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
Multiuser Diversity Gain from Superposition of Infinite Users over Block-Fading MAC
在上行链路块衰落多址接入信道（BF-MAC）中，利用多用户分集（MUD）的优点可以获得更高的系统吞吐量。在这封信中，与所有用户的速率约束，只有信道状态信息可在接收机假设，我们证明了非正交多址接入（NOMA）优于正交多址接入（OMA）通过利用MUD从多个用户的叠加。定量分析了有限用户情况下NOMA与OMA相比的多用户检测增益，并推导了无限用户叠加情况下NOMA多用户检测增益的封闭上界。数值结果表明，有限叠加用户可以很好地逼近无限用户叠加的潜在MUD增益，这表明有限叠加用户的多址接入方案可以在系统性能和解码复杂度之间提供良好的折衷。
2016-10-08 cs.IT math.IT
Optimal Shape-Gain Quantization for Multiuser MIMO Systems with Linear Precoding
研究了基于线性预编码的多用户多输入多输出下行链路系统中无线信道形状增益矢量量化的最优比特分配问题。我们的设计最大限度地减少了原始和量化的通道之间的均方误差，通过最佳的比特分配的形状（方向）和增益（幅度）为每个用户的固定反馈开销。这被示出为显著减少量化误差，这又减少MU干扰。本文主要做了三个方面的贡献：首先，我们专注于信道增益量化和推导的量化失真，基于欧几里德距离测量，对应于一个MIMO信道的奇异值。其次，我们表明，欧几里德距离为基础的失真的单位范数复杂的信道，由于形状量化，是成比例的\frac{2^{-2Bs}}{2M-1}，其中，Bs是形状量化比特的数量和M是发射天线的数量。最后，我们表明，对于复杂空间中的通道，并允许一个大的反馈开销，方向量化位的数量应该是大约（2 M- 1）倍的通道幅度量化位的数量。
2011-11-29 cs.IT 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
A low complexity approach of combining cooperative diversity and multiuser diversity in multiuser cooperative networks
本文研究了在时间资源分配（TRA）框架下，将多用户协作网络中的协作分集（CD）和多用户分集（MUD）相结合的调度方案。广播阶段用于直接传输，而中继阶段用于中继传输。在此TRA框架的基础上，提出了一种基于用户选择的低复杂度中继协议（US-LCRP）。在广播阶段的每个时隙（TS）中，选择“最佳”用户用于传输以便获得MUD。在中继阶段，中继节点按照固定的顺序转发特定用户的消息，然后调用有限的反馈信息来实现CD。我们证明了多样性复用权衡（DMT）的US-LCRP是优于现有的计划，其中更多的TS被分配用于直接传输，以共同利用CD和MUD。我们的分析和数值结果表明，US-LCRP构成了一个更有效的资源利用方法比现有的计划。此外，US-LCRP可以以低复杂度实现，因为在整个传输期间仅估计直接链路的信道状态信息（CSI）。
2013-10-11 cs.IT math.IT
Channel Estimation and Hybrid Precoding for Frequency Selective Multiuser mmWave MIMO Systems
针对频率选择性多用户毫米波MIMO系统的混合预编码配置难题，提出利用子载波共同支撑集的压缩信道估计与两种混合预编码设计算法，验证了其在开销、复杂度与性能间的设计权衡。
2024-01-29 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Beamforming Design and Performance with Imperfect Phase Shifters in Multiuser Millimeter Wave Systems
混合波束形成（HBF）包括射频域的相移阵列模拟波束形成和基带域的数字波束形成。移相阵列通常由大量移相器组成。移相器受制造工艺的限制，不可避免地存在移相误差和增益误差。在本文中，我们研究了不完善的移相器对多用户毫米波大规模MIMO系统1的性能与无线信道建模的莱斯衰落的影响。我们推导出的上限的可实现的和速率与不完美的移相器，这可以是非常紧时，在基站的天线的数量远远大于用户的数量。结果表明，由于相移误差和增益误差，存在性能上限。然后，我们提出了一种新的信道估计和混合波束形成方法来解决这个问题，以低的训练开销。当信道路径较少且信道Rician K因子较大时，它表现良好，这在室外毫米波通信环境中可以容易地满足。我们进一步在性能和训练开销之间进行权衡，使算法能够在更多的传播环境中工作。
2018-09-04 cs.IT math.IT
Long-Term CSI-based Design for RIS-Aided Multiuser MISO Systems Exploiting Deep Reinforcement Learning
本文研究了可重构智能表面辅助多用户通信网络的传输设计问题。不同于现有的大多数贡献，我们考虑长期CSI为基础的传输设计，其中在基站（BS）的波束成形向量和在RIS的相移设计基于长期CSI，这可以显着降低信道估计开销。由于缺乏明确的遍历数据率表达式，我们提出了一种新的深度确定性策略梯度（DDPG）的算法来解决优化问题，这是通过使用离线方式产生的信道向量进行训练。仿真结果表明，可实现的净吞吐量高于传统的瞬时CSI为基础的计划时，考虑到信道估计开销。
2021-11-24 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Regions and Optimal Power Allocation for Groupwise Multiuser Detection
