection and Channel Estimation: Massive Access Meets Massive MIMO
针对大规模多输入多输出（MIMO）系统中的大规模接入问题，提出了一种基于压缩感知的自适应主动用户检测和信道估计方案。通过利用大规模连接的用户设备的零星业务和大规模多输入多输出信道的虚拟角域稀疏性，所提出的方案可以支持大规模接入，大大减少接入延迟。具体而言，我们设计了非正交的伪随机导频的上行链路宽带大规模接入，并制定了积极的用户检测和信道估计的问题作为一个广义的多测量矢量压缩感知问题。此外，利用上行信道矩阵的结构稀疏性，提出了一种基于空域或角域信道模型的广义多测量向量近似消息传递（GMMV-AMP）算法，实现了同时进行的活跃用户检测和信道估计。为了联合利用在空间和角度域中呈现的信道稀疏性以增强性能，开发了用于检测活跃用户并以交替方式估计其信道的Turbo-GMMV-AMP算法。最后，提出了一种自适应接入方案，该方案自适应地调整接入时延，以保证在信道稀疏度未知的情况下，实际系统的可靠大规模接入。此外，所提出的GMMV-AMP算法的状态演化推导出预测其性能。仿真结果表明，所提出的主动用户检测和信道估计方案相比，几个基线方案的优越性。
2020-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Mitigation for Cognitive Radio MIMO Systems Based on Practical Precoding
针对认知无线电多输入多输出（CR-MIMO）网络，提出了两种基于子空间投影的预编码方案，即基于全投影（FP）和基于部分投影（PP）的预编码，以降低CR-MIMO网络对时分双工（TDD）系统的干扰。所提出的预编码方案能够估计CR和主网络之间的干扰信道，并通过一种新的感知方法将从主到CR系统的干扰纳入CR预编码。然后，CR性能和所产生的干扰，所提出的预编码方案进行了分析和评估。通过将CR传输完全投影到干扰信道的零空间上，基于FP的预编码方案可以有效地避免干扰具有提高的CR吞吐量的主系统。而基于PP的方案能够通过将其传输部分地投影到零空间上来进一步提高CR吞吐量。
2011-04-21 cs.IT math.IT
CNN-based Analog CSI Feedback in FDD MIMO-OFDM Systems
Imperial College London（帝国理工学院）
大规模多输入多输出（MIMO）系统需要在基站（BS）处的下行链路信道状态信息（CSI）以更好地利用可用的空间分集和复用增益。然而，在频分双工（FDD）大规模MIMO系统中，CSI反馈开销降低了整体频谱效率。基于卷积神经网络（CNN）的CSI反馈压缩方案最近由于压缩效率的显著改进而受到很多关注;然而，它们仍然需要可靠的反馈链路来将压缩的CSI信息传送到BS。相反，我们在这里提出了一种基于CNN的模拟反馈方案，称为AnalogDeepCMC，它直接将下行链路CSI映射到上行链路信道输入。对应的噪声信道输出被另一个CNN用来重构DL信道估计。所提出的方案不仅在可实现的下行链路速率方面优于现有的数字CSI反馈方案，而且由于其不需要显式量化、编码和调制而简化了操作，并且提供了低延迟的替代方案，特别是在快速变化的MIMO信道中，其中CSI需要被周期性地估计和反馈。
2019-10-23 cs.IT cs.LG eess.SP
Application of Analog Network Coding to MIMO Two-Way Relay Channel in Cellular Systems
本文提出了一种适用于MIMO双向蜂窝网络的高效模拟网络编码传输协议。针对多天线用户的用户间干扰问题，首次提出了分块信号对齐方法，与现有的信号对齐方法相比，该方法使得对齐空间的维数更大。两种算法被开发来联合设计在中继和BS的中断优化的预编码矩阵。特别地，最后一种算法被设计为最大化有效信道增益与有效噪声增益之比。该传输协议的性能也通过仿真进行了验证。
2013-08-16 cs.IT math.IT
Linear Precoding of Data and Artificial Noise in Secure Massive MIMO Systems
