Asymptotic Analysis of General Multiuser Detectors in MIMO DS-CDMA Channels
我们分析了MIMO DS-CDMA信道与一般的多用户检测器，包括一个非线性多用户检测器，使用副本的方法。在多用户情况下，如果采用空间扩频方案，则多用户检测器将MIMO DS-CDMA信道解耦为一组单用户SIMO高斯信道。另一方面，如果不采用空间扩展方案，则它被解耦成一组单用户MIMO高斯信道。具有空间扩展方案的MIMO DS-CDMA信道的频谱效率与不具有空间扩展方案的使用最优空时分组码的MIMO DS-CDMA信道的频谱效率相当。在QPSK数据调制方案的情况下，具有MMSE检测器的MIMO DS-CDMA信道的频谱效率示出{ \it瀑布}行为，并且当系统负载刚好低于{ \it瀑布}行为的转变点时非常接近于对应的总容量。我们的结果意味着，考虑到数据调制方案的多用户检测器的性能可以远远优于线性多用户检测器。
2007-06-21 cs.IT math.IT
Optimization of sequences in CDMA systems: a statistical-mechanics approach
统计力学方法不仅可用于分析无线通信系统的宏观系统性能，而且可用于讨论无线通信系统的设计问题。本文讨论了码分多址（CDMA）系统中扩频序列的设计问题，作为一个例子，说明了统计力学方法的实用性。本文用复制方法分析了随机扩频CDMA信道输入输出之间的平均互信息，并讨论了以平均互信息作为优化度量的优化问题。它已被证明是最大化的平均互信息正交不变的随机Welch界相等（WBE）扩展序列。
2008-10-01 cs.IT math.IT
Precoding for the Sparsely Spread MC-CDMA Downlink with Discrete-Alphabet Inputs
稀疏签名已被提出用于CDMA上行链路以降低多用户检测复杂度，但它们尚未被充分利用用于其下行链路对应物。在这项工作中，我们提出了一个多载波CDMA（MC-CDMA）的下行链路通信，其中定期稀疏签名部署在频域。以符号检测的角度来看，我们制定了一个问题，适合于下行链路与离散字母作为输入。该问题的解决方案为基站提供了一种功率有效的预编码算法，其服从移动站处的最小符号错误概率（SEP）要求。在该算法中，签名稀疏性是至关重要的，以减少预编码的复杂性。数值结果证实，在相同的SEP目标下，与迫零预编码和具有优化正则化参数的正则化迫零预编码相比，所提出的预编码具有与系统负载相关的功率降低增益。对于一个固定的系统负载，它也表明，稀疏MC-CDMA与稀疏水平的适当选择达到几乎相同的功率效率和链路吞吐量的密集MC-CDMA的预编码复杂度降低，由于稀疏签名。
2017-02-08 cs.IT math.IT
Performance of Single User vs. Multiuser Modulation in Wireless Multicarrier (MC) Communications
本文的主要目的是比较块传输系统的性能分析的码分多址（CDMA）调制在广义多载波环境与线性调制技术的单用户和多用户。对不同的直接序列码分多址（DS-CDMA），如MC-CDMA、MC-DS-CDMA、MC-SS-CDMA，也将对GMC-CDMA多用户的有效性进行判断。分析比较将在计算的比特错误概率的频率选择性和缓慢平坦衰落信道的不同调制技术。比特出错率应该是性能的良好指标。分析了DS-CDMA在频率选择性信道和MC-CDMA在平坦衰落信道下的容限特性，并推导了块扩频多用户多载波系统通过块符号扩频和快速傅立叶变换（FFT）运算改善的容量和出错率性能。GMC-CDMA应该给出保证的符号恢复，而不管信道限制。
2013-05-31 cs.IT math.IT
Quasi-Large Sparse-Sequence CDMA: Approach to Single-User Bound by Linearly-Complex LAS Detectors
我们提出了一种准大随机序列（QLRS）CDMA，其中K个用户通过一个频谱扩展因子为N的公共信道接入一个点。每个比特由时间扩展因子B扩展，并在时间和频率上扩展的BN码片随机序列上跳跃。每个用户复用并发送B个扩展比特，并且总信道负载为α = K/N比特/s/Hz。线性复数LAS检测器检测传输的比特。当B趋于无穷大时，如果α < 1/2 - 1/（4ln ~ 2），则每个发送比特在高SNR状态下达到BER的单比特界，就好像没有干扰比特一样。在仿真中，当比特数BK >= 500时，每个比特可以接近高达1比特/秒/赫兹的α的单比特界限。在本文中，我们进一步提出了准大稀疏序列（QLSS）CDMA，它是将QLRS-CDMA中的稠密序列替换为稀疏序列。仿真结果表明，当非零码片数仅为16时，误码率已经接近于QLRS-CDMA，而由于序列稀疏性，复杂度显著降低。
2008-02-23 cs.IT math.IT
Tight Bounds on the Capacity of Binary Input random CDMA Systems
我们考虑在二进制输入加性高斯白噪声信道上使用随机扩频码分的多址通信。对于一般的对称分布的扩展系数，在大量的用户的限制下，我们证明了一个上限的容量，它匹配的公式，Tanaka通过使用副本的方法得到的。我们还显示了各种相关的量，包括互信息，容量和自由能的浓度。数学方法是相当普遍的，并允许我们讨论其他多用户场景的扩展。
2008-03-10 cs.IT math.IT
Performance Improvement of Iterative Multiuser Detection for Large Sparsely-Spread CDMA Systems by Spatial Coupling
