Coherent Product Superposition for Downlink Multiuser MIMO
在两个用户广播信道，其中一个用户有完整的CSIR和其他没有，最近的结果表明，TDMA是严格的次优和产品叠加需要非相干信令实现自由度增益下，许多天线配置。这项工作介绍了产品叠加在域中的相干信令与导频，演示了产品叠加的优势，在低信噪比以及高信噪比，并建立了自由度增益在一个更广泛的接收机天线配置。两类解码器，有和没有干扰消除，进行了研究。通过分析建立了可调速率，并通过模拟进行了说明。
2016-07-25 cs.IT math.IT
Multiuser Diversity in Downlink Channels: When does the Feedback Cost Outweigh the Spectral Efficiency Gain?
在本文中，我们进行了单天线广播信道的多用户分集的成本效益分析。众所周知，多用户分集可以是有益的，但是存在与获取瞬时CSI相关联的显著成本。我们进行了成本效益分析的多用户分集的2种类型的CSI反馈方法，专用反馈和SNR依赖的反馈，量化有多少用户应该反馈CSI从净吞吐量的角度来看。专用反馈，其中正交资源分配给每个用户，具有显着的反馈成本，这限制了可用的多用户分集，可以使用的量。SNR相关的反馈方法，其中只有SNR高于阈值的用户尝试反馈，具有相对小得多的反馈成本，这允许使用所有可用的多用户分集。接下来，我们研究了减少信噪比变化的单用户多天线技术对反馈用户数的影响。可以看出，使用单用户多天线技术的广播信道应减少空间维度的反馈用户的数量。
2011-02-08 cs.IT math.IT
Lattice Partition Multiple Access: A New Method of Downlink Non-orthogonal Multiuser Transmissions
在本文中，我们提出了一种新的下行链路非正交多用户叠加传输方案，用于未来的5G蜂窝网络，我们称之为格型分区多址（LPMA）。在该设计中，基站为多个用户发送多级格码。每个用户的代码级别对应于一个不同的素数，并由其他用户的所有不同素数的乘积加权，不包括其自己的素数。由于格码的结构特性，每个用户可以通过以连续/并行的方式使用模格运算来消除来自其他码级的干扰。LPMA可以克服非正交多址接入（NOMA）的缺点，当用户具有相似的信道条件。我们表明，建议的LPMA表现出明显的吞吐量增强了目前的NOMA计划。
2016-04-18 cs.IT math.IT
General Rank Multiuser Downlink Beamforming With Shaping Constraints Using Real-valued OSTBC
在本文中，我们考虑了最优多用户下行波束赋形的存在下，大量的任意二次成形约束。我们将波束形成与全速率高维实值正交空时分组编码（OSTBC）相结合，以增加波束形成器设计中波束形成权向量的数量和相关的自由度。利用半定松弛法将多约束波束形成问题转化为凸优化问题，并可有效求解。与传统的（秩一）波束成形方法相比，其中只有当SDR解决方案（秩降低后）表现出秩一属性时才能获得最佳波束成形解决方案，在我们的方法中，当不超过秩八时，保证了最优性。我们表明，我们的方法可以将多达79个额外的整形约束，最佳的波束成形解决方案是保证相比，最大的两个额外的约束，约束传统的秩1下行链路波束成形设计。仿真结果表明，我们提出的波束形成器设计的灵活性。
2015-02-17 cs.IT math.IT
Minimum Symbol Error Rate-Based Constant Envelope Precoding for Multiuser Massive MISO Downlink
本文研究了多用户大规模MISO下行信道的恒包络（CE）预编码器设计问题。CE信号的使用允许采用低成本射频链，从而促进大规模MIMO的实现。然而，由于非凸CE约束，后续CE预编码器设计通常具有挑战性。现有的CE预编码器设计考虑对接收符号的失真水平的一些措施的最小化，并且它们通常旨在改善符号出错率（SER）性能。在本文中，我们制定了一个最小的SER为基础的设计CE预编码。设计公式是非凸的，我们提出了两个低复杂度的一阶算法，使用梯度投影。奇怪的是，我们的仿真结果表明，所提出的设计可以实现比特出错率性能接近迫零波束成形没有CE信令的限制。
2018-04-23 cs.IT math.IT
Analysis of One-Bit Quantized Precoding for the Multiuser Massive MIMO Downlink
我们提出了一个数学分析的线性预编码器的下行链路大规模MIMO多用户系统，采用一位数-模转换器在基站，以降低复杂性和减轻功耗。该分析基于Bussgang定理，并且通常适用于任何线性预编码方案。我们详细研究的量化迫零（ZF）预编码器的特殊情况下，并推导出一个简单的渐近表达式在每个终端的符号出错率。我们的分析表明，量化ZF预编码器的性能主要取决于天线数量与用户数量的比率，并且我们的模拟表明，对于低到中等的信噪比，它可以优于更复杂的最大似然编码器，其中假定大规模MIMO系统进行操作。我们还使用Bussgang定理推导出一个新的线性预编码器优化的情况下，一位量化，并说明其改进的性能。
2016-10-21 cs.IT math.IT
Improved Achievable Rates for Regularized Tomlinson-Harashima Precoding in Multiuser MIMO Downlink
Tomlinson-Harashima预编码（THP）被认为是一种重要的预编码方案，因为它能够有效地消除发射机侧的已知干扰。因此，通过THP实现的信息速率优于通过常规线性预编码方案实现的信息速率。本文推导了在加性高斯白噪声（AWGN）信道下正则化THP方案的可达信息速率的一个新的下界。分析结果表明，在低信噪比范围内，该下界比原下界更紧，当信噪比趋于无穷大时，所有下界收敛到0.5xlog2（6SNR/πe）.