在本文中，我们考虑安全的下行链路传输中的多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统中的基站（BS）天线，移动终端和窃听天线的数量是渐近大。假设窃听者的信道状态信息在BS处不可用，并且因此，采用数据的线性预编码和人工噪声（AN）用于保密增强。四个不同的数据预编码器（即，自私迫零（ZF）/正则化信道反转（RCI）和协作ZF/RCI预编码器）和三种不同的AN预编码器（即，随机的、自私的/协作的基于零空间的预编码器），并分析了相应的可实现的遍历保密率。我们的分析包括上行链路信道估计，导频污染，多小区干扰和路径损耗的影响。此外，为了在复杂度和性能之间取得平衡，提出了基于矩阵多项式的线性预编码器用于数据和AN预编码。使用来自自由概率和随机矩阵理论的工具，分别优化数据和AN预编码器的多项式系数，以最小化感兴趣小区中的移动终端的和均方误差和AN泄漏。我们的分析和仿真结果提供了有趣的见解，安全的多小区大规模MIMO系统的设计，并揭示了所提出的多项式数据和AN预编码器接近自私的RCI数据和零空间为基础的AN预编码器的性能，分别。
2015-08-31 cs.IT math.IT
Secure Communication for Spatially Correlated Massive MIMO with Low-Resolution DACs
在本文中，安全的大规模多输入多输出（MIMO）系统采用低分辨率的数字模拟转换器（DAC）的性能进行了分析，在空间相关的无线信道。在用户信道的零空间中传输人工噪声（AN）的情况下，推导出可实现的保密率的紧下界。使用的分析结果，空间相关性对保密率的影响进行了明确的评估，在低分辨率DAC的存在。分析结果表明，使用低分辨率的DAC可以是有益的保密性能相比，理想的DAC，当信道是强相关的和最佳功率分配不采用。
2023-01-10 cs.IT math.IT
Matrix Factorization Based Blind Bayesian Receiver for Grant-Free Random Access in mmWave MIMO mMTC
针对毫米波MIMO系统免授权随机接入中导频开销大问题，提出基于矩阵分解的盲贝叶斯接收机，实现无导频的联合用户活动检测、信道估计与信号检测，有效降低开销与延迟。
2023-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
From Specialist to Large Models: A Paradigm Evolution Towards Semantic-Aware MIMO
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Peng Cheng Laboratory（鹏城实验室）；Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；Peking University（北京大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
本文提出语义感知MIMO范式，结合专家模型和大模型提升MIMO性能，探索多任务处理与未来发展方向。
2026-02-25 cs.IT eess.SP math.IT
Grid-Free MIMO Beam Alignment through Site-Specific Deep Learning
本文提出一种基于深度学习的无网格毫米波MIMO波束对准方法，利用少量场地特定探测波束从连续空间直接合成收发波束，相比传统码本方法在相同搜索次数下实现快100倍对准或平均SNR提升10-15 dB。
2023-07-10 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO for Ultra-reliable Communications with Constellations for Dual Coherent-noncoherent Detection
超可靠低延迟通信（URLLC）的严格要求需要重新考虑物理层传输技术。由于频谱效率和传输的自由度的增加，大规模天线阵列被视为新兴的$5^\text{th}$生成系统的使能者，这可以在苛刻的延迟要求下大大提高可靠性。大规模阵列相干处理依赖于准确的信道状态信息（CSI），以实现高可靠性。在本文中，我们研究了单输入多输出（SIMO）系统中不完美CSI对相干接收机的影响。提出了一种幅度相位键控（APK）符号星座，其中每两个对称符号位于不同的功率电平。为了提高符号的可靠性，使用双级非相干和相干检测策略对符号进行解调。通过分析和仿真，我们发现一个适当的缩放的星座，并表明，对于高信噪比（SNR）和不准确的CSI制度，该方案提高了接收机的性能。
2018-03-21 cs.IT math.IT
Solutions for the MIMO Gaussian Wiretap Channel with a Cooperative Jammer