在本文中，最佳的功率分配和容量区域推导出GSIC（groupwise连续干扰消除）系统工作在多径衰落信道下，在不理想的信道估计条件下。结果表明，信道估计误差对系统容量的影响是双重的：它影响一组用户内的接收机的性能，以及消除性能（通过消除误差）。推导了一种迭代功率分配算法，在此基础上可以证明，当按消除误差对分组进行排序时，所需的总接收功率最小，且第一个检测到的分组具有最小的消除误差。性能/复杂性的权衡问题也讨论了直接比较系统容量为不同的实现：GSIC与线性最小均方误差（LMMSE）接收机内的检测组，GSIC与匹配滤波器接收机，多码LMMSE系统，和简单的所有匹配滤波器接收机系统。
2005-01-24 cs.IT math.IT
Multiuser MIMO Sequential Beamforming with Full-duplex Training
多个发射天线可以通过同时对多个用户进行波束成形来显著提高下行链路频谱效率。然而，多用户波束成形需要在发射机处的信道状态信息（CSI），这导致训练开销并且降低整体可实现的频谱效率。在本文中，我们提出并分析了一种顺序波束形成策略，利用全双工基站实现下行链路数据传输的同时，通过带内闭环或开环训练CSI采集。我们的研究结果表明，全双工能力可以提高单向流量的频谱效率，利用它来减少CSI估计的控制开销。在中等信噪比制度，我们解析推导出紧密近似的最佳训练时间和特征相关联的各自的频谱效率。我们进一步表征了增强的复用增益性能在高SNR制度。在这两种制度中，所提出的全双工策略的性能进行比较，以量化的频谱效率的提高。利用来自3GPP的实验数据[1]和3D信道模型[2]，在块长度为500个符号的1.4 MHz 8X8系统LTE系统中，所提出的策略在闭环和开环训练下分别获得了130%和8%的频谱效率提高。
2017-01-29 cs.IT math.IT
Power Efficiency, Overhead, and Complexity Tradeoff in IRS-Assisted Communications -- Quadratic Phase-Shift Design
在本文中，我们专注于大型智能反射表面（IRS），并提出了一种新的码本构造方法，以获得一组预先设计的相移配置的IRS单元格。由于信道估计的开销和IRS辅助通信的在线优化的复杂性与相移码本的大小成比例，因此小码本的设计是非常重要的。我们发现，存在一个基本的功率效率和码本的大小之间的权衡。我们首先分析这种权衡基线设计，采用线性相移整个IRS。随后，我们表明，一个有效的设计小码本的任务更高阶相移变化的IRS。因此，我们提出了一个二次相移设计，推导出其系数作为码本大小的函数，并分析其性能。我们的仿真结果表明，所提出的设计产生了更高的功率效率为小码本比线性基线设计。
2020-09-13 cs.IT math.IT
Energy- and Spectral-Efficiency Tradeoff in Full-Duplex Communications
本文研究了全双工（FD）蜂窝网络的能量效率（EE）和频谱效率（SE）之间的权衡，假设小小区基站工作在FD模式，而用户设备仍然工作在传统的半双工（HD）模式。首先，一个必要的条件，FD收发器，以实现更好的EE-SE权衡比HD之一。然后，我们分析了单对用户场景下FD收发器的EE-SE关系，并得到了一个封闭形式的表达式。接下来，我们将结果扩展到多用户场景，并证明了EE是一个准凹函数的SE在一般情况下，并开发了一个优化算法，以实现最大的EE的拉格朗日对偶方法的基础上。我们的分析最终验证了广泛的数值结果。
2016-07-13 cs.IT math.IT
Channel Estimation and Linear Precoding in Multiuser Multiple-Antenna TDD Systems
传统的下行链路系统分析方法将预编码和信道估计问题解耦。然而，在具有移动用户的蜂窝系统中，这两个问题实际上是紧密耦合的。在本文中，这种耦合是明确研究占信道训练开销和估计误差，同时确定整个系统的吞吐量。本文研究了利用非理想信道估计进行有效的线性预编码和用户选择的问题。提出了考虑信道估计误差程度的预编码方法。信息理论的下限和上限推导出这些预编码方法的性能进行评估。在典型的场景中，这些界限很接近。
2011-06-27 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
Learning-Based Adaptive Transmission for Limited Feedback Multiuser MIMO-OFDM
由于预编码、用户选择、空间模式选择和使用关于信道的有限反馈之间的耦合，在多天线和多用户系统中执行链路自适应是具有挑战性的。当使用正交频分复用（OFDM）时，选择适当的调制和编码方案的困难加剧了该问题。提出了一种数据驱动的多用户多输入多输出（MIMO）OFDM系统链路自适应方法。使用机器学习分类器来选择调制和编码方案，将不同子载波和空间流中的SNR值作为输入。提出了一种新的近似方法来估计由于有限反馈而引起的未知用户间干扰。这种近似允许以最小的通信开销在发射机处获得SNR信息。一个贪心算法被用来执行空间模式和用户选择与负担得起的复杂性，而不诉诸于一个穷举搜索。所提出的自适应研究的背景下，IEEE 802.11ac标准，并示出调度用户和调整传输参数的信道条件以及反馈信道的速率。
2014-01-22 cs.IT math.IT
Tri-Domain Multiuser MIMO Precoding Optimization and Channel Estimation with Spatial-EM Reconfigurable Antenna