Kudekar等人证明了低密度奇偶检验（LDPC）码的置信传播（BP）性能可以通过空间耦合提高到最大后验概率（MAP）性能。本文将空间耦合应用于稀疏扩频码分多址（CDMA）系统，以提高基于BP算法的迭代多用户检测性能。两个迭代接收器的基础上BP被认为是：一个接收器是基于精确BP和其他的近似BP与高斯近似。两个BP接收机的性能评估通过密度演化（DE）在密集的限制后，采取大系统的限制，其中的用户数和扩频因子趋于无穷大，而它们的比例保持不变。两个BP接收器被示出在这些限制中实现彼此相同的性能。此外，对所获得的DE方程采取连续极限意味着两个BP接收器的性能可以被提高到通过符号方式MAP检测（称为单独最佳检测）经由空间耦合实现的性能。数值模拟表明，空间耦合可以提供一个显着的改善比特出错率有限大小的系统，特别是在该地区的高系统负载。
2014-02-28 cs.IT math.IT
Asynchronous CDMA Systems with Random Spreading-Part II: Design Criteria
研究了完全异步码分多址（CDMA）系统。在第一部分中，异步CDMA系统的基本限制分析的频谱效率和SINR的最佳线性检测器的输出。第二部分的重点是低复杂度的线性多用户检测器的系统中，许多用户承认一个多级表示，如降低秩多级维纳滤波器，多项式扩展检测器，加权线性并行干扰消除器的设计。本文研究了超宽带、码片脉冲整形和时延分布对次优线性接收机结构CDMA系统的影响。给出了通用重量设计的递推表达式。在信干噪比方面的性能推导出在大系统的限制和同步系统的性能改善量化。这些考虑区分了形成离散时间统计的两种方法：码片匹配滤波和过采样。
2009-11-26 cs.IT math.IT math.PR
Improvement of BP-Based CDMA Multiuser Detection by Spatial Coupling
Kudekar等人证明了低密度奇偶校验码的置信传播（BP）阈值可以通过空间耦合提升到最大后验概率（MAP）阈值。本文将空间耦合应用于随机扩频码分多址（CDMA）系统，以提高基于BP算法的多用户检测（MUD）性能。空间耦合CDMA系统可以看作是具有两个传输阶段的多码CDMA系统。大系统分析表明，空间耦合可以提高BP网络的性能，但BP网络的性能与个体最优（IO）性能之间存在差距。
2011-04-20 cs.IT math.IT
We consider asynchronous CDMA systems in no-fading environments with a particular focus on a certain user. This certain user is called a desired user in this paper. In such a situation, an optimal sequence, maximum Signal-to-Interference plus Noise Ratio (SINR) and the maximum capacity for a desired user are derived with other spreading sequences being given and fixed. In addition, the maximum SINR and the optimal sequence for a desired user are written in terms of the minimum eigenvalue and the corresponding eigenvector of a matrix, respectively. Since it is not straightforward to obtain an e…
2019-06-09 cs.IT math.IT
A Family of Likelihood Ascent Search Multiuser Detectors: Approach to Single-User Performance via Quasi-Large Random Sequence CDMA
自从Tse和Verdu证明了全局最大似然（GML）检测器在大随机扩频（LRS）CDMA的极限下达到单位渐近多用户效率（AME）以来，还没有发现次优检测器达到单位AME。本文证明了在LRS-CDMA系统中，当信道负载< 1/2 - 1/（4ln ~ 2）bits/s/Hz时，具有线性比特复杂度的WSLAS检测器可以达到单位AME。对于任意用户数的实际系统，本文提出了一种准LRS-CDMA系统，使其在高信噪比条件下接近单用户性能。
2007-11-24 cs.IT math.IT
Bounds on the Sum Capacity of Synchronous Binary CDMA Channels
在本文中，我们得到了一个家庭的下界的码分多址（CDMA）信道的总容量假设二进制输入和二进制签名码的存在下，具有任意分布的加性噪声。这个家庭的包络给出了一个相对紧密的下限方面的用户数，扩展增益和噪声分布。无噪声和有噪声信道的推导方法不同，但当噪声方差趋于零时，有噪声信道界接近无噪声情况。下界的行为表明，对于小的噪声功率，用户的数量可以比扩频增益多得多，而没有任何显着的信息丢失（过载CDMA）。在通常的假设下，用户发送同样可能的二进制比特的存在下，具有任意分布的加性噪声的一个固定的上限也来自。随着噪声水平的增加，和/或，用户数和扩频增益的比率增加，所确定的上限接近下限。我们还推导出了我们的边界的渐近极限，可以与田中使用统计物理技术获得的公式进行比较;他的边界接近于我们对大尺度系统的约束上限。
2009-05-07 cs.IT math.IT
A Blind Adaptive CDMA Receiver Based on State Space Structures