我们研究了高斯MIMO窃听信道的发射机，一个合法的接收机，窃听者和外部助手，每个都配备了多个天线。发射机向其预定的接收机发送机密消息，而助手发送与源消息无关的干扰信号以迷惑窃听者。假设干扰信号在预期接收器和窃听器处均被视为噪声。我们得到了一个封闭形式的表达式的人工噪声协方差矩阵的结构，保证不降低窃听信道的保密容量。我们还描述了如何找到这个协方差矩阵表达式，提供良好的保密率性能的具体实现，即使当没有非平凡的零空间之间的助手和预期的接收器。与以前的工作不同，我们的方法考虑了一般的MIMO情况下，并不限于SISO或MISO的情况。
2011-01-24 cs.IT math.IT
Spatial MAC in MIMO Communications and its Application to Underlay Cognitive Radio
我们提出了一种MIMO辅助用户（SU）与主用户（PU）空间共存的学习技术。通过学习到PU的干扰信道的零空间，SU可以利用否则PU将不使用的空闲自由度。该学习过程不需要PU和SU之间的任何握手或显式信息交换。唯一的要求是PU通过低速率控制信道广播周期性信标，该信标是其噪声加干扰功率的函数。学习过程基于能量测量，独立于PU和SU两者的传输方案，即独立于它们的调制、编码等。所提出的学习技术还提供了一种新的空分多址接入机制，用于共享公共信道的等优先级MIMO用户，与基于时间或频率的多址接入相比，该机制大大提高了频谱利用率。
2012-02-01 cs.IT math.IT
Dynamic Interference Mitigation for Generalized Partially Connected Quasi-static MIMO Interference Channel
MIMO干扰信道的最新研究表明，干扰对齐可以显著增加网络的可实现自由度（DoF）。然而，大多数这些作品都假设了一个完全连接的干扰图。在本文中，我们研究如何利用部分连接，以提高系统性能的MIMO干扰网络。我们提出了一种新的干扰抑制方案，该方案引入了预编码器和解相关器的信号子空间的约束，以减轻“许多”干扰置零约束，在预编码器和解相关器设计中的“小”自由度为代价，从而扩展了干扰对准方案的可行性区域。分析表明，该算法在对称部分连接MIMO干扰网络中能显著提高系统自由度。我们还比较了所提出的方案与各种基线的性能，并通过模拟表明，所提出的算法可以实现显着的增益随机连接的干扰网络的系统性能。
2011-05-02 cs.IT math.IT
Direction-Assisted Beam Management in Full Duplex Millimeter Wave Massive MIMO Systems
全双工（FD）技术的最新应用集中于实现同时的控制通信和数据传输以减少控制信息交换开销，这影响端到端延迟和频谱效率。在本文中，我们提出了一个同时的毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的方向估计和数据传输方案，使最近的FD MIMO技术与降低硬件复杂度的自干扰（SI）消除。我们将所提出的框架应用于毫米波模拟波束管理问题，考虑配备有实现下行链路模拟波束成形的大型发射天线阵列和用于上行链路到达方向（DoA）估计的少量数字控制接收天线元件的基站。提出了一种用于设计DOA辅助模拟波束形成器和模拟以及数字SI消除的联合优化框架，其目标是最大化可实现的下行链路速率。我们的仿真结果表明，该方案优于其传统的半双工对应，产生减少的DOA估计误差和优越的下行链路数据率。
2021-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
Beamfocusing and Power Allocation for AN-Based PLS in Multiuser XL-MIMO with Multiple Eavesdroppers
针对多窃听者近场 XL-MIMO 物理层安全，提出联合 SCA 波束聚焦与 GSS 功率分配的零空间 AN 方案，在多种 CSI 条件下提升最低保密速率。
2025-03-18 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface Assisted Massive MIMO Communications
在实际的大规模MIMO（multiple-input multiple-output）系统中，基站（BS）的天线数量受到空间和成本因素的限制，这限制了理论分析所承诺的吞吐量增益。因此，本文研究了在大规模MIMO系统中采用智能反射面（IRS）进一步提高上行通信波束形成增益的可行性。在这样一个新的系统，中心问题在于IRS是否能够提高网络吞吐量的预期，如果考虑到信道估计开销。在本文中，我们首先表明，没有IRS的传统大规模MIMO系统的良好传播特性，即，任意两个用户的信道是正交的，对于IRS辅助的大规模MIMO系统不再适用，这是由于其特殊的信道特性，即每个IRS单元将来自所有用户的信号通过相同的信道反射到BS。结果，最大比合并（MRC）接收波束形成策略导致较强的用户间干扰，从而导致比不具有IRS的大规模MIMO系统的用户速率更低的用户速率。为了解决这一挑战，我们提出了一种新的策略，迫零（ZF）波束成形设计在BS和反射系数设计在IRS有效地零用户间干扰。根据我们提出的策略，它严格表明，即使考虑信道估计开销，IRS辅助的大规模MIMO系统总是可以实现更高的吞吐量相比，其对应的没有IRS，尽管事实上，有利的传播属性不再持有。