针对集成空间可重构天线与电磁可重构天线的三域多用户MIMO系统，提出基于加权最小均方误差的三域联合优化算法和低开销移动辅助信道估计方案，提升频谱效率与信道估计精度。
2026-08-27 cs.IT eess.SP 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
Channel Estimation for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Multiuser Communication Systems Exploiting Statistical CSI of Correlated RIS-User Channels
针对RIS辅助多用户MISO系统导频开销过高的问题，本文建立波束域相关信道模型，采用导频复用并提出EP算法，以更低开销实现精确信道估计。
2023-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Energy and Spectral Efficiency of Very Large Multiuser MIMO Systems
多个自主终端同时向紧凑的天线阵列发送数据流。该阵列使用从发送的导频导出的不完美的信道状态信息来提取各个数据流。可以使终端辐射的功率与基站天线数量的平方根成反比，而不降低性能。相反，如果完美的信道状态信息是可用的，则功率可以与天线的数量成反比。推导了最大比合并（MRC）、迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE）检测的容量下限。MRC接收机通常比ZF和MMSE性能更差。然而，随着功率电平的降低，由较差的最大比接收机引入的串扰最终下降到噪声电平以下，并且这种简单的接收机成为可行的选择。量化能量效率（以比特/J测量）和频谱效率（以比特/信道使用/终端测量）之间的折衷。结果表明，使用适度大的天线阵列可以提高频谱和能量效率的数量级相比，一个单天线系统。
2012-05-21 cs.IT math.IT
Enhanced Multiuser Superposition Transmission through Structured Modulation
5G空中接口，即基于多用户叠加传输（MUST）和正交多址（OMA）的动态多址（MA），可能需要复杂的调度和繁重的信令开销。为了解决这些挑战，我们提出了一个统一的MA计划，为未来的蜂窝网络，我们称之为结构化多用户叠加传输（S-MUST）。在S-MUST中，我们在多用户传统星座上应用复功率分配系数（CPAC）来生成复合星座。特别地，每个用户的传统星座的同相（I）和正交（Q）分量分别乘以CPAC的同相分量和正交分量。因此，CPAC为复用用户提供了额外的自由度，并保证了对称广播信道中的公平性。这种新的叠加编码模式使我们能够在用户端设计IQ分离，从而在不降低性能的情况下显著降低解码复杂度。因此，它支持不需要在MUST和OMA之间动态切换的低复杂度频率选择性调度。我们进一步建议将CPAC转换为复数，其中每个量化系数的I和Q分量是素数，通过模运算促进每个用户的并行干扰消除，最后但并非最不重要的是，我们推广了S-MUST的设计，以利用多天线基站的能力。建议的S-MUST表现出一个改进的用户公平性相对于传统的MUST（134%的频谱效率提高）和较低的系统复杂度相比，动态交替的MUST和OMA。
2018-09-14 cs.IT math.IT
Matrix-Calibration-Based Cascaded Channel Estimation for Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multiuser MIMO
可重构智能表面（RIS）被认为是超5G网络范式的重要组成部分，因为与大规模多输入多输出（MIMO）技术相比，它可以以更低的硬件成本和能耗提供类似或更高的阵列增益。在本文中，我们专注于一个基本的挑战，即信道捕获，在一个RIS辅助多用户MIMO系统。在这种具有完全无源RIS元件的系统中，最先进的信道获取方法通过采用过长的训练序列来估计级联的发射机到RIS和RIS到接收机信道。为了估计级联的信道与负担得起的训练开销，我们制定的信道估计问题的RIS辅助多用户MIMO系统作为一个矩阵校准为基础的矩阵分解任务。通过利用慢变信道分量和隐藏信道稀疏性的信息，我们提出了一种新的基于消息传递的级联信道分解算法。此外，我们提出了一个分析框架，以表征所提出的估计在大系统极限的理论性能界。最后，通过仿真实验验证了该算法的高精度和高效率.
2020-07-08 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
Uplink Multiuser Massive MIMO Systems with One-Bit ADCs: A Coding-Theoretic Viewpoint
研究了一种基于1比特模数转换器（ADC）的上行链路多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统，在该系统中，具有单天线的$K$用户与具有$n_r$天线的基站（BS）通信。在这个系统中，我们提出了一个新的MIMO检测框架，这是受编码理论的启发。所提出的框架的关键思想是使用完全由非线性MIMO信道矩阵表征的编码函数来创建长度为$n_r$且速率为$K/n_r$的非线性码$\Cc$。由此，多用户MIMO检测问题被转换成等效信道编码问题，其中，在每个具有不同交叉概率的$n_r$并行二进制对称信道上发送$\Cc$的码字。Levereging这一框架，我们开发了一个最大似然解码方法，并表明，最小距离的$\Cc$是强相关的分集阶。此外，我们提出了一个实际的实施方法时，所提出的框架的信道状态信息是不知道的BS。所提出的方法是使用训练序列在BS处估计码$\Cc$。然后，应用所提出的{ \em加权}最小距离解码。仿真结果表明，该方法在合理的训练开销下，几乎达到了理想的性能。
