On the Secrecy Performance of Generalized User Selection for Interference-Limited Multiuser Wireless Networks
研究了在干扰受限的无线网络中，当存在一个主要窃听者时，由基站（BS）、$N$合法用户和窃听者组成的多用户分集方案的保密性能.假设在窃听者和每个合法用户的接收机处干扰支配噪声功率，则BS以第$k$最佳（最高）信号干扰比向合法用户发送信息。我们推导出一个封闭形式的表达式为任意$N$的秘密中断概率和渐近表达式为固定的$k$和大$N$。此外，我们推导出一个封闭形式的渐近表达式的遍历保密容量的$k$ -th最好的用户，并表明它的规模像$O\left(\log(N)\right)$固定的$k$和大$N$。
2018-12-27 cs.IT math.IT
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
Computation Rate Maximization for Wireless Powered Mobile Edge Computing
集成移动边缘计算（MEC）和无线电力传输（WPT）已被认为是一种很有前途的技术，可以提高自可持续物联网（IoT）设备的计算能力。本文研究了一种无线供电的多用户MEC系统，其中多天线接入点（AP）（与MEC服务器集成）广播无线功率来为多个用户进行移动计算充电。我们考虑一个时分多址（TDMA）协议的多用户计算卸载。在这种设置下，我们的目标是通过联合优化AP处的能量发射波束形成器、用户的任务分区（分别用于本地计算和卸载）以及用户之间的时间分配，来最大化所有用户的计算速率的加权和（就计算比特数而言）。我们通过凸优化技术得到半封闭形式的最优解。数值结果表明，所提出的设计替代基准计划的优点。
2017-07-17 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
Low-High SNR Transition in Multiuser MIMO
多用户MIMO（MU-MIMO）在无线蜂窝网络广泛采用的3GPP LTE标准中起着关键作用。虽然精确和渐近的和率结果是众所周知的，获得直观的分析结果，中等信号噪声比（SNR）的问题仍然没有解决。在本文中，我们提出了弯曲点，它量化了低SNR和高SNR之间的过渡;即，高SNR区域的开始。我们推导出MU-MIMO与迫零预编码的弯曲点，并表明它与零和速率线的高SNR渐近线的截距密切相关。利用这一结果，我们得到了一个新的近似的和率在弯曲点-提供了一个有用的经验法则的影响，在中等信噪比增加天线的数量。
2014-09-15 cs.IT math.IT
Energy Efficiency in Multiuser Transmission Over Parallel Frequency Channels
能量效率是无线通信的重要设计标准。当并行频率信道被用于多用户传输时，信道带宽和用户功率被调整以最大化具有带宽预算、发射功率预算和用户特定速率要求的和信息速率。最大和率用于测量能量效率。利用频率信道的固定或灵活带宽，开发了实用的方法来找到具有最大能量效率的唯一最优资源（带宽和功率）分配的总发射功率。这种资源分配确保在满足每个用户的最小速率要求的同时，频谱和发射功率的所有多余资源专用于具有最佳信道质量的一个用户。仿真结果验证了支持节能多用户传输的总发射功率和资源分配的最佳解决方案。
2017-05-12 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
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
Joint Beamforming Design for Multi-User Wireless Information and Power Transfer
在本文中，我们提出了一种联合波束形成算法的多用户无线信息和功率传输（MU-WIPT）系统，是兼容传统的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统。所提出的联合波束形成向量使用已建立的MU-MIMO迫零波束形成（ZFBF）初始化，并进一步更新以最大化能量收集（EH）用户的总收集能量，并保证协同调度信息解码（ID）用户的信号干扰噪声比（SINR）约束。当ID和EH用户同时由联合波束成形向量服务时，可以以ID用户的SINR损失为代价来增加所收获的能量。为了表征SINR损失，引入目标SINR比u作为目标SINR（即，SINR约束），其通过利用ZFBF可实现的接收SINR来归一化。在此基础上，分析了在发射端信道状态信息（CSIT）为理想/非理想的情况下，该算法得到的和速率和能量。通过模拟和数值结果，我们验证了衍生的分析，并证明了EH和ID性能相比，最先进的和传统的计划。
2014-07-06 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
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
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
A Unified Power Control Algorithm for Multiuser Detectors in Large Systems: Convergence and Performance
一个统一的方法来节能功率控制，适用于一个大家庭的接收机，包括匹配滤波器，解相关器，（线性）最小均方误差检测器（MMSE），和单独和联合最佳多用户检测器，最近已被提出的码分多址（CDMA）网络。这种统一功率控制（UPC）算法利用了在大型系统中发射功率与输出信号干扰噪声比（SIR）之间存在的线性关系。UPC算法基于这一原理，通过计算多用户效率，以迭代的方式更新用户的发射功率，以达到期望的目标SIR。在本文中，UPC算法的收敛性证明的匹配滤波器，解相关器，和MMSE检测器。此外，在有限大小的系统中的算法的性能进行了研究，并与现有的功率控制方案进行了比较。UPC算法特别适用于具有随机生成的长扩频序列的系统（即，周期长于一个符号持续时间的序列）。
2005-10-07 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
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
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
Collaborative Wireless Energy and Information Transfer in Interference Channel
研究了多用户无线通信系统中的无线信息与能量同步传输（SWIPT）问题，即分布式发射机向各自的接收机发送独立的信息，同时通过能量波束形成向接收机协同传输无线能量。因此，从无线信息传输（WIT）的角度来看，感兴趣的系统可以被建模为经典的干扰信道，同时它也可以被视为用于协作无线能量传输（WET）的分布式多输入多输出（MIMO）系统。为了在SWIPT中实现信息解码（ID）和能量收集（EH），我们在每个接收器处采用低复杂度时间切换操作以在预定时间内在ID和EH模式之间切换。基于这种混合模型，我们的目标是在不同的发送端协作方案下的多用户SWIPT系统中的可实现的速率-能量（R-E）的权衡。具体而言，为了促进协作能量波束成形，我们提出了一种新的信号分裂方案在发射机，其中每个发射信号通常是由一个信息信号分量和能量信号分量分别为WIT和WET。在此基础上，我们首先研究了两用户SWIPT系统，推导了接收端的最优模式切换规则和相应的发射信号优化，以实现衰落信道下各种R-E折衷。我们还比较了我们提出的方案的R-E性能与发射能量波束成形和信号分裂对两个现有的计划与部分或没有合作的发射机，并显示出显着的收益超过这些基线计划。最后，研究了多用户SWIPT系统的一般情况，提出并比较了两种实用的传输协作方案。
2014-08-29 cs.IT 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
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