2011-01-04 cs.IT math.IT
Joint Multiuser Downlink Beamforming and Admission Control for Green Cloud-RANs with Limited Fronthaul Based on Mixed Integer Semi-definite Program
随着远程无线头端（RRH）的密集部署，巨大的网络功耗成为绿色云无线接入网（Cloud-RAN）面临的巨大挑战，多用户下行波束赋形被认为是一种很有前途的解决方案。此外，移动用户（MU）数量的增加导致接纳控制对于具有有限前传容量和预定义功率预算的Cloud-RAN是必不可少的。在本文中，我们考虑联合多用户下行链路波束成形和准入控制（JBAC）的问题，以提高在网络中被接纳的MU，降低网络功耗，同时考虑到服务质量要求的MU，功率预算约束和前传限制。结果表明，JBAC问题是一个混合整数非线性问题，即使采用连续松弛，仍然是非凸的。因此，我们首先将JBAC问题转化为一个混合半定规划问题。然后，我们提出了一个边界改进的分支定界算法，以产生近优解。针对实际应用，提出了一种多项式时间启发式算法来求解次优解。大量的仿真进行了不同的系统配置，以显示所提出的两种方案的有效性。
2017-06-15 cs.IT math.IT
Linear Processing and Sum Throughput in the Multiuser MIMO Downlink
我们考虑在多用户多输入多输出（MIMO）系统的下行链路中的线性预编码和解码，其中每个用户可以接收多于一个的数据流。我们提出了几个均方误差（MSE）为基础的联合发射接收优化的标准，并建立了一系列的关系，这些标准的信号与干扰加噪声比的单个数据流和线性最小MSE解码下的信息理论信道容量。特别是，我们表明，实现最大的吞吐量总和相当于最小化的MSE矩阵的决定因素（PDetMSE）的产品。由于PDetMSE最小化问题不承认一个计算有效的解决方案，一个简化的标量版本的问题被认为是最小化的产品的均方误差（PMSE）。提出了一种迭代算法来解决PMSE问题，并显示出提供接近最优的性能，大大降低了计算复杂性。我们的模拟比较了线性预编码策略下可实现的总速率和广播信道的总容量。
2009-02-10 cs.IT math.IT
Training and Feedback Optimization for Multiuser MIMO Downlink
我们考虑MIMO衰落广播信道，其中衰落信道系数在跨越相干时间$\times$相干带宽的时频块上是恒定的。在闭环系统中，通过基站发送的下行链路训练和来自每个用户终端的显式反馈来获取发射机处的信道状态信息（CSIT）。在开环系统中，CSIT通过利用上行链路训练和信道互易性来获得。我们使用一个紧密的封闭形式的下限遍历可实现的速率在CSIT错误的存在下，以优化系统的整体吞吐量，考虑到明确的开销，由于信道估计和信道状态反馈。基于实际系统的三个时频块模型，我们提供了一些有用的指导方针，为整个系统的优化。特别是，数字（量化）反馈被发现提供了一个很大的优势超过模拟（非量化）反馈。
2009-12-10 cs.IT math.IT
On Performance of Quantized Transceiver in Multiuser Massive MIMO Downlinks
低分辨率数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）被认为是在多用户大规模多输入多输出（MIMO）中降低成本和功耗的方法。使用Bussgang定理，我们推导出DAC和ADC分辨率的渐近下行链路可达速率，即，在假设大天线数量$N$和固定用户负载比$β$的情况下，计算$b_{DA}$和$b_{AD}$。我们描述了由有限位分辨率转换器引起的速率损失，并揭示了在低信噪比（SNR）下，即使在两侧都有低分辨率转换器，量化失真也是可消除的。而为了在高信噪比下保持相同的速率损失，发现当$β$增加四倍时调度更多的用户时，需要多一比特的DAC分辨率。更具体地，对于一比特率丢失要求，给定$b_{AD}$，$b_{DA}$可以由$\left\lceil b_{AD}+\frac{1}{2}\logβ\right\rceil$设置。通过数值验证也得到了ADC的类似观察结果。
2017-06-21 cs.IT math.IT
Stepwise Transmit Antenna Selection in Downlink Massive Multiuser MIMO
由于大规模MIMO系统的RF电路中的大功率消耗，诸如能量效率或带宽效率的实际相关性能度量既不一定是总发射功率的单调函数，也不一定是有源天线的数量的单调函数。然而，在这些系统中，最佳天线选择在计算上是不可行的。在本文中，我们提出了一种迭代算法来优化发射功率和所选天线的子集受到非单调性能指标在大规模多用户MIMO设置。数值结果给出了能源效率，并表明，对于几个设置所提出的算法报告的选择的天线的最佳数量显着小于发射天线的总数。这一事实表明，在几个大规模MIMO场景中的天线选择不仅降低了硬件复杂度和RF成本，而且提高了系统的能量效率。
2018-02-19 cs.IT 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
Delay Performance of the Multiuser MISO Downlink under Imperfect CSI and Finite Length Coding
我们使用随机网络演算来研究迫零波束形成的多用户MISO系统的延迟性能。首先，我们考虑理想的假设与长码字和完美的CSI在发射机，在那里我们观察到一个强大的信道硬化效应，结果在非常高的可靠性方面的最大延迟的应用程序。然后，我们研究了更现实的假设下，不完美的CSI和有限块长度信道编码的系统。这些影响导致干扰和传输错误，我们推导出封闭形式的下限和上限的错误概率。与理想情况相比，不完美的CSI和有限长度编码导致平均传输速率的大规模降级。令人惊讶的是，系统仍然保持与理想情况下相同的定性行为：只要平均传输速率高于到达速率，系统仍然可以实现相对于最大延迟的非常高的可靠性。
2018-06-26 cs.IT math.IT
Channel State Prediction, Feedback and Scheduling for a Multiuser MIMO-OFDM Downlink