码分多址（CDMA）是一种基于扩频技术的信道接入方法，被世界范围内的各种无线电技术所使用。通常，在诸如CDMA 2000和WCDMA的许多移动标准中，CDMA被用作接入方法。本文研究了宽带CDMA系统在多径传播环境下的盲多用户均衡问题。在此，我们提出了三种新的盲接收方案，这是基于状态空间结构和独立分量分析（ICA）。这些盲状态空间接收机（BSSR）不需要知道传播参数或用户的扩频码序列，它们主要利用源信号之间的统计独立性的自然假设。我们还开发了三个半盲自适应检测器，将新的自适应方法纳入标准RAKE接收机结构。广泛的比较案例研究，这些方法的比特出错率（BER）性能的基础上，进行了不同的用户数，每个用户的符号，和信号噪声比（SNR）相比，与传统的检测器，包括盲多用户检测器（BMUD）和线性最小均方误差（LMMSE）。结果表明，本文提出的方法在从接收到的混合CDMA信号中估计符号信号方面优于其他检测器。此外，新的盲检测器减轻了CDMA中的多址干扰（MAI）。
2016-01-14 cs.IT cs.LG math.IT
Blind Adaptive Subcarrier Combining Technique for MC-CDMA Receiver in Mobile Rayleigh Channel
针对移动瑞利衰落信道下的MC -CDMA接收机，提出了一种新的子载波合并技术.该算法利用用户在不同子载波上重复扩频序列形成的结构，在不知道信道幅度和训练序列的情况下，同时抑制多址干扰（MAI）和提供隐式信道跟踪。这是通过采用简单的梯度下降算法自适应地对每个符号周期中的每个子载波进行加权来实现的，以满足具有明智的步长选择的恒模（CM）标准。与传统的最大比合并和等增益合并技术相比，即使在高信道多普勒速率下，也以O（N）的数量级具有相似的复杂度来显示改进的BER和用户容量性能。
2011-02-26 cs.IT math.IT
Spreading Code and Widely-Linear Receiver Design: Non-Cooperative Games for Wireless CDMA Networks
研究了接收端采用宽线性检测的多用户无线码分多址数据网上行链路非协作收发机的优化问题。虽然以前在这方面的工作集中在一个简单的实信号模型，在本文中使用的数据的基带复表示，以便适当地考虑到接收信号的I和Q分量。对于接收信号不正确的情况，考虑了一种宽线性接收结构，分别处理数据及其复共轭。几个非合作的资源分配游戏被认为是这种新的情况下，通过使用宽线性检测的性能增益进行了评估，通过理论分析。数值结果证实了理论研究结果的有效性，并表明，利用非合作资源分配中的数据的不适当的性质带来显着的多用户无线系统的性能改善。
2009-06-18 cs.GT cs.IT math.IT
Performance of STBC MC-CDMA systems over outdoor realistic MIMO channels
本文研究了在室外实际下行链路中使用两个发射和接收天线的正交空时分组编码MC-CDMA系统。假设在发射机处没有信道状态信息，我们比较了几种线性单用户检测和扩频方案，有或没有信道编码，实现1-2比特/s/Hz的频谱效率。不同的结果表明，空间分集显着提高MC-CDMA系统的性能，并允许不同的码片映射，而不会显着降低性能。此外，全球系统表现出良好的权衡之间的复杂性在移动站和性能。然后，Alamanti的STBC MC-CDMA方案从频率和空间分布中获得充分的益处，并且可以被认为是第4代移动无线电系统的空中接口下行链路的非常现实和有前途的候选方案。
2006-07-06 cs.IT math.IT
Large-System Analysis of Joint Channel and Data Estimation for MIMO DS-CDMA Systems
本文提出了一个大系统的性能分析的联合信道估计，多用户检测，每用户解码（CE-MUDD）的随机扩展多输入多输出（MIMO）直接序列码分多址（DS-CDMA）系统。研究了一种基于逐次译码和线性最小均方误差（LMMSE）信道估计的次优接收机。副本的方法，在统计力学中开发的，是用来评估在大系统的限制，其中用户的数量和扩频因子趋于无穷大，而它们的比率和发射和接收天线的数量保持不变的性能。将基于LMMSE信道估计的联合CE-MUDD的性能与基于单次LMMSE信道估计的几个接收器的频谱效率进行比较，其中解码的数据符号不用于细化初始信道估计。结果表明，联合CE-MUDD的使用显着降低了由于导频信号的传输，特别是对于多天线系统的速率损失。因此，与基于单次信道估计的接收机相比，联合CE-MUDD可以提供显著的性能增益。
2011-04-20 cs.IT math.IT
Blind user detection in doubly-dispersive DS/CDMA channels
在这项工作中，我们考虑的问题，检测一个新的用户在一个直接序列/码分多址（DS/CDMA）系统与双色散衰落信道的存在，我们提出了一种新的盲检测策略，只需要知识的扩频码的用户被检测，但没有先验信息的时变信道冲激响应和多址干扰的结构。该检测器具有有限的恒虚警率（CFAR）的设计假设下，同时提供令人满意的检测性能，即使在存在强同信道干扰和高用户移动性。
2009-09-17 cs.IT math.IT
New Power Estimation Methods for Highly Overloaded Synchronous CDMA Systems
