Delay alignment modulation (DAM) is an emerging technique for achieving inter-symbol interference (ISI)-free wideband communications using spatial-delay processing, without relying on channel equalization or multi-carrier transmission. However, existing works on DAM only consider multiple-input single-output (MISO) communication systems and assume time-invariant channels. In this paper, by extending DAM to time-variant frequency-selective multiple-input multiple-output (MIMO) channels, we propose a novel technique termed \emph{delay-Doppler alignment modulation} (DDAM). Specifically, by leveraging \emph{delay-Doppler compensation} and \emph{path-based beamforming}, the Doppler effect of each multi-path can be eliminated and all multi-path signal components may reach the receiver concurrently and constructively. We first show that by applying path-based zero-forcing (ZF) precoding and receive combining, DDAM can transform the original time-variant frequency-selective channels into time-invariant ISI-free channels. The necessary and/or sufficient conditions to achieve such a transformation are derived. Then an asymptotic analysis is provided by showing that when the number of base station (BS) antennas is much larger than that of channel paths, DDAM enables time-invariant ISI-free channels with the simple delay-Doppler compensation and path-based maximal-ratio transmission (MRT) beamforming. Furthermore, for the general DDAM design with some tolerable ISI, the path-based transmit precoding and receive combining matrices are optimized to maximize the spectral efficiency. Numerical results are provided to compare the proposed DDAM technique with various benchmarking schemes, including MIMO-orthogonal time frequency space (OTFS), MIMO-orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) without or with carrier frequency offset (CFO) compensation, and beam alignment along the dominant path.


翻译:延迟对齐调制(DAM)是一种新兴技术,通过空间延迟处理实现无符号间干扰(ISI)的宽带通信,而无需依赖信道均衡或多载波传输。然而,现有关于DAM的研究仅考虑多输入单输出(MISO)通信系统,并假设信道是时不变的。本文通过将DAM扩展到时变频率选择性多输入多输出(MIMO)信道,提出了一种称为“延迟-多普勒对齐调制”(DDAM)的新技术。具体而言,通过利用“延迟-多普勒补偿”和“基于路径的波束赋形”,可以消除每条多径的多普勒效应,并使所有多径信号分量同时且建设性地到达接收端。我们首先证明,通过应用基于路径的迫零(ZF)预编码和接收合并,DDAM可以将原始的时变频选信道转化为时变无ISI信道。推导了实现这种转化的必要和/或充分条件。随后,通过渐近分析表明,当基站(BS)天线数量远大于信道路径数时,DDAM通过简单的延迟-多普勒补偿和基于路径的最大比传输(MRT)波束赋形,即可实现时变无ISI信道。此外,对于存在一定可容忍ISI的通用DDAM设计,我们优化了基于路径的发射预编码和接收合并矩阵以最大化频谱效率。最后,通过数值结果将所提出的DDAM技术与多种基准方案进行比较,包括MIMO正交时频空间(OTFS)、无/有载波频率偏移(CFO)补偿的MIMO正交频分复用(OFDM),以及沿主导路径的波束对齐。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
最新内容
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
4+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
4+阅读 · 5月29日
“史诗怒火行动”中美军损失的作战飞机
专知会员服务
4+阅读 · 5月29日
ICML 2026 | 理解上下文持续学习中的泛化与遗忘
专知会员服务
5+阅读 · 5月28日
Agent Harness综述:大模型智能体执行器工程全景
专知会员服务
14+阅读 · 5月28日
《基于理论的威慑效能评估》
专知会员服务
8+阅读 · 5月28日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员