Max-min Fair Wireless Energy Transfer for Secure Multiuser Communication Systems
研究了下行多用户通信系统中无线能量传输的最大-最小公平性问题。我们的资源分配设计最大限度地提高了多个多天线能量收集接收器（潜在的窃听者）之间的最小收获的能量，同时提供服务质量（QoS）的安全通信多个单天线信息接收器。特别地，算法设计被公式化为非凸优化问题，该非凸优化问题考虑了在信息接收机处的最小所需信号与干扰加噪声比（SINR）约束以及对于给定发射功率预算由能量收集接收机实现的最大可容忍信道容量的约束。所提出的问题制定利用人工噪声生成的双重用途，以促进有效的无线能量传输和安全通信。一个半定规划（SDP）松弛的方法被用来获得所考虑的问题的全局最优解。仿真结果表明，所提出的最佳方案相比，两个简单的基线计划实现了显着的性能增益收获的能量。
2014-04-07 cs.IT math.IT
Principles of Physical Layer Security in Multiuser Wireless Networks: A Survey
本文提供了一个全面的审查领域的物理层安全多用户无线网络。物理层安全性的基本前提是，在存在未经授权的窃听者的情况下，能够在无线介质上交换机密消息，而不依赖于更高层的加密。这主要可以通过两种方式来实现：通过智能地设计发送编码策略而不需要秘密密钥，或者通过利用无线通信介质来在公共信道上开发秘密密钥。该调查首先概述了可以追溯到香农和怀纳在信息理论安全方面的开创性工作的基础。然后，我们描述了安全传输策略的演变，从点到点的渠道，多天线系统，其次是概括多用户广播，多址接入，干扰和中继网络。随后介绍了基于物理层机制的密钥生成和建立协议。然后研究了基于信道编码设计的保密方法，以及基于博弈论和随机几何的跨学科方法的描述。对物理层消息认证的相关问题也作了简要介绍。调查最后提出了对这一领域潜在研究方向的看法。
2014-01-20 cs.IT math.IT
Multiuser Energy Diversity in Energy Harvesting Wireless Communications
能量收集通信由于其广泛的应用和商业化的可行性而引起了人们的极大兴趣。在本文中，我们研究了多用户能量分集。具体来说，我们揭示了吞吐量增益来自于随时间/空间收获的总可用能量的增加以及电池的组合动力学。考虑到集中式和分布式接入方案，研究了发射机数量上的平均吞吐量的缩放，以及电池中相应的可用能量的缩放。
2016-07-16 cs.IT math.IT math.PR
Energy-Efficient Resource Allocation in Multiuser OFDM Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文研究了多用户正交频分复用（OFDM）下行链路系统中同时进行无线信息和功率传输的资源分配算法设计。算法设计被公式化为用于最大化数据传输的能量效率（传送到用户的比特/焦耳）的非凸优化问题。特别地，该问题公式化考虑了最小所需系统数据率、向用户的异构最小所需功率传输以及电路功耗。随后，通过利用分时方法和非线性分式规划的性质，所考虑的非凸优化问题是解决使用一个有效的迭代资源分配算法。对于每一次迭代，最优功率分配和用户选择的解决方案推导出基于拉格朗日对偶分解。仿真结果表明，所提出的迭代资源分配算法实现了系统的最大能量效率，并揭示了能量效率，系统容量和无线功率传输如何受益于系统中的多个用户的存在。
2012-12-31 cs.IT math.IT
Channel and Multiuser Diversities in Wireless Systems: Delay-Energy Tradeoff
我们考虑一个多址衰落信道的通信系统。系统中的每个用户都需要一定的速率保证。我们的主要贡献是设计了一个调度方案，称为“物理叠加编码”，满足用户的速率要求。使用平均场分析，即，当用户数量达到无穷大时，我们分析地表明，可以以较高的延迟为代价（“延迟-能量折衷”），使保证所需用户速率所需的能量尽可能小。我们显式计算的延迟下提出的调度策略，并讨论如何延迟分化可以实现。我们将结果推广到多带多址信道。最后，所有的结果可以推广到一个简单的方式，由于AWGN多址广播的对偶广播信道。
2008-10-07 cs.IT math.IT
Multiuser Scheduling for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer Systems
在本论文中，我们主要研究具有同步无线信息与功率传输（SWIPT）的系统的下行链路多用户调度与功率分配问题。在论文的第一部分，我们主要研究多用户调度。我们设计的最优调度算法，最大化长期平均系统吞吐量下不同的公平性要求，如比例公平性和等吞吐量公平性。特别地，算法设计被公式化为非凸优化问题，该非凸优化问题考虑了系统中所需的最小平均总收获能量。该优化框架揭示了在公平性约束下多用户系统的长期平均系统吞吐量和总能量之间的权衡。仿真结果表明，大量的性能增益可以实现所提出的优化框架相比，现有的次优调度算法从文献。论文的第二部分研究了SWIPT系统的联合用户调度和功率分配算法设计。该算法设计被公式化为非凸优化问题，其最大化可实现的速率服从最小所需的平均功率传输。然后，将非凸优化问题转化为大M方法，得到了最优解。此外，我们表明，联合功率分配和用户调度是一种有效的方式来扩大可行的权衡区域，以提高系统性能方面的可实现的数据率和收获的能量。
2015-03-16 cs.IT math.IT
Charge-then-Forward: Wireless Powered Communication for Multiuser Relay Networks
研究了一种中继辅助的无线供电通信网络（R-WPCN），该网络由多个源-目的节点和一个混合中继节点（HRN）组成。我们考虑在HRN的“充电，然后转发”协议，其中HRN与恒定的能量供应首先作为一个能量发射机充电的源，然后转发信息从源到他们的目的地通过时分多址（TDMA）或频分多址（FDMA）。考虑了无线供电源处的处理成本。我们的目标是通过联合优化时间、频率和功率资源来最大化所有传输对的总速率。对于TDMA和FDMA，所制定的优化问题都是非凸的。对于时分多址方案，通过适当的变换，将问题转化为凸问题并得到最优解。对于频分多址的情况下，我们发现在对偶域的渐近最优解。此外，次优算法提出了这两个计划的复杂性和性能的折衷。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2018-06-26 cs.IT math.IT