在CDMA系统中，接收到的用户功率由于用户的移动距离而变化。因此，CDMA接收机由两级组成。第一级是功率估计器，第二级是多用户检测器（MUD）。用于估计用户功率的传统方法适用于欠载或满载情况（当用户数量小于或等于扩频增益时）。这些方法不能工作的过载CDMA系统，因为用户之间的高干扰。由于带宽变得越来越有价值，因此值得考虑过载的CDMA系统。本文提出了一种适用于高斯输入的过载CDMA系统的最优用户功率估计方法。我们还介绍了一个次优的方法，具有较低的复杂性，其性能非常接近最佳的。我们将证明所提出的方法适用于高度过载的系统（对于仅具有m个芯片的系统，最多m（m + 1）=2个用户）。所提出的方法的性能通过仿真证明。此外，一类签名集的建议，似乎是最佳的从功率估计的角度来看。此外，提出了一种比最优高斯输入法更精确的二进制输入CDMA系统的迭代估计方法。
2011-04-24 cs.IT math.IT
A Unified Approach to Energy-Efficient Power Control in Large CDMA Systems
针对码分多址（CDMA）网络，提出了一种统一的节能功率控制方法。该方法适用于一个大家庭的多用户接收机，包括匹配滤波器，解相关器，线性最小均方误差（MMSE）接收机，和（非线性）最佳检测器。它利用了线性关系，已被证明存在于发射功率和输出信号干扰加噪声比（SIR）在大系统的限制。结果表明，对于这个家庭的接收器，当用户寻求自私地最大化自己的能量效率，纳什均衡SIR平衡。此外，一个统一的功率控制（UPC）算法，以达到纳什均衡的建议。该算法通过迭代计算大系统的多用户效率来调整用户的发射功率，该效率与瞬时扩频序列无关。该算法的收敛性证明了匹配滤波器，解相关器，和MMSE接收机，并证明了通过仿真的最佳检测器。此外，在有限大小的系统中的算法的性能进行了研究，并与传统的功率控制方案，其中用户功率取决于瞬时扩频序列的性能进行了比较。
2007-04-30 cs.IT math.IT
Performance Analysis of CDMA Signature Optimization with Finite Rate Feedback
分析了有限速率反馈下CDMA签名优化的性能。对于特定的用户，接收端从签名码本中选择一个签名向量，以避免来自其他用户的干扰，并通过有限速率和无差错的反馈链路将相应的索引反馈给该用户。我们假设码本是随机构造的，其中条目是独立的且各向同性分布的。它已被证明，随机构造的码书是渐近最优的。在本文中，我们考虑两种类型的签名选择标准。一个是选择最小化来自其他用户的干扰的特征向量。另一种是选择特征向量以匹配最弱干扰方向。通过使处理增益、用户数和反馈比特以固定比率接近无穷大，我们推导出了计算这两种准则的平均干扰的精确渐近公式。我们的模拟证明了理论公式。分析可以扩展到评估信号干扰加噪声比的匹配滤波器和线性最小均方误差接收机的性能。
2006-03-09 cs.DM cs.IT math.IT
Asymptotic Spectral Distribution of Crosscorrelation Matrix in Asynchronous CDMA
研究了随机扩频短码/长码异步直接序列码分多址（DS-CDMA）系统互相关矩阵的渐近谱分布。离散时间判决统计量作为所有用户的一组符号匹配滤波器的输出样本而获得。研究了当每个用户发送的符号数趋于无穷大时的互相关矩阵。有两个层次的反物质主义被认为是。一种是码元异步但码片同步，另一种是码片异步。利用矩收敛定理证明了非随机ASD的存在性，重点讨论了互相关矩阵的渐近特征值矩的推导。AEM计算采用基于集合划分理论中的非交叉划分的组合数学方法。用AEM方法计算了异步CDMA系统线性接收机的频谱效率和最小均方误差（MMSE）。
2008-10-06 cs.IT math.IT
Asynchronous CDMA Systems with Random Spreading-Part I: Fundamental Limits
本文计算了在大系统极限下随机扩频的异步码分多址（CDMA）系统的频谱效率，该系统允许任意码片波形和频率平坦衰落。信号干扰和噪声比（SINR）的次优接收机，如线性最小均方误差（MMSE）检测器，推导出。该方法是通用的，并且可选地甚至允许通过对接收信号进行欠采样而获得的统计。所有的性能指标作为一个功能的芯片波形和延迟分布的用户在大系统的限制。事实证明，在码片级上同步用户会损害带宽大于奈奎斯特带宽的所有码片波形的性能，例如，积极的滚降因素。例如，在UMTS标准中要求的脉冲整形的情况下，用户同步在10 dB归一化信噪比下将频谱效率降低高达12%。并行性的好处源于这样的发现，即如果用户在码片级上不同步，则码片波形的过量带宽实际上跨越信号空间中的附加维度。线性MMSE检测器的分析表明，限制干扰的影响，可以在用户域和频域解耦，从而产生的有效干扰谱密度的概念。这推广和完善了Tse和Hanly的有效干扰概念。在第二部分中，分析扩展到任何线性检测器，承认一个表示为多级检测器和准则的设计低复杂度的多级检测器与通用的权重。
2009-11-28 cs.IT math.IT math.PR
Errorless Codes for Over-loaded CDMA with Active User Detection
在本文中，我们介绍了一类新的代码过载同步无线CDMA系统，它增加了一个固定数量的芯片，而不会引入任何错误的用户数。此外，这些代码支持主动用户检测。我们推导出一个上限的用户数与一个固定的扩频因子。此外，我们提出了一个ML解码器的子类，这些代码是计算实现。虽然对于我们的模拟，我们考虑的情况是比在实践中发生的情况更糟，模拟结果表明，这种编码/解码方案是强大的加性噪声。作为一个例子，对于64个芯片和88个用户，我们提出了一个编码/解码方案，可以获得任意小的错误概率，这是计算上可行的，可以检测到活跃用户。此外，我们证明，这是可能的用户数不能超过230。
2008-10-04 cs.IT math.IT
The Influence of Adaptive Multicoding on Mutual Information and Channel Capacity for Uncertain Wideband CDMA Rayleigh Fading Channels
