Channel Shortening by Large Multiantenna Precoding in OFDM
大于循环前缀（CP）的信道延迟扩展在正交频分复用（OFDM）中产生载波间/符号间干扰（ISI/ICI）。最近对低延迟应用的兴趣促使使用较短的OFDM符号，其中可以以干扰为代价缩小CP，或者保持CP但具有较大的开销。或者，本文研究了利用大的多天线预编码的属性，以引导发送的信号能量朝向信道路径内的CP不足的信道缩短方法。结果表明，ISI/ICI可以渐近消除传统的基于子载波的预编码与无限数量的天线。这是通过在频率选择性预编码器内部引入时间延迟选择性以便移除不期望的延迟信号、提供干扰减轻与多径组合增益之间的折衷并且导致高SNR中的后续增益来实现的。这种频域预编码方法，创造的时间-频率（TF）预编码，相比时间反转（TR）滤波，其渐近速率是最佳的，但引入后调制处理与信道相关的信号失真。除了保持传统的预编码多天线OFDM结构之外，有限大小的分析表明，TF预编码比TR滤波更快地收敛到其渐近速率，使得TF预编码可以在具有不那么多天线的高SNR机制中优于TR滤波。
2021-02-11 cs.IT math.IT
Alternating Minimization for Hybrid Precoding in Multiuser OFDM mmWave Systems
混合预编码是支持毫米波（mmWave）通信的定向传输的具有成本效益的方法。虽然现有的混合预编码的工作主要集中在单用户单载波传输，在实践中，需要多载波传输，以打击大大增加的带宽，和多用户MIMO可以提供额外的空间复用增益。本文提出了一种新的多用户OFDM毫米波系统的混合预编码结构，该结构大大简化了混合预编码器的设计，并且能够接近全数字预编码器的性能。特别地，两组移相器被组合以将来自射频（RF）链的信号映射到天线。提出了一种基于交替最小化的混合预编码算法（AltMin），交替优化数字预编码器和模拟预编码器。一个主要的算法创新是模拟预编码器的LASSO公式，它产生计算效率高的算法。仿真结果将显示所提出的算法的性能增益。此外，它将揭示，消除用户间干扰是关键的多用户OFDM混合预编码系统。
2017-01-06 cs.IT math.IT
Nonlinear Precoding for Phase-Quantized Constant-Envelope Massive MU-MIMO-OFDM
提出了一种适用于大规模多用户多输入多输出下行链路的非线性相位量化恒包络预编码算法。具体来说，我们适应平方无穷范数道格拉斯-Rachford分裂（SQUID）预编码器的系统，使用过采样数模转换器（DAC）在基站（BS）和正交频分复用（OFDM）的频率选择性信道进行通信。我们证明了所提出的SQUID-OFDM预编码器能够生成被约束为恒定包络的发射信号，这使得能够在BS处使用功率高效的模拟射频电路。通过量化所得到的恒定包络信号的相位，我们获得了有限基数发射信号，该有限基数发射信号可以通过低分辨率（例如，1位）DAC。我们使用误码率仿真来证明SQUID-OFDM在大规模MU-MIMO-OFDM系统中优于线性量化预编码器。
2018-05-02 cs.IT math.IT
Performance Analysis on RIS-Aided Wideband Massive MIMO OFDM Systems with Low-Resolution ADCs
本文分析低分辨率ADC下RIS辅助宽带大规模MIMO OFDM系统的上行可达速率，推导闭式表达式、渐近性能和功率缩放定律，并提出梯度上升算法优化RIS相移以最大化最小用户速率。
2024-03-14 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces in Wideband OFDM Communications: Circuit-Based Modeling and Optimization
针对宽带OFDM系统，提出基于电路模型的BD-RIS频率相关建模方法，并联合优化BD-RIS与功率分配以最大化平均速率，仿真证明BD-RIS优于传统RIS且宽带建模影响随电路复杂度增大而显著。
2025-01-20 cs.IT eess.SP math.IT
A Rank-Constrained Coordinate Ascent Approach to Hybrid Precoding for the Downlink of Wideband Massive (MIMO) Systems
针对宽带大规模MIMO系统下行链路混合预编码问题，提出RCCA方法，通过转化问题规避非凸约束，实现适配模数分解的预编码设计，性能优于基线方案。
2024-01-30 cs.IT eess.SP math.IT
Dynamic Subarrays for Hybrid Precoding in Wideband mmWave MIMO Systems
混合模拟/数字预编码架构可以解决大规模MIMO系统中可实现的频谱效率和功耗之间的权衡问题。这使得它成为毫米波系统的一个有前途的候选者，毫米波系统需要在发射机和接收机处部署大型天线阵列，以保证足够的接收信号功率。大多数关于混合预编码的先前工作集中在窄带信道上，并且假设完全连接的混合架构。然而，MmWave系统被期望是具有频率选择性的宽带。本文针对频率选择性毫米波系统，提出了一种基于全连接OFDM的混合模拟/数字预编码的封闭解。然后，将该解决方案扩展到部分连接但固定的架构，其中每个RF链连接到天线的特定子集。所得到的解决方案提供的见解，混合子阵列结构应该如何设计。在此基础上，提出了一种基于长期信道特性动态构造混合子阵的新方法。仿真结果表明，所提出的混合预编码解决方案实现的频谱效率接近宽带毫米波信道中的全数字架构。此外，结果表明，开发的动态子阵解决方案优于固定的混合子阵结构在各种系统和信道条件。
2016-06-27 cs.IT math.IT
Joint Beamforming Design in DFRC Systems for Wideband Sensing and OFDM Communications