Power Efficient and Secure Multiuser Communication Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文研究了多用户通信系统中同时进行无线信息和功率传输（WIPT）的功率有效安全通信的资源分配算法设计。特别是，我们专注于功率分配接收机，能够收获能量和解码信息从接收到的信号。所考虑的问题被建模为一个优化问题，它考虑到在多个所需的接收机，在多个多天线潜在的窃听者的最大可容忍的数据率的最小所需的信号与干扰加噪声比（SINR），和最小所需的功率传送到接收机。所提出的问题制定促进了人工噪声的双重使用，提供有效的能量传输和保证安全的通信。我们的目标是通过联合优化发射波束成形向量，功率分配比在所需的接收机，和人工噪声的协方差的总发射功率最小化。由此产生的非凸优化问题转化为半定规划（SDP）和SDP松弛求解。我们表明，所采用的SDP松弛是紧的，并实现了原问题的全局最优。仿真结果表明，所提出的最佳算法相比，次优基线计划获得显着的节能。
2014-02-24 cs.IT math.IT
LoFi User Scheduling for Multiuser MIMO Wireless Systems
针对多用户 MIMO 无线系统，提出基于猜测与检验程序的 LoFi 用户调度算法，支持不可微目标函数，在 mmWave 场景下以更低复杂度和误码率超越现有算法。
2024-01-08 cs.IT eess.SP math.IT
Improved Performance of RF Energy Powered Wireless Sensor Node with Cooperative Beam Selection
射频能量收集是一种很有前途的潜在解决方案，可以为低功耗无线传感器网络提供方便和永久的能量供应。在本文中，我们调查的能量收集性能的无线传感器节点供电的收获RF能量从现有的多用户MIMO系统。具体来说，我们提出了一个随机酉波束形成（RUB）的合作波束选择方案，以提高在传感器的能量收集性能。在恒定的总传输功率约束下，多用户MIMO系统试图选择最大数量的活动波束进行数据传输，同时满足传感器处的能量收集要求。我们推导出精确的封闭形式的分布函数的收获能量在相干时间在瑞利衰落信道。我们进一步研究的平均收获的能量在传感器与多用户MIMO系统的总速率的性能权衡。
2014-05-21 cs.IT math.IT
Asymmetric Transmitter Cooperation in Multiuser Wireless Networks: Achievable Rate Regions
在这项工作中，我们得出可实现的速率区域的三用户干扰信道与非对称发射机的合作和各种解码能力的接收机。三用户信道促进了发射机之间的消息共享的不同方式。我们介绍了两种自然的方式扩展单向消息共享的概念，从两个用户到三个用户-（i）累积的消息共享和（ii）主要的消息共享。此外，我们定义了几个认知干扰信道的解码能力的基础上的接收机。我们采用的编码技术，这是一个组合的叠加和Gel'fand-Pinsker编码技术，推导出一个可实现的速率区域的每个认知干扰信道。仿真结果，通过考虑高斯信道的情况下，使本文考虑的两个消息共享方案的视觉比较。它还提供了有用的见解的影响，在发射机的消息分裂和解码能力的接收机上的可实现的速率。
2011-02-22 cs.IT math.IT
Optimal Multi-View Video Transmission in Multiuser Wireless Networks by Exploiting Natural and View Synthesis-Enabled Multicast Opportunities
多视角视频（MVV）提供沉浸式观看体验，但以增加无线网络的流量负载为代价。在本文中，我们想优化MVV传输在多用户无线网络中，利用自然组播的机会，并查看合成启用组播的机会。具体来说，我们首先建立了一个数学模型，以指定在服务器和每个用户的视图合成，并表征其对组播机会的影响。这个模型是非常重要的，从根本上使视图合成为基础的组播机会的优化。对于给定的视频质量要求的所有用户，我们考虑的视图选择，传输时间和功率分配的优化，以最小化的平均加权和能量消耗的视图传输和合成。此外，在服务器端和每个用户端分别满足能耗约束的情况下，考虑了视点选择、传输时间和功率分配以及视频质量选择的优化，以使总效用最大化。这两个优化问题是具有挑战性的混合离散-连续优化问题。对于第一个问题，我们提出了一个算法，以获得一个最佳的解决方案，降低了计算复杂性，利用最优性。对于每个问题，为了降低计算复杂性，我们还提出了一个低复杂度的算法来获得一个次优的解决方案，使用凸差分（DC）规划。最后，数值结果表明，所提出的解决方案比现有的优势，并证明了MVV传输中的视图合成使能的组播机会的优化的重要性。
2019-12-28 cs.IT math.IT
Study of Multiuser Multiple-Antenna Wireless Communications Systems Based on Super-Resolution Arrays
针对配备超分辨率阵列的多用户多天线上行系统，设计MMSE及干扰消除接收机并推导和速率表达式，证明其可超越天线数更多的标准阵列系统。
2023-12-10 cs.IT eess.SP math.IT
MAP-Based Task-Oriented Precoding for Multiuser Communication
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
提出一种基于最大后验概率驱动的任务导向多用户无线通信框架，通过推导类均值分离目标实现低复杂度特征提取与预编码设计，在提升分类精度的同时降低计算复杂度。
2026-08-31 cs.IT math.IT
A Low-Complexity Beamforming Design for Multiuser Wireless Energy Transfer
