Complexity Analysis of Joint Subcarrier and Power Allocation for the Cellular Downlink OFDMA System
考虑蜂窝下行链路正交频分多址（OFDMA）系统，其中单个发射机在多个离散子载波上向多个接收机发送信号。为了适应快速的信道波动，发射机应该能够动态地分配子载波和功率资源。假设完美的信道知识，我们制定的联合子载波和功率分配问题的两个优化问题：第一个是最小化的总发射功率受服务质量约束，第二个是最大化的系统效用函数受功率预算约束。在这封信中，我们表明，联合子载波和功率分配问题的上述配方一般是NP-困难的。我们还确定了几个子类的问题是多项式时间可解的。
2014-08-25 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Multi-User Downlink URLLC-OFDMA Systems
在本文中，我们研究的资源分配下行正交频分多址（OFDMA）系统的目标，使超可靠的低延迟通信（URLLC）。为了满足URLLC对时延的严格要求，在资源分配算法设计中考虑了短分组通信的影响。特别是，资源分配设计制定为一个加权的系统和吞吐量最大化问题的服务质量（QoS）约束的URLLC用户。公式化的问题是非凸的，因此，找到全局最优解需要很高的计算复杂性。因此，提出了一种基于连续凸优化的算法，以寻找具有多项式时间复杂度的次优解。仿真结果表明，所提出的算法设施URLLC和显着提高系统的总吞吐量相比，两个基准计划。
2019-01-17 cs.IT math.IT
High-Mobility OFDM Downlink Transmission with Large-Scale Antenna Array
在这种通信中，我们提出了一种新的接收机设计高流动性的正交频分复用（OFDM）下行链路传输与大规模的天线阵列。下行链路信号经历具有挑战性的快速时变传播信道。时变性质源自由于收发器振荡器频率偏移（OFO）和多个多普勒频移而引起的多个载波频率偏移（CFO）。让接收到的信号首先通过精心设计的波束成形网络，该网络可以在空间域中用足够数量的接收天线分离多个CFO。进一步提出了多普勒频移和OFO的联合估计方法。然后，可以对每个波束形成分支执行常规的单CFO补偿和信道估计方法。该接收机设计避免了复杂的时变信道估计，这与传统方法有很大不同。更重要的是，该方案可以应用于常用的时变信道模型，如Jakes信道模型。
2017-05-18 cs.IT math.IT
A Comparison among Single Carrier, OFDM, and OTFS in mmWave Multi-Connectivity Downlink Transmissions
本文比较了毫米波多连接下行中SC、OFDM和OTFS三种波形，提出OTFS跨域迭代检测，以实际容量评估，显示OTFS以合理复杂度代价显著优于其他两者。
2025-03-31 cs.IT math.IT
Hybrid Group Decoding for Scalable Video over MIMO-OFDM Downlink Systems
提出了一种基于MIMO-OFDM系统的可伸缩视频广播方案。可伸缩视频源层被信道编码和调制成独立的信号流，然后在某些时频块中从分配的天线发送。每个接收机采用连续组解码器，通过将其他信号流视为干扰来解码感兴趣的信号流。发射机根据接收机反馈的速率信息进行自适应编码和调制，以及发射天线和子载波分配。我们还提出了一种混合接收机，连续组解码器和MMSE解码器之间的切换取决于速率。大量的仿真结果表明，所提出的基于组解码的可伸缩视频广播方案的性能增益的基础上，传统的MMSE解码。
2013-06-20 cs.IT math.IT
Timing and Frequency Synchronization for 1-bit Massive MU-MIMO-OFDM Downlink
我们考虑大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）下行链路的定时和频率同步，其中1位数模转换器（DAC）在基站（BS）。我们专注于实际相关的情况下，正交频分复用（OFDM）是用来在频率选择性信道进行通信。我们的贡献是双重的。首先，我们使用Bussgang定理来分析BS中存在1位DAC时定时和频率偏移对性能的影响。其次，我们证明了广泛使用的Schmidl-Cox同步算法的有效性。我们的研究结果表明，1比特的大规模MU-MIMO-OFDM下行链路是弹性的定时和频率偏移。
2019-05-19 cs.IT eess.SP 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
Joint Uplink and Downlink Transmissions in User-Centric OFDMA Cloud-RAN