双功能雷达通信（DFRC）系统通过使用一个共同的波形进行感知和通信（S&C），可以有效地利用拥挤的频谱和昂贵的硬件资源，引起了越来越多的关注。正交频分复用（OFDM）技术在支持高质量通信的同时，也在提高雷达感知性能和提供灵活的S&C方面具有巨大的潜力。在本文中，我们提出了联合设计的双功能发射信号占用几个子载波，实现多用户OFDM通信和检测一个运动目标的存在杂波。同时，可以以类似的方式优化其他频率子载波中的信号以执行其他任务。发射波束形成和接收滤波器联合优化，以最大化雷达输出信号与干扰加噪声比（SINR），同时满足通信SINR要求和功率预算。一个优化最小化（MM）方法为基础的算法来解决由此产生的非凸优化问题。数值结果表明，通过联合设计不同子载波上的发射信号，可以获得显著的宽带感知增益，验证了所提方案的优越性和算法的有效性。
2022-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Resolution Precoding for Multi-Antenna Downlink Channels and OFDM
下行链路预编码被考虑用于多径多输入单输出信道，其中基站使用正交频分复用和低分辨率信令。提出了一种量化坐标最小化（QCM）算法，并将其性能与其他预编码算法进行了比较，包括平方无穷范数松弛（SQUID），多天线贪婪迭代量化（MAGIQ）和最大安全裕度预编码。MAGIQ和QCM实现了最高的信息速率，QCM具有最低的复杂度，以乘法的数量来衡量。计算导频辅助信道估计和数据辅助信道估计的信息速率。5G低密度奇偶校验码的比特出错率证实了信息理论计算。在发射机处具有不完善信道知识的仿真表明，QCM和SQUID的性能以与具有高分辨率量化器的迫零预编码类似的方式下降。
2022-08-29 cs.IT math.IT
Spatially Sparse Precoding in Wideband Hybrid Terahertz Massive MIMO Systems
在太赫兹（THz）大规模多输入多输出（MIMO）系统中，大带宽和大规模天线的组合导致了严重的波束分裂，从而使得传统的基于移相器的混合预编码结构失效。随着在模拟预编码器的硬件实现中引入真实时间延迟（TTD）线，延迟相位预编码（DPP）成为有效克服波束分裂的有前途的架构。然而，现有的DPP方法在实际的THz信道中遭受性能差、复杂度高和鲁棒性弱的问题。在本文中，我们提出了一种新的DPP方法在宽带太赫兹大规模MIMO系统。首先，优化问题被转换成压缩感知（CS）的形式，它可以解决扩展的空间稀疏预编码（SSP）算法。为了补偿光束分裂，引入了与频率相关的测量矩阵，它可以近似地由可行的相位和延迟码本实现。然后，几个有效的原子选择技术的发展，以进一步降低扩展SSP的复杂性。在仿真中，所提出的DPP方法实现了优越的性能，复杂性和鲁棒性，通过单独使用它或与现有的DPP方法相结合。
2022-11-27 cs.IT math.IT
Spectral Precoding for Out-of-band Power Reduction under Condition Number Constraint in OFDM-Based System
正交频分复用（OFDM）技术具有频谱成形的灵活性，是一种很有前途的动态频谱接入技术。然而，OFDM的带外（OOB）功率辐射会对相邻用户产生严重的干扰。认知无线电（CR）网络中，这一问题是严重的，它使次系统接入瞬时频谱空洞。现有的方法要么不能有效地减少OOB功率泄漏，要么在接收机中引入显著的误码率（BER）性能恶化。本文提出了一种联合频谱预编码（JSP）方案，通过正交投影和奇异值分解（SVD）的矩阵运算来降低OOB功率。提出了一种在接收性能约束下设计预编码矩阵的算法，在实际应用中将接收性能约束转化为矩阵条件数约束。该方法通过对迫零频率的选择，很好地实现了期望的频谱包络和接收性能。仿真结果表明，在条件数约束下，该方案能显著降低OOB功耗。
2015-11-12 cs.CE cs.IT math.IT
Wideband Hybrid Precoding for Next-Generation Backhaul/Fronthaul Based on mmWave FD-MIMO
毫米波（mmWave）通信由于其大的传输带宽而被认为是下一代回程/前传网络不可或缺的技术。特别是对于异构网络（HetNet），毫米波全维（FD）-MIMO被用来在虚小区基站（BS）和宏小区BS之间建立回程/前传链路，其中高效的预编码是先决条件。在此背景下，本文提出了一种基于主成分分析（PCA）的混合预编码的宽带毫米波MIMO回程/前传信道。首先，我们提出了一个最佳的混合预编码器，利用主成分分析（PCA），从而最佳的高维频率选择性预编码器投影到低维频率平坦预编码器。此外，该组合器的设计，通过利用加权PCA，其中接收信号的协方差被考虑作为权重的最佳最小均方误差（MMSE）的全数字组合器，以进一步提高性能。仿真结果表明，该方案在频谱效率（SE）和误码率（BER）性能上优于传统方案。
2018-09-10 cs.IT math.IT
Constant-Envelope Quantized Precoding with Power Control for Cell-Free Massive MIMO-OFDM
Bilkent University（比尔肯特大学）；TOBB University of Economics and Technology（托布经济技术大学）
针对无蜂窝大规模MIMO-OFDM系统，研究低分辨率DAC下的量化恒包络预编码设计，并提出一种跨接入点的功率控制策略以缓解严重量化发射机的不利影响，显著提升未编码误码率性能。
2026-05-22 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Aided Multiuser MIMO-OFDM with Linear Precoding and Iterative Detection: Analysis and Optimization
