On the Performance of Mismatched Data Detection in Large MIMO Systems

We investigate the performance of mismatched data detection in large multiple-input multiple-output (MIMO) systems, where the prior distribution of the transmit signal used in the data detector differs from the true prior. To minimize the performance loss caused by this prior mismatch, we include a tuning stage into our recently-proposed large MIMO approximate message passing (LAMA) algorithm, which allows us to develop mismatched LAMA algorithms with optimal as well as sub-optimal tuning. We show that carefully-selected priors often enable simpler and computationally more efficient algorithms compared to LAMA with the true prior while achieving near-optimal performance. A performance analysis of our algorithms for a Gaussian prior and a uniform prior within a hypercube covering the QAM constellation recovers classical and recent results on linear and non-linear MIMO data detection, respectively.Comment: Will be presented at the 2016 IEEE International Symposium on Information Theor

ЛИНЕЙНОЕ СУММИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ РАВНОЙ МОЩНОСТИ, ПЕРЕДАВАЕМЫХ ПОСРЕДСТВОМ ОБОБЩЕННОГО КАНАЛА СВЯЗИ С ЗАМИРАНИЯМИ

We suggest the alternative approach based on definition of the moment generating function for the average signal-to-noise ratio (SNR) at the receiver output with the purpose to analyze performance of systems with equal gain combining over Nakagami-n (Rice) and Nakagami-q (Hoyt) fading channels under consideration of land, mobile and satellite telecommunication systems. We derive the exact closed-form mathematical expressions for average symbol error probability and outage probability using the Pade rational approximation to moment generating function of the SNR at the output of the combiner. We investigate the following important receiver performance such as the average SNR at the receiver output, fading, spectral effectiveness at weak input signals. Additionally, we study the rational Pade approximation of the moment generating function applying to the average SNR at the receiver output and evaluate bit error rate and the outage probability. Additionally, we investigate a possibility of modeling a Hoyt fading channel based on presentation Nakagami-m statistical model for evaluation of error performance under the use of equal gain combining technique. Учитывая важность статистических моделей, используемых при описании канала связи с замираниями, подчиняющимися таким законам распределения, как Накагами-n (распределение Райса) и Накагами-q (рас- пределение Хойта), при рассмотрении наземных, мобильных и спутниковых телекоммуникационных систем, мы представляем альтернативный подход, основанный на моментных функциях, для анализа характеристик приемных устройств с линейным суммированием сигналов равной мощности, передаваемых посредством каналов связи с замираниями, которые являются независимыми, но необязательно идентично распределенными в соответствии с законами Райса и Хойта. Получены точные математические выражения для моментных функций отношения сигнал/помеха на выходе сумматора приемного устройства. Исследуются важные критерии характеристик приемнго устройства, такие как среднее отношение сигнал/помеха на выходе приемного устройства, степень замираний, спектральная эффективность в режиме сигналов малой мощности. Кроме того, используя рациональную аппроксимацию Паде, то есть наилучшую рациональную аппроксимацию степенного ряда, применительно к производящей функции моментов отношения сигнал/помеха на выходе приемного устройства, оцениваются средняя вероятность ошибок на символ и вероятность нарушения связи. Мы также исследуем соответствие моделирования замираний в канале связи, описываемых распределением Хойта, с помощью выбранной должным образом модели распределения Накагами-m при условии, что рассматривается помехозащищенность, или коэффициент ошибок приемного устройства при линейном суммировании сигналов равной мощности.

Spectral efficiency and optimal medium access control of random access systems over large random spreading CDMA

This paper analyzes the spectral efficiency as a function of medium access control (MAC) for large random spreading CDMA random access systems that employ a linear receiver. It is shown that located at higher than the physical layer, MAC along with spreading and power allocation can effectively perform spectral efficiency maximization and near-far mitigation.Comment: To appear in IEEE Trans. on Communication