研究了以用户为中心的正交频分多址（OFDMA）云无线接入网（CRAN）中的上下行联合资源分配问题，即用户选择分布式远程射频头（RRH）在不同的子载波（SC）上协同完成上下行传输。本文的目标是在最大功率和前传容量约束下，通过联合优化上下行调度、SC分配、RRH分组/分簇和功率分配来最大化系统吞吐量。该问题是一个混合整数规划问题，这是非凸的NP-难。我们提出了一个有效的算法的基础上的拉格朗日对偶方法来获得这个问题的渐近最优解。进一步提出了一种启发式算法来降低复杂度。仿真结果表明，所提出的启发式算法也具有接近最优的性能，与其他基准方案相比，所提出的算法可以显著提高系统吞吐量。
2019-06-20 cs.IT math.IT
Low-Resolution Precoding for Multi-Antenna Downlink Channels and OFDM
下行链路预编码被考虑用于多径多输入单输出信道，其中基站使用正交频分复用和低分辨率信令。提出了一种量化坐标最小化（QCM）算法，并将其性能与其他预编码算法进行了比较，包括平方无穷范数松弛（SQUID），多天线贪婪迭代量化（MAGIQ）和最大安全裕度预编码。MAGIQ和QCM实现了最高的信息速率，QCM具有最低的复杂度，以乘法的数量来衡量。计算导频辅助信道估计和数据辅助信道估计的信息速率。5G低密度奇偶校验码的比特出错率证实了信息理论计算。在发射机处具有不完善信道知识的仿真表明，QCM和SQUID的性能以与具有高分辨率量化器的迫零预编码类似的方式下降。
2022-08-29 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
Opportunistic Scheduling and Beamforming for MIMO-OFDMA Downlink Systems with Reduced Feedback
针对MIMO-OFDMA下行链路系统，提出了一种减少反馈的启发式调度和波束形成方案。不同于传统的波束形成方案，其中波束形成仅由基站（BS）在每个子载波的方式来实现，所提出的方案利用一种新的信道分解技术，由BS和移动终端（MT）联合执行波束形成。所得到的波束成形方案允许BS仅采用{ \em one}波束成形矩阵（BFM）来为{ \em all}个子载波形成波束，而每个MT在本地完成每个子载波的波束成形任务。因此，对于具有$Q$子载波的MIMO-OFDMA系统，与传统方案所需的$Q$ BFM索引和$Q$可支持的吞吐量相比，所提出的机会调度和波束成形方案仅需要一个BFM索引和从每个MT返回到BS的$Q$可支持的吞吐量。所提出的方案的优点变得更加明显时，通过分组相邻的子载波到排他性集群和返回的集群信息，从每个MT实现进一步的反馈减少。理论分析和计算机模拟证实了所提出的降反馈方案的有效性。
2008-02-28 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
Distributed Weighted Sum-Rate Maximization in Multicell MU-MIMO OFDMA Downlink
本文研究了多小区多用户正交频分多址网络下行链路中的分布式线性波束形成问题。给出了在单基站发射功率约束下最大化加权和速率的快速收敛解.利用一系列基于干涉对齐（IA）分析的近似方法，将非凸加权和率最大化（WSRM）问题近似为半定松弛可解凸形式。WSRM优化是一个两阶段的优化过程。在第一阶段，IA条件得到满足。在第二阶段，基于IA的结果和高信号干扰噪声比的假设，得到非凸WSRM的凸逼近。与传统的迭代分布式算法相比，其中BS在每次迭代时交换附加信息，我们提出的解决方案的BS在迭代过程中局部优化其波束形成器而不报告附加信息。
2017-08-15 cs.IT math.IT
Joint Scheduling and Resource Allocation in OFDMA Downlink Systems via ACK/NAK Feedback
在本文中，我们认为在OFDMA下行链路中的联合调度和资源分配的问题，与最大化的目标是预期的长期有效输出为基础的效用受到瞬时功率和约束，并在反馈到基站只包括ACK/NAK从最近调度的用户。我们首先建立的最优解是一个部分可观测的马尔可夫决策过程（POMDP），这是不切实际的实施。作为回应，我们提出了一个贪婪的方法，联合调度和资源分配，保持后验信道分布为每个用户，只有多项式复杂度。对于马尔可夫随时间变化的频率选择性信道，然后，我们概述了一种递归的方法来更新信道后验，基于ACK/NAK反馈，这是通过使用粒子滤波的计算效率。为了衡量我们的贪婪的方法相对于最佳POMDP的性能，我们推导出POMDP性能上限。数值实验表明，在慢衰落信道下，该贪婪算法的性能接近上界，且优于固定功率随机用户调度（FP-RUS），尽管其复杂度相对较低.