在本文中，我们考虑了一个可重构的智能表面（RIS）辅助上行链路多用户多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统，其中接收机被假定为进行低复杂度的迭代检测。我们的目标是通过联合设计发射机的预编码器和RIS的无源波束形成来最小化总发射功率。这个问题可以从信息论的角度来解决。但是这种信息理论方法可能涉及过高的复杂度，因为指定上行链路多用户信道的容量区域的速率约束的数量在用户数量中是指数的。为了避免这个困难，我们制定的迭代接收机的设计问题的约束下的最大迭代次数和目标比特出错率的用户。为了解决这个具有挑战性的问题，我们提出了一个groupwise连续干扰消除（SIC）的优化方法，其中用户的信号被解码和消除在一个组的方式。提出了一种启发式用户分组策略，并采用交替优化技术迭代求解预编码和被动波束赋形子问题。具体而言，对于预编码子问题，我们采用分式规划将其转化为凸问题;对于无源波束形成子问题，我们采用逐次凸逼近来处理RIS的单位模约束。我们表明，建议groupwise SIC方法具有显着的优势，在性能和计算复杂性，与同行的方法相比。
2022-08-30 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid OTFS/OFDM Design in Massive MIMO
针对不同移动性用户的下行链路大规模MIMO系统，提出混合OTFS/OFDM调制方案及FZF和PZF预编码设计，并设计加权最大-最小功率控制方案以优化频谱效率与用户公平性。
2024-08-28 cs.IT eess.SP 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
Multihop Diversity in Wideband OFDM Systems: The Impact of Spatial Reuse and Frequency Selectivity
本文的目标是建立无线网络的实际路由方案是最适合宽带系统的功率有限的制度，这是，例如，一个实际相关的操作模式的超宽带（UWB）网状网络的分析。为此，我们研究了宽带线性多跳网络中的能量效率和频谱效率（称为功率带宽权衡）之间的权衡，其中传输采用正交频分复用（OFDM）调制，并受准静态，频率选择性衰落。考虑开环（固定速率）和闭环（速率自适应）多跳中继技术，我们的特点的影响，空间复用的路由端到端的条件互信息（条件的信道衰落参数的具体值，因此被视为一个随机变量）的统计特性和宽带制度的能源和频谱效率的措施。我们的分析特别涉及在大量跳的情况下这些端到端性能测量的收敛，即，该现象首先在\cite{Oyman06b}中观察到，并被命名为"多跳分集“。我们的研究结果表明，在无线信道的影响，如路径损耗和准静态频率选择性多径衰落的宽带OFDM系统的空间复用路由的情况下，多跳分集的优势的可实现性。
2008-07-14 cs.IT math.IT
Full-Diversity Precoding Design of Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Orthogonal Frequency Division Multiplexing
多输入多输出（MIMO）技术已经与正交频分复用（OFDM）结合用于宽带无线通信系统。比特交织编码多波束形成（BICMB）可以在平坦衰落MIMO信道中实现空间分集和空间复用。在频率选择性衰落MIMO信道中，BICMB-OFDM（BICMB-OFDM）可以同时提供空间分集和多径分集，是一种重要的技术。在我们之前的工作中，子载波分组技术被应用于对抗子载波相关性的负面影响。证明了在R_cSL<=1的条件下，BICMB-OFDM-SG（BICMB-OFDM-SG）可以实现全分集，其中R_c、S和L分别为码率、每个子载波上的并行流数和信道抽头数。全分集条件意味着如果S增加，则R_c可能必须减小以保持全分集。因此，增加并行流的数量可能不会提高总传输速率。本文采用预编码技术来克服BICMB-OFDM-SG中R_cSL<=1的全分集限制问题。首先，对预编码后的BICMB-OFDM-SG进行了分集分析。然后，全分集预编码设计开发与最小可实现的解码复杂度。
2013-06-30 cs.IT math.IT
Machine Learning Based Hybrid Precoding for MmWave MIMO-OFDM with Dynamic Subarray
由于射频（RF）中的频率平坦模拟预编码器，混合预编码设计对于宽带毫米波（mmWave）大规模MIMO可能具有挑战性。现有的宽带混合预编码研究主要集中在全连接阵列（FCA）上，而很少考虑能量有效的部分连接子阵列（PCS），包括固定子阵列（FS）和动态子阵列（DS）。在此背景下，本文提出了一种基于机器学习的毫米波大规模MIMO宽带混合预编码算法。具体而言，我们首先提出了一种基于主成分分析（PCA）的FS的最佳混合预编码器，从而从全数字MIMO的最佳频率选择性预编码器的主成分中提取每个子阵列的频率平坦RF预编码器。此外，我们扩展的PCA为基础的混合预编码DS，其中一个共享的凝聚层次聚类（AHC）算法开发的机器学习提出了分组DS提高频谱效率（SE）。最后，我们调查的能量效率（EE）的无源和有源天线所提出的计划。仿真结果表明，该方案在SE和EE方面都优于传统方案。
2018-09-10 cs.IT math.IT
Performance Analysis and Optimization for Movable Antenna Aided Wideband Communications
本文研究可移动天线辅助的OFDM宽带通信，提出并行贪心上升算法优化天线位置以最大化传输速率，并证明其性能优于固定位置天线系统。
2024-01-17 cs.IT eess.SP math.IT
Physical Layer Security in a SISO Communication using Frequency-Domain Time-Reversal OFDM Precoding and Artificial Noise Injection
