Power Allocation in Two-Hop Amplify-and-Forward MIMO Relay Systems with QoS requirements
研究了在具有单个非再生中继的两跳多输入多输出网络中，在满足不同服务质量（QoS）要求的同时最小化总功耗的问题.如Y所示。Rong在[1]中，线性和非线性收发器架构的最佳处理矩阵导致源-中继-目的地信道的对角化，使得功率最小化问题简化为在所建立的链路上适当地分配可用功率。不幸的是，找到这个问题的解决方案在数值上是困难的，因为它不是凸形式。为了克服这一困难，现有的解决方案依赖于计算的上限和下限，很难获得或需要放松的QoS约束。在这项工作中，设计了一种新的方法，为线性和非线性收发器架构，它允许密切近似的非凸功率分配问题的解决方案与那些凸的容易计算的封闭形式，通过多步程序的复杂性降低。计算机模拟被用来评估所提出的方法的性能，并与替代品进行比较。
2013-03-12 cs.IT math.IT
Joint Resource Optimization for IRS-Assisted mmWave MIMO under QoS Constraints
本文主要研究了智能反射表面增强毫米波系统中多用户动态资源的非凸联合优化问题，其中所有用户都集中在唯一的簇波束上。首先，将上述非线性问题的目标函数转化为服务质量约束下的二次规划形式。进一步提出了一种动态功率分配的多块交替优化框架，以获得最大和速率，其中采用放松的ADMM算法来求解最佳全数字预编码器，并通过梯度投影获得相应的无源反射矩阵。仿真结果表明，在高信干噪比下，波束优化应得到重视，但在硬件尺寸达到极限的情况下，联合动态资源分配仍能进一步提高系统性能。
2020-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Fundamental for Delay and Reliability Guarantees for Emergency UAV
The University of New South Wales（新南威尔士大学）
本文研究了应急无人机大规模MIMO网络在有限码长下的服务质量保障，提出分析框架和控制函数，验证了模型和公式以支持mURLLC。
2026-04-01 cs.IT math.IT
On the Capacity of MIMO Broadband Power Line Communications Channels
在2 MHz以上的频率范围中的电力线上的通信（通常称为宽带（BB）电力线通信（PLC））近年来已经成为越来越多的研究关注和标准化努力的焦点。BB-PLC信道的特征在于主要有色非高斯加性噪声，以及信道脉冲响应和噪声统计的周期性变化。在这项工作中，我们研究了BB-PLC信道的基本速率限制，同时考虑到这些信道的独特属性，限制了它们的容量。我们得到明确的表达式推导出的几个BB-PLC噪声模型的界限，并说明所产生的基本限制在数值分析。
2018-05-17 cs.IT math.IT
Joint Power and User Grouping Optimization in Cell-Free Massive MIMO Systems
针对无小区大规模多输入多输出（MIMO）系统中信道估计和解码复杂度的问题，研究了基于时分双工（TDD）的接入点（AP）在不同的时间资源和相同的频率资源上为用户提供服务的用户分组问题。此外，当考虑服务质量（QoS）要求时，广泛使用的最大-最小功率控制不再适用。我们推导出不同的QoS要求下考虑用户分组的最小功率约束。在此基础上，以最小化总发射功率为目标，提出了QoS约束下的联合功率和用户分组问题。提出了一种基于广义Benders分解（GBD）的算法，通过迭代求解原问题和主问题来逼近最优解。仿真结果表明，在不增加信道估计和译码复杂度的情况下，通过用户分组，无小区MIMO系统中服务的用户数可以与接入点的数目相等。此外，利用所提出的用户分组策略，与参考用户分组策略相比，功率消耗可以降低2 - 3dB，并且与没有分组的总发射功率相比，功率消耗可以降低7dB。
2021-07-27 cs.IT math.IT
Characterization of Effective Capacity in Antenna Selection MIMO Systems
本文研究了多输入多输出（MIMO）系统在两种不同的接收天线选择（RAS）和发射天线选择（TAS）方案下的有效容量。在准静态衰落信道下，给出了该网络在统计时延服务质量（QoS）约束下的最大常数到达率的封闭解。本研究在两种不同的情况下进行。当信道状态信息（CSI）在MIMO发射机处不可用时，TAS的实现是困难的。因此，采用RAS方案，并在接收端选择一个具有最大瞬时信噪比（SNR）的天线。另一方面，当CSI在发射机处可用时，执行TAS方案。在这种情况下，在发射机处选择一个天线。此外，一个最佳的功率控制策略被应用到所选择的天线和MIMO系统的有效容量的推导。最后，这种最佳的功率自适应和有效容量的两个渐近情况下，宽松和严格的QoS要求进行了研究。特别是，我们表明，在TAS计划与宽松的QoS限制，有效容量收敛到遍历容量。然后，得到了该信道各态历经容量的精确封闭解。
2016-07-30 cs.IT math.IT
Broadband MIMO Couplers Characterization and Comparison
本文重点研究MIMO电力线通信（PLC），以提高性能。在MIMO PLC中，适当的耦合方法是必要的，以便能够通过宽带PLC信道有效地注入信号，从而可以实现高数据速率。在本文中，我们希望从电路的角度分析每个耦合器设计（拓扑结构）的优点和缺点。本文详细介绍和分析了MIMO耦合器的三种主要和常见的结构：星形（S）、三角形（$Δ$）和T形。
2018-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
QoS-Aware User Scheduling in Crowded XL-MIMO Systems Under Non-Stationary Multi-State LoS/NLoS Channels