研究了宽带DS-CDMA瑞利衰落信道中信道状态信息不完全的自适应调制问题。我们假设一个多维的信号子空间跨越的随机扩频码（multicoding）的集合，并研究了子空间的尺寸和概率分布的传输符号的信道输入和输出之间的互信息的不确定性的存在下，关于信道的真实状态的影响。我们开发近似的互信息，以及上界和下界的互信息，明确规定的尺寸的信号星座，可解决的衰落路径的信道上，当前估计的信道状态，和信道估计的均方误差。我们分析这些近似和界限，以量化信号的尺寸和符号分布对系统性能的影响。
2006-04-07 cs.IT math.IT
Composite CDMA - A statistical mechanics analysis
码分多址接入（CDMA），其中分配给用户的扩频码包含随机元素，近来已成为CDMA研究的基石。该结构中的随机元素特别有吸引力，因为它在利用多址信道时提供了鲁棒性和灵活性，同时在传输功率方面没有做出重大牺牲。随机码是从一些合奏，在这里，我们认为结合两个标准的范例，稀疏和密集分布的代码，在一个单一的复合代码合奏的可能性。复合代码分析包括在大系统极限下的性能的副本对称计算，以及通过复合置信传播算法对有限系统的调查。各种各样的代码进行检查，重点是高多址干扰制度。在大尺寸限制和有限的系统中，我们演示的情况下，复合代码具有典型的性能超过稀疏和密集的代码在等效的信噪比。
2009-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cs.IT
Uplink Throughput in a Single-Macrocell/Single-Microcell CDMA System, with Application to Data Access Points
本文研究了一种两层CDMA系统，其中微小区基站被转换为数据接入点（DAP），即，一次为一个用户提供高速接入的有限范围基站。微小区（或DAP）用户工作在与宏小区用户相同的频率上，并具有相同的码片速率。然而，它根据干扰条件调整其扩频因子，并因此调整其数据率。相比之下，宏小区服务于多个同时的数据用户，每个用户具有相同的固定速率。单个微小区用户的可分配吞吐量进行检查，并提出了一个简单，准确的近似其概率分布。计算平均吞吐量，每个用户和总的，也提出了。数值结果突出的基础选择过程中使用的脱敏参数的影响。
2005-03-18 cs.IT math.IT
An efficient CDMA decoder for correlated information sources
我们考虑在普遍存在的码分多址（CDMA）方案中相关信息源的检测。我们提出了一个基于消息传递的方案，用于直接检测相关源，而不需要信源编码。检测是在一个传输的二进制符号（字）块上同时完成的。仿真结果表明，与未修改的检测器和源压缩的替代方案相比，误码率有了很大的改善。在实际的模型设置下，包括错误估计的生成马尔可夫转移矩阵和有限长度的扩频码的错误性能改善的鲁棒性。
2010-01-28 cond-mat.stat-mech cs.IT math.IT
Analysis of Belief Propagation for Non-Linear Problems: The Example of CDMA (or: How to Prove Tanaka's Formula)
本文研究二进制信号和加性高斯白噪声环境下的码分多址多用户检测问题。提出了一种基于随机稀疏签名的扩频序列方案和一种线性时间复杂度的基于置信传播的检测算法。在新方案中，每个用户在大系统限制中将其功率传送到有限数量的码片l上。我们分析了BP检测的性能，并证明了在l-> \infty极限下，它们与最优（符号MAP）检测的性能一致。在相同的限制，我们证明了系统的信息容量收敛到田中的随机“密集”签名公式，从而提供了这个公式的第一个严格的理由。除了计算上的方便，新的计划允许优化密切类似于不规则的低密度奇偶检验代码合奏。
2006-02-07 cs.IT math.IT
Statistical Precoder Design for Space-Time-Frequency Block Codes in Multiuser MISO-MC-CDMA Systems
本文提出了一种空时频联合分组编码（STFBC）方案，以充分利用多用户MISO-MC-CDMA系统的空时频自由度。具体地说，我们使用一系列的正交随机码扩频空时码在几个子载波上，以获得多分集增益，而多用户并行传输应用在相同的子载波上，利用多个正交码信道。此外，为了提高系统性能，我们提出了线性预编码到预定的正交STFBC，包括发射方向的选择和功率分配在这些方向上。本文提出了一种基于信道Kronecker相关模型的时域信道统计信息的预编码器设计方法，可以大大减少多载波系统中的反馈量。此外，我们从分集阶数和编码增益的角度分别给出了性能分析。此外，通过渐近分析，我们得到了一些简单的预编码器的设计方法，同时保证了良好的性能。最后，数值结果验证了我们的理论主张。
2014-07-09 cs.IT math.IT
The Enigma of CDMA Revisited
在本文中，我们探讨了神秘的同步CDMA应用于无线和光通信系统下的用户符号和签名矩阵条目非常一般的设置。信道用任意分布的实/复加性噪声建模。解决了两个问题。第一个问题是在这些一般设置下，在没有加性噪声的情况下是否存在过载的无错码，如果存在，是否存在任何实用的最佳解码算法。第二个问题是当用户数据和签名码采用任意实数或复数字母（有限或无限）时，信道容量和的界。针对第一个问题，我们已经开发出实用的最大似然（ML）解码算法过载CDMA系统的一大类字母。针对第二个问题，提出了一个一般定理，其中对于给定的CDMA系统，作为特殊情况，可以导出关于用户数、扩频增益和信噪比（SNR）的和容量下限。为了显示的权力和效用的主要定理，一些特殊情况下的和容量界进行了模拟。本文的一个重要结论是，中小规模CDMA系统的总容量的上、下界同时依赖于输入和特征符号，这与文献中关于大规模CDMA系统的渐近结果相反（本文也证实了这一点），在大规模CDMA系统中，特征符号和统计量在渐近总容量中消失.此外，这些问题是调查的情况下，不是所有的用户都是活跃的。此外，上界和渐近界的推导和数值计算，并与其他推导。