我们考虑MIMO-OFDM无线系统的下行链路，其中基站（BS）具有M个天线，并且服务于K个单天线用户终端（UT），其中K大于或等于M。用户从公共下行链路导频符号估计他们的信道向量并反馈预测，BS使用该预测来计算下一时隙的线性波束成形矩阵并根据比例公平调度（PFS）算法选择要服务的用户。我们考虑一个现实的物理信道模型作为标准化的基准和一些替代方案的信道估计和预测方案。我们表明，基于ESPRIT的参数化方法能够准确地预测信道，即使对于相对较高的用户移动性。然而，存在一类信道，其特征在于大的多普勒扩展（高移动性）和集群的角扩展，预测是本质上困难的，所有考虑的方法失败。我们提出了一个修改后的PFS，考虑到“可预测性”状态的UT，并显着优于经典PFS的预测误差的存在。本文的主要结论是，只要对不可预测的用户进行适当的处理，多用户MIMO下行链路即使在存在高移动性用户的情况下也能产生非常好的性能
2008-11-27 cs.IT math.IT
Beamforming for Full-Duplex Multiuser MIMO Systems
我们解决了全双工（FD）多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统的和速率最大化问题。由于上行链路信道中的附加自干扰（SI）和下行链路信道中的同信道干扰（CCI）在FD通信中耦合，因此需要联合设计下行链路和上行链路多用户波束成形向量。然而，由于耦合效应，联合优化问题是非凸的，难以求解。为了正确地解决耦合的设计问题，我们重新制定了一个等效的上行链路信道的问题，使用被称为MAC-BC对偶的上行链路和下行链路信道的对偶。然后，使用最小化最大化（MM）算法的基础上仿射近似，我们得到的解决方案的重新制定的问题。此外，没有任何近似，从而性能下降，我们开发了一个交替算法的基础上迭代注水（IWF）来解决非凸问题。所提出的算法保证快速收敛和低计算复杂性。
2016-06-27 cs.IT math.IT
Two-Timescale Design for Downlink Multiuser Transmission with Dynamic Metasurface Antennas
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；Universitat Pompeu Fabra（庞培法布拉大学）
提出一种基于统计信道信息的双时间尺度设计，先优化动态超表面天线系数，再更新数字预编码器，以平衡导频开销、复杂度和频谱效率。
2026-06-16 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
Optimizing Downlink Resource Allocation in Multiuser MIMO Networks via Fractional Programming and the Hungarian Algorithm
优化多频带、多用户、多天线网络的下行链路的和对数效用需要通过使用云无线电接入网络（CRAN）架构来联合解决相关联的波束成形和用户调度问题;然而，优化这样的网络是非凸和NP难的。本文提出了一种基于分数规划和匈牙利算法的迭代波束形成和调度策略。波束形成策略允许我们以类似于块坐标上升的方式迭代地最大化所选择的目标函数。此外，基于至关重要的洞察力，在下行链路中，干扰模式保持固定的一组给定的波束成形权重，我们使用匈牙利算法作为一种有效的方法来优化调度用户的给定的波束成形权重。具体来说，这种方法允许我们选择最佳用户子集（在所有可用用户的较大集合中）。我们的仿真结果表明，在平均和对数效用，以及和率，该计划大大优于国家的最先进的多小区加权最小均方误差（WMMSE）和贪婪的比例公平WMMSE计划，以及标准的相邻点和顺序二次求解器。重要的是，我们提出的方案也远比多小区WMMSE方案的计算效率。
2020-06-22 cs.IT math.IT
Large-System Analysis of Joint User Selection and Vector Precoding for Multiuser MIMO Downlink
针对多用户多输入多输出（MU-MIMO）下行链路，提出了一种联合用户选择（US）和矢量预编码（US-VP）算法。联合US-VP和常规US之间的主要区别在于，US依赖于用于联合US-VP的数据符号，而常规US独立于数据符号。在发射天线数、用户数和被选用户数趋于无穷大而它们的比值保持不变的大系统极限下，利用复制方法分析了联合US-VP的性能。副本对称性（RS）和1步副本对称性破坏（1 RSB）的假设下的分析表明，最佳的数据无关的US提供的只是相同的性能随机US在大系统的限制，而数据无关的US是容量实现只有用户的数量趋于无穷大。结果表明，联合US-VP可以提供一个大的系统限制的能量损失大幅减少。因此，联合US-VP在可实现的和速率方面优于单独的US-VP，其由向量预编码（VP）和数据无关US的组合组成。特别地，数据相关US可以应用于一般调制，并且用贪心算法来实现。
2012-04-17 cs.IT math.IT
Downlink Channel Reconstruction for Spatial Multiplexing in Massive MIMO Systems
为了在基站获取信道状态信息，大规模多输入多输出（MIMO）系统的研究大多考虑时分复用（TDD），以利用上下行信道的互易性。然而，即使在TDD中，BS仍然需要发送下行链路训练信号，其在3GPP标准中被称为信道状态信息参考信号（CSI-RS），以在实践中支持空间复用。这是因为，由于功耗和电路复杂性问题，在许多情况下，在用户设备（UE）处，发射天线的数量小于接收天线的数量。由于这种失配，来自UE的上行链路探测参考信号（SRS）不足以使BS获得完整的下行链路MIMO CSI。因此，在接收到下行链路CSI-RS之后，UE需要使用预定义的码本向BS反馈量化的CSI以支持空间复用。在本文中，提出了可能的方法来重建完整的下行链路MIMO CSI在BS考虑实际的天线结构，减少下行链路CSI-RS开销，通过利用SRS和量化的下行链路CSI。数值结果表明，基于所提出的下行MIMO CSI重构技术的空间复用的频谱效率优于仅基于量化CSI的传统方法。
2021-02-10 cs.IT math.IT
Joint Altitude and Beamwidth Optimization for UAV-Enabled Multiuser Communications
在这封信中，我们研究了多用户通信系统，使无人机（UAV），配备了可调波束宽度的定向天线。我们提出了一个飞行悬停和通信协议，地面终端（GT）被划分成不相交的集群，依次由无人机服务，因为它悬停在相应的集群中心。我们共同优化无人机的飞行高度和天线波束宽度的吞吐量优化在三个基本的多用户通信模型，即无人机使能的下行链路多播（MC），下行链路广播（BC），和上行链路多址接入（MAC）。我们的研究结果表明，最佳无人机高度和天线波束宽度关键取决于所考虑的通信模型。
2017-11-07 cs.IT math.IT
Channel State Feedback Schemes for Multiuser MIMO-OFDM Downlink