在拥挤的无线通信系统中提供最低的服务质量（QoS），具有高用户密度，是具有挑战性的，这是由于具有有限的发射功率预算和资源块的网络结构。智能资源分配方法，如用户调度，功率分配，调制和编码方案的选择，必须实现，以应对挑战。针对拥挤超大规模大规模多输入多输出（XL-MIMO）系统下行链路中最小QoS服务用户数的问题，提出了一种QoS感知的联合用户调度和功率分配技术.所提出的技术是由两个顺序的程序：集团搜索为基础的调度（CBS）算法的用户调度，其次是最佳的功率分配与发射功率预算和最小可达速率每个用户的约束。为了准确地评估所提出的技术在XL-MIMO的情况下，我们提出了一个广义的非平稳多状态信道模型的基础上球面波传播假设下的用户LoS和NLoS传输共存于同一个通信小区。该模型考虑了不同信道状态下的用户在多径衰落模型和路径损耗规律上的传播特性不同。数值结果表明，可实现的和速率，调度用户的数量，和调度用户的分布表明，建议CBS算法提供了一个公平的覆盖整个小区区域，实现显着数量的调度用户时，在LoS和NLoS信道状态下的用户共存的通信小区。
2022-05-13 cs.IT cs.NI eess.SP
Soft Pilot Reuse and Multi-Cell Block Diagonalization Precoding for Massive MIMO Systems
在大规模多输入多输出（MIMO）系统中，小区边缘的用户会受到严重的导频污染，导致服务质量（QoS）变差。为了提高这些边缘用户的QoS，软导频复用（SPR）结合多小区块对角化（MBD）预编码的建议。具体地说，用户被分为两组，根据他们的大尺度衰落系数，被称为中心用户，谁只遭受温和的导频污染和边缘用户，谁遭受严重的导频污染。基于这种区别，SPR方案被提出用于改善边缘用户的QoS，由此小区中心导频组被重用于所有小区中的所有小区中心用户，而小区边缘导频组被应用于相邻小区中的边缘用户。通过将经典的块对角化预编码扩展到多小区场景，MBD预编码方案将下行链路发送信号投影到由相邻小区中的边缘用户的小区间信道所跨越的子空间的零空间上。因此，可以有效地减轻污染相邻小区中的边缘用户的信号的小区间干扰，并且因此可以进一步增强这些边缘用户的QoS。我们的理论分析和仿真结果表明，边缘用户的上行链路和下行链路的速率显着提高，虽然在中心用户的速率略有下降的代价。
2015-07-15 cs.IT math.IT
Mixed Quality of Service in Cell-Free Massive MIMO
无小区大规模多输入多输出（MIMO）技术是第五代无线通信网络的潜在关键技术。研究了无小区大规模多输入多输出（MIMO）系统上行链路的混合服务质量（QoS）问题，其中非实时用户的最小速率在每用户功率约束下最大化，而实时用户（RTU）的速率满足其目标速率。首先，基于可用信道统计导出近似的上行链路用户速率。接下来，原来的混合QoS问题，制定在接收机滤波器系数和用户功率分配，可以迭代地解决通过两个子问题，即，接收机滤波器系数的设计和功率分配，这是处理使用广义特征值问题和几何规划，分别。数值结果表明，与一个简单的基准计划相比，提出的计划，而RTU的速率满足QoS约束，$90\%$可能的吞吐量显着提高。
2018-06-19 cs.IT eess.SP math.IT
Complex-Valued Neural Networks for Ultra-Reliable Massive MIMO
针对下一代通信网络对高可靠性的需求，提出结合SVD信道校正的QOSTBC超可靠MIMO方案，并引入PT-RBF神经网络解码方案降低复杂度，仿真验证其性能与鲁棒性更优，可作为下一代超可靠通信候选方案。
2025-01-16 cs.IT cs.NI eess.SP
QoS Aware Power Allocation and User Selection in Massive MIMO Underlay Cognitive Radio Networks
研究了认知无线电网络中配备大量天线的次级基站下行链路的功率分配和次级用户选择问题。提出了一种新的优化框架，以选择最大数量的SU和计算功率分配，以满足瞬时速率或服务质量要求的SU。优化框架还旨在使用SBS处的可用不完美CSI将对主用户（PU）的干扰限制在预定义阈值以下。为了获得一个可行的解决方案的功率分配和用户选择，我们提出了一个低复杂度的算法称为DeleteSU与最大功率分配（DeleteSU）。理论分析计算了对PU的干扰和超过所需速率的SU的数量。分析和仿真结果表明，该算法在满足最小速率约束的情况下，能够服务更多的用户，并且在天线数大于用户数一个数量级的情况下接近最优解。
2019-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation in Broadband Millimeter Wave MIMO Systems with Few-Bit ADCs
针对毫米波多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种基于低比特模数转换器（ADC）的宽带信道估计算法。我们的方法利用联合稀疏的毫米波MIMO信道的角度和延迟域。我们制定的估计问题作为一个嘈杂的量化压缩感知问题，并解决它使用高效的近似消息传递（AMP）算法。特别是，我们使用Bernoulli-Gaussian混合分布与未知参数的角度延迟系数建模，并使用期望最大化（EM）形式的广义AMP（GAMP）和矢量AMP（VAMP）算法，同时学习的分布参数和计算近似最小均方误差（MSE）估计的信道系数。我们设计了一个训练序列，允许快速，FFT为基础的实现这些算法，同时最大限度地减少峰均功率比在发射机，使我们的方法有效地扩展到大量的天线元件和延迟。我们提出了一个详细的模拟研究，比较我们的算法的几个基准的结果。我们的研究调查的SNR，训练长度，训练类型，ADC的分辨率，和运行时间对信道估计的MSE，互信息，和可达到的速率的影响。结果表明，我们的方法允许1位ADC在低SNR下执行从1到无限位ADC，而4位ADC在中等SNR下执行从1到无限位ADC。
2017-12-06 cs.IT math.IT
Blind Estimation of Sparse Broadband Massive MIMO Channels with Ideal and One-bit ADCs