无线能量传输（WET）是低功耗物联网（IoT）的绿色使能器。其中，依赖于全信道状态信息（CSI）的传统优化方案由于过度的能量消耗和高处理复杂度而通常成本太高而无法实现。这封信提出了一种简单而有效的能量波束成形方案，允许多天线功率信标（PB）仅依靠信道的一阶统计数据来公平地为一组物联网设备供电。除了低复杂度，所提出的方案表现良好的基准计划相比，其性能提高PB的天线数量的增加。最后，它表明，进一步的性能改善，可以通过适当的角度旋转的PB。
2020-08-28 cs.IT cs.NI math.IT
Multiuser MISO Beamforming for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
同时无线信息和功率传输（SWIPT）通过同时提供无线数据和能量接入，预计在未来基于机器或传感器的无线网络中具有丰富的应用。在本文中，我们研究了多用户多输入单输出（MISO）广播SWIPT系统，其中多天线接入点（AP）发送信息和能量同时通过空间复用到多个单天线接收器，每个接收器实现信息解码（ID）或能量收集（EH）。由于EH接收机在实践中以比ID接收机高得多的接收功率操作，因此我们提出了基于接收机位置的传输调度，其中，接近AP的接收器被调度用于EH，而远离AP的接收器被调度用于ID。我们的目标是在给定的一组最小信号干扰噪声比（SINR）的情况下，最大化传输到所有EH接收器的加权和功率。不同ID接收器的约束。特别地，我们考虑两种类型的ID接收器（分别称为类型I和类型II），其不具有或具有消除来自（先验已知的）能量信号的干扰的能力。对于每种类型的ID接收机，我们制定的联合信息和能量发射波束成形设计作为一个非凸二次约束二次规划（QCQP）。首先，我们得到的全局最优解，我们制定的QCQP应用所谓的半定松弛（SDR）的优化技术。通过SDR示出，I型ID接收器不需要专用能量束来实现最佳解决方案;而对于II型ID接收器，采用不超过一个能量束是最佳的。接下来，我们建立了一个新的形式的著名的上行链路-下行链路的对偶开发替代算法，以获得相同的SDR的最优解。
2014-07-15 cs.IT math.IT
Low-Latency Multiuser Two-Way Wireless Relaying for Spectral and Energy Efficiencies
本文考虑了两种可能的方法，使多对用户交换信息，通过多个多天线中继在一个时隙内，以节省通信带宽的低延迟通信。第一种方法是为用户和中继部署全双工器，以使其同时发送和接收信号成为可能。在第二种方法中，用户使用时隙的一部分来向中继发送他们的信息，并且中继使用时隙的剩余互补部分来向用户发送波束成形信号。双工器中固有的环路自干扰和第一种方法中的全双工用户间干扰在第二种方法中不存在。在这两种方法下，联合用户的功率分配和中继的波束形成器，以优化用户的信息交换或最大化的能量效率受到用户的服务质量（QoS）的交换信息吞吐量阈值方面导致复杂的非凸优化问题。路径跟踪算法的计算解决方案。所提供的数值例子显示了第二种方法的优势，第一种方法。
2017-12-11 cs.IT math.IT
Optimal 1D Trajectory Design for UAV-Enabled Multiuser Wireless Power Transfer
本文研究了一种支持无人机的无线能量传输网络，其中无人机在空中以恒定高度飞行，为一组具有线性拓扑结构的地面节点提供无线能量供应。我们的目标是通过优化无人机的一维（1D）轨迹，最大限度地提高所有地面节点之间的最小接收能量，受到最大无人机飞行速度的约束。不同于以往的工作，只提供启发式和局部最优解，本文是第一个工作，提出了全局最优的一维无人机轨迹解决方案所考虑的最小能量最大化问题。为此，我们首先表明，对于任何给定的速度约束的无人机轨迹，我们总是可以构建一个最大速度轨迹和一个无速度轨迹，使得它们的组合可以实现相同的接收能量在所有这些地面节点。其次，我们将原来的无人机速度约束的轨迹优化问题转化为一个等价的无人机速度自由的问题，然后通过拉格朗日对偶方法优化求解。所获得的最优1D UAV轨迹解遵循所谓的连续悬停和飞行（SHF）结构，即，无人机在有限数量的悬停点处连续悬停，每个悬停点持续优化的悬停持续时间，并且以最大速度在这些悬停点之间飞行。数值结果表明，我们提出的最优解显着优于基准计划在以前的工作在不同的情况下。
2018-11-01 cs.IT math.IT
Distributed Beamforming in Wireless Multiuser Relay-Interference Networks with Quantized Feedback
我们研究具有任意数量的发射机、中继器和接收机的无线放大转发中继干扰网络中的量化波束成形。我们设计的量化器的信道状态信息，以尽量减少的概率，至少有一个接收机错误地解码其所需的符号（S）。相应地，我们引入了一个广义的多样性措施，封装传统的一阶多样性。此外，它还结合了二阶分集，这与发射机功率相关的对数项，出现在出错率表达式。首先，我们表明，无论量化器和反馈量，使用的中继干扰网络遭受二阶分集损失相比，无干扰网络。然后，两种不同的量化方案进行了研究：第一，使用一个全局量化器，我们表明，一个简单的中继选择方案可以实现最大的多样性。然后，使用本地化方法，我们构建固定长度和可变长度的本地（分布式）量化器（fLQs和vLQs）。我们的fLQ实现了最大的一阶分集，而我们的vLQ实现了最大的分集。此外，我们表明，所有承诺的多样性和阵列增益可以获得任意低的反馈率时，发射机功率足够大。最后，我们通过模拟证实了我们的分析结果。
2010-07-30 cs.IT math.IT
Impact of Channel Estimation Errors on Multiuser Detection via the Replica Method
对于实际的无线DS-CDMA系统，由于噪声和干扰，信道估计是不完美的。本文在复制方法的框架下，分析了信道估计误差对多用户检测的影响。在大系统极限下，分别对最优多用户检测、线性多用户检测和Turbo多用户检测进行了系统性能分析，并对有限系统进行了数值仿真。
2005-01-21 cs.IT math.IT
Globally Optimal Resource Allocation Design for IRS-Assisted Multiuser Networks with Discrete Phase Shifts