在频率平坦的情况下，MIMO广播下行链路的信道状态反馈方案已经被广泛研究。这项工作的重点是更相关的频率选择性的情况下，出现了一些重要的新方面。我们考虑了MIMO-OFDM广播信道，并比较了三种信道状态反馈方案下可实现的遍历速率：模拟反馈，方向量化反馈和“时域”信道量化反馈。前两个计划是以前提出的计划的直接扩展。第三种方案是新颖的，它直接受到高斯相关信源的率失真理论的启发。对于每一个方案，我们得出的条件下，系统实现充分的复用增益。与广泛处理的频率平坦情况的关键区别在于，在MIMO-OFDM中，频域信道传递函数是高斯相关源。新的时域量化方案充分利用了信道频率相关结构，性能优于其他方案。此外，它比复杂的球形矢量量化更容易实现。特别是，我们观察到，没有结构化的码本设计和矢量量化实际上是需要有效的信道状态信息反馈。
2008-04-03 cs.IT math.IT
Capacity Limits of Multiuser Multiantenna Cognitive Networks
与点对点认知无线电不同，在点对点认知无线电中，主要用户施加的约束严格限制了次要用户的吞吐量，多个次要用户有可能更有效地收获频谱并在他们之间共享频谱。本文分析了具有多天线基站的多用户认知无线电系统在上行链路或下行链路模式下的总吞吐量。主基站和辅基站分别具有$N$和$n$用户，并且它们的基站分别具有$M$和$m$天线。我们表明，上行链路辅助吞吐量增长与$\frac{m}{N +1}\log n$，如果主要是一个下行链路系统，和增长与$\frac{m}{M +1}\log n$，如果主要是一个上行链路系统。这些增长率被证明是最佳的，可以得到一个简单的基于阈值的用户选择规则。此外，我们表明，二次吞吐量可以增长成正比的$\log n$，同时推动主上的干扰下降到零，渐近。此外，我们表明，下行链路辅助吞吐量的增长与$m\log \log n$中存在的上行链路或下行链路主系统。此外，可以使主设备上的干扰渐近地变为零，而辅设备吞吐量与$\log \log n$成比例地增加。因此，不同于点对点的情况下，多用户认知无线电可以实现非平凡的总和吞吐量，尽管严格的主要干扰的限制。
2010-08-21 cs.IT math.IT
Symbol-level and Multicast Precoding for Multiuser Multiantenna Downlink: A Survey, Classification and Challenges
预编码通常被认为是减轻干扰和有效利用多天线下行链路信道中可用的有效手段，其中多个用户在相同的信道资源上同时被服务于独立的信息。这一领域的早期工作集中在通过构造符号块（码字）的加权线性组合来向每个用户发送单独的信息流。然而，最近的工作已经通过以下方式超越了这种传统观点：i）向用户组发送不同的数据流，以及ii）在每个符号的基础上应用预编码。在此上下文中，当前调查呈现了关于两个主轴的预编码技术的统一视图和分类：i）预编码权重的切换速率，导致块级和符号级预编码的类别，ii）每个流被寻址到的用户的数量，因此单播/多播/广播预编码。此外，分类技术进行了比较，通过代表性的数值结果，以证明其相对性能和揭示基本的见解。最后，一个开放的理论问题和实践挑战的清单，以启发在这一领域的进一步研究。
2017-03-10 cs.IT math.IT
Improving the Performance of the Zero-Forcing Multiuser MISO Downlink Precoder through User Grouping
我们考虑多输入单输出（MISO）高斯广播信道，在基站（BS）和$N_u$单天线用户的$N_t$天线在下行链路。我们提出了一种新的用户分组预编码器，它提高了迫零（ZF）预编码器的和速率性能，特别是当信道是病态的。所提出的预编码器将所有用户划分为大小相等的小组。下行链路波束成形然后以这样的方式进行，即在每个用户的接收机处，来自意图用于不在其组中的用户的信号的干扰被消除。组内干扰仍然存在，并且通过在BS处使用脏纸编码（DPC）的连续干扰预减法来消除。所提出的用户分组方法不同于用户选择，因为它是用于将信息预编码到所选择的（调度的）用户的方法，而不是用于选择哪些用户要被调度的方法。通过分析和仿真，所提出的基于用户分组的预编码器相比，ZF预编码器实现了可实现的和速率的显着改善。当用户配对时（即，每组具有两个用户），所提出的预编码器的复杂度是$O(N_u^3) + O(N_u^2 N_t)$，其与ZF预编码器的复杂度相同。
2014-11-27 cs.IT math.IT
Sum-Rate Maximization for Linearly Precoded Downlink Multiuser MISO Systems with Partial CSIT: A Rate-Splitting Approach
研究了在发射端信道状态信息不完全的情况下，下行MU-MISO系统的和速率最大化问题。相反，现有的作品，我们认为，而非正统的传输方案。特别地，针对其中一个用户的消息被分成两部分：可以被所有用户恢复的公共部分，以及由相应用户恢复的私有部分。另一方面，其余用户通过私人消息接收他们的信息。当CSIT误差随着SNR的增加而衰减时，这种速率分裂（RS）方法被证明可以提高可实现的自由度（DoF）。在这项工作中，RS策略与线性预编码器设计和优化技术相结合，以实现在整个SNR范围内最大化的遍历SR（ESR）性能。预编码器设计的基础上部分CSIT知识，通过解决一个随机速率优化问题，使用样本平均近似（SAA）加上加权最小均方误差（WMMSE）的方法。数值结果表明，除了ESR增益，RS的好处还包括放宽CSIT质量要求和增强的可实现的速率区域相比，传统的传输与NoRS。
2016-08-24 cs.IT math.IT
Multiuser MIMO Beamforming with Full-duplex Open-loop Training
在本文中，全双工无线电被用来不断更新的信道状态信息的发射机，这是需要计算的下行预编码矩阵在MIMO广播信道。全双工操作允许利用用于开环上行链路训练的信道互易性来估计下行链路信道。然而，训练的上行链路传输在下行链路接收移动节点处产生干扰。我们描述了最佳的训练资源分配及其相关的频谱效率，在建议的开环训练为基础的全双工系统。我们还评估了半双工对应的性能，以获得全双工训练的相对增益。尽管由于全双工而存在节点间干扰，但是在半双工操作上获得了显著的频谱效率改善。
2015-05-07 cs.IT math.IT
Knowledge Distillation-aided End-to-End Learning for Linear Precoding in Multiuser MIMO Downlink Systems with Finite-Rate Feedback