我们研究了大规模毫米波MIMO信道盲估计的最大似然问题，同时考虑到其底层的稀疏结构，在宽带制度中的天线的时间移位，并最终在接收器处的一位量化。利用角域中的稀疏性作为一个关键属性，使用户的信道之间的明确的盲分离。这种方法的主要优点是，由于导频序列的开销可以显着减少，特别是当工作在低SNR每天线。此外，由于稀疏性是关于信道的唯一假设，因此所提出的方法对于信道和数据的统计特性是鲁棒的，并且允许在快速时变的情况下执行信道估计和干扰用户与相邻基站的分离。对于1比特接收机的情况下，提出了一种盲信道估计，依赖于期望最大化（EM）算法。此外，性能极限是根据千里眼Cramer Rao下限得出的。仿真结果表明，这种最大似然公式产生优越的估计精度在窄带以及宽带制度与合理的计算复杂性和有限的模型假设。
2017-09-20 cs.IT math.IT
New Antenna Selection Schemes for Full-Duplex Cooperative MIMO-NOMA Systems
在本文中，我们解决的天线选择（AS）问题，在全双工（FD）合作非正交多址接入（NOMA）系统，其中多天线FD中继桥之间的连接多天线基站和NOMA远用户。具体来说，提出了两种AS方案，即max- $\SUu$和max- $\SUuu$，以分别最大化近用户和远用户之一或两者的端到端信号与干扰加噪声比。此外，一个两阶段的AS计划，即服务质量（QoS）的供应计划，被设计为实现一个特定的速率在远用户，同时提高近用户的速率。为了提高性能的QoS供应AS计划，动态天线集群的思想被应用在中继自适应分区中继的天线到发送和接收子集。推导了所提出的AS方案的中断概率和可达速率的精确表达式。为了提供更多的洞察力，封闭形式的渐近中断概率表达式的max- $\SUu$和max- $\SUuu$ AS计划。我们的研究结果表明，虽然QoS供应AS方案可以提供一个接近最佳的性能静态天线设置在中继，它提供了高达$12\%$平均和速率增益超过最佳AS选择与固定的天线设置。
2022-02-25 cs.IT math.IT
Massive MIMO and Small Cells: Improving Energy Efficiency by Optimal Soft-Cell Coordination
为了提高蜂窝能量效率，在不牺牲用户的服务质量（QoS）的情况下，网络拓扑结构必须被加密以实现更高的空间重用。我们分析了两种致密化方法的组合，即“大规模”多输入多输出（MIMO）基站和小小区接入点。如果后者是运营商部署的，则可以采用空间软小区方法，其中多个发射机通过联合非相干多流波束成形来服务用户。我们最小化总功耗（包括动态发射功率和静态硬件功率），同时满足QoS约束。这个问题被证明有一个隐藏的凸性，使有效的解决方案的算法。有趣的是，最优的解决方案，促进独家分配的用户发射机。此外，我们提供了有希望的模拟结果，显示了如何通过将大规模MIMO和小小区相结合来大大提高总功耗;这对于最佳和低复杂度的波束成形都是可能的。
2013-10-08 cs.IT math.IT
Machine Learning Based Hybrid Precoding for MmWave MIMO-OFDM with Dynamic Subarray
由于射频（RF）中的频率平坦模拟预编码器，混合预编码设计对于宽带毫米波（mmWave）大规模MIMO可能具有挑战性。现有的宽带混合预编码研究主要集中在全连接阵列（FCA）上，而很少考虑能量有效的部分连接子阵列（PCS），包括固定子阵列（FS）和动态子阵列（DS）。在此背景下，本文提出了一种基于机器学习的毫米波大规模MIMO宽带混合预编码算法。具体而言，我们首先提出了一种基于主成分分析（PCA）的FS的最佳混合预编码器，从而从全数字MIMO的最佳频率选择性预编码器的主成分中提取每个子阵列的频率平坦RF预编码器。此外，我们扩展的PCA为基础的混合预编码DS，其中一个共享的凝聚层次聚类（AHC）算法开发的机器学习提出了分组DS提高频谱效率（SE）。最后，我们调查的能量效率（EE）的无源和有源天线所提出的计划。仿真结果表明，该方案在SE和EE方面都优于传统方案。
2018-09-10 cs.IT math.IT
Beam Training and Allocation for Multiuser Millimeter Wave Massive MIMO Systems
研究了多用户毫米波大规模多输入多输出系统的波束训练和分配问题。首先提出了一种基于正交导频的波束训练方案，以减少训练次数，其中所有用户可以同时与基站（BS）进行波束训练。随着用户数量的增加，来自BS的相同波束可能指向不同的用户，导致波束冲突和多用户干扰。为此，在保证无波束冲突的QoS用户数最大的前提下，提出了一种QoS约束的波束分配方案，以最大化QoS用户的等效信道增益.为了减少波束训练的开销，提出了两种部分波束训练方案，基于隔行扫描（IS）和基于选择概率（SP）的方案。基于IS的方案的波束训练的开销可以减少近一半，而基于SP的方案的开销是灵活的。仿真结果表明，基于QC的波束分配方案可以有效地抑制波束冲突带来的干扰，显著提高频谱效率;基于IS和SP的波束分配方案在牺牲频谱效率的前提下，显著降低了波束训练开销。
2019-01-05 cs.IT eess.SP math.IT
A Heterogeneous Massive MIMO Technique for Uniform Service in Cellular Networks
German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）；Technische Universität (RPTU) Kaiserslautern（凯泽斯劳滕工业大学）
本文提出一种异构大规模MIMO技术，通过集中式和分布式节点的协同，实现蜂窝网络中均匀的服务质量，同时降低基础设施成本。
2026-01-26 cs.IT eess.SP math.IT
Precoder Design for Signal Superposition in MIMO-NOMA Multicell Networks