2017-02-02 cs.IT math.IT
On the Decay of the Determinants of Multiuser MIMO Lattice Codes
在最近的工作中，Coronel等人发起了对多用户多输入多输出（MU-MIMO）格型码的分集复用折衷（DMT）性能与作为信号星座图的大小的函数的码矩阵的行列式的衰减速率之间的关系的研究。在这篇文章中，我们陈述了一个简单的一般上界的衰减函数和研究的有前途的代码提出的Badr和Belfiore密切的细节。我们推导出一个下界的基础上，由于刘维经典定理的衰减函数。由此产生的界限也适用于其他代码的基础上代数数论的建设。此外，我们研究了Badr-Belfiore代码中的小行列式的示例序列，并推导出其衰减函数的更严格的上限。该上界具有一定的几何渐近不确定性，因此我们也列出了几个有限数据率的精确界。
2009-08-18 cs.DM cs.IT math.IT
Tranceiver Design using Linear Precoding in a Multiuser MIMO System with Limited Feedback
研究了多用户多输入多输出系统中信道状态信息的量化和反馈。每个用户可以接收多个数据流。我们的设计最大限度地减少了总和均方误差（SMSE），同时占信道状态信息（CSI）在发射机的缺陷。本文做了三个贡献：第一，我们提供了一个端到端的短信收发器的设计，结合接收机组合，反馈策略和发射预编码器的设计与信道的不确定性。这使得所提出的收发器优于先前导出的有限反馈MU线性收发器。其次，我们删除MIMO系统的维数约束，每个用户多个数据流的情况下，使用最大期望信号组合（MESC）和最小MSE接收机的组合。这使得每个用户的反馈独立于其他用户，并且所得到的反馈开销与数据流的数量而不是接收天线的数量成线性比例。最后，我们分析了所提出的算法在高信噪比（SNR）和大量的发射天线的SMSE。作为一个旁白，我们分析为什么位出错率，在高信噪比制度，增加，如果量化误差被忽略。
2010-01-14 cs.IT math.IT
On the Fundamental Feedback-vs-Performance Tradeoff over the MISO-BC with Imperfect and Delayed CSIT
这项工作认为，多用户多输入单输出（MISO）广播信道（BC），其中具有M个天线的发射机发送信息到K个单天线用户，并在那里-如预期的那样-在发射机（CSIT）的信道状态信息的质量和及时性是不完美的。出于多少反馈是必要的，以实现一定的性能的基本问题，这项工作旨在建立自由度（DoF）的性能和CSIT反馈质量之间的权衡界限。具体而言，这项工作为具有部分电流CSIT的一般K用户MISO BC提供了一种新的DoF区域外边界，其自然地弥合了没有电流CSIT（仅延迟CSIT或没有CSIT）的情况与具有完全CSIT的情况之间的差距。然后，该工作表征了总和DoF的任何点所需的最小CSIT反馈，这对于M >= K的情况以及M=2，K=3的情况是最优的。
2013-02-04 cs.IT math.IT
Multiuser Communications Aided by Cross-Linked Movable Antenna Array: Architecture and Optimization
本文提出交叉联动可移动天线阵列架构，通过多天线集体移动降低硬件成本，并联合优化天线位置、接收合并与用户功率以最小化上行多用户总发射功率，同时给出理论下界、低复杂度算法及低开销统计信道优化方案。
2025-05-06 cs.IT math.IT
Noncoherent Multiuser Massive SIMO for Low-Latency Industrial IoT Communications
在本文中，我们考虑了一个多用户大规模单输入多输出（SIMO）启用工业物联网（IIoT）通信系统。为了减少延迟和开销所造成的信道估计，我们假设，只有大规模的衰落系数是可用的。在接收端采用非相干最大似然（ML）检测器，不需要瞬时信道状态信息（CSI）。对于这样一个大规模的SIMO系统，我们提出了一个新的设计框架，以确保每个发送的信号矩阵可以唯一地确定在无噪声的情况下，在嘈杂的情况下，可靠地估计。其核心思想是在正交幅度调制（QAM）星座的基础上，引入了一个新的概念--可唯一分解的星座群（UDCG）。为了提高平均误差性能时，天线阵列的大小按比例增加，我们提出了一个最大-最小的Kullback-Leibler（KL）距离设计进行优化的发射功率和子星座分配。仿真结果表明，该设计在误码性能上明显优于现有的基于最大最小欧氏距离的方法。此外，我们提出的方法也有一个更好的错误性能比传统的相干迫零（ZF）接收机与正交训练的小区边缘用户。
2019-03-05 cs.IT math.IT
Antenna Placement and Performance Tradeoffs with Hand Blockage in Millimeter Wave Systems
毫米波系统的正在进行的商业部署使形状因子用户设备（UE）设计中的许多实际问题成为焦点。随着波长变得更小，天线增益模式变得定向，并且链路预算严重依赖于波束成形，为了良好的性能，在UE的不同位置处使用多个天线模块变得势在必行。虽然更多的天线/模块可以增强波束成形阵列增益，但它带来了更高的组件成本、相关联的射频电路的功耗以及在学习适当的波束权重时的波束管理开销的折衷。因此，良好UE设计的目标是以低波束管理开销、复杂度和成本在UE周围的整个球体上提供与良好阵列增益相对应的鲁棒球形覆盖。本文的范围是研究两种流行的商用毫米波UE设计（正面和边缘设计）对球面覆盖的影响。我们表明，模拟波束码本可以导致两种设计的良好性能，和边缘设计提供了一个更好的权衡稳健的性能（手阻塞），波束管理开销，从天线放置的角度来看，实现复杂性和成本。
2019-01-04 cs.IT math.IT