提出了一种频域（FD）时间反转（TR）预编码器，用于在使用正交频分复用（OFDM）和人工噪声（AN）信号注入的单输入单输出（SISO）系统中执行物理层安全（PLS）。AN信号不会破坏到合法接收器的数据传输，但会降低窃听者的解码性能。该方案在时分双工（TDD）系统中，利用信道互易性，当发送端知道合法链路的瞬时信道状态信息（CSI），但不知道潜在窃听者的瞬时CSI时，保证了对合法用户通信的保密性。三个最佳的解码结构在窃听被认为是在快衰落（FF）环境中取决于Alice和Bob之间的握手过程。封闭形式的近似的AN能量注入，以最大限度地提高SR的通信。此外，当Eve的信噪比（SNR）为无穷大时，确定了合法接收机端保证给定SR所需的条件。此外，还提出了注水功率分配策略，进一步增强了方案的保密性。仿真结果证明了所提出的安全系统的安全性能。
2020-11-13 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning for Channel Sensing and Hybrid Precoding in TDD Massive MIMO OFDM Systems
本文提出了一种深度学习方法，用于在时分双工模式下操作并采用单载波或多载波传输的大规模多输入多输出系统的信道感测和下行链路混合波束成形。传统的预编码设计涉及两步过程，首先估计高维信道，然后基于这样的估计来设计预编码器。然而，这两步过程不一定是最佳的。本文表明，通过使用学习的方法来设计的模拟感知和混合下行链路预编码器直接从接收到的导频没有中间的高维信道估计，系统的整体性能可以显着提高。然而，训练神经网络以同时设计模拟和数字预编码器是困难的。此外，这种方法不能推广到具有不同数量的用户的系统。在本文中，我们开发了一种简化的和可推广的方法，使用深度神经网络学习上行链路感知矩阵和下行链路模拟预编码器，该深度神经网络基于每个用户进行分解，然后基于估计的低维等效信道设计数字预编码器。数值比较表明，所提出的方法的结果显着减少训练开销，并导致一个体系结构，推广到各种系统设置。
2022-06-29 cs.IT eess.SP math.IT
Aging-Resistant Wideband Precoding in 5G and Beyond Using 3D Convolutional Neural Networks
针对5G/6G高频宽带系统的信道频率选择性与时间选择性（信道老化）问题，提出基于3D CNN的超分辨率抗频率选择性框架与深度学习图像恢复抗老化框架，二者结合可在低复杂度下显著提升预编码性能。
2024-07-10 cs.IT eess.SP math.IT
Beam Squint and Channel Estimation for Wideband mmWave Massive MIMO-OFDM Systems
随着宽带毫米波（mmWave）通信中天线阵列规模的不断增大，电磁波在整个阵列中传播的物理传播延迟将变得很大，并且与时域采样周期相当，这就是所谓的空间宽带效应。在这种情况下，正交频分复用（OFDM）系统中的不同子载波在同一条路径上会“看到”不同的到达角（AoA），这种由空间宽带效应引起的波束偏斜效应使得传统的基于多输入多输出（MIMO）模型的信道估计和预编码等方法不再适用。在讨论了波束倾斜与空间宽带效应的关系后，提出了一种考虑波束倾斜效应的混合模拟/数字预编码频分双工（FDD）mmWave大规模MIMO-OFDM系统信道估计方法。提出了一种超分辨率压缩感知方法，用于提取每个上行信道路径的频率不敏感参数，AoA和时间延迟，以及频率敏感参数，即，复信道增益。在FDD系统中，利用这些频率不敏感参数的互易性，可以大大简化下行信道估计，只需要有限的导频就可以获得下行复增益，重构下行信道。此外，上行链路和下行链路信道协方差矩阵可以从这些频率不敏感的信道参数而不是通过长期平均来构造，这使得最小均方误差（MMSE）信道估计能够进一步增强性能。数值结果表明，该方案优于传统的方法在毫米波通信。
2019-03-04 cs.IT math.IT
AMP-based Joint Activity Detection and Channel Estimation for Massive Grant-Free Access in OFDM-based Wideband Systems
针对频率选择性衰落下OFDM免授权宽带接入的设备活动检测与信道估计精度和计算效率问题，提出精确时域信号模型及基于AMP的AMP-A-EC和AMP-A-AC算法，有效缓解收敛问题并提升性能。
2025-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Limiting Performance of Conventional and Widely Linear DFT-precoded-OFDM Receivers in Wideband Frequency Selective Channels
本文描述了线性和判决反馈均衡器（DFE）的限制行为，在单/多天线系统采用实/复值调制字母表。宽带频率选择性信道建模使用瑞利衰落信道模型与无限数量的时域信道抽头。使用这个模型，我们表明，所考虑的均衡器提供了一个固定的后信号噪声比（后SNR）在均衡器的输出，接近匹配滤波器界（MFB）。后SNR的一般表达式得到迫零（ZF）为基础的常规接收机以及接收机采用广泛的线性（WL）处理的情况下。仿真研究了基于MMSE和ZF的接收机的误出错率性能。结果表明，所考虑的接收机有利地利用丰富的频率选择性信道，以减轻衰落和符号间干扰（ISI），同时提供与MFB相当的性能。
2013-07-14 cs.IT math.IT
Alternating Projections Method for Joint Precoding and Peak-to-Average-Power Ratio Reduction