智能反射表面（IRS）由于其定制无线传播环境的能力而被设想为在未来通信系统中实现高频谱和能量效率的低成本解决方案。虽然IRS辅助多用户无线通信系统的资源分配设计已经在文献中详尽的研究，这样的系统的最佳设计和性能仍然没有得到很好的理解。为了填补这一空白，在本文中，我们研究了IRS辅助的多用户多输入单输出（MISO）系统的最优资源分配。特别是，我们共同优化波束形成在基站（BS）和离散IRS相移，以最大限度地减少总发射功率。为了获得非凸组合优化问题的全局最优解，基于Schur补和广义Bender分解，提出了一种保证收敛的资源分配算法.我们的数值结果表明，该算法可以显着降低BS发射功率相比，最先进的次优交替优化为基础的方法，特别是对于中到大量的IRS元素。
2023-02-24 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer in Multiuser OFDM Systems
本文研究了下行多用户正交频分复用（OFDM）系统中同时进行无线信息和功率传输（SWIPT）的优化设计。对于信息传输，我们考虑两种类型的多址方案，即时分多址（TDMA）和正交频分多址（OFDMA）。在接收器侧，由于用于从无线电信号收集能量的电路还不能直接解码所携带的信息的实际限制，每个用户应用时间切换（TS）或功率分割（PS）来协调能量收集（EH）和信息解码（ID）过程。对于基于TDMA的信息传输，我们在接收端采用TS;对于基于OFDMA的信息传输，我们在接收端采用PS。在上述两种情况下，我们通过改变时间/频率功率分配以及TS或PS比来解决最大化所有用户的加权和速率的问题，受到每个用户的最小收获能量约束以及峰值和/或总传输功率约束。对于TS方案，通过适当的变量变换，将问题转化为凸问题，并利用Lagrange对偶方法得到了最优功率分配和TS比。对于PS方案，我们提出了一种迭代算法来优化每个用户的功率分配，子载波（SC）分配和PS比。这两个计划的性能进行了比较，以及分析的特殊情况下，单用户设置。结果表明，施加在每个OFDM SC的峰值功率约束，以及在系统中的用户数量起着关键作用的速率-能量性能的比较，由两个建议的计划。
2014-02-13 cs.IT math.IT
Poisoned Feedback: The Impact of Malicious Users in Closed-Loop Multiuser MIMO Systems
发射端准确的信道状态信息（CSI）是多天线网络下行链路频谱效率最大化的关键。在这项工作中，我们分析了一种新形式的物理层攻击这样的闭环无线网络。具体而言，本文考虑了恶意用户在多用户组播系统中故意不准确的反馈的影响。数值结果表明，由于敌对用户故意反馈虚假CSI，闭环传输方案的性能显着下降。
2010-08-23 cs.IT math.IT
Spatial Throughput Characterization for Intelligent Reflecting Surface Aided Multiuser System
智能反射面（IRS）是近年来提出的一种提高未来无线网络频谱和能量效率的解决方案，它通过调整大量低成本的无源反射元件，从而构建良好的无线传播环境。不同于以往的作品，专注于链路级的性能优化的IRS辅助无线系统，这封信的特点是一个单小区的多用户系统的空间吞吐量的辅助下，随机部署在小区中的多个IRS。仿真结果表明，我们的分析是有效的和IRS辅助系统优于全双工中继辅助的对应系统的空间吞吐量时，IRS的数量超过一定的值。此外，它表明，不同的部署策略IRS/主动中继应采取各自的吞吐量最大化。最后，它揭示了，给定的反射元件的IRS的总数，系统的空间吞吐量增加时，较少的IRS部署每个具有更多的反射元件，但在更多的空间变化的用户速率的成本。
2020-02-26 cs.IT math.IT
Real-Time Resource Allocation for Wireless Powered Multiuser Mobile Edge Computing With Energy and Task Causality
本文考虑了一种无线供电的多用户移动边缘计算（MEC）系统，在该系统中，多天线混合接入点（AP）对多个用户进行无线充电，每个用户依靠收获的能量来执行计算任务。我们共同优化能量波束成形和远程任务执行在AP，以及本地计算和任务卸载，旨在最大限度地减少系统的总能耗在有限的时间范围内，受因果关系约束的能量收集和任务到达用户。特别地，我们考虑具有临时任务状态信息（TSI）和信道状态信息（CSI）的实际场景，即，只有当前和先前的TSI和CSI是可用的，但是未来的TSI和CSI只能被预测，而受到某些误差的影响。为了解决这个实时的【形】资源分配问题，我们提出了一个离线优化启发在线设计方法。首先，我们考虑离线优化的情况下，假设TSI和CSI是完全已知的先验。在这种情况下，能量最小化问题对应于一个凸问题，其半封闭形式的最优解通过拉格朗日对偶方法获得。其次，受离线最优解的启发，结合顺序优化，提出了一种基于滑动窗口的在线资源分配设计方法。最后，数值计算结果表明，所提出的联合无线供电MEC设计显着提高系统的能源效率，与基准计划，考虑一个大小的滑动窗口或没有这样的联合优化。
2020-07-24 cs.IT eess.SP math.IT
Placement and Resource Allocation of Wireless-Powered Multiantenna UAV for Energy-Efficient Multiuser NOMA
本文研究了一种新的下行非正交多址接入（NOMA）系统，其中多天线无人机（UAV）由无线功率传输（WPT）供电，并作为多对地面用户（GU）的基站，每对地面用户运行NOMA。能量效率（EE）最大化问题被公式化以联合优化WPT时间和UAV的放置，以及UAV的发射功率在不同NOMA用户对之间和每对内的分配。为了有效地解决这个非凸问题，我们分解成三个子问题，使用块坐标下降。对于每个NOMA用户对内功率分配的子问题，我们构造了一个超模块博弈，并确定收敛到一个纳什均衡。在给定用户对内功率分配的情况下，利用逐次凸逼近方法对WPT时间分配和用户对间功率分配子问题进行凸化求解。最后，利用拉格朗日乘子法求解无人机布局子问题。仿真结果表明，我们的方法可以大大优于它的替代品，不使用NOMA和WPT技术或不优化无人机的位置。
2022-04-20 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Transmission Protocols with High Spectral Efficiency and High Diversity Order Using Multiuser Detection and Network Coding