Energy Efficiency and Sum Rate Tradeoffs for Massive MIMO Systems with Underlaid Device-to-Device Communications
在本文中，我们研究了为第五代（5G）蜂窝网络提出的两种技术的共存，即网络辅助设备到设备（D2D）通信和大规模MIMO（多输入多输出）。这两种技术的潜在好处是众所周知的，但它们共存所产生的权衡尚未得到充分解决。为此，我们假设D2D用户以并行方式重用蜂窝网络的下行链路资源。此外，在BS处使用多个天线以便获得预编码增益并且使用多用户或大规模MIMO技术同时支持多个蜂窝用户。考虑两个指标，即平均和率（ASR）和能源效率（EE）。我们推导出易于处理和直接可计算的表达式，并研究ASR和EE之间的权衡作为BS天线的数量，蜂窝用户的数量和D2D用户的密度在给定的覆盖区域内的函数。我们的研究结果表明，ASR和EE表现不同的情况下，低密度和高密度的D2D用户，和共存的D2D通信和大规模MIMO主要是有益的D2D用户的低密度。
2015-06-01 cs.IT math.IT
Joint Training of the Superimposed Direct and Reflected Links in Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multiuser Communications
在可重构智能表面（RIS）辅助系统中，CSI的获取和反射系数的优化是一对突出的设计问题。在本文中，提出了一种新的信道训练协议，这是能够实现灵活的性能与信令和导频开销以及实现复杂度的权衡。更具体地说，首先，我们构思了一个整体的信道估计协议，它集成了现有的信道估计技术和被动波束形成设计。其次，我们提出了一个新的渠道培训框架。与传统的信道估计安排相比，我们的新框架将训练阶段划分为几个时段，其中估计叠加的端到端信道，而不是分别估计直接BS用户信道和级联的反射BS-RIS用户信道。结果，通过比较多个训练周期上的目标函数值来优化RIS的反射系数。此外，我们的信道训练协议的理论性能进行了分析和比较下的最佳反射系数。此外，我们的信道训练协议在降低复杂度，导频开销以及信令开销的潜在好处也详细。第三，我们推导出的理论性能的信道估计协议和我们的信道训练协议中存在的噪声的SISO的情况下，这提供了有用的见解噪声对整体RIS性能的影响。最后，我们的数值模拟所提出的协议的性能和验证我们的理论分析。特别是，仿真结果表明，我们的信道训练协议是更有竞争力的信道估计协议在低信噪比。
2021-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
Energy and Bursty Packet Loss Tradeoff over Fading Channels: A System Level Model
能量效率和服务质量（QoS）保证是5G无线通信系统的关键设计目标。在这方面，我们讨论了衰落信道的多用户调度方案的损失容忍的应用。应用的损失容限根据有助于应用的体验质量的不同参数来表征。移动用户被机会主义地调度，使得保证最低QoS。我们提出了一个机会调度方案，并解决跨层的设计框架时，信道状态信息是不完全可用的发送器和接收器。我们将系统能量描述为不同QoS和信道状态估计误差参数的函数。最优化问题是制定使用马尔可夫链框架和解决使用随机优化技术。结果表明，表征分组丢失的参数是紧耦合的，并且如果其他约束是紧的，则其中一个参数的放松对系统没有多大好处。我们评估的能量性能的权衡数值和显示的影响，信道的不确定性的数据包调度器的设计。
2016-11-09 cs.IT math.IT
Beamforming Algorithm for Multiuser Wideband Millimeter-Wave Systems with Hybrid and Subarray Architectures
我们提出了一种波束形成算法的多用户宽带毫米波（mmWave）通信系统，其中一个接入点使用混合模拟/数字波束形成，而多个用户站具有相控阵与一个单一的RF链。该算法比文献中的其他算法运行在更一般的模式下，具有更低的计算复杂度和训练开销。在整个文件中，我们描述：i）新型波束形成器集合的构造ii）波束形成算法，其使用码本上的训练传输来选择使沿带宽的接收和功率最大化的波束形成器，以及iii）在毫米波WLAN的标准室内场景中使用通过统计和射线跟踪模型获得的信道对算法进行数值验证。我们的算法被设计为在宽带OFDM系统中服务于多个用户，并且不需要信道矩阵知识或特定的信道结构。此外，我们将天线的具体方面的分析，如天线耦合，元素辐射模式，和波束斜视。虽然没有其他的解决方案，本文研究的一般系统，我们的特征算法的可实现的速率，并表明，它达到了70%以上的频谱效率（1.5和3 dB的SNR损失之间）相对于理想的全数字波束形成在分析的情况下。我们还表明，对于某些特殊情况，我们的算法具有与文献中其他解决方案相似的总速率性能，同时提供显着更低的计算复杂性（与天线数量呈线性相关）和更短的训练开销。
2019-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Multiuser Precoding and Channel Estimation for Hybrid Millimeter Wave MIMO Systems
在本文中，我们开发了一种低复杂度的混合毫米波（mmWave）系统的信道估计，其中射频（RF）链的数量远小于每个收发器配备的天线数量。所提出的信道估计算法的目的是估计最强的到达角（AoA）在基站（BS）和用户。然后，所有用户通过这些估计的最强AoA向BS发送正交导频符号，以便于信道估计。该算法不需要来自用户的任何显式信道状态信息（CSI）反馈，并且该算法的相关联的信令开销仅与用户的数量成比例，这与各种现有方案相比显著更少。此外，该算法适用于非稀疏和稀疏毫米波信道环境。基于估计的CSI，迫零（ZF）预编码被用于多用户下行链路传输。此外，我们推导出一个严格的可达速率上界的系统。我们的分析和仿真结果表明，所提出的方案提供了相当大的可实现的速率增益相比，全数字系统，在每个收发器配备的RF链的数量等于天线的数量。此外，所考虑的混合毫米波系统和全数字系统之间的可实现的速率性能差距的特点，这提供了有用的系统设计的见解。