2020-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
Robust MIMO Channel Estimation Using Energy-Based Generative Diffusion Models
本文提出一种结合能量生成扩散模型与Metropolis-Hastings原理的MIMO信道估计框架，通过显式估计未归一化对数先验并细化采样轨迹，在有限导频开销下显著提升估计精度与鲁棒性。
2025-10-25 cs.IT eess.SP math.IT
URLLC with Massive MIMO: Analysis and Design at Finite Blocklength
大规模MIMO在高吞吐量通信中的快速采用主要依赖于无限块长度信息理论界限的许多研究成果。这使得很难评估大规模MIMO对于使用短块长度代码操作的超可靠低延迟通信（URLLC）的适用性。本文提供了一个严格的框架，在有限的块长度的大规模MIMO的上行链路和下行链路中实现的错误概率的表征和数值评估（使用鞍点近似）。该框架包括不完善的信道状态信息，导频污染，空间相关的信道，和任意线性空间处理。根据以前的结果无限块长度的界限，我们证明，最小均方误差（MMSE）处理和空间相关的信道，在有限块长度的错误概率为零的天线的数量$M$增长到无穷大，即使在导频污染。另一方面，涉及具有$M=100$天线的基站的实际URLLC网络设置的数值结果表明，只有当正交导频序列被分配给网络中的所有用户时，才可以利用MMSE处理在每个小区上均匀地实现$10^{-5}$的目标错误概率。最大比率处理是不够的。
2021-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Artificial Noisy MIMO Systems under Correlated Scattering Rayleigh Fading -- A Physical Layer Security Approach
现有的人工噪声（AN）安全系统的研究假设只有零空间被用来发送AN信号，所有的特征子信道应该被用来传输消息。我们先前的工作提出了一个AN方案，分配一些特征子信道来传输AN信号，以提高保密率。然而，我们以前的工作只考虑不相关的MIMO瑞利衰落信道。实际上，在实际的散射信道环境中，天线之间的相关性是存在的。在本文中，我们扩展我们以前的AN计划，空间相关的瑞利衰落信道在合法的接收器和窃听器侧，并推导出一个确切的理论表达式的遍历保密率的AN计划，以及近似分析。数值和仿真结果都表明，所提出的AN方案提供了一个更高的遍历保密率比现有的计划，揭示了一个事实，窃听者的天线之间的相关性可以潜在地提高MIMO系统的保密率。
2019-06-10 cs.IT math.IT
Design of Non-orthogonal and Noncoherent Massive MIMO for Scalable URLLC Beyond 5G
本文旨在设计和优化一种非正交和非相干的大规模多输入多输出（MIMO）框架，以实现5G以上无线系统中的可扩展超可靠低延迟通信（sURLLC）。在该框架中，利用与大规模多输入多输出系统中的大规模天线阵列相关联的巨大分集增益来确保MIMO可靠性。为了减少信道估计过程所带来的开销和延迟，提出了一种不需要瞬时信道状态信息（CSI）知识，而只依赖于大尺度衰落系数进行信息解码的非相干通信技术。为了提高所考虑的系统的可扩展性，我们使非正交信道接入的多个用户通过设计一个新的差分调制方案，以确保每个发送的信号矩阵可以被唯一地确定在无噪声的情况下，并可靠地估计在嘈杂的情况下，当天线阵列的大小按比例增加。其关键思想是使来自多个用户的发送信号在空中适当地叠加，使得当和信号被正确地检测到时，可以唯一地确定由所有用户发送的信号。为了进一步提高阵列天线数较大时的平均误码性能，提出了一种基于最大最小Kullback-Leibler（KL）发散度的设计方法，通过联合优化所有用户的发射功率和子星座分配来实现。仿真结果表明，所提出的设计显着优于现有的最大-最小欧氏距离为基础的同行的错误性能。此外，我们提出的方法也有一个更好的错误性能比传统的相干迫零（ZF）接收机与正交信道训练，特别是对于小区边缘用户。
2020-02-10 cs.IT cs.NI eess.SP