2011-10-18 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Multi-User Downlink MISO OFDMA-URLLC Systems
研究了多输入单输出（MISO）正交频分多址（OFDMA）超可靠低时延通信（URLLC）系统下行链路的资源分配算法设计。为了满足URLLC对时延的严格要求，采用了短分组传输，并在资源分配算法设计中考虑了短分组传输。资源分配被优化以最大化加权系统和吞吐量，该加权系统和吞吐量服从关于URLLC用户的发送比特数、分组错误概率和延迟的服务质量（QoS）约束。尽管所得到的优化问题的非凸性，通过单调优化找到最优解。相应的最优资源分配策略可以作为次优低复杂度解决方案的性能上限。我们开发这样一个低复杂度的资源分配算法，以达到性能和复杂度之间的平衡。我们的仿真结果揭示了使用多个天线减少延迟和提高URLLC系统的可靠性的重要性。此外，所提出的次优算法的性能接近所提出的最优算法，并优于两个基线计划的相当大的利润率，特别是当用户有异构的延迟要求。最后，传统的资源分配设计的基础上香农的容量公式是不适用于MISO OFDMA-URLLC系统，因为他们可能会违反用户的延迟约束。
2019-10-14 cs.IT math.IT
Linear Precoding with Low-Resolution DACs for Massive MU-MIMO-OFDM Downlink
我们考虑了一个大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）系统的下行链路，其中基站（BS）配备了低分辨率的数模转换器（DAC）。与大多数现有的结果相比，我们假设系统在频率选择性宽带信道上操作，并使用正交频分复用（OFDM）来简化用户设备（UE）处的均衡。此外，我们考虑过采样DAC的实际相关情况。我们从理论上分析了线性预编码器的未编码比特出错率（BER）性能（例如，迫零）和使用Bussgang定理的正交相移键控。我们还开发了一个下界的信息理论的总速率吞吐量可实现高斯输入，这可以在封闭的形式评估的情况下，1位DAC。对于多位DAC的情况下，我们推导出近似的，但准确的，表达式的失真所造成的低精度DAC，可用于建立相应的总速率吞吐量的下限。我们的研究结果表明，对于具有128个天线BS服务16个UE的大规模MU-MIMO-OFDM系统，仅需要3- 4个DAC比特来实现10^-4的未编码BER，与无限分辨率情况相比，性能损失可以忽略不计，代价是额外的带外发射。此外，我们的研究结果强调了考虑低精度DAC引起的固有空间和时间相关性的重要性。
2019-01-17 cs.IT math.IT
Hybrid Message Passing Algorithm for Downlink FDD Massive MIMO-OFDM Channel Estimation
在因子图上设计消息传递（MP）算法是实现无线通信系统信道估计（CE）的一种有效方式，利用先验概率模型精确匹配信道特性可以进一步提高信道估计性能。在这项工作中，我们研究了下行链路大规模多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统中的CE问题。作为先验概率，我们提出了马尔可夫链两状态高斯混合大方差差（TSGM-LVD）模型，利用结构稀疏的角度-频率域的信道。现有的单一和组合MP规则不能处理所提出的概率模型的消息计算。为了克服这个问题，我们提出了一种通用的方法来推导混合消息传递（HMP）规则，它允许计算混合线性和非线性函数描述的消息。在此基础上，我们在结构化Turbo框架（STF）下设计了HMP-TSGM-LVD算法。仿真结果表明，该算法收敛速度快，性能更好，更稳定。特别是，所提出的方法的增益是最大的（3 dB）在高信噪比制度，而基准方法的经验振荡行为，由于不正确的先验模型表征。
2023-03-20 cs.IT math.IT
Downlink OFDM-FAMA in 5G-NR Systems
针对现有FAMA研究多基于窄带的局限，本文设计了适配5G OFDM框架的OFDM-FAMA系统，分析其可达速率并提出FAS配置近似算法，仿真验证其在宽带多径信道下的复用增益显著优于固定天线OFDM系统。
2025-01-12 cs.IT eess.SP math.IT