具有差信道条件的用户（诸如在小区边缘处的用户）的吞吐量是无线系统中的瓶颈。功率预算的主要部分必须被分配以服务于这些用户，以保证他们的服务质量（QoS）要求，妨碍其他用户的QoS，从而损害系统的可靠性。在非正交多址（NOMA）中，发送给信道条件差的用户的消息由其自身和信道条件较好的另一个用户解码。在消除了前者的干扰之后，预定给后者的消息随后由其自身连续地解码。因此，通过这种特定的连续解码和干扰消除，提高了总的信息吞吐量。本文旨在设计用于NOMA多输入多输出多蜂窝系统基站信号叠加的线性预编码器/波束形成器，以最大化受用户QoS要求约束的总体和吞吐量，该QoS要求独立于用户的信道条件。这个设计问题被制定为一个高度非线性和非光滑的非凸约束下的函数的最大化，这是非常具有挑战性的计算。路径跟踪算法的解决方案，这只调用一个简单的凸问题的中等规模在每次迭代开发。生成一系列改进的点，这些算法至少收敛到一个局部最优。广泛的数值模拟，然后提供证明他们的优点。
2017-06-06 cs.IT math.IT
Frequency Domain Hybrid-ARQ Chase Combining for Broadband MIMO CDMA Systems
在本文中，我们考虑使用码分多址（CDMA）和多输入多输出（MIMO）的高速无线分组接入。诸如高速分组接入（HSPA）的当前无线标准已经采用多码传输和混合自动重传请求（ARQ）作为用于递送高数据率的主要技术。混合ARQ的关键技术是在接收端保留错误的数据包以检测/解码重传的数据包。这种策略被称为分组合并。在基于CDMA MIMO的无线分组接入中，由于码片间干扰（ICI）和共天线干扰（CAI）导致的码正交性损失，多码传输遭受严重的性能下降。当在链路层中使用ARQ机制时，这种限制导致大的传输延迟。在本文中，我们研究了有效的最小均方误差（MMSE）频域均衡（FDE）为基础的迭代（turbo）分组合并循环前缀（CP）-CDMA MIMO与追逐型ARQ。我们介绍了两种Turbo分组合并方案：i）在第一种方案中，即“码片级Turbo分组合并”，MMSE FDE和分组合并在码片级联合执行。ii）在第二种方案中，即“符号级turbo分组组合”，针对每次传输单独执行码片级MMSE FDE和解扩，然后在软解映射器的级别执行分组组合。这两种技术的计算复杂性和存储器要求对ARQ延迟非常不敏感，即，最大ARQ轮数。一些代表性的天线配置和负载因素的吞吐量进行评估，以显示所提出的技术提供的增益。
2009-04-30 cs.IT math.IT
Distributed Power Control in Downlink Cellular Massive MIMO Systems
本文比较了集中式和分布式方法来解决多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统下行链路中具有服务质量（QoS）约束的功率最小化问题。特别是，我们研究的计算复杂性，基站（BS）之间需要交换的参数的数量，和迭代实现的收敛性。尽管基于对偶分解的分布式实现（其仅需要每个BS处的统计信道知识）通常在几次迭代之后收敛到全局最优，但是需要交换许多参数以达到收敛。
2018-02-20 cs.IT math.IT
Broadband Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface Aided mmWave Massive MIMO Systems
针对 IRS 辅助毫米波大规模 MIMO 的高维宽带信道估计难题，提出基于压缩感知的下行导频框架，结合分布式 OMP、公共稀疏性与冗余字典降低导频开销并提升估计性能。
2023-07-13 cs.IT eess.SP math.IT
On Uplink User Capacity for Massive MIMO Cellular Networks
在大规模MIMO网络中的性能受到导频污染限制的条件下，当使用不同的导频分配方案时，反向链路信号干扰比（SIR）表现出不同的分布。通过利用不同的正交导频序列组，与相邻小区之间的重用序列相反，所得到的SIR分布在使网络上的用户数量最大化同时为所有用户保持给定的服务质量（QoS）方面更有利。本文提供了一个简单的表达式，在这样的网络上的上行链路用户容量，并提出了上行链路用户容量的数字为选择的服务质量目标的导频分配方案。
2016-06-09 cs.IT math.IT
Antenna Selection in MIMO Cognitive Radio-Inspired NOMA Systems
本文研究了MIMO认知无线电启发的非正交多址接入（CR-NOMA）网络中的联合天线选择（AS）问题。特别地，在满足主用户服务质量（QoS）的条件下，提出了一种新的计算效率高的联合AS算法，即基于子集的联合AS（SJ-AS），以最大化次用户的信噪比。推导了SJ-AS中断性能的渐近闭式表达式，证明了SJ-AS在所有可能的联合AS方案中所能达到的最小中断概率。所提供的数值结果表明，所提出的计划的优越性能。
2017-09-05 cs.IT math.IT
The Ultimate Weapon for Ultra-Broadband 6G: Digital Beamforming and Doubly Massive mmWave MIMO
将毫米波用于无线通信是5G系统相对于前几代蜂窝系统的主要技术创新之一。然而，到目前为止，它们的考虑主要限于使用模拟或至多混合模拟-数字波束成形结构的情况，从而对理论上可以在这些频率处实现的复用能力和峰值数据率造成限制。然而，电子领域的最新进展使得数字波束成形结构的能耗至少与模拟波束成形结构的能耗相当，从而使它们从过去一年中被置于的贫民窟中恢复过来。数字波束成形，加上在通信链路两端使用大型天线阵列，有望成为未来6 G网络的秘密武器之一，能够为超宽带连接释放前所未有的频谱和能源效率价值。
2021-03-03 cs.IT eess.SP math.IT
Effective Capacity of Receive Antenna Selection MIMO-OSTBC Systems in Co-Channel Interference
研究了密集环境下存在同频干扰的多输入多输出（MIMO）通信系统的时延约束性能。在发射端采用正交空时分组码（OSTBC），在下行链路采用接收天线选择（RAS）方案，以降低MIMO系统的高复杂度和高开销。这里，对于简单和便宜的移动手机，在每次使用信道时在接收机处选择一个天线。在这些假设下，在一个无线信道中的延迟服务质量（QoS）保证的最大常数到达率被提取。在准静态瑞利衰落和同信道干扰条件下，给出了采用RAS方案的MIMO-OSTBC信道有效容量的解析解。最后，提供了数值模拟和验证的理论结果。