正交频分复用（OFDM）时域信号表现出高的峰均（功率）比（PAR），这需要线性射频链来避免误差向量幅度（EVM）和带外（OOB）发射的增加。在本文中，我们提出了一种新的联合PAR降低和预编码算法，放宽这些线性要求，在大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）无线系统。具体地说，我们开发了一种新的交替投影方法，它限制了PAR和发射功率的增加，同时抑制MU干扰。我们提供了我们的算法的理论基础，并提供了一个大规模的MU-MIMO-OFDM场景的仿真结果。我们的研究结果表明，显着的PAR降低，同时限制发射功率，而不会导致EVM或OOB排放。
2022-12-23 cs.IT eess.SP math.IT
RSRP Measurement Based Channel Autocorrelation Estimation for IRS-Aided Wideband Communication
针对宽带通信中IRS信道估计的挑战，提出一种基于RSRP测量和神经网络的信道自相关矩阵估计框架，无需额外导频即可优化IRS反射并显著提升宽带信道下的平均接收信噪比。
2024-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
Frequency Selective Hybrid Precoding for Limited Feedback Millimeter Wave Systems
混合模拟/数字预编码在毫米波（mmWave）系统中提供了硬件复杂度和系统性能之间的折衷。这种类型的预编码允许毫米波系统利用足够的链路裕度所需的大天线阵列增益，同时允许低成本和功耗硬件。大多数先前的工作集中于窄带毫米波系统的混合预编码，在发射机处具有完美的或估计的信道知识。然而，mmWave系统将可能在具有频率选择性的宽带信道上操作。因此，本文考虑宽带毫米波系统与有限的反馈信道之间的发送器和接收器。首先，针对给定的RF码本，推导出最优的混合预编码设计。这为任何其他启发式算法提供了基准，并为码本设计提供了有用的见解。其次，开发了用于宽带毫米波系统中的空间复用的高效混合模拟/数字码本。最后，基于Gram-Schmidt正交化理论，提出了一种低复杂度、接近最优的贪婪频率选择性混合预编码算法。仿真结果表明，开发的混合码本和预编码器的设计实现了非常好的性能相比，无约束的解决方案，而需要更少的复杂度。
2016-08-23 cs.IT math.IT
On Out-of-Band Emissions of Quantized Precoding in Massive MU-MIMO-OFDM
本文分析了大规模多用户多输入多输出（MIMO）下行链路中的带外发射。我们专注于系统中的基站（BS）配备了低分辨率的数字到模拟转换器（DAC）和正交频分复用（OFDM）是用来通信的用户设备（UE）的频率选择性信道。我们证明，模拟滤波结合简单的频域数字预失真（DPD）在BS能够显着减少OOB排放，但降低了信号干扰噪声和失真比（SINDR）在UE和增加的峰均功率比（PAR）在BS。我们使用Bussgang定理来表征OOB发射、SINDR和PAR之间的权衡，并研究模拟滤波器和DPD对大规模MU-MIMO-OFDM下行链路的误码率性能的影响。我们的研究结果表明，通过仔细调整的模拟滤波器的参数，可以实现一个显着减少OOB排放只有一个温和的退化的错误率性能和PAR。
2017-12-04 cs.IT math.IT
Spectrum Sensing in Wideband OFDM Cognitive Radios
研究了基于正交频分复用（OFDM）的认知无线电（CR）系统中主用户（PU）信号的检测。根据检测器已知的PU信号的先验知识，提出了三种基于Neyman-Pearson原理的检测算法。在第一种情况下，高斯PU信号与完全已知的概率密度函数（PDF），除了其接收功率被认为是。PU信号所驻留的频带也被假定为已知的。在可能被PU信号干扰的每个OFDM子载波处单独地执行检测，并且然后将结果组合以形成最终判决。在第二种情况下，PU信号所在的子载波是已知的。来自所有可能受干扰的子载波的观测被联合考虑，以利用PU信号的存在同时干扰所有子载波的事实。在最后一种情况下，假设没有PU信号先验知识可用。该检测涉及对干扰频带的搜索。所提出的检测器是能够检测到突然的功率变化时，沿频率轴跟踪。
2008-10-06 cs.IT math.IT
Channel Estimation Considerate Precoder Design for Multi-user Massive MIMO-OFDM Systems: The Concept and Fast Algorithms
提出 CECP 及低复杂度 ST-BDCS 时域预编码，利用 OFDM 信道稀疏 Toeplitz 结构抑制多用户干扰并缩短有效信道，以支持稀疏导频估计，且速率接近逐子载波方案。
2024-04-07 cs.IT eess.SP math.IT
$\ell^p\!-\!\ell^q$-Norm Minimization for Joint Precoding and Peak-to-Average-Power Ratio Reduction
依赖于正交频分复用（OFDM）的无线通信系统遭受高峰均（功率）比（PAR），这使得功率低效的射频（RF）链成为必要，以避免误差向量幅度（EVM）和带外（OOB）发射的增加。这种情况在需要数百个线性RF链的大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）系统中进一步恶化。在本文中，我们提出了一种新的方法，联合预编码和PAR降低，建立在一个新的$\ell^p\!-\!\ell^q$规范制定，这是能够找到最小PAR的解决方案，同时抑制MU干扰。我们提供了一个理论基础，我们的方法，并提供了一个大规模的MU-MIMO-OFDM系统，表现出显着降低PAR在低复杂度的仿真结果，而不会导致EVM或OOB排放的增加。
2021-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
How to Combine OTFS and OFDM Modulations in Massive MIMO?