协同传输是一种利用无线信道广播特性的新兴通信技术。然而，由于低频谱效率和正交信道的要求，其在未来无线网络中的应用潜力是有限的。本文利用多用户检测和网络编码技术，提出了一种具有高频谱效率、分集阶数和编码增益的协作传输协议。与传统的单用户检测协作传输协议相比，多用户检测协作传输协议的分集增益仅针对一个源用户，其优点是一个用户链路的改善也能使其他用户受益。另外，在中继站处使用MUD提供了可以采用网络编码的环境。充分利用中继站与目的站之间的链路，可以获得较高的编码增益和分集阶数。从分析和仿真结果可以看出，所提出的协议实现更高的分集增益，更好的渐近效率，和更低的比特出错率，相比传统的多用户检测和现有的合作传输协议。
2007-04-25 cs.IT math.IT
Joint User Scheduling and Beamforming Design for Multiuser MISO Downlink Systems
在多用户通信系统中，用户调度和波束形成（US-BF）设计是两个基本问题，通常在现有的文献中被分开研究。在这项工作中，我们专注于联合US-BF设计的目标是最大限度地提高预定用户的集合基数，这是计算上的挑战，由于非凸目标函数和离散连续变量的耦合约束。针对这些问题，首先提出了一种基于逐次凸逼近的US-BF优化算法。然后，受无线智能通信的启发，将联合US和功率分配网络模型与BF解析解相结合，提出了一种基于图神经网络的联合US-BF（J-USBF）学习算法。各种数值结果验证了SCA-USBF和J-USBF的有效性，后者具有相近的性能和更高的计算效率。此外，建议的J-USBF也享有在动态无线网络场景的通用性。
2022-07-04 cs.IT eess.SP math.IT
Power-Efficient Resource Allocation for Multiuser MISO Systems via Intelligent Reflecting Surfaces
智能反射表面（IRSs）被认为是下一代无线通信的关键使能器，由于它们的定制无线传播环境的能力。在本文中，我们研究了功率有效的资源分配IRS辅助多用户多输入单输出（MISO）系统。为了使发射功率最小化，在接入点（AP）处的波束成形向量和IRS处的相移两者被联合优化，同时考虑用户的最低所需服务质量（QoS）。为了解决非凸性的制定优化问题，内部近似（IA）算法的开发。与现有的设计，不能保证局部最优性，该算法是保证收敛到Karush-Kuhn-Tucker（KKT）的解决方案。我们的仿真结果表明，该算法的有效性相比，基线计划，并揭示部署IRS是更有前途的比利用多个天线在AP的能源效率。
2020-05-14 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Precoding for Multiuser MIMO Systems With Phase Quantization and PSK Modulation via Branch-and-Bound
MIMO系统被认为是最有前途的无线通信。然而，随着无线电前端数量的增加，相应的能耗和成本成为一个问题，这可以通过利用低分辨率量化器来缓解。在这项研究中，我们提出了一个最佳的预编码算法约束到恒定的包络信号和相位量化，最大限度地提高了最小距离的决策阈值在接收机使用分支定界策略。该算法在比特出错率方面优于现有的方法。数值结果表明，该方法具有显着降低的复杂性比穷举搜索。
2019-09-27 cs.IT math.IT
High Performance Cooperative Transmission Protocols Based on Multiuser Detection and Network Coding
协同传输是一种利用无线信道广播特性的新兴通信技术。然而，由于低频谱效率和正交信道的要求，其在未来无线网络中的应用潜力是有限的。本文利用多用户检测和网络编码技术，提出了一种具有高频谱效率、分集阶数和编码增益的协作传输协议。与传统的单用户检测协作传输协议相比，多用户检测协作传输协议的分集增益仅针对一个源用户，其优点是一个用户链路的改善也能使其他用户受益。另外，在中继站处使用MUD提供了可以采用网络编码的环境。充分利用中继站与目的站之间的链路，可以获得较高的编码增益和分集阶数。从分析和仿真结果可以看出，所提出的协议实现更高的分集增益，更好的渐近效率，和更低的比特出错率，相比传统的多用户检测方案和现有的合作传输协议。从仿真结果来看，所提出的方案的性能接近最优，与两个性能上界相比，当平均比特出错率（BER）为10^{-6}时，性能差距为0.12dB，当平均BER为10^（-3）时，性能差距为1.04dB。
2008-01-26 cs.IT math.IT
Iterative Detection and Decoding for Multiuser MIMO Systems with Low Resolution Precoding and PSK Modulation
近年来，低分辨率预编码技术在无线通信领域得到了广泛的关注。本研究的主题是结合信道编码的离散预编码。与以前的研究不同，我们提出了三种不同的软检测方法和迭代检测和解码方案，允许利用信道编码结合低分辨率预编码。除了一个精确的方法计算的外部信息，我们提出了两个近似降低计算复杂性。基于PSK调制和LDPC分组码的数值结果表明，在误码率方面，与基于常见AWGN信道模型的系统设计相比，具有更好的性能。
2021-05-19 cs.IT math.IT
Hybrid RIS and DMA Assisted Multiuser MIMO Uplink Transmission With Electromagnetic Exposure Constraints
在第五代及以后的无线通信时代，可重构智能表面（RIS）和动态超颖表面天线（DMA）是顺应高质量无线通信服务需求的新兴超颖材料，推动了便携式无线终端的多样化。然而，随着无线设备的迅速扩展，电磁辐射不断增加，不可避免地影响到公众健康，这就要求在传输设计中限制暴露水平。为了减少电磁辐射和保持通信服务的质量，我们研究了频谱效率（SE）最大化与EM约束的混合RIS和DMA辅助多用户多输入多输出系统的上行链路传输。具体而言，交替优化采用优化发射协方差，RIS相移，和DMA权重矩阵。我们首先计算出给定RIS和DMA参数的发射协方差矩阵的注水解。然后采用加权最小均方误差法、块坐标下降法和最小化-最大化法对RIS相移矩阵进行优化。此外，我们解决了无约束DMA权重矩阵优化问题的封闭形式，然后设计DMA权重矩阵，以接近DMA约束下的性能。数值结果证实了EM感知SE最大化传输方案在常规基线上的有效性。