2010-05-05 cs.IT math.IT
There is a growing interest in the transition from 4-step random access to 2-step random access in machine-type communication (MTC), since 2-step random access is well-suited to short message delivery in various Internet of Things (IoT) applications. In this paper, we study a 2-step random access approach that uses code division multiple access (CDMA) to form multiple channels for data packet transmissions with a spreading factor less than the number of channels. As a result, the length of data transmission phase in 2-step random access can be shorter at the cost of multiuser interference. To …
2020-12-29 cs.IT eess.SP math.IT
Exclusion and Guard Zones in DC-CDMA Ad Hoc Networks
在直接序列码分多址（DS-CDMA）ad hoc网络中的中心问题是防止远近问题。本文考虑了两种类型的保护区，可用于控制远近问题：一个基本的禁区和一个额外的CSMA保护区，可以建立的载波侦听多路访问（CSMA）协议。在禁止区中，没有移动设备物理存在，模拟了实际网络中始终存在的移动设备之间的最小物理间隔。潜在的干扰移动站超出了一个发射移动站的禁区，但在其CSMA保护区，是由协议去激活。本文提供了一个DS-CSMA网络的一种或两种类型的保护区的分析。建立了一个有限规模的网络模型，该网络中移动节点数量有限，空间分布均匀。该分析适用于一个封闭形式的表达式中断概率在Nakagami衰落的存在下，条件网络的几何形状。DS-CDMA和非扩频网络的禁区和CSMA保护区之间的权衡进行了探讨。扩展因子和保护区半径在实现指定级别的平均中断概率和传输容量方面提供了设计灵活性。与CSMA保护区相比，禁止区的优点在于，由于网络没有变薄，因此活动移动台的数量保持恒定，并且可以实现更高的传输容量。
2013-04-19 cs.IT math.IT
Generating Functional Analysis for Iterative CDMA Multiuser Detectors
我们研究了软并行干扰消除器（软PIC）的检测动态，其中包括硬PIC作为一个特殊的情况下，码分多址（CDMA）多用户检测，适用于一个随机扩展，完全同步基带未编码的CDMA信道模型与加性高斯白噪声在大系统的限制下完美的功率控制。我们分析了一些迭代检测器的检测动力学，即软PIC，Onsager-reaction-cancelling并行干扰消除器（ORC-PIC）和基于置信传播的检测器（BP-based检测器），通过生成泛函分析（GFA）。GFA使我们能够在不假设消息独立性的情况下研究无限大系统中动力学的渐近行为。我们研究了迭代算法的检测动力学和平稳估计。我们还展示了在大系统极限下迭代多用户检测算法的解耦原理。对于二进制输入的通用迭代多用户检测算法，证明了多用户信道等效于一组独立的单用户加性非高斯信道，在算法的每个阶段，由于多址干扰和Onsager反应，其信噪比都会下降。如果算法取消Onsager反应，则等效的单用户信道与加性高斯白噪声信道一致。我们还讨论了ORC-PIC和基于BP的检测器。
2013-09-10 cond-mat.dis-nn cs.IT math.IT
Accelerating Iterative Detection for Spatially Coupled Systems by Collaborative Training
本文提出了一种加速空间耦合系统迭代检测的新方法。一个SC系统是由多个子系统一维耦合而成的，子系统分为训练和传播两部分。在训练部分的子系统中引入了一种不规则的结构，使得该部分的信息可以被成功地检测到。所获得的可靠信息可以通过传播部分中的子系统在整个系统上传播。为了允许训练部分中的子系统进行协作，在它们之间创建快捷方式以加速该部分的迭代检测。作为SC系统的示例，考虑SC码分多址（CDMA）系统。SC CDMA系统的密度演化表明，所提出的方法可以提供一个显着减少的迭代次数高负载系统。
2013-01-15 cs.IT math.IT
Joint Receiver and Transmitter Optimization for Energy-Efficient CDMA Communications