本文提出在大规模MIMO下行链路中结合OTFS与OFDM调制，针对不同移动性用户采用混合方案，并分析FZF与PZF预编码，结果表明PZF结合信道增益分组可保障用户服务质量，且混合调制优于传统OFDM。
2023-10-13 cs.IT math.IT
Circularly Pulse-Shaped Precoding for OFDM: A New Waveform and Its Optimization Design for 5G New Radio
本文提出兼具低子带外发射与低PAPR的CPS-OFDM波形，并通过MM框架优化原型成形向量，以提升5G异步传输和混合参数集场景的检测可靠性与频谱效率。
2018-05-17 cs.IT math.IT
Frequency-Selective Modeling and Analysis for OFDM-Integrated Wideband Pinching-Antenna Systems
Central China Normal University（华中师范大学）；Laval University（拉瓦尔大学）；The University of Hong Kong（香港大学）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）
本文提出OFDM集成夹捏天线系统的端到端信道模型，揭示频率选择性、CP开销及相位失准效应，证明高于截止频率工作及线性波导衰减的优势。
2025-10-16 cs.IT math.IT
Capacity Analysis of OFDM Systems with a Swarm of Network-Controlled Repeaters
TOBB University of Economics and Technology（托克经济与技术大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Bilkent University（比尔肯特大学）
本文研究了由网络控制重复器群辅助的单输入单输出系统上行容量，基于OFDM信号发展了宽带模型，推导了重复器辅助OFDM信道的容量表达式，并展示了NCRs在简单激活策略下显著提升系统容量，激活最近重复器与激活所有重复器性能相近，提供节能机会。
2026-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Wideband Near-Field Channel Estimation Under Hybrid Compression: Cross-Subcarrier KL Covariance Fitting With OFDM Fresnel Model
Maltepe University（马尔泰佩大学）
针对混合压缩架构下的超大规模MIMO系统，提出WB-CL-KL估计器，利用跨子载波KL散度拟合菲涅耳协方差模型，实现角度和距离的直接估计，在400 MHz带宽下达到近CRB性能。
2026-06-25 cs.IT eess.SP math.IT
A joint precoding framework for wideband reconfigurable intelligent surface-aided cell-free network
无小区网络由于具有较强的抗小区间干扰能力，被认为是提高网络容量的一种很有前途的技术。然而，进一步的容量提高需要部署更多的具有高成本和功耗的基站（BS）。为了解决这个问题，受最近发展起来的可重构智能表面（RIS）技术的启发，我们提出了RIS辅助的无单元网络的概念，以提高低成本和低功耗的容量。关键的想法是用低成本和高能效的RIS取代一些所需的BS。然后，在宽带RIS辅助无小区网络中，我们制定了在BS和RIS的联合预编码设计的问题，以最大限度地提高网络容量。由于制定的问题的非凸性和高复杂性，我们开发了一个交替优化框架来解决这个具有挑战性的问题。特别地，我们通过分式规划将该问题解耦，并交替求解子问题。请注意，在现有的作品中考虑的大多数场景是本文中研究的一般场景的特殊情况，并且所提出的联合预编码框架可以作为在大多数现有的RIS辅助场景中最大化容量的一般解决方案。仿真结果表明，与传统的无小区网络相比，该方案下的网络容量可以得到显著提高。
2021-08-07 cs.IT cs.PF cs.SY
Weighted Spectral Efficiency Optimization for Hybrid Beamforming in Multiuser Massive MIMO-OFDM Systems
本文研究了多用户大规模多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）系统中的混合波束成形设计。以加权频谱效率最大化为目标，提出了一种交替最大化框架，其中模拟预编码采用黎曼流形优化。如果数字预编码采用局部最优算法进行优化，则得到局部最优交替最大化算法。相比之下，如果我们使用加权最小均方误差（MMSE）为基础的数字预编码迭代算法，我们得到一个次优的交替最大化算法，降低了每次迭代的复杂度。通过对加权算术均方误差和几何均方误差上界的刻画，证明了在用户权值相差不大的情况下，两种交替最大化算法具有相似的性能。数值结果表明，当用户间的最大和最小权值之比很大时，两种交替最大化算法的性能差距变大。此外，我们还提出了一个低复杂度的封闭形式的方法没有迭代。它采用矩阵分解的模拟波束形成和加权MMSE的数字波束形成。虽然它不应该最大化加权频谱效率，它表现出较小的性能恶化相比，两个迭代交替最大化算法，它有资格作为一个很好的初始化迭代算法，从而节省迭代。
2019-07-29 cs.IT eess.SP math.IT
Delay-Phase Precoding for Wideband THz Massive MIMO
受益于数十GHz带宽，太赫兹（THz）通信被认为是为未来的6G无线系统提供超高速数据率的有前景的技术。为了补偿太赫兹信号严重的传播衰减，可以利用混合预编码的大规模多输入多输出（MIMO）来产生具有高阵列增益的定向波束。然而，基于频率无关移相器的标准混合预编码架构无法应对太赫兹大规模MIMO系统中的波束分裂效应，其中定向波束将在不同的子载波频率处分裂成不同的物理方向。波束分裂效应将导致整个带宽上严重的阵列增益损失，这在太赫兹大规模MIMO系统中还没有得到很好的研究。本文首先通过分析波束分裂效应对阵列增益的影响，揭示并量化了太赫兹大规模MIMO系统中波束分裂效应的严重性。然后，我们提出了一种新的预编码架构称为延迟相位预编码（DPP），以减轻这种影响。具体而言，所提出的DPP引入时间延迟网络作为标准混合预编码架构中的射频链和移相器之间的新预编码层。通过这种方式，传统的相位控制模拟波束形成可以转换为延迟相位控制模拟波束形成。与频率无关相移不同，DPP中引入的时间延迟网络可以实现频率相关相移，其可以被设计为在整个THz带宽上产生朝向目标物理方向的频率相关波束。由于延迟和相位的联合控制，所提出的DPP可以显着减轻波束分裂效应引起的阵列增益损失。此外，我们提出了一种硬件结构，通过使用真正的时间延迟器来实现DPP的概念。