2017-02-27 cs.IT math.IT
Adaptive Differential Feedback in Time-Varying Multiuser MIMO Channels
在时变多用户多输入多输出（MIMO）系统的背景下，我们设计递归最小二乘自适应预测器和差分量化器，以最小化整个系统的总和均方误差。利用高斯MIMO信道的左奇异矩阵的标量项即使对于少量的发射天线也几乎成为高斯分布的事实，我们对相关奇异矩阵项进行自适应差分量化。与现有微分反馈文献中的算法相比，我们提出的量化器提供了三个优点：第一，控制器参数足够灵活，可以适应不同的车辆速度;第二，模型是向后自适应的，即，基站和接收机可以在不明确交换参数的情况下就预测器和方差估计器系数达成一致;第三，即使当两个连续信道样本之间的相关性变得低至0.05时，它也可以精确地对系统建模。我们的仿真结果表明，我们提出的方法可以减少所需的反馈每秒几个单位的车辆速度高达20公里/小时（通道跟踪器）和10公里/小时（奇异向量跟踪器）。建议的系统也优于一个固定的量化器，具有相同的反馈开销，在比特出错率高达30公里/小时。
2012-10-19 cs.IT math.IT
Random Access-based Multiuser Computation Offloading for Devices in IoT Applications
在各种物联网（IoT）应用中，许多设备和传感器用于收集数据集。随着设备变得越来越智能，它们不仅可以收集数据集，还可以在本地处理数据集。然而，由于大多数设备在计算能力和能源方面受到限制，它们可以利用卸载，以便它们的任务可以在移动边缘计算（MEC）服务器上执行。在本文中，我们讨论了物联网应用中设备的计算卸载。特别是，我们认为用户或设备零星的任务，优化卸载设备之间的资源分配和协调多用户卸载变得效率低下。因此，我们提出了一个两阶段的卸载方法，是友好的设备零星的任务，因为它采用多通道随机接入卸载请求低信令开销。两阶段卸载方法的稳定性被认为是与方法来稳定系统。我们还从设备的角度分析了延迟中断概率作为性能指标。
2022-06-12 cs.IT eess.SP math.IT
Hierarchical Codebook based Multiuser Beam Training for Millimeter Wave Massive MIMO
针对毫米波大规模MIMO多用户波束训练问题，提出UE端带闭式表达式的交替最小化分层码本设计方法及Zadoff-Chu初始化加速方案，BS端自适应分层码本多用户同时训练方案，仿真验证其有效性且开销低于波束扫描。
2025-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
Overhead Performance Tradeoffs - A Resource Allocation Perspective
许多资源分配问题的关键方面是需要资源控制器计算竞争用户度量的函数，例如max或arg max。为了计算这个函数，必须在竞争用户和资源控制器之间交换信息。在许多实际的资源控制器中，竞争用户的度量被传送到资源控制器，然后资源控制器计算期望的极值化函数。然而，在本文中，它表明，信息速率节省可以通过认识到，控制器只需要确定这个极值函数的结果。如果极值化函数要被有损地计算，则在大多数情况下，速率节省被示出为与竞争用户的数量无关的至多2比特。在无损的情况下，简单的可实现的计划，为这个问题的有损和交互式的变种被认为是小的储蓄。结果表明，这两种方法都有可能实现大的速率节省，特别是在竞争用户的数量很大的情况下。对于有损的变体，它表明，所提出的简单的可实现的计划实际上是接近的率失真函数给出的基本限制。
2014-08-15 cs.IT math.IT
Channel Estimation for Millimeter Wave Multiuser MIMO Systems via PARAFAC Decomposition
我们考虑毫米波（mmWave）系统的上行链路信道估计问题，其中基站（BS）和移动台（MS）配备有大型天线阵列，以提供足够的波束成形增益用于室外无线通信。由于硬件约束，BS和MS都采用混合模拟和数字波束成形结构。我们提出了一个分层的导频传输方案和CANDECOMP/PARAFAC（CP）分解为基础的联合估计的方法，从多个用户（即MS）到BS的信道。所提出的方法利用毫米波信道的稀疏散射性质和从多种模式收集的多路数据的固有多维结构。研究了CP分解的唯一性，得到了本质唯一的充分条件。这些条件为波束形成矩阵、合并矩阵和导频序列的设计提供了依据，同时也为系统参数的选择提供了一般性的指导。我们的分析表明，我们提出的方法可以实现一个显着的训练开销减少，采用分层导频传输方案。仿真结果表明，该方法在估计精度和计算复杂性方面都明显优于基于压缩感知的方法。
2016-02-25 cs.IT math.IT
Performance Tradeoff Between Overhead and Achievable SNR in RIS Beam Training
本文分析RIS波束训练中训练开销与可达SNR的权衡，比较FS、HS和TS策略，揭示SNR与开销的不同缩放区间及其对有效速率的影响。
2024-02-26 cs.IT eess.SP math.IT
Fundamental Tradeoff in Movable Antenna Systems: How Long to Move Before Transmission?