2016-08-02 cs.IT math.IT
Principal Component Analysis Based Broadband Hybrid Precoding for Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
混合模数预编码对于宽带毫米波（mmWave）大规模MIMO系统是具有挑战性的，因为模拟预编码器是频率平坦的，但mmWave信道是频率选择性的。在本文中，我们提出了一种基于主成分分析（PCA）的宽带混合预编码器/组合器的设计，其中全连接阵列和部分连接子阵列（包括固定和自适应子阵列）的研究。具体而言，首先基于PCA设计全连接阵列和固定子阵列的混合预编码器/合路器，从而在最优高维频率选择性预编码器/合路器的基础上获得低维频率平坦预编码器/合路器。同时，我们提出的PCA方法的近最优性从理论上证明。此外，对于自适应子阵，提出了一种低复杂度的共享凝聚层次聚类算法来分组天线，以进一步提高频谱效率（SE）性能。此外，我们从理论上证明了所提出的天线分组算法只取决于慢时变的信道参数在大天线的限制。仿真结果表明，所提出的解决方案优于国家的最先进的计划，在SE，能源效率（EE），误码率性能，以及对时变信道的鲁棒性。结果表明，自适应子阵的效率优于全连接阵，而固定子阵的效率仅适用于无源天线。
2020-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Optimization for Wireless Information and Power Transfer in Large-Scale MIMO Systems Employing Energy Beamforming
在这封信中，我们考虑了一个大规模的多输入多输出（MIMO）系统，接收器应该收获能量从发射器的无线功率传输，以支持其无线信息传输。利用大规模MIMO系统中的能量波束形成来解决具有挑战性的长距离无线功率传输问题。此外，考虑到在这样的系统中的功率的限制，这封信集中在最大化的信息传输的能量效率（比特每焦耳），同时满足服务质量（QoS）的要求，即延迟约束，通过联合优化传输持续时间和发射功率。通过求解优化问题，我们得到了一个节能的资源分配方案。数值结果验证了该方法的有效性。
2013-09-24 cs.IT math.IT
On the Throughput and Energy Efficiency of Cognitive MIMO Transmissions
在本文中，吞吐量和能量效率的认知多输入多输出（MIMO）系统的服务质量（QoS）的约束下，干扰限制，和不完善的信道感知，进行了研究。假设输入信号向量的发射功率和协方差根据系统中主用户（PU）的感测活动而变化。干扰约束应用于认知无线电（CR）的传输功率电平，以提供保护的PU，其活动被建模为马尔可夫链。考虑到传输的可靠性和信道检测结果，提供了一个状态转移模型。吞吐量由有效容量公式确定。一阶导数的有效容量推导出在低功率制度和最低比特能量的要求，在存在的QoS限制和不完善的检测结果被确定。每比特的最小能量示出通过波束成形在最大特征值特征空间的某些矩阵相关的信道矩阵。在特殊情况下，宽带斜率被确定用于能量效率的更精细的分析。数值结果提供了各种级别的缓冲区的限制和不同数量的发射和接收天线的吞吐量。干扰约束和多天线传输的好处的影响被确定。它示出，当干扰功率约束严格时，增加天线的数量通常是有益的。另一方面，它表明，在相对宽松的干扰约束下，增加天线的数量超过一定的水平不会导致太多的吞吐量增加。
2013-08-21 cs.IT math.IT
Power Minimization under Quality of Service Constraints for MIMO Systems with a RIS-based Transmitter
National Institute of Industrial Property of Brazil (INPI)（巴西国家工业产权局）；PUC-Rio（天主教大学里约热内卢分校）；CETUC（天主教大学电信研究中心）；University of Manitoba（曼尼托巴大学）
针对采用RIS发射机的MU-MIMO系统，该研究提出PBB方法及基于斜流形优化的二分法，在满足QoS约束下最小化发射功率，实现了功率效率与计算复杂度的平衡。
2026-08-05 cs.IT math.IT math.PR
Turbo Packet Combining for Broadband Space-Time BICM Hybrid-ARQ Systems with Co-Channel Interference
研究了在未知同信道干扰（CCI）条件下，单载波宽带多输入多输出（MIMO）混合自动重传请求（ARQ）传输中的高效Turbo分组合并算法。我们提出了一种新的频域软最小均方误差（MMSE）为基础的信号电平合并技术，接收信号和信道频率响应（CFR）的所有重传被用来解码的数据包。我们提供了一个递归实现算法，并表明其计算复杂性和存储器的要求是相当不敏感的ARQ延迟，即，最大ARQ轮数。此外，我们分析了渐近性能，并表明，在CCI MIMO ARQ信道上的秩和条件下，所提出的分组合并方案是不受干扰限制的。仿真结果表明，所提出的技术提供的增益。
2010-08-04 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Cost Minimization in Limited Feedback MU-MIMO Systems with Delay Guarantee
针对有限反馈的延迟敏感多用户MIMO广播系统，设计了一种资源分配框架。考虑到发射功率和反馈带宽的稀缺性和相互关联性，必须以联合和有效的方式优化这两种资源，同时满足延迟QoS要求。基于有效带宽理论，我们首先得到了一个封闭的形式表示的平均违反概率相对于一个给定的延迟要求作为发送功率和反馈信道的码本大小的函数。通过最小化总资源代价，我们推导出一种最优的联合资源分配方案，该方案可以根据系统的特性灵活地调整发射功率和反馈带宽。通过渐近分析，给出了几种简单的资源分配方案。最后，数值结果验证了理论分析的正确性.
