Low-Complexity Block Iterative Receiver for MIMO-OTFS

doi:10.1109/tcomm.2026.3742804

Low-Complexity Block Iterative Receiver for MIMO-OTFS

2026-10-12

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DOI：10.1109/tcomm.2026.3742804

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本文研究了上行链路大规模多输入多输出–正交时频空（MIMO-OTFS）接收机，其中多个用户向基站传输时延-多普勒（DD）域数据。最小均方误差（MMSE）检测所需复杂度为O(U³M³N³），其中U为用户数，M为时延bin数，N为多普勒bin数。这促使本文提出一种低复杂度的块超松弛（BSOR）检测器，无需直接矩阵求逆。由于BSOR方法需要求逆对角子块，我们采用基于快速傅里叶变换（FFT）的循环子块求逆和基于诺伊曼级数展开（NSE）的非循环子块近似。为增强并行性，提出了一种红-黑BSOR（RB-BSOR）变体，该变体将系统划分为独立的块集并实现其同步更新。进一步开发了一种基于张量的表述形式，以实现在图形处理器（GPU）上批量执行所提出的算法。此外，高效的Gram矩阵计算和基于FFT的匹配滤波进一步降低了复杂度。所提出的方法将MMSE检测复杂度降低至O(αU²KMN²)和O(αU²KMN log₂ N)，分别对应NSE和FFT变体，其中α为最大信道时延长度，K为迭代次数。数值结果表明，所提出的检测器在显著降低复杂度和执行时间的同时，实现了接近MMSE的性能。

Keyword:

MIMO-OTFS

delay-Doppler domain

Block-SOR

multi-user MIMO

Parallel processing

Red-Black SOR

low-complexity

MMSE

GPU

RB-BSOR

Low-Complexity Block Iterative Receiver for MIMO-OTFS

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