Rocket Force University of Engineering（中国人民解放军战略支援部队信息工程大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；University of Macau（澳门大学）
本文研究了可移动天线系统中移动时间与传输时间的权衡问题，通过优化移动时间和天线部署以最大化有效吞吐量，提出了一种简化方法并推导了最大移动速度的闭式条件。
2026-05-08 cs.IT math.IT
Diversity Order Gain with Noisy Feedback in Multiple Access Channels
在本文中，我们研究了在多用户MIMO系统中，每个用户有m个发射天线和基站接收机有n个天线，使用量化反馈的分集复用折衷的反馈信道噪声的影响。我们推导出一个可实现的权衡，并使用它来表明，在SNR对称信道中，一个比特的不完美的反馈是足够的两倍，最大分集阶数为2mn相比，当没有反馈（最大是MN在复用增益为零）。此外，附加的反馈比特不会将该最大分集阶数增加到超过2mn。最后，对于更高的复用增益，也可以实现mn在非反馈系统上的上述分集阶数增益，尽管需要多于一个比特的反馈。
2008-06-10 cs.IT math.IT
Hybrid Analog-Digital Channel Estimation and Beamforming: Training-Throughput Tradeoff
本文针对射频（RF）链数量有限的多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统设计了混合模拟数字信道估计和波束成形技术。对于这些系统，首先，我们设计了新的最小均方误差（MMSE）混合模拟数字信道估计器，同时考虑完美和不完美的信道协方差矩阵知识的情况下。然后，我们利用估计的信道，使波束成形的数据传输。当所有用户设备（UE）的信道协方差矩阵是完全已知的，我们表明，有一个折衷的训练时间和吞吐量之间。具体地，我们利用最大化吞吐量的最佳训练持续时间取决于所有UE的协方差矩阵、RF链的数量和信道相干时间（$T_c$）。我们还表明，训练时间优化问题可以制定为凹最大化问题{对于某些系统参数设置}，其全局最优解是有效地使用现有的工具。特别地，当配备有$64$天线和$1$ RF链的基站服务于一个单天线UE、$T_c=128$符号周期（$T_s$）和$10$ dB的信噪比时，我们已经发现，对于高度相关和不相关的瑞利衰落信道系数，最佳训练持续时间分别是$4T_s$和$20T_s$。解析表达式进行了验证，进行数值模拟和广泛的Monte Carlo模拟。
2015-10-09 cs.IT math.IT
NMBEnet: Efficient Near-field mmWave Beam Training for Multiuser OFDM Systems Using Sub-6 GHz Pilots
针对mmWave ELAA系统近场波束训练导频开销大且精度不足的问题，提出利用sub-6 GHz导频直接估计最优近场码字的NMBEnet，通过CNN和GNN模块提取用户与子载波相关性，有效降低开销并提升精度。
2024-04-23 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for IRS-aided Multiuser Communications with Reduced Error Propagation
智能反射面（IRS）通过对无线传播环境的智能重构，提高了无线通信系统的容量和可靠性。为了实现IRS的有希望的增益，信道状态信息（CSI）的获取是必不可少的，然而，这实际上是困难的，因为IRS通常不采用任何发射/接收射频（RF）链，并且它具有有限的信号处理能力。本文研究了IRS辅助的多用户单输入多输出（SIMO）系统上行链路信道估计问题，提出了一种新的两阶段信道估计（2 PCE）策略，该策略可以减轻现有三阶段信道估计方法中误差传播带来的负面影响，先前阶段中的信道估计误差将恶化后续阶段中的估计性能，并且以与现有方法中相同量的信道训练开销来增强信道估计性能。此外，当采用最小二乘（LS）信道估计方法时，我们分析了2 PCE策略的渐近均方误差（MSE），并表明2 PCE策略可以优于现有的方法。最后，大量的仿真结果验证了2 PCE策略的有效性。
2021-01-09 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning for Distributed Channel Feedback and Multiuser Precoding in FDD Massive MIMO
本文表明，深度神经网络（DNN）可用于有效的和分布式的信道估计，量化，反馈，和下行链路多用户预编码的频分双工大规模多输入多输出系统中，基站（BS）服务于多个移动用户，但从用户到BS的速率受限的反馈。一个关键的观察是，多用户信道估计和反馈问题可以被认为是一个分布式信源编码问题。在传统的方法中，信道状态信息（CSI）的估计和量化在每个用户独立的，本文表明，联合设计的导频和一个新的DNN架构，直接映射到反馈比特在用户侧的接收导频，然后从所有用户的反馈比特直接映射到预编码矩阵在BS，可以显着提高整体性能。本文进一步提出了鲁棒的设计策略，相对于信道参数，也是一个可推广的DNN架构的不同数量的用户和反馈比特数。数值结果表明，基于DNN的方法具有短导频序列和非常有限的反馈开销，已经可以接近传统的线性预编码方案的性能与完整的CSI。
2021-01-26 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Block Coordinate Descend Based Multiuser Detection for Uplink Grant-Free NOMA