本文主要研究无线CDMA网络中联合多用户检测和资源分配的跨层节能问题。特别地，假设在上行链路接收机中采用线性多用户检测器，所考虑的情况是允许每个终端改变其发射功率、扩频码和上行链路接收机，以便最大化其自身的效用，该效用被定义为数据吞吐量与发射功率的比率。借助博弈论的方法，建立了一个效用最大化的非合作博弈模型，并证明了存在唯一的纳什均衡，在一定条件下，该均衡也是帕累托最优的.给出了关于SINR最大化和MSE最小化问题之间关系的理论结果，并且，借助于大系统分析的工具，实现了一种新的分布式功率控制算法，基于关于感兴趣的用户的很少的先验信息。在一个大的CDMA系统中的活跃用户所实现的效用配置文件也计算，而且，集中的社会最优解进行了分析。还简要地详细说明了将所提出的框架扩展到多小区场景的考虑。仿真结果证实，所提出的非合作游戏在很大程度上优于竞争的替代品，它表现出相当小的性能损失相对于社会最优解，只有在用户数超过处理增益的情况下。最后，结果也表明，基于大系统分析的理论封闭形式的公式和数值实验的结果之间的良好的协议。
2007-12-09 cs.GT cs.IT math.IT
Large multiple-input multiple-output (MIMO) appears in massive multi-user MIMO and randomly-spread code-division multiple access (CDMA)-based wireless systems. In order to cope with the excessively high complexity of optimal data detection in such systems, a variety of efficient yet sub-optimal algorithms have been proposed in the past. In this paper, we propose a data detection algorithm that is computationally efficient and optimal in a sense that it is able to achieve the same error-rate performance as the individually optimal (IO) data detector under certain assumptions on the MIMO system …
2018-11-05 cs.IT eess.SP math.IT
A Family of Likelihood Ascent Search Multiuser Detectors: an Upper Bound of Bit Error Rate and a Lower Bound of Asymptotic Multiuser Efficiency
本文分析了一类似然上升搜索（LAS）多用户检测器的误码性能。任何LAS检测器的BER的上限是通过与最坏的初始检测器的不动点区域的边界。Verdu发展的不可分解误差的概念被用来收紧上界。在一个特殊的情况下，上界被降低到所有的局部最大似然检测器。其上界与Verdu得到的最佳检测器的上界相当。渐近多用户效率（AME）的下界，然后得到。它示出，有非平凡的CDMA信道，使得LAS检测器可以实现单位AME，而不管用户数。AME下限提供了一种用于进一步寻找用于频谱和功率高效CDMA的良好的扩频序列和功率分布集合的手段。
2008-01-29 cs.IT math.IT
Open vs Closed Access Femtocells in the Uplink
毫微微蜂窝基站在蜂窝网络的覆盖和容量方面发挥着越来越重要的作用。与现有的蜂窝系统相比，毫微微蜂窝基站由终端用户部署和控制，随机定位，并依赖于第三方回程（例如，DSL或电缆调制解调器）。毫微微小区可以被配置为开放获取或封闭获取。开放获取允许任意附近的蜂窝用户使用毫微微小区，而封闭获取将毫微微小区的使用限制为由所有者明确批准的用户。看起来，网络运营商更喜欢开放获取部署，因为这提供了扩展其网络能力的廉价方式，而毫微微小区所有者更喜欢封闭接入，以便保持毫微微小区的容量和对他自己的回程。我们通过数学和模拟表明，现实是更复杂的双方，最好的方法在很大程度上取决于多址接入方案是正交（TDMA或OFDMA，每子带）或非正交（CDMA）。在TDMA/OFDMA网络中，封闭接入在高用户密度下通常是优选的，而在CDMA中，开放获取可以通过减少毫微微小区所经历的远近问题来为家庭用户提供超过200%的增益。本文的结果表明，毫微微小区所有者和网络运营商的利益比通常认为的更兼容，CDMA毫微微小区应配置为开放获取，而OFDMA或TDMA毫微微小区应适应蜂窝用户密度。
2010-02-15 cs.IT math.IT
Understanding fundamental limits of the various technologies suggested for future 5G and beyond cellular systems is crucial for developing efficient state-of-the-art designs. A leading technology of major interest is non-orthogonal multiple-access (NOMA). In this paper, we derive an explicit rigorous closed-form analytical expression for the optimum spectral efficiency in the large-system limit of regular sparse NOMA, where only a fixed and finite number of orthogonal resources are allocated to any designated user, and vice versa. The basic Verdú-Shamai formula for (dense) randomly-spread code…