2022-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Multiuser Detection for Random Access Bandwidth Request in WiMAX
随机接入是一种多址通信协议，其中用户以不协调的方式同时与基站（BS）通信。在这项工作中，我们考虑在随机接入带宽请求上下文中的多用户检测问题。我们提出了一种增强的随机接入方案，其中固定/低移动性M2M设备使用缓慢变化的无线信道的估计频率响应来预均衡它们的随机接入码。因此，我们开发了两种不同的多用户检测算法。第一种算法以贪婪的方式工作，其中它执行接收信号与一组解码器序列的互相关，并基于相关输出检测活动用户。我们推导出的条件下，该算法可以检测到一个给定数量的活跃用户的高概率。随后，我们展示了一个有效的解码器的设计过程，提高了用户检测性能。第二种算法利用了随机接入协议的固有结构，采用了基失配稀疏恢复技术。所提出的方案的性能证明在WiMAX网络环境中。
2016-07-14 cs.IT math.IT
Power control and receiver design for energy efficiency in multipath CDMA channels with bandlimited waveforms
本文通过博弈论的方法研究了无线数据网中联合多用户检测和功率控制的跨层设计问题。在Meshkati等人工作的基础上，其中，为了在简单的同步码分多址系统中实现能量效率，使用博弈论的工具，将系统非线性、带限码片脉冲的使用以及由无线信道引起的多径失真明确地结合到分析中。提出了几种非合作游戏，其中用户可以改变他们的发射功率和他们的上行链路接收机，以最大限度地提高他们的效用，这在这里被定义为数据吞吐量发射功率的比率。特别是，首先考虑在接收机处采用线性多用户检测器的情况，然后考虑采用非线性判决反馈多用户检测器的更具挑战性的情况。所提出的游戏示承认一个独特的纳什均衡点，而仿真结果表明所提出的解决方案的有效性，以及使用的决策反馈多用户接收机带来显着的性能改善。
2007-04-18 cs.IT math.IT
Performance Analysis of 6G Multiuser Massive MIMO-OFDM THz Wireless Systems with Hybrid Beamforming under Intercarrier Interference
本文针对6G多用户大规模MIMO-OFDM太赫兹系统，在考虑载波频率偏移导致的载波间干扰及分子吸收、稀疏性和多径衰落影响下，提出基于黎曼流形优化与迫零的两阶段混合波束成形方法，以最小化干扰降低复杂度并验证其性能。
2024-01-22 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation in Wireless Networks Assisted by Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RISs）最近吸引了广泛的兴趣，由于他们的能力，调谐无线传播环境，以提高系统性能的无线网络。本文研究了RIS辅助下的多用户单小区无线网络。首先，对于单用户系统的特殊情况，示出了三种可能的方法，以便相对于在基站处使用的波束形成器和RIS相移来优化信噪比。然后，对于多用户系统，假设信道匹配波束成形，相对于基站发射功率和RIS相移配置，跨用户的下行链路信号与干扰加噪声比的几何平均值被最大化。数值结果表明，所提出的方法是有效的，大大提高了所考虑的系统的性能。
2020-04-19 cs.IT eess.SP math.IT
Semi-Blind Multiuser Detection Under the Presence of Reconfigurable Intelligent Surfaces
分析研究了一种多用户多输入多输出无线通信系统，该系统借助可重构智能表面（RIS）进行工作。中间RIS配备有多个元件，并通过随机相位旋转操作以同时服务于多个用户。独立的瑞利衰落条件之间假设所包括的信道。分析研究了接收端采用线性高效迫零检测的系统性能。特别是，中断性能推导出封闭形式的表达式，对于不同的系统配置设置在接收机的可用信道状态信息。此外，联合相干/非相干线性检测的解析。最后，提供了一些新的工程见解，如信道状态信息和/或天线/RIS阵列的体积如何影响系统的整体性能，以及通过利用联合相干/非相干方案的性能/复杂性权衡所产生的效率。
2021-10-10 cs.IT math.IT
Max-Min Energy Efficient Beamforming for Multicell Multiuser Joint Transmission Systems
由于当前无线通信系统中能量消耗的爆炸性增长，能量高效的通信技术引起了广泛关注。在这封信中，我们专注于基于公平性的能量效率，并旨在最大限度地提高最低用户的能量效率在多小区多用户联合波束成形系统，同时考虑动态和静态功耗。该优化问题是一个非凸分式规划问题，很难解决。利用用户速率与最小均方误差之间的关系，并利用分式规划定理，将原问题转化为参数化的多项式减法形式。此外，一个迭代算法，证明收敛性，以实现近最优性能。数值结果验证了所提出的解决方案的有效性，并表明，我们的算法显着优于最大最小速率优化算法在最大化的最小能量效率。
2013-10-10 cs.IT math.IT
Branch-and-Bound Precoding for Multiuser MIMO Systems with 1-Bit Quantization
多天线系统是未来无线通信系统中实现多用户服务的关键技术。为了降低能耗和硬件复杂度，我们首先考虑发送具有恒定幅度的符号，然后考虑1位数模转换器。我们提出的预编码设计，最大限度地提高了最小距离的决策阈值在接收机。1比特DAC的预编码设计对应于一个离散优化问题，我们用分支定界策略精确地解决了这个问题。我们也提出了一个基于松弛的近似。我们的研究结果表明，所提出的分支定界方法具有多项式的复杂性。所提出的方法优于现有的预编码方法与1比特DAC的未编码比特的出错率和速率。与无限DAC分辨率相比，性能损失很小。