2022-03-06 cs.IT math.IT
Linear Precoding with Low-Resolution DACs for Massive MU-MIMO-OFDM Downlink
我们考虑了一个大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）系统的下行链路，其中基站（BS）配备了低分辨率的数模转换器（DAC）。与大多数现有的结果相比，我们假设系统在频率选择性宽带信道上操作，并使用正交频分复用（OFDM）来简化用户设备（UE）处的均衡。此外，我们考虑过采样DAC的实际相关情况。我们从理论上分析了线性预编码器的未编码比特出错率（BER）性能（例如，迫零）和使用Bussgang定理的正交相移键控。我们还开发了一个下界的信息理论的总速率吞吐量可实现高斯输入，这可以在封闭的形式评估的情况下，1位DAC。对于多位DAC的情况下，我们推导出近似的，但准确的，表达式的失真所造成的低精度DAC，可用于建立相应的总速率吞吐量的下限。我们的研究结果表明，对于具有128个天线BS服务16个UE的大规模MU-MIMO-OFDM系统，仅需要3- 4个DAC比特来实现10^-4的未编码BER，与无限分辨率情况相比，性能损失可以忽略不计，代价是额外的带外发射。此外，我们的研究结果强调了考虑低精度DAC引起的固有空间和时间相关性的重要性。
2019-01-17 cs.IT math.IT
Uplink Performance of Wideband Massive MIMO with One-Bit ADCs
模数转换器（ADC）占大规模MIMO基站总功耗的很大一部分。1位ADC是降低功耗的一种方法。本文分析了使用1位ADC的大规模MIMO系统中单载波和OFDM传输的频谱效率。封闭形式的可实现速率，即，对于具有大量信道抽头的宽带系统，推导出容量的下限，该宽带系统采用低复杂度线性信道估计和符号检测。量化在符号检测中导致两种类型的误差。在大规模MIMO中，循环对称误差变为高斯，并且随着天线数量的增加而消失。接收干扰能量中符号持续时间的变化会引起幅度失真，严重影响OFDM系统的性能。随着信道抽头数的增加，幅度失真消失，OFDM具有与单载波传输相同的性能。本文的一个主要结论是宽带大规模MIMO系统与1位ADC配合使用效果良好。
2016-10-17 cs.IT math.IT
Grassmannian Beamforming for MIMO-OFDM Systems with Frequency and Spatially Correlated Channels Using Huffman Coding
多输入多输出（MIMO）预编码是可以显著增强通信链路的有效方案。然而，这种增强是有代价的。许多预编码方案需要在发射机处通过来自接收机的反馈获得的信道知识。针对正交频分复用（OFDM）和MIMO的自然共同融合，利用频域和空间域的信道相关性来降低频分双工（FDD）系统中所需的反馈速率。建议的反馈方法是基于霍夫曼编码，并在这里采用的单流的情况下。该方法导致所需的反馈速率的显着降低，而没有任何性能损失。所提出的方法可以扩展到多流的情况。
2009-07-27 cs.IT math.IT
Hardware-Aware Beamspace Precoding for All-Digital mmWave Massive MU-MIMO
在毫米波（mmWave）频率下操作的大规模多用户多输入多输出（MU-MIMO）无线系统使得能够向大量用户同时进行宽带数据传输。为了降低全数字基站架构中MU预编码的复杂度，我们提出了一种两阶段预编码架构，该架构首先使用波束空间域中的稀疏矩阵执行预编码，然后进行快速傅立叶逆变换，将结果转换到天线域。稀疏预编码矩阵需要少量乘法器，并支持常规硬件架构，这允许设计硬件高效的全数字预编码器。仿真结果表明，我们的方法接近传统的维纳滤波器预编码的错误率与超过2倍降低复杂度。
2021-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Linear Precoding Strategies for Wideband Non-Cooperative Systems based on Game Theory-Part I: Nash Equilibria
在这篇由两部分组成的论文中，我们提出了一种基于博弈论公式的分散策略，以找出由一组共享相同物理资源的宽带链路组成的多点对多点通信系统的最佳预编码/复用矩阵，即，时间和带宽。我们假设，作为最优性标准，实现纳什均衡，并考虑两个可选的优化问题：1）竞争最大化的互信息的每一个链接，给定的限制，对发射功率和频谱屏蔽的无线电频谱管理机构强加;以及2）在与上述相同的约束条件下，使用有限阶星座，加上对平均错误概率的约束。在本文的第一部分中，我们首先证明了两个非合作博弈的解集总是非空的，并且只包含纯策略。然后，我们证明了这两个游戏的最佳预编码/复用方案导致信道对角化结构，使这两个矩阵值的问题可以在一个更简单的统一的矢量功率控制游戏重铸，没有性能损失。因此，我们研究这个简单的游戏，并获得充分条件，确保唯一的纳什均衡。有趣的是，虽然在更强的约束下推导，例如光谱掩模约束，但我们的唯一性条件比以前已知的条件具有更广泛的有效性。最后，我们通过比较其性能与帕累托最优集中式方案的性能来评估所提出的分散式策略的优点。为了达到纳什均衡的游戏，在第二部分中，我们提出了替代分布式算法，以及他们的收敛条件。
2007-07-04 cs.GT cs.IT math.IT
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
Low Peak-to-Average Power Ratio FBMC-OQAM System based on Data Mapping and DFT Precoding
本文提出一种基于数据映射和DFT预编码的map-DFT-spread FBMC-OQAM方案，通过共轭对称规则映射发射数据并避免OQAM预处理，从而实现比简单DFT扩频更优的PAPR降低，并揭示了PAPR与带外性能的权衡。