针对下行多用户多输入多输出系统，提出了一种基于深度学习的信道估计、量化、反馈和预编码方法。在所提出的系统中，有限反馈的信道估计和量化由接收器深度神经网络（DNN）处理。预编码器选择由发送器DNN处理。为了模拟传统的信道量化，在每个接收器DNN处采用二值化层，并且二值化层还用于实现端到端学习。然而，这可能导致不准确的梯度，这可能会在训练期间将接收器DNN捕获在较差的局部最小值处。为了解决这个问题，我们考虑知识蒸馏，其中现有的DNN与辅助发送器DNN联合训练。使用辅助DNN作为教师网络允许接收器DNN额外地利用无损梯度，这在避免不良局部最小值方面是有用的。对于相同数量的反馈比特，我们基于DNN的预编码方案可以实现更高的下行链路速率相比，传统的线性预编码与基于码本的有限反馈。
2021-03-23 cs.IT eess.SP math.IT
Sum Rate Maximization for Multiuser MISO Downlink with Intelligent Reflecting Surface
智能反射面（IRS）是一种由大量可重构无源单元组成的平面阵列，通过独立控制各单元的相移，实现接收端反射信号的自对准。由于IRS可以在没有RF链的情况下实现，因此它被视为用于提高未来通信系统的频谱效率的具有成本效益的解决方案。这项工作考虑了IRS辅助的多用户多输入单输出下行链路传输，我们的目标是通过联合优化基站的发射波束形成器和IRS的相移（可以是连续的或离散的）来最大化和速率。这种和速率最大化（SRM）问题是具有挑战性的，特别是对于离散相位的情况下。为了解决这个问题，我们首先推导出一个更容易处理的等效公式的SRM问题的结构化凸约束和光滑的目标。从那里，定制派生块协调加速投影梯度算法的开发。仿真结果表明，所提出的设计优于国家的最先进的设计在和速率性能。
2020-10-21 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Transmission in Downlink Multiuser MISO Systems: A Rate-Splitting Approach
我们考虑一个下行链路多用户MISO系统的有界误差的信道状态信息在发送端（CSIT）。我们首先看看在鲁棒的设计问题，实现最大最小的公平用户之间（在最坏的情况下）。与文献中采用的传统方法相反，我们提出了一种基于速率分割（RS）策略的非正统设计。每个用户的消息被分成两部分，公共部分和私有部分。所有公共部分被打包成一个超级公共消息，使用公共码本进行编码，而私有部分被独立编码。得到的符号流被线性预编码并同时发送，每个接收机通过解码公共流及其对应的专用流来检索其预期消息。对于CSIT的不确定性区域，缩放与SNR（例如，通过缩放反馈位的数量），我们证明了基于RS的设计实现了更高的最大-最小（对称）自由度（DoF）相比，传统的设计（NoRS）。对于非缩放CSIT的特殊情况（例如，固定数量的反馈比特），并且与NoRS相反，RS可以实现非饱和的最大-最小速率。我们提出了一个强大的算法的基础上切割集的方法加上加权最小均方误差（WMMSE）的方法，我们证明了其性能增益超过国家的最先进的设计。最后，我们扩展了RS策略，以解决服务质量（QoS）约束的功率最小化问题，我们表现出显着的收益超过基于NoRS的设计。
2016-06-26 cs.IT math.IT
Multiuser MIMO Achievable Rates with Downlink Training and Channel State Feedback
我们考虑一个MIMO衰落广播信道和计算可实现的遍历速率时，信道状态信息是通过下行链路训练在接收机获得的，它是由信道状态反馈提供给发射机。在各种假设条件下，分析和比较了非量化（模拟）和量化（数字）信道状态反馈方案。当反馈信道使用的每信道状态系数大于1时，数字反馈被示出为潜在的优越性。此外，我们表明，通过适当的数字反馈链路的设计，在反馈中的错误有轻微的影响，即使是简单的未编码调制的反馈信道上使用。我们首先讨论的情况下，一个未衰落的AWGN反馈信道与正交接入，然后衰落MIMO多址接入（MIMO-MAC）的情况下。我们表明，通过利用MIMO-MAC性质的上行链路信道，一个更好的缩放的反馈信道资源与基站天线的数量可以实现。最后，对于延迟反馈的情况下，我们表明，在现实的情况下，衰落过程具有（归一化）最大多普勒频移0 < F < 1/2，最佳复用增益的分数1 - 2F是可实现的。这项工作的一般结论是，非常显着的下行链路吞吐量是可以实现的简单而有效的信道状态反馈，只要反馈链路设计得当。
2009-05-08 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Power Allocation in Downlink NOMA Multiuser MIMO Networks
针对多小区多用户多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）网络，提出了一种新的波束赋形和功率分配联合设计方法。在该网络中，基站（BS）采用协作多点（CoMP）用于下行链路传输。我们研究了一个新的情况下，用户被分为两组，根据他们的服务质量（QoS）的要求，而不是他们的信道质量在文献中调查。我们提出的联合设计的目的是最大限度地提高一组用户的最大努力的总和速率，同时保证最低要求的目标速率的用户在其他组。关节设计是一个非凸的NP-难问题。为了使问题易于处理，采用了一系列的变换来简化设计问题。在此基础上，提出了一种基于逐次凸逼近的迭代次优资源分配算法。在每次迭代中，秩约束优化问题通过半定规划松弛得到最优解。数值结果表明，该方案提供了显着的和率增益相比，现有的计划，并快速收敛到一个次优解。
2018-06-12 cs.IT math.IT
Joint Fractional Time Allocation and Beamforming for Downlink Multiuser MISO Systems
众所周知，只有当用户数量小于基站（BS）的发射天线数量时，基站（BS）处用于管理服务多个用户的干扰的传统发射波束成形才有效。非正交多址接入（NOMA）可以通过牺牲用户的隐私来提高信道条件较差的用户的吞吐量，因为信道条件较好的其他用户可以解码信道条件较差的用户的信息。NOMA仍然倾向于用户的数量小于BS发射机处的天线的数量。本文解决了这样的问题，通过分配单独的分数时隙为用户提供类似的信道条件。这使得BS能够在时间单元内服务更多用户，同时保护每个用户的隐私。分数时间和波束形成向量被联合优化以最大化系统的吞吐量。一个有效的路径跟踪算法，它调用一个简单的凸二次规划在每次迭代，提出了解决这个具有挑战性的优化问题。数值结果证实了它的通用性。
2017-08-28 cs.IT math.IT