2017-11-10 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
Globally Optimal Resource Allocation Design for Discrete Phase Shift IRS-Assisted Multiuser Networks with Perfect and Imperfect CSI
本文研究了离散相移IRS辅助多用户MISO系统在完美与非完美CSI下的资源分配问题，联合优化基站波束成形与IRS相移以最小化总发射功率，提出基于GBD的全局最优算法和基于SCA的低复杂度次优算法，数值结果验证了其有效性与显著性能增益。
2024-04-29 cs.IT math.IT
Two-timescale Beamforming Optimization for Intelligent Reflecting Surface Aided Multiuser Communication with QoS Constraints
智能反射表面（IRS）是一种新兴技术，能够通过可调无源信号反射重新配置无线信道，从而经济高效地提高无线网络的频谱和能量效率。本文研究了一种IRS辅助的多用户多输入单输出（MISO）无线系统，与现有的基于瞬时信道状态信息（I-CSI）的方案相比，采用双时间尺度（TTS）传输来降低信号处理复杂度和信道训练开销，同时在传输调度中利用多用户信道分集。具体而言，长期被动波束形成是基于所有链路的统计CSI（S-CSI）设计的，而短期主动波束形成被设计成以优化的IRS相移来迎合所有用户的重新配置的信道的I-CSI。我们的目标是最大限度地减少在接入点（AP）的平均发射功率，受到用户的个人服务质量（QoS）的约束。由于长期和短期设计变量在QoS约束下的复杂耦合，所提出的随机优化问题是非凸的，难以求解。针对这一问题，提出了一种基于原-对偶分解的TTS联合主被动波束形成算法（PDD-TJAPB）。该算法将原问题分解为长期问题和短期问题，并利用深度展开技术提取短期问题的梯度信息，为长期问题构造凸代理问题。该算法被证明几乎必然收敛到原问题的平稳解。仿真结果表明，该算法的优点和有效性相比，基准计划。
2021-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Algorithm for Worst-Case Utility Maximization in Multiuser MISO Downlink
本文研究了多天线基站与多个单天线用户通信的下行链路无线系统的最坏情况效用最大化问题。具体来说，我们联合设计每个用户的传输协方差矩阵，以鲁棒地最大化最坏情况（即，最小）系统效用函数。这个问题已经被证明是NP-难的，因此任何寻找最优解的算法都可能具有过高的复杂性。鉴于此，我们寻求一个有效的和更准确的次优解的WCUM问题。通过交替求解两个凸问题，提出了一种低复杂度的迭代WCUM算法。我们还证明了该算法的收敛性，并证明了其Pareto最优的WCUM问题。一些仿真结果表明，该算法的性能增益和更高的计算效率比现有的算法。
2013-02-25 cs.IT math.IT
Study of Robust Multiuser Scheduling and Power Allocation in Cell-Free MIMO Networks
本文针对无蜂窝大规模MIMO网络下行链路中信道状态信息不完善的问题，提出鲁棒用户调度与功率分配框架，分别优化总速率和最小化均方误差，仿真验证了其显著提升网络性能的效果。
2025-02-09 cs.IT math.IT
How Much Multiuser Diversity is Required for Energy Limited Multiuser Systems?
多用户分集是多用户系统的核心概念之一。特别地，MUDiv允许在用户之间进行调度，以便消除某些用户的不利信道衰落条件对系统性能的负面影响。然而，调度消耗能量（例如，用于使用户的信道状态信息可用于调度器）。这种可能用于数据传输的额外能量使用可能是非常浪费的，特别是在用户数量很大的情况下。在本文中，我们回答的问题，需要多少MUDiv的能量有限的MU系统。针对上行MU无线系统，我们开发了MU调度算法，旨在最大限度地提高MUDiv增益。为此，我们引入了一个新的现实的能源模型，占调度能源和描述调度和数据传输阶段之间的总能量的分布。利用这样的能量分布可以通过改变活动用户的数量来控制的事实，我们通过（i）对于系统中所有用户的固定总能量最小化总系统比特出错率（BER）或者（ii）对于固定BER要求最小化所有用户的总能量来优化该数量。我们发现，对于一个固定数量的可用用户，可实现的MUDiv增益可以通过激活只有一个子集的用户。使用渐近分析和数值模拟，我们表明，我们的方法受益于MUDiv增益高于通用贪婪接入算法，这是能量无限系统的最佳调度方法。
2010-04-14 cs.IT math.IT
An Optimization-Based User Scheduling Framework for Multiuser MIMO Systems
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文提出了一种基于优化的多用户MIMO系统用户调度框架，通过近似求解非凸优化问题，实现全局调度，优于现有算法并接近穷举搜索性能。
2026-03-03 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizing AoI at Query in Multiuser Wireless Uplink Networks: A Whittle Index Approach
针对基于拉取的无线网络中多用户调度优化信息新鲜度问题，本文提出一种 Whittle 索引方法，通过放松约束将 MDP 解耦为子 MDP，证明其阈值型最优策略与可索引性，并设计高效算法计算索引，实现接近最优的性能。
2024-11-12 cs.IT cs.NI math.IT
Robust Layered Transmission in Secure MISO Multiuser Unicast Cognitive Radio Systems