2013-11-05 cs.IT math.IT
MIMO-NOMA Design for Small Packet Transmission in the Internet of Things
物联网（IoT）的一个特点是，系统中的一些用户需要快速服务于小数据包传输。针对这一需求，本文设计了一种新的多输入多输出非正交多址接入（MIMO-NOMA）方案，其中一个用户的服务质量（QoS）要求得到严格满足，另一个用户则利用NOMA的概念得到机会性服务。这种新方案的新颖性在于，它面临的挑战是，大多数现有的MIMO-NOMA方案依赖于用户的信道条件不同的假设，这是一个强假设，在实践中可能是无效的。所提出的预编码和检测策略可以有效地在用户的有效信道增益之间产生显著的差异，因此即使用户的原始信道条件相似，也可以实现NOMA的潜力。分析和数值结果表明，所提出的MIMO-NOMA方案的性能。
2016-03-01 cs.IT math.IT
Exploiting Large-Scale MIMO Techniques for Physical Layer Security with Imperfect Channel State Information
本文研究了大规模多输入多输出（LS-MIMO）系统的物理层安全问题。LS-MIMO系统中大量的天线阵元被用来增强传输安全性和提高系统性能，特别是当窃听者距离信息源较近且比合法用户拥有更多天线时。然而，在实际系统中，这个问题变得具有挑战性，因为窃听者的信道状态信息（CSI）通常是不可用的，没有合作和合法的CSI可能是不完美的，由于信道估计误差。在本文中，我们首先分析了物理层的安全性能没有窃听CSI和不完美的合法CSI，然后提出了一种能量有效的功率分配方案，以满足无线安全和服务质量（QoS）的要求，同时。最后，数值结果验证了所提出的方法的有效性。
2014-07-28 cs.IT math.IT
Analysis of MIMO Systems used in planning a 4G-WiMAX Network in Ghana
随着移动数据业务需求的增长，宽带无线接入（BWA）正在成为移动通信中增长最快的领域之一。创新的无线通信系统（例如WiMAX）被期望提供高度可靠的宽带无线电接入，以便满足新兴的高速数据和多媒体服务的日益增长的需求。在加纳，WiMAX技术的部署最近已经开始。在多种干扰存在的情况下规划这些高容量网络，以实现使用户能够享受廉价且可靠的互联网服务的目的是一个关键的设计问题。本文采用了确定性的方法来模拟初始MIMO天线配置的误码率（BER），考虑在加纳部署高容量的4G-WiMAX网络。在部署网络中使用的天线的辐射方向图已与Genex-Unet和NEC和结果进行了模拟。具有最佳抑制旁瓣的自适应4x 4 MIMO天线配置已经被建议用于未来的网络部署，因为与在存在多个干扰器的情况下似乎受影响较小的4x 4天线配置相比，在初始网络部署中使用的自适应2x2 MIMO天线配置提供了对平均BER性能的较差估计。
2013-12-18 cs.IT math.IT
Experimental Evaluation of Interference Alignment for Broadband WLAN Systems
在本文中，我们提出了一个实验研究的性能空间干扰对齐（IA）在室内无线局域网的情况下，使用正交频分复用（OFDM）根据物理层规范的IEEE 802.11a标准。已经使用能够实现3用户MIMO干扰信道的无线网络测试平台进行了实验。我们已经实现了IA解码方案，可以根据不同的标准（例如，迫零或MaxSINR）设计。考虑到实际问题，如用于信道估计或反馈时间的OFDM训练符号的数量，测量方法已被验证。在异步用户的情况下，时域IA解码滤波器也比较其频域对应。我们还评估了IA的性能，从比特出错率测量为基础的结果相比，不同的时分多址传输方案。比较包括单天线和多天线系统在MIMO信道的主导模式下进行传输。我们的研究结果表明，空间IA是适合于实际的室内场景中，无线信道往往表现出相对较大的相干时间。
2015-04-29 cs.IT math.IT
Optimal Joint Beamforming and Power Control in Cell-Free Massive MIMO Downlink
提出了一种新的无小区大规模MIMO（CFmMIMO）系统下行链路联合波束赋形和功率控制优化模型。所提出的优化模型的目标是最大限度地减少用户干扰，同时满足服务质量（QoS）的约束和功耗限制。所提出的最小-最大优化模型是作为一个混合整数非线性规划，这是直接听话。数值结果表明，所提出的联合波束成形和功率控制方案是有效的，并优于竞争方案的数据率，功耗和能源效率。
2021-07-22 cs.IT eess.SP math.IT
Spatial Resources Optimization in Distributed MIMO Networks with Limited Data Sharing
通过具有协作和协调能力的低复杂度基础设施节点的大型分布式网络进行无线接入，是一种新兴的无线电架构，是处理移动数据容量紧缩的候选者。在3GPP演进路径中，这被称为未来无线电的Cloud-RAN范例。在这样一个复杂的网络中，为了实现容量扩展，分布式MIMO资源优化是至关重要的。在本文中，我们调查有效的策略，优化接入节点与用户的配对，以及线性预编码设计，在整个网络提供公平的QoS体验时，数据共享是有限的，由于复杂性和开销的限制。我们提出了一种方法来获得精确的最优空间资源分配的解决方案，可应用于网络的规模有限，以及近似算法具有有限的多项式复杂性，可用于较大的网络。该算法优于现有的面向用户的聚类技术，并实现了相当高的服务质量水平，合理的复杂性。
2013-04-03 cs.IT math.IT
Hybrid Procoder and Combiner Design for Secure Transmission in mmWave MIMO Systems
毫米波（mmWave）通信已被认为是未来5G无线网络的关键技术。为了克服毫米波信道严重的传播损耗，采用模拟/数字混合预编码和合并收发架构的毫米波多输入多输出（MIMO）系统得到了广泛的考虑。然而，毫米波MIMO系统中的物理层安全性（PLS）和安全的混合波束形成器的设计还没有得到很好的研究。在本文中，我们考虑的问题，混合预编码器和组合器的设计，在毫米波MIMO系统中的安全传输，以保护合法的传输窃听。当窃听者的信道状态信息（CSI）已知时，我们首先提出了一种联合的模拟预编码器和合并器的设计算法，可以防止信息泄漏给窃听者。然后，数字预编码器和组合器的基础上获得的有效基带信道计算，以进一步最大化的保密率。接下来，如果窃听者的CSI的先验知识是不可用的，我们开发了一种基于人工噪声（AN）的混合波束形成方法，它可以干扰窃听者的接收，同时保持预定接收机的服务质量（QoS）在预定的水平。仿真结果表明，我们提出的算法提供了显着的保密性能的改善相比，其他混合波束形成算法。
2017-04-26 cs.IT math.IT