On Differential Modulation in Downlink Multiuser MIMO Systems
Newcastle University（纽卡斯尔大学）；Durham University（杜伦大学）
本文提出在下行多用户MIMO系统中结合下行预编码与差分调制以降低接收端复杂度，利用正交扩频和Alamouti码实现高效传输，通过蒙特卡洛仿真验证了方案的有效性。
2017-07-06 cs.IT cs.NA math.IT
Sum-Rate Maximization for Multiuser MISO Downlink Systems with Self-sustainable IRS
本文研究了多用户多输入单输出（MISO）下行链路通信辅助下的自我可持续的智能反射表面（IRS），它可以收获的功率从接收到的信号。我们研究了联合设计的波束形成器在接入点（AP）和相移和功率收获时间表在IRS最大化的系统和速率。该设计被制定为一个非凸优化问题，考虑到IRS元件的能力，收获无线功率实现自我可持续性。随后，我们提出了一个计算效率高的交替算法，以获得一个次优的解决方案的设计问题。仿真结果表明：在IRS辅助系统中，系统和速率与系统自维持能力之间存在一个非平凡的折衷关系;随着IRS单元数目的增加，系统性能得到改善;采用小比特分辨率的离散移相器的IRS，在连续相移的情况下，系统和速率足以达到理想情况下的可观值。
2020-05-24 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficient Symbol-Level Precoding in Multiuser MISO Channels
本文研究了利用多天线系统下行链路中同时多用户传输间干扰的思想。利用符号级预编码，讨论了一种通过联合利用信道状态信息（CSI）和数据信息（DI）来解决多用户干扰的新方法。在这个方向上，数据流之间的干扰在某些条件下被转换为有用信号，该有用信号可以提高下行链路传输的信号干扰噪声比（SINR）。在这种情况下，提出了新的建设性干扰预编码技术，解决了在每个用户的接收机的发射功率最小化（最小功率）与个别SINR的约束。此外，我们调查的CI预编码设计的假设下，接收到的MPSK符号可以驻留在一个宽松的区域，以便被正确地检测。
2015-05-08 cs.IT math.IT
Outage Constrained Robust Transmit Optimization for Multiuser MISO Downlinks: Tractable Approximations by Conic Optimization
在本文中，我们考虑一个概率信号干扰噪声比（SINR）约束的问题，在不完美的信道状态信息（CSI）的存在下，多用户多输入单输出（MISO）下行链路的情况下，发射波束成形设计。特别是，我们处理基于中断的服务质量约束，其中每个用户的SINR不满足服务要求的概率不能低于给定的中断概率规范。研究概率SINR约束问题的解决方法很重要，因为实际系统中经常存在CSI错误，如果处理不当，可能会导致严重的SINR中断。然而，主要的技术挑战是如何处理概率SINR约束。为了解决这个问题，我们提出了一种新的松弛-约束（RAR）方法，它包括两个关键要素-半定松弛（SDR），和保守近似概率约束的分析工具。其基本目标是建立近似的概率SINR约束公式的形式凸锥优化问题，使他们可以很容易地实现可用的求解器。使用一个直观的最坏情况的参数或专门的概率结果，我们开发了各种保守的近似方案处理概率约束与二次不确定性。因此，我们得到了几个RAR替代处理概率SINR约束的问题。我们的技术适用于复高斯CSI误差和i.i.d.未知分布的有界CSI误差。此外，从我们广泛的模拟结果表明，建议RAR方法显着改善现有的，无论是在解决方案的质量和计算复杂性。
2011-08-04 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Power Minimization in the Downlink of THP-based Spatial Multiplexing MIMO-OFDMA Systems
在这项工作中，我们处理空间复用MIMO-OFDMA系统的下行链路中的资源分配。特别是，我们集中在问题上的联合优化的发送和接收处理矩阵，信道分配和功率分配的目标，最大限度地减少总功耗，同时满足不同的服务质量要求。一个分层的体系结构中使用的用户首先被划分在不同的组的基础上，他们的信道质量，然后信道分配和收发器的设计顺序地解决从一组用户最不利的信道条件。在基站处使用在用户级操作的Tomlinson-Harashima预编码器来去除属于不同组的用户之间的多用户干扰。数值结果被用来突出所提出的解决方案的有效性，并与现有的替代品进行比较。
2014-04-18 cs.IT math.IT
Robust THP Transceiver Designs for Multiuser MIMO Downlink with Imperfect CSIT
在本文中，我们提出了强大的联合非线性收发器设计的多用户多输入多输出（MIMO）下行链路中存在的缺陷，在发射机（CSIT）的信道状态信息。基站（BS）配备有多个发射天线，并且每个用户终端配备有一个或多个接收天线。BS采用汤姆林森-原岛预编码（THP）用于在发射机处的用户间干扰预消除。我们认为强大的收发器设计，共同优化的发射THP滤波器和接收滤波器的两种型号的CSIT错误。第一个模型是随机误差（SE）模型，其中CSIT误差是高斯分布的。当CSIT误差由信道估计误差主导时，该模型是适用的。在这种情况下，所提出的鲁棒收发器设计寻求在对总BS发射功率的约束下最小化和均方误差（SMSE）的随机函数。我们提出了一个迭代算法来解决这个问题。我们考虑的另一个模型是范数有界误差（NBE）模型，其中CSIT误差可以由不确定性集指定。当CSIT误差由量化误差主导时，该模型是适用的。在这种情况下，我们考虑最差情况设计。对于该模型，我们考虑鲁棒的i）最小SMSE，ii）MSE约束，和iii）MSE平衡收发器设计。我们提出了迭代算法来解决这些问题，其中每次迭代涉及一对半定规划（SDP）。此外，我们考虑了所提出的算法的情况下，每个天线的功率约束的扩展。
2009-09-22 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
Deep Joint CSI Feedback and Multiuser Precoding for MIMO OFDM Systems
提出一种基于深度学习的联合CSI反馈与多用户预编码方法，利用深度联合信源信道编码压缩CSI特征向量并联合调整预编码方向与功率，显著提升了低信噪比与低反馈开销下的下行和速率。
2024-04-25 cs.IT eess.SP math.IT