免授权非正交多址接入（NOMA）方案被认为是在大规模机器类型通信（mMTC）网络中实现物联网（IoT）应用的大规模连接和减少信令开销的有希望的候选方案。基于压缩感知的多用户检测（CS-MUD）利用免授权NOMA系统中突发传输的固有特性，被认为是解决用户活动检测（UAD）和数据检测（DD）问题的有效方法。本文采用分块坐标下降法（BCD）来降低CS-MUD的计算复杂性。我们提出了两种改进的BCD算法，称为增强的BCD（EBCD）和复杂性降低增强的BCD（CR-EBCD）。具体而言，通过将一种新的候选集修剪机制，我们提出的EBCD算法实现了显着的CS-MUD性能的改善，到原来的BCD框架。此外，所提出的CR-EBCD算法通过消除迭代过程中的冗余矩阵乘法，进一步改进了所提出的EBCD。因此，与所提出的EBCD算法相比，我们提出的CR-EBCD算法享有两个数量级的复杂度节省没有任何CS-MUD性能下降，使其成为一个可行的解决方案，为未来的mMTC场景。大量的仿真结果表明，边界逼近性能以及超低的计算复杂性。
2022-05-23 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-user lattice coding for the multiple-access relay channel
本文研究了多天线多址接入中继信道（MARC），在该信道中，多个用户在中继的帮助下向一个共同的目的地发送消息。在各种MARC环境中，动态解码转发（DDF）协议由于其出色的速率性能而非常有用。然而，由于缺乏良好的结构化码书，DDF在MARC中的实际应用受到了很大的限制。本文提出了两类结构化MARC码：1）一对一中继映射辅助多用户格型编码（O-MLC）和2）模和中继映射辅助多用户格型编码（MS-MLC）。前者享有更好的速率性能，而后者提供了更大的灵活性，以权衡中继映射器的复杂性和速率性能。它示出，为了接近的速率性能可实现的非结构化码本与最大似然解码，它是至关重要的是使用一个新的K级陪集解码器的结构化O-MLC，而不是在以前的作品中提出的一级解码器。然而，如果仅用一级解码器来解码O-MLC，则在高信噪比机制下仍然可以实现最佳DDF分集复用增益折衷。对于MS-MLC，通过增加模和中继映射器的复杂度，其速率性能可以接近O-MLC。最后，对于O-MLC和MS-MLC的实际实现，设计了具有线性映射器的实用短长度格码，这有助于高效的格解码。仿真结果表明，所提出的编码方案优于现有的计划在中断概率在各种信道设置。
2013-01-05 cs.IT math.IT
Near-Field Multiuser Beam-Training for Extremely Large-Scale MIMO Systems
针对多用户XL-MIMO系统波束训练的挑战，提出基于GNN的三阶段波束训练方案，利用远场宽波束映射近场波束并解决用户冲突，性能逼近穷举搜索且仅需约7%导频开销。
2024-03-26 cs.IT eess.SP 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
Channel Estimation for FAS-assisted Multiuser mmWave Systems
本文研究多用户毫米波TDD系统中FAS的信道估计问题，提出低样本量稀疏信道重建方法，利用毫米波信道的稀疏性，通过少量天线位置测量提取角度和增益信息重建完整CSI，以最小硬件切换和导频开销实现接近完美CSI的系统总和速率。
2024-01-03 cs.IT eess.SP math.IT
Anchor-Assisted Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface Aided Multiuser Communication
信道估计是智能反射面（IRS）辅助无线通信的一个实际问题。随着IRS反射元件或IRS辅助用户的数量增加，信道训练开销变得过高，这导致数据传输中的长延迟和低吞吐量。为了解决这一挑战，我们提出了一种新的锚辅助信道估计方法，其中两个锚节点，即A1和A2，部署在IRS附近，以方便其辅助基站（BS）在获取级联的BS-IRS-用户信道所需的数据传输。具体地，在第一种方案中，首先在BS处经由锚辅助训练和反馈来获得关于所有用户的公共BS-IRS链路的逐元素信道增益平方的部分信道状态信息（CSI）。然后，通过利用这样的部分CSI，在BS处利用用户的附加训练来有效地解析级联的BS-IRS用户信道。而在第二种方案中，BS-IRS-A1和A1-IRS-A2信道首先通过A1的训练来估计。然后，通过A2的额外训练，所有用户同时估计它们各自的级联A2-IRS用户信道。基于从A2和所有用户反馈的CSI，BS有效地解析级联的BS-IRS-用户信道。在这两种方案中，固定BS、IRS和两个锚点之间的准静态信道仅被离线估计，这大大减少了实时训练开销。仿真结果表明，我们提出的锚辅助信道估计方案实现优越的性能相比，现有的IRS信道估计方案，在各种实际设置。此外，当BS处的天线的数量足够大时，第一提出的方案优于第二方案，反之亦然。
2021-08-26 cs.IT eess.SP math.IT
Concurrent Transmission and Multiuser Detection of LoRa Signals
本文研究了一种新的模型，通过允许多个终端设备（ED）在相同的频段上同时与多个多天线网关通信并使用相同的扩频因子来提高低功率远程（LoRa）网络的可扩展性。最大似然（ML）的决策规则首先推导出由多个设备发送的信息比特的非相干检测。为了克服ML检测的高复杂度，我们提出了一种次优的两阶段检测算法，以平衡计算复杂度和错误性能。在第一阶段，我们识别发射啁啾（不知道哪些ED发射它们）。在第二阶段中，我们确定传输从第一阶段识别的特定啁啾的ED。为了提高在第二阶段的检测性能，我们还优化ED的发射功率，以尽量减少相似性，测量的Jaccard系数，任何对ED的接收功率之间。由于功率控制优化问题是非凸的，我们使用逐次凸逼近的概念，将其转化为一个近似的凸优化问题，可以迭代求解，并保证达到一个次优解。仿真结果证明并证明了所提出的LoRa网络模型的发射功率惩罚和网络可扩展性之间的权衡。特别是，通过允许2个或3个ED的并发传输，所提出的网络的上行链路容量可以是传统LoRa网络的两倍或三倍，尽管代价是额外的3.0或4.7 dB发射功率。
2021-11-19 cs.IT eess.SP math.IT
Private Multiple Linear Computation: A Flexible Communication-Computation Tradeoff
针对带合谋与无响应约束的复制存储系统中的私有多重线性计算问题，提出一种新颖PMLC方案，在通信成本与计算复杂度间建立灵活权衡，且同时考虑用户与服务器的两类开销。
2024-04-14 cs.CR cs.IT math.IT