2018-01-13 cs.IT math.IT
On The Tradeoff Between Two Types of Processing Gain
几乎每个多址（MA）通信系统的特征之一是处理增益。随机码分多址系统（RCDMA）通过扩频序列的使用，将处理增益用于带宽扩展和不同用户发送的信号的正交化。另一种类型的多址系统是脉冲无线电（IR）。在许多方面，IR系统类似于时分多址（TDMA）系统，并且IR系统的处理增益表示实际传输时间与两个连续传输之间的总时间之间的比率（开加关与开比率）。不断激励信道的CDMA系统依赖于扩展序列来使不同用户发送的信号正交化，而IR系统发送一系列短脉冲，并且不同用户发送的信号之间的正交化是通过大多数脉冲来实现的。在接收机处彼此不冲突。在本文中，一般类的MA通信系统，使用这两种类型的处理增益，IR和RCDMA系统被证明是两个特殊情况下，这类更一般的系统。在系统总处理增益较大且固定的约束条件下，分析比较了几种接收机的出错率（BER）随两种处理增益之比的变化关系。它表明，在非符号间干扰（ISI）的信道中，有两种类型的处理增益之间没有折衷。然而，在ISI信道中，存在两种类型的处理增益之间的折衷。此外，RCDMA系统在频率选择性信道中的次最优性。
2005-01-22 cs.IT math.IT
In this paper, we propose a new polar coding scheme for the unsourced, uncoordinated Gaussian random access channel. Our scheme is based on sparse spreading, treat interference as noise and successive interference cancellation (SIC). On the transmitters side, each user randomly picks a code-length and a transmit power from multiple choices according to some probability distribution to encode its message, and an interleaver to spread its encoded codeword bits across the entire transmission block. The encoding configuration of each user is transmitted by compressive sensing, similar to some prev…
2020-07-11 cs.IT math.IT
A Unified Power Control Algorithm for Multiuser Detectors in Large Systems: Convergence and Performance
一个统一的方法来节能功率控制，适用于一个大家庭的接收机，包括匹配滤波器，解相关器，（线性）最小均方误差检测器（MMSE），和单独和联合最佳多用户检测器，最近已被提出的码分多址（CDMA）网络。这种统一功率控制（UPC）算法利用了在大型系统中发射功率与输出信号干扰噪声比（SIR）之间存在的线性关系。UPC算法基于这一原理，通过计算多用户效率，以迭代的方式更新用户的发射功率，以达到期望的目标SIR。在本文中，UPC算法的收敛性证明的匹配滤波器，解相关器，和MMSE检测器。此外，在有限大小的系统中的算法的性能进行了研究，并与现有的功率控制方案进行了比较。UPC算法特别适用于具有随机生成的长扩频序列的系统（即，周期长于一个符号持续时间的序列）。
2005-10-07 cs.IT math.IT
On The Design of Signature Codes in Decentralized Wireless Networks
本文讨论了一种统一的方法，对分散的无线网络中的单独的发射机-接收机对通信。通常，用户不知道彼此的码本，并且没有中央控制器来将网络中的资源分配给用户。介绍了一种随机化信令方案，其中每个用户沿着由一定字母表上的非零元素序列组成的随机生成的扩频码对其高斯信号进行本地扩频。除了扩展之外，每个发射机还在传输之间独立地屏蔽其输出。利用熵幂不等式的条件版本和混合高斯随机向量的微分熵的一个关键引理，为用户开发了可实现的速率。可以看出，随着用户数量的增加，网络的可实现的和复用增益接近集中式正交方案，其中完全避免了多用户干扰。一个有趣的观察是，一般来说，扩频码的元素在底层字母表上不是等概率的。最后，使用最近开发的刘-Viswanath极值不等式，我们提出了一个最优性的结果表明，高斯信号的传输通过扩展和掩蔽产生更高的可实现的速率比最大可实现的速率仅通过应用掩蔽。
2010-03-01 cs.IT math.IT
Non-atomic Games for Multi-User Systems
在这方面的贡献，多用户系统的性能进行了分析，在频率选择性衰落信道的背景下。使用博弈论的工具，提供了一个有用的框架，以确定最佳的功率分配时，用户只知道自己的信道（而完美的信道状态信息是假设在基站）。我们考虑实际情况下的频率选择性信道的上行链路CDMA。这种情况说明了分散式方案的情况，其中终端可获得的网络信息有限。各种接收机被认为是，即匹配滤波器，MMSE滤波器和最佳滤波器。本文的目标是推导出简单的表达式的非合作纳什均衡的移动台的数量变得很大，扩展长度的增加。为此，两个渐近方法相结合。第一个是渐近随机矩阵理论，它使我们能够获得明确的表达的影响，所有其他手机上的任何给定的标记移动。第二种是非原子博弈理论，随着移动设备数量的增长，该理论计算出纳什均衡的良好近似值。
2007-06-30 cs.GT cs.IT math.IT