DFT-Based Hybrid Beamforming Multiuser Systems: Rate Analysis and Beam Selection
本文考虑基于离散傅里叶变换（DFT）的混合波束形成多用户系统，研究了模拟波束选择方案的使用。我们首先分析了莱斯衰落条件下迫零（ZF）接收机和最大比合并（MRC）接收机的上行链路各态历经可达速率。然后，我们检查下行链路遍历可实现的ZF和最大比发送（MRT）预编码器的速率。介绍了长期和短期归一化方法，分别利用长期和瞬时信道状态信息（CSI）来实现下行功率归一化。此外，近似和渐近表达式的上行链路和下行链路的速率，这有助于模拟波束选择解决方案，以最大限度地提高可实现的速率。一个穷举搜索提供了最佳的结果，但为了减少时间消耗，我们诉诸于派生的速率限制，并提出了第二个选择方案的基础上的投影功率的视线（LoS）路径。然后，我们结合这两个计划的优点，提出了一个两步的计划，达到接近最佳的性能，比穷举搜索少得多的时间消耗。数值结果证实了遍历可达速率的分析结果，并揭示了所提出的两步方法的有效性。
2018-04-20 cs.IT math.IT
Optimal Dynamic Point Selection for Power Minimization in Multiuser Downlink CoMP
本文研究了一种多基站协作多点通信系统，其中多个基站采用协同波束形成来为多个移动站提供服务。在动态点选择模式下，每个MS在任何时候只能被分配给一个BS。然后，这项工作提出了一个解决方案框架，以优化所有MS的BS关联和协调波束成形器。利用MS处的目标信号与干扰加噪声比，设计目标是最小化加权和发射功率或每BS发射功率裕度。由于原始优化问题包含指示BS关联的二进制变量，因此找到它们的最优解是一项具有挑战性的任务。为了规避这个困难，我们首先放松原来的问题，新的优化问题，扩大其约束集。基于非凸二次约束二次规划框架，我们证明了这些松弛问题可以得到最优解。有趣的是，对于第一个设计目标，从松弛问题获得的解也是原始问题的最优解。与第二个设计目标，一个次优的解决方案，然后提出了原来的问题，从放松的问题得到的解决方案的基础上。仿真结果表明，联合优化基站关联和波束成形设计显着优于固定的基站关联方案。
2016-11-07 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for Downlink Multiuser MIMO Systems: User Clustering, Beamforming, and Power Allocation
研究了具有连续干扰消除（SIC）的非正交多址（NOMA）在下行多用户多输入多输出（MIMO）蜂窝系统中的应用，其中小区内用户终端的接收天线总数大于基站的发射天线数。我们首先将UE接收天线动态地分组为等于或大于BS发射天线的数量的多个集群。单个波束成形向量然后由集群中的所有接收天线共享。我们提出了一种线性波束形成技术，其中所有的接收天线可以显着消除簇间干扰。另一方面，每个集群中的接收天线基于功率域NOMA进行调度，接收机端具有SIC。对于集群间和集群内的功率分配，我们提供了动态功率分配解决方案，其目标是最大化整体小区容量。对提出的MIMO-NOMA系统进行了广泛的性能评估，并与传统的基于正交多址（OMA）的MIMO系统和其他现有的MIMO-NOMA解决方案进行了比较。数值结果量化的容量增益的MIMO-NOMA模型在MIMO-OMA和其他现有的MIMO-NOMA解决方案。
2016-11-22 cs.IT cs.NI math.IT
Robust and Secure Sum-Rate Maximization for Multiuser MISO Downlink Systems with Self-sustainable IRS
本文研究了一种可自我维持的智能反射表面（IRS），它可以同时从接收到的信号中反射和收获能量的多用户多输入单输出（MISO）下行链路通信。我们研究了联合设计的波束形成器在接入点（AP）和相移，以及能量收集时间表在IRS最大化系统和速率。该设计被制定为一个非凸优化问题，考虑到IRS元件的无线能量收集能力，安全通信，以及对信道状态信息（CSI）不完善的影响的鲁棒性。随后，我们提出了一个计算效率高的迭代算法，以获得一个次优的解决方案的设计问题。在每次迭代中，采用S-过程和逐次凸逼近来处理中间优化问题。仿真结果表明：（1）在系统总速率和IRS的自维持性之间存在一个非平凡的折衷关系：（2）所提出的方案所获得的性能增益在大量能量收集IRS元件的情况下是饱和的; 3）配备有小比特分辨率离散移相器的IRS足以实现相当大的系统总和-具有连续相移的理想情况的速率。
2021-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Codebook Based Hybrid Precoding for Millimeter Wave Multiuser Systems
在毫米波（mmWave）系统中，天线架构限制使得难以应用常规的全数字预编码技术，而是需要低成本的模拟射频（RF）和数字基带混合预编码方法。研究了射频链路数量有限的多用户多天线毫米波系统下行链路的射频-基带联合混合预编码。两个性能指标，最大限度地提高频谱效率和系统的能量效率，被认为是。我们提出了一种基于码本的射频预编码设计，并通过波束扫描过程获得信道状态信息。通过基于码本的设计，原系统被转换成一个虚拟的多用户下行链路系统的RF链约束。因此，我们能够简化复杂的混合预编码优化问题的联合码字选择和预编码器设计（JWSPD）的问题。然后，我们提出了有效的方法来解决JWSPD问题，并在两个性能指标下联合优化RF和基带预编码器。最后，提供了大量的数值结果来验证所提出的混合预编码器的有效性。
2017-07-04 cs.IT math.IT
Learning Based User Scheduling in Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multiuser Downlink
可重构智能表面（RIS）能够智能地控制入射电磁波的相位，以改善基站（BS）和用户之间的无线传播环境。本文研究了在导频开销有限的RIS辅助下行链路网络中，联合用户调度、RIS配置和BS波束成形问题。我们表明，图神经网络（GNN）与置换不变和等变属性可以用来适当地调度用户和设计RIS配置，以实现高的整体吞吐量，同时占用户之间的公平性。与传统的先估计信道，然后优化用户调度、RIS配置和波束形成器的方法相比，本文提出了一种利用GNN直接从一组非常短的导频中获得优化的用户调度，然后利用第二个GNN优化RIS配置，最后根据总的有效信道设计BS波束形成器。数值结果表明，该方法比传统的基于信道估计的方法更有效地利用了接收导频，并且可以推广到任意用户数的系统。