Hierarchical Cell-Free Massive MIMO: A Simplified Design for Uniform Service Quality
本文提出分层无蜂窝大规模MIMO设计，通过减少接入点并集中天线至中央基站，在保持均匀服务质量的同时降低成本，显著提升蜂窝边缘用户速率并降低功耗。
2025-04-25 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter-wave Gbps Broadband Evolution towards 5G: Fixed Access and Backhaul
随着无线通信向5G发展，固定宽带和移动宽带将在为互联社会提供Gbps基础设施方面发挥关键作用。本文提出了一种毫米波Gbps宽带（MGB）系统，作为解决这一演变中的两个关键问题：固定宽带的最后一英里接入和移动宽带的小小区回程。其关键思想是使用毫米波频段中已有的频谱进行固定无线接入，并采用优化的动态波束成形和大规模MIMO基础设施，以实现广域覆盖的高容量。本文解释了MGB的概念，并描述了实现该系统的潜在阵列体系结构。仿真表明，在500 MHz带宽（39 GHz频段）和28 dBm传输功率（55 dBm EIRP）的情况下，可以为1 km半径内的96个小型小区提供超过11 Gbps的回程容量。
2015-07-14 cs.IT math.IT
Green MU-MIMO/SIMO Switching for Heterogeneous Delay-aware Services with Constellation Optimization
本文提出了一种多用户多输入多输出（MU-MIMO）蜂窝通信系统的自适应技术，以解决异构时延感知业务的能量有效通信问题。为了最小化MU-MIMO系统的总发射功率，研究了发射功率与多进制正交幅度调制（MQAM）星座尺寸之间的关系，得到了基于最小均方误差（MMSE）接收机的每个传输流的能量有效调制，由于MU-MIMO系统和多用户单输入多输出（MU-SIMO）系统的总功率消耗不同，通过利用总功耗模型和异构延迟感知业务之间的内在联系，提出了一种自适应传输策略，即MU-MIMO和MU-SIMO之间的切换。仿真结果表明，为了最大限度地提高能量效率，同时考虑不同用户的服务质量（QoS）延迟，用户应该自适应地选择每个流的星座大小以及传输模式。
2020-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Energy Efficient Power Allocation Algorithm for downlink massive MIMO
研究了蜂窝网络中发射端采用大规模多输入多输出（MIMO）系统时的功率分配问题。由于电路功耗随发射端天线和用户数量的增加而增加，因此为了分析网络性能，选择了考虑电路功耗的能量效率目标函数。考虑了在最大发射功率和服务质量（QoS）约束下的能量效率优化问题。为了解决用户与基站协作下的功率分配问题，提出了一种能量有效的功率分配算法。数值结果表明了算法的收敛性，并给出了合适的发射天线数和用户数。最后，对中试污染的影响进行了评估，结果表明，中试污染的能量利用率明显下降。
2018-12-31 cs.IT eess.SP math.IT
Pilot Reuse Among D2D Users in D2D Underlaid Massive MIMO Systems
在设备到设备（D2D）底层大规模MIMO系统中，D2D发射机重用蜂窝用户（CU）的上行链路频谱，导致同信道干扰。为了减少导频开销，我们假设D2D对之间的导频重用（PR）。我们首先推导出所有信道的最小均方误差（MMSE）估计，并给出了蜂窝和D2D链路的遍历可达速率的下界。为了减轻由PR引起的导频污染，我们然后提出了一种基于最小化D2D链路的信道估计的和均方误差（MSE）的准则的导频调度和导频功率控制算法。我们表明，适当的PR比和设计良好的导频调度方案，每个D2D发射机可以发送其导频最大功率。此外，我们还最大化的总和速率的所有D2D链路，同时保证服务质量（QoS）的CU，并开发了一种迭代算法，以获得一个次优的解决方案。仿真结果表明，所提出的导频调度算法可以有效地降低导频污染的影响，并且在系统频谱效率方面，PR方案比传统的正交训练方案具有显著的性能增益。
2017-08-04 cs.IT math.IT
Massive MIMO and Millimeter Wave for 5G Wireless HetNet: Potentials and Challenges
全球范围内一直在积极研究开发下一代5G无线网络。预计5G网络将支持大量的移动数据流量和大量的无线连接，在通信延迟、可靠性和安全性方面实现更好的成本和能量效率以及服务质量（QoS）。为此，5G无线网络应该利用不同网络维度中的潜在增益，包括超密集和异构的小区部署和大规模天线阵列（即，大规模多输入多输出（MIMO）技术）和利用更高的频率，特别是毫米波（mmWave）频率。本文讨论了融合大规模MIMO和毫米波技术的5G异构无线网络（HetNet）的潜力和挑战。我们将首先提供5G无线网络的典型要求。然后，详细讨论了大规模MIMO和毫米波在未来5G HetNet工程中的意义。讨论了与这种5G HetNet设计相关的潜在挑战。最后，我们提供了一些案例研究，说明所考虑的技术的潜在好处。
2015-10-21 cs.IT cs.NI math.IT
Enhancing xURLLC with RSMA-Assisted Massive-MIMO Networks: Performance Analysis and Optimization
本文提出RSMA辅助的大规模MIMO xURLLC网络架构，通过联合优化速率分割、波束成形和天线选择，在有限块长下将总有效传输速率较NOMA和SDMA分别提升15.3%和41.91%。
2024-02-25 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO 5G Cellular Networks: mm-wave vs. μ-wave Frequencies
增强型移动宽带（eMBB）是为下一代移动无线网络开发新标准5G新无线电的关键用例之一。大型天线阵列，也就是。大规模MIMO、使用10-100 GHz范围内的载波频率、所谓的毫米波（mm波）频带以及引入小型小区的网络密集化是允许实施eMBB服务并实现Gbit/s移动无线体验的三种技术。本文重点介绍大规模MIMO技术;最初设想用于sub-6 GHz范围（μ波）的传统蜂窝频率，大规模MIMO概念随后逐步扩展到使用mm波频率的情况。然而，由于城市场景中的不同传播机制，所得到的μ波和mm波处的MIMO信道模型是根本不同的。本文指出了六个关键的基本差异，以及它们对通信收发器的架构和算法以及在可靠性和多路复用能力方面可达到的性能的影响。
2017-02-23 cs.IT math.IT
Joint Antenna Selection and Spatial Switching for Energy Efficient MIMO SWIPT System
