Modern wireless channels are increasingly dense and mobile making the channel highly non-stationary. The time-varying distribution and the existence of joint interference across multiple degrees of freedom (e.g., users, antennas, frequency and symbols) in such channels render conventional precoding sub-optimal in practice, and have led to historically poor characterization of their statistics. The core of our work is the derivation of a high-order generalization of Mercer's Theorem to decompose the non-stationary channel into constituent fading sub-channels (2-D eigenfunctions) that are jointly orthogonal across its degrees of freedom. Consequently, transmitting these eigenfunctions with optimally derived coefficients eventually mitigates any interference across these dimensions and forms the foundation of the proposed joint spatio-temporal precoding. The precoded symbols directly reconstruct the data symbols at the receiver upon demodulation, thereby significantly reducing its computational burden, by alleviating the need for any complementary decoding. These eigenfunctions are paramount to extracting the second-order channel statistics, and therefore completely characterize the underlying channel. Theory and simulations show that such precoding leads to ${>}10^4{\times}$ BER improvement (at 20dB) over existing methods for non-stationary channels.


翻译:现代无线频道日益密集和移动,使得频道高度不固定。时间变化分布以及这种频道中存在多度自由(例如用户、天线、频率和符号)的共同干扰,在实践中使得常规预编码亚最佳度在实践上成为常规的亚优化,并导致对其统计数据的定性历来不甚完善。我们工作的核心是,对Mercer的理论进行高顺序的概括,以将非静止通道分解成分通道(2-Degenerations),这些分通道在自由度之间相互交错。因此,以最佳衍生系数传输这些电子元功能最终减轻了这些维度之间的任何干扰,并构成了拟议联合空间-时序预编码的基础。预编码符号直接重建了接收器在降压时的数据符号,从而大大减轻了计算负担,从而减轻了任何辅助解码需要。这些元分解功能对于提取二级前频道统计数据至关重要,因此,以最佳衍生系数传送这些源功能最终减轻了在这些维度之间的干扰,并构成了拟议的联合空间-时序序序序 4,从而完全地展示了现有轨道上的模拟方法。

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