2022-05-12 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Constellation Rotation and Symbol-level Precoding Optimization in the Downlink of Multiuser MISO Channels
研究了无线多天线系统下行链路中多个用户间的同时干扰问题。为了利用多用户干扰并在接收机侧将其转换为有用功率，通过联合利用来自每个单独用户的数据和信道状态信息来利用符号级预编码。本文介绍了一种复杂性降低计划，利用星座的对称性，以减少可能的计算和符号级优化问题的约束条件的数量。本文还提出了一种新的传输技术，联合优化发送符号级预编码和星座旋转的数据流为每个用户。其目的是增加具有相长干涉的概率，从而提高性能。我们专注于提高能源效率，通过降低所需的功率，以满足一定的服务质量的约束，通过解决一个符号级的预编码问题，并找到每个用户星座旋转的最佳相位。该问题是非凸的，因此，我们提出了一个有效的分支定界算法结合半定松弛来解决问题，并找到一个有效的解决方案。数值结果以比较的方式示出所提出的技术的有效性，其在能量效率和功耗方面优于最先进的符号级预编码方案。
2020-11-08 cs.IT eess.SP math.IT
Utility of Beamforming Strategies for Secrecy in Multiuser MIMO Wiretap Channels
本文探讨了线性波束成形方法的安全通信在多用户窃听信道与一个单一的发射机，多个合法的接收机，和一个单一的窃听器，其中所有的节点都配备了多个天线。没有关于窃听者的信息被假定在发射机，我们检查广播MIMO下行链路与独立的信息，和多播MIMO下行链路与所有合法的接收机的共同信息。在这两种情况下，信息信号都是以刚好足够的功率发射的，以保证在期望的接收机处的某个SINR，而剩余的功率用于广播人工噪声。人工干扰选择性地降低被动窃听者的信号，同时保持与期望的接收器正交。我们分析了迫零和最佳的最小功率波束成形设计的广播信道，最佳的最小MSE波束成形器的组播信道提供的机密性。对窃听者的相对信干噪比和误码率性能的数值仿真表明了所提出的物理层安全方案的有效性。
2009-10-14 cs.IT math.IT
Two-Layered Superposition of Broadcast/Multicast and Unicast Signals in Multiuser OFDMA Systems
我们研究了在无线环境中，一个共同的和$K$独立的消息从一个源到多个用户的最佳传递策略。特别地，在下行链路多用户OFDMA系统中考虑广播/多播和单播信号的两层叠加。在文献和工业中，两层叠加通常被认为是在简单但次优的正交复用（OM）和最优但复杂的全层非正交复用之间做出折衷的实用方法。在这项工作中，我们表明，只有两个层是必要的，以实现最大的总和速率时，共同的消息具有更高的优先级比$K$个人单播消息，和OM不能在一般情况下的总和速率最优。我们开发了一种算法，找到了最佳的功率分配在两个层和整个OFDMA无线电资源在静态信道和一类衰落信道。考虑两个主要用例：i）当具有上行链路能力的$K$用户请求公共和独立消息时的多播和单播复用，以及ii）当公共消息以仅接收设备为目标并且具有上行链路能力的$K$用户另外请求独立消息时的广播和单播复用。最后，我们开发了一种基于LTE-A-Pro物理层的广播/多播和单播叠加传输的收发器设计，并在具有多径传播的移动环境中通过数值评估表明，与正交方案相比，容量的提高可以转化为显着的实际性能提升3GPP规范中的方案。我们还分析了实际信道估计的影响，并表明，即使估计误差和不完善的干扰消除的两层叠加系统的频谱效率或覆盖区域方面的显着收益仍然可用。
2019-12-04 cs.IT math.IT
Downlink Multiuser Communications Relying on Flexible Intelligent Metasurfaces
针对下行多用户通信场景，提出基于柔性智能超表面的发射功率优化方案，通过交替优化波束成形与表面形状，较传统刚性阵列降低约3 dB发射功率。
2025-02-23 cs.IT eess.SP math.IT
Receive Combining vs. Multi-Stream Multiplexing in Downlink Systems with Multi-Antenna Users
在具有许多用户的下行链路多天线系统中，复用增益受到发射天线$N$的数量和这些天线的使用的严格限制。假设在多天线用户处的接收天线的总数远大于$N$，可以利用许多不同的发送/接收策略来实现最大复用增益。例如，可以利用接收天线的多余数量来调度具有接近正交的有效信道的用户，用于对具有良好调节的信道的用户进行多流复用，和/或实现干扰感知接收组合。在本文中，我们试图回答的问题，如果$N$数据流应该被划分在几个用户（每个用户的许多流）或许多用户（每个用户的几个流，使接收组合）。分析结果表明，用户选择，空间相关性，异构用户条件，和不完善的信道采集（量化或估计误差）的影响性能时，发送最大数量的流或每个预定用户一个流-在数据流分配的两个极端。虽然在先前的工作中已经报道了关于这个主题的矛盾观察，但我们表明，选择许多用户并为每个用户分配一个流（即，利用接收合并）是现实条件下的最佳候选。这可以通过对空间相关性的可证明的更强弹性和多用户分集的更大益处来解释。这一基本结果对下行链路系统的设计具有积极意义，因为它降低了用户设备的硬件要求，并简化了吞吐量优化。
2014-07-24 cs.IT math.IT
A Novel Negative $\ell_1$ Penalty Approach for Multiuser One-Bit Massive MIMO Downlink with PSK Signaling
本文研究了多用户下行链路大规模多输入多输出（MIMO）系统中基于相移键控（PSK）调制的单比特预编码问题，重点研究了著名的基于相长干扰（CI）的预编码问题。离散的一位约束的存在使得该问题通常难以求解。在本文中，我们提出了一个有效的负$\ell_1$惩罚的方法，找到一个高质量的解决方案所考虑的问题。具体地说，我们首先提出了一种新的负$\ell_1$惩罚模型，该模型通过一个负的$\ell_1$ -范数项来惩罚目标中的一位约束，并证明了当惩罚参数足够大时，原问题和惩罚问题的（全局和局部）解是等价的.我们进一步将惩罚模型转化为一个等价的min-max问题，并提出了一种有效的交替优化（AO）算法来求解该问题，该算法具有较低的迭代复杂度，并保证收敛到min-max问题的稳定点。数值结果表明，与现有的基于CI的算法相比，该算法具有更好的误码率性能和更低的计算代价。
2022-02-07 cs.IT eess.SP math.IT