研究了认知无线电下行链路多用户多输入单输出（MISO）通信网络中的鲁棒资源分配算法设计。我们专注于一个二级系统，它提供单播安全的无线分层视频信息，多个单天线二级接收器。资源分配算法设计被公式化为用于最小化次级发射机处的总发射功率的非凸优化问题。所提出的框架考虑了服务质量（QoS）的要求，在二级系统中的视频通信保密性，在二级发射机的潜在窃听者（主接收机）的信道状态信息（CSI）的不完善，以及在主接收机的最大可容忍接收干扰功率的限制。因此，所提出的问题制定利用分层传输和人工噪声生成的自保护架构，以确保通信保密。半定规划（SDP）松弛推导出一个资源分配算法，找到全局最优解的制定的问题。仿真结果表明，与传统的单层传输方案相比，所提出的分层传输资源分配算法具有显著的传输功率节省和对CSI不完善的鲁棒性。
2015-11-26 cs.IT math.IT
Multiuser MIMO Downlink Beamforming Design Based on Group Maximum SINR Filtering
在本文中，我们的目标是解决多用户多输入多输出（MIMO）下行波束成形问题，其中一个多天线基站广播数据到许多用户。每个用户被分配多个数据流，并且在其接收器处具有多个天线。提出了一种基于迭代法的联合发射接收波束形成和功率分配问题的有效解决方案。我们采用组最大信号干扰噪声比（SINR）滤波器组（GSINR-FB）作为我们的波束形成器，通过用户的数据流之间的合作，利用接收机的多样性。每个用户的数据流受到平均SINR约束，该平均SINR约束在无线通信系统中具有许多重要的应用，并且用作测量服务质量（QoS）的良好度量。GSINR-FB还优化其输出的平均SINR。在GSINR-FB波束形成器的基础上，提出了一种SINR均衡的最优功率分配结构，将复杂的功率分配问题简化为线性问题。仿真结果验证了所提出的算法优于以前的作品，具有近似相同的复杂度。
2011-03-29 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Multi-View Video Transmission with View Synthesis-Enabled Multicast
多视图视频（MVV）提供沉浸式观看体验，但以无线网络的重负载为代价。除了进一步改善观看体验，视图合成可以创建多播的机会，有效地传输MVV在多用户无线网络中，这在现有的文献中还没有被认识到。在本文中，我们想利用视图合成启用多播的机会，在多用户无线网络中的节能MVV传输。具体来说，我们首先建立了一个数学模型来描述的影响，视图合成的组播机会和能源消耗。然后，我们考虑视图选择，传输时间和功率分配的优化，以最小化视图传输和合成的加权和能量消耗，这是一个具有挑战性的混合离散-连续优化问题。我们提出了一个算法，以获得一个最佳的解决方案，降低计算复杂性，利用最优性。为了进一步降低计算复杂性，我们还提出了两个低复杂度的算法，以获得两个次优解，分别基于连续松弛和凸差分（DC）规划。最后，数值结果表明所提出的解决方案的优势。
2018-08-15 cs.IT math.IT
Large-Scale Multi-Antenna Multi-Sine Wireless Power Transfer
无线功率传输（WPT）有望成为重塑物联网、射频识别（RFID）网络等低功耗应用格局的技术。尽管多天线多正弦WPT设计取得了一些进展，但WPT的大规模设计（让人联想到通信中的大规模MIMO）仍然是一个公开的挑战。在本文中，我们推导出有效的多用户算法的基础上，一个可推广的优化框架，以设计发送正弦波，最大限度地提高加权和/最小整流天线输出直流电压。这项研究突出了显着的效果，在多用户系统的波形设计的整流过程中引入的非线性。有趣的是，在单用户情况下，在频域功率分配优化之前获得的最佳空域波束成形结果是最大比传输（MRT）。相比之下，在一般的加权和准则最大化问题中，空间域波束形成优化和频域功率分配优化是耦合的。假设信道硬化，低复杂度的算法提出了基于渐近分析，最大限度地提高这两个标准。可以在优化之前找到渐进最优空域预编码器的结构。所提出的算法的性能进行评估。数值结果证实了基于线性模型的设计单用户和多用户的情况下，效率低下。它还表明，作为非线性模型为基础的设计，所提出的算法可以受益于越来越多的正弦波。
2017-08-02 cs.IT math.IT
Probability-constrained Power Optimization for Multiuser MISO Systems with Imperfect CSI: A Bernstein Approximation Approach
我们考虑在下行链路蜂窝无线系统中的基站配备了多个发射天线和移动用户配备了单接收天线的功率分配。这样的系统可以被建模为多用户MISO系统。我们假设多天线发射机采用一些固定的波束形成器来传输数据，目标是优化不同用户的功率分配，以满足一定的QoS约束，与不完善的发射端信道状态信息（CSI）。具体来说，对于MISO干扰信道，我们考虑发射功率最小化问题和最大-最小SINR问题。对于MISO广播信道，我们考虑MSE约束的发射功率最小化问题。所有这些问题都被公式化为概率约束优化问题。利用Bernstein近似将概率约束保守地转化为确定性约束，从而将原随机优化问题转化为凸优化问题。然而，转换后的问题不能使用标准求解器直接求解，因为其中一个约束本身就是一个优化问题。我们采用长步长对数障碍切割平面（LLBCP）算法，以克服困难。大量的仿真结果证明了所提出的方法的有效性，并在性能上优于一些现有的方法。
2013-03-19 cs.IT math.IT
Specific Absorption Rate-Aware Multiuser MIMO Assisted by Fluid Antenna System
National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学国家移动通信实验室）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）；University College London（伦敦大学学院）；Yonsei Frontier Lab, Yonsei University（延世大学延世前沿实验室）；Institute for Communication Systems (ICS), University of Surrey（萨里大学通信系统研究所）
本文提出一种基于流体天线系统的SAR感知多用户MIMO通信方法，通过两层迭代算法优化SAR和SINR，提升通信性能。
2025-07-04 cs.IT eess.SP math.IT