在本文中，我们研究联合天线选择和空间切换（SS）的服务质量（QoS）约束的能源效率（EE）优化的多输入多输出（MIMO）同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统。因此，利用考虑到整个发射-接收链的实用线性功率模型。相应的分数组合和非凸EE问题，涉及联合优化的特征信道分配，功率分配，和主动接收天线集选择，满足最小和速率和功率传输约束，是非常难以直接解决的。为了解决这个问题，我们分离的特征信道分配和功率分配过程与天线选择功能。特别是，我们首先使用基于Dinkelbach的凸规划，迭代联合特征信道分配和功率分配，以及低复杂度的多目标优化（MOO）为基础的方法来解决固定接收天线集下的EE最大化问题。另一方面，活动接收天线的数量引起可实现的和速率和功率传输相对于发射无关功耗的权衡。我们提供了一个基本的研究，可实现的EE与天线选择，并相应地开发动态最佳穷举搜索和Frobenius范数为基础的计划。仿真结果验证了理论分析的正确性，并表明所提出的资源分配算法能够有效地逼近最优EE。
2016-11-01 cs.IT math.IT
Radio Resource Allocation Algorithms for Multi-Service OFDMA Networks: The Uniform Power Loading Scenario
自适应无线电资源分配对于保证高带宽和功率利用以及满足关于下一代宽带多载波无线接入网络（如LTE和移动WiMAX）的异构服务质量请求是必不可少的。考虑下行链路OFDMA单小区场景，其中异构恒定比特率和尽力而为QoS简档共存，并且功率利用均匀功率加载（UPL）场景均匀地分布在系统带宽上。我们表达这个特定的QoS提供的情况下，在数学方面，作为一个著名的广义分配问题的变化回答在组合优化领域。基于这一概念，我们提出了两个启发式搜索算法，用于动态分配子信道的竞争QoS类和用户下执行多项式有界的成本。我们还提出了一个最佳的解决方案，并获得性能上界相同的问题，在合理的高执行时间的一个非线性规划模型。通过大量的仿真结果，我们表明，所提出的算法表现出很高的接近最优的性能，从而包括有吸引力的候选人在现代OFDMA为基础的系统中实现。
2012-11-16 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency Analysis for Spatial Modulation in Massive MIMO Uplink over Dispersive Channels
平坦衰落信道模型通常被用来分析大规模空间调制多输入多输出（SM-MIMO）系统的性能。然而，在宽带短消息传输中，频率选择性衰落信道引起的严重符号间干扰（ISI）不容忽视，这对系统性能造成了严重影响，尤其是对于单载波短消息（SC-SM）传输方案。据作者所知，没有一个以前的研究人员能够提供一个全面的分析，可实现的频谱效率（SE）的大规模SC-SM MIMO上行链路传输。分析了单小区大规模SC-SM MIMO系统的上行链路估计误差，提出了一个紧闭形式的估计误差下界，用于量化基站采用最大比合并进行多用户检测时的估计误差。同时考虑了非理想信道估计和发射相关性的影响。蒙特卡罗模拟进行验证我们提出的SE下限的紧密性。理论分析和仿真结果均表明，上行单小区大规模SC-SM MIMO系统的SE具有优于单天线UE所实现的上行SE的潜力。
2017-02-28 cs.IT math.IT
Adaptive Power Allocation and Control in Time-Varying Multi-Carrier MIMO Networks
在本文中，我们研究了无线多载波，多输入和多输出（MIMO）系统，随着时间的推移在一个不可预测的方式（例如，由于在无线介质或用户的QoS要求的变化）的辐射功率和实现的吞吐量之间的基本权衡。与静态/静止信道状态相反，不存在针对目标的最佳功率分配简档（静态或平均），因此系统的用户必须适应“动态”环境中的变化，而不能提前预测系统的演变。在这个动态的背景下，我们制定了用户的功率/吞吐量权衡作为一个在线优化问题，我们提供了一个矩阵指数学习算法，导致没有遗憾-即建议的传输策略是渐进最优的事后诸葛亮，无论系统如何随着时间的推移而演变。此外，我们还研究了不完善的信道状态信息（CSI）下的鲁棒性，我们表明，它保留了其遗憾最小化性能在非常温和的条件下的测量噪声统计。因此，即使在快速变化的网络条件和高不确定性下，用户也能够非常好地跟踪其个体最佳传输简档的演进。我们的理论分析验证了广泛的数值模拟对应于一个现实的网络部署，并提供进一步的见解，在实际实施方面的建议算法。
2015-03-07 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation in Massive MIMO-NOMA Networks with Wireless Power Transfer: A Distributed ADMM Approach
在多小区大规模多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）网络中，具有多个天线的基站（BS）在下行链路中递送它们的射频能量，并且物联网（IoT）设备使用它们收集的能量来支持上行链路数据传输。本文研究了具有无线功率传输（WPT）的多小区大规模MIMO NOMA网络的能量效率（EE）问题。为了最大化网络的EE，我们提出了一种新的联合功率，时间，天线选择，和子载波资源分配方案，它可以适当地分配能量收集和数据传输的时间。分别考虑了理想信道状态信息和非理想信道状态信息，并分析了它们的EE性能。在服务质量（QoS）的要求下，制定EE最大化问题，这是非平凡的，由于非凸性。首先采用非线性分式规划方法将问题转化为凸问题，然后提出一种基于分布式交替方向乘子法（ADMM）的求解方法。仿真结果表明，与其他方法相比，该算法可以在较少的迭代次数内快速收敛，并能获得更好的EE性能。
2021-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Full-Duplex MIMO Small-Cell Networks with Interference Cancellation
全双工（FD）技术由于其提高频谱效率的能力而被设想为未来移动宽带网络的关键组件。与半双工（HD）传输相比，FD系统可以以残余自干扰（SI）和对网络的额外干扰为代价在相同频率上同时发送和接收。本文利用随机几何分析了FD多天线基站（BS）和HD用户设备（UE）的无线网络性能。我们的分析结果量化的成功概率和可实现的频谱效率，并指示有益的FD操作所需的SI取消量。示出了多天线BS/UE的优点，并且导出了通过平衡期望信号功率增加和干扰消除而实现的性能增益。所提出的框架旨在阐明FD模式相对于HD模式在网络吞吐量方面的系统级增益，并为FD技术在大型小型小区网络中的实际实施提供设计指导。
2017-05-11 cs.IT math.IT