2023-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation and Hybrid Combining for Wideband Terahertz Massive MIMO Systems
太赫兹（THz）通信被广泛认为是未来6G无线系统的关键推动者。然而，由于信道的频率选择性，THz链路受到高传播损耗和符号间干扰的影响。大规模多输入多输出（MIMO）以及正交频分复用（OFDM）可以用来处理这些问题。然而，当基站（BS）天线阵列上的传播延迟超过符号周期时，BS阵列的空间响应在OFDM子载波上变化。这种被称为波束偏斜的现象使得窄带组合方法无效。另外，在训练阶段期间没有组合增益的情况下，信道估计变得具有挑战性。在这项工作中，我们解决了宽带太赫兹大规模MIMO均匀平面阵列的信道估计和混合合并问题。具体来说，我们首先介绍了一个低复杂度的波束斜斜抑制方案的基础上的真实时间延迟。接下来，我们提出了一种新的流行的正交匹配追踪（OMP）算法的变体，以准确地估计低训练开销的信道。我们的信道估计和混合合并方案进行了理论和数值分析。此外，所提出的方案被扩展到多天线用户的情况下。仿真结果显示，我们的设计相比，标准的窄带合并和基于OMP的信道估计提供的性能增益。
2021-02-12 cs.IT eess.SP math.IT
Subcarrier grouping with environmental sensing for MIMO-OFDM systems over correlated double-selective fading channels
随着MIMO-OFDM系统中物理天线数和子载波数的增加，信道侧信息反馈量和信号预编码复杂度的增加将消耗更多的系统资源，甚至达到不可容忍的程度。为了解决这个问题，以前的工作主要集中在固定的子载波分组大小和预编码的MIMO信号在同一组与酉信道状态信息（CSI）。它可以减少系统的负担，但这样的过程会导致系统容量的损失，由于在预编码过程中的信道失配。在本文中，我们考虑了MIMOOFDM系统在双选择i.i.d.瑞利信道的容量损失，并从理论上研究了群大小与容量损失之间的定量关系.利用我们的理论结果，我们还提出了一个自适应子载波分组算法，它不仅能够有一个很好的控制系统的服务质量，但也减少了系统负担显着。数值结果表明，MIMO-OFDM系统的系统设计提供了有价值的见解，并表明所提出的子载波分组方案是非常有效的，在一些常见的情况下。
2017-06-19 cs.IT math.IT
Massive MU-MIMO-OFDM Uplink with Direct RF-Sampling and 1-Bit ADCs
模数转换器（ADC）技术的进步为直接对宽带射频（RF）信号进行数字化提供了可能性，从而避免了模拟下变频的需要。在这项工作中，我们考虑了一个基于正交频分复用（OFDM）的大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）上行链路系统，该系统依赖于在基站直接RF采样和数字化接收到的RF信号与1位ADC。利用Bussgang定理，我们提供了一个解析表达式的误差矢量幅度（EVM）实现的数字下变频和迫零合并。我们的结果表明，直接RF采样1位ADC实现低EVM，并支持大规模MU-MIMO-OFDM上行链路中的高阶星座。
2019-07-16 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Impact of ADC and Fronthaul Quantization in Cell-Free Massive MIMO-OFDM Uplink
Bilkent University（比尔肯特大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文研究了大规模MIMO-OFDM上行链路中ADC和前haul量化的联合影响，提出了一种前haul策略以减少量化伪影，通过高效算法重建未量化的信号以提升传输效率。
2026-01-10 cs.IT eess.SP math.IT
Modular CSI Quantization for FDD Massive MIMO Communication
我们考虑在频分双工（FDD）系统中的高维MIMO传输。对于预编码，频率选择性信道必须由用户测量、量化并反馈到基站。当天线的数量非常高时，这通常导致过高的量化复杂度和大的反馈。在5G新无线电（NR）中，已经为此应用了模块化量化方法，其中首先为整个频率选择性信道识别低维子空间，然后将子带信道线性映射到该子空间并量化。我们分析了如何在这样一个模块化的方案中的组件有助于整体量化失真。基于此分析，我们改进了模块化方法中的技术组件，并提出了正交归一化宽带预编码方案和顺序宽带预编码方法，这些方法比传统方法提供了相当大的增益。我们比较的性能开发的量化方案，现有技术通过模拟方面的投影失真，整体失真和频谱效率，在一个场景中与一个现实的空间信道模型。
2023-03-23 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Linear Precoding Strategies for Wideband Non-Cooperative Systems based on Game Theory-Part II: Algorithms
在这篇由两部分组成的论文中，我们解决了为一组共享相同物理资源的非合作链路找到最佳预编码/复用方案的问题，例如，时间和带宽。我们考虑两个可选的优化问题：P.1）的最大化的互信息在每个链路上，给定的约束的发射功率和频谱屏蔽;和P.2）的最大化的传输速率在每个链路上，使用有限阶星座，在相同的约束P.1，加上约束的最大平均错误概率在每个链路上。为了找到分散的战略，我们采用的最优性标准的纳什均衡的实现，因此，我们制定了两个问题P.1和P.2的战略非合作（矩阵值）游戏。在这篇由两部分组成的论文的第一部分中，在推导出两种博弈的线性收发器的最优结构之后，我们提供了一组统一的充分条件，以保证纳什均衡的唯一性。在这第二部分，我们专注于实现的均衡，并提出替代分布式迭代算法，解决这两个游戏。具体而言，新提出的算法如下：1）顺序和同时迭代注水算法，结合光谱掩模约束; 2）顺序和同时梯度投影算法，建立一个有趣的链接与变分不等式问题。我们的主要贡献是提供充分条件的全局收敛性的所有建议的算法，虽然来自更强的约束下，例如光谱掩模约束，具有更广泛的有效性比收敛条件已知在当前文献中的顺序迭代注水算法。
2007-07-05 cs.GT cs.IT math.IT