Clipping noise cancellation receiver for the downlink of massive MIMO OFDM system
本文提出了一种用于mMIMO OFDM系统下行链路的多天线削波噪声消除（MCNC）算法及其简化版本，有效消除了由射频前端非线性引起的失真，且在直视信道下简化版性能仅略有下降。
2023-06-30 cs.IT cs.NI math.IT
Waveforms for the Massive MIMO Downlink: Amplifier Efficiency, Distortion and Performance
在大规模MIMO中，大多数预编码器导致下行链路信号遭受高PAR，而与调制阶数以及是否使用单载波或OFDM传输无关。高PAR降低了基站放大器的功率效率。为了提高功率效率，已经提出了低PAR预编码器。在这篇文章中，我们比较了不同的传输方案的大规模MIMO的功率消耗的放大器。结果表明，OFDM和单载波传输在硬化大规模MIMO信道上具有相同的性能，当考虑到低PAR预编码的放大器功率效率较高时，传统预编码器和低PAR预编码器的功耗大致相同。由于具有低PAR的下行链路信号比具有高PAR的信号允许更简单和更便宜的硬件，因此，结果表明，在大规模MIMO基站中应该使用具有单载波或OFDM传输的低PAR预编码。
2015-10-05 cs.IT math.IT
Exploiting Interference Alignment in Multi-Cell Cooperative OFDMA Resource Allocation
本文研究了基于干扰对齐（interference alignment，IA）的通用频率复用OFDMA下行链路多小区协作资源分配问题。与将子载波视为用于资源分配的单独维度的传统方案不同，IA技术用于实现并行子载波上的频域预编码。针对协作三小区OFDMA系统，研究了基于IA、子载波用户选择和功率分配的频域预编码联合优化问题，以最大化下行链路吞吐量。一个简化的对称信道设置的数值结果表明，基于IA的方案实现显着的吞吐量增益比传统的计划只有当小区间干扰链路具有相当的强度作为直接链路，和接收机SNR是足够大的。受此启发，本文提出了一种适用于不同信道条件下的蜂窝系统的混合方案，将整个频谱划分为两个子带，分别对位于小区交叉区和小区非交叉区的用户采用基于IA的方案和传统方案进行资源分配.结果表明，这种混合资源分配方案灵活地利用了下行链路IA增益基于OFDMA的蜂窝系统。
2011-03-16 cs.IT math.IT
Neural Integrated Sensing and Communication for the MIMO-OFDM Downlink
本文提出一种基于MIMO-OFDM下行链路的神经ISAC信号处理框架，通过测量反向散射信号生成空间占用地图，在不修改通信链路或降低数据速率的情况下实现通用感知功能。
2025-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
Mechanism Design for Base Station Association and Resource Allocation in Downlink OFDMA Network
我们考虑在多小区下行OFDMA网络中的资源管理问题，其目标是找到最佳的每个基站的资源分配和用户基站分配。假设用户是战略/自私的下行链路信道状态和噪声水平的私人信息。为了在用户之间诱导真实性以及提高频谱效率，资源管理策略需要是激励兼容的和有效的。然而，由于在这种情况下的混合（离散和连续）的资源管理的性质，任何激励兼容的机制，最大限度地提高系统吞吐量的实现是NP难的。我们认为，通过一个计算易处理的机制，一个近似最优的资源管理方案的主导战略实施。拟议的机制是分散和动态的。更重要的是，它保证了用户的真实性，并实现了一个资源分配解决方案，产生至少1/2的最佳吞吐量。仿真结果表明了该机制的有效性。
2012-11-26 cs.GT cs.IT math.IT
Performance Improvement for Papr Reduction in Lte Downlink System with Elliptic Filtering
研究了基于限幅滤波的正交频分复用（OFDM）信号峰均比抑制方法。注意，OFDM是已经在长期演进（LTE）下行链路中实现的非常熟练的多载波复用传输方案之一。然而峰均功率比（PAPR）是OFDM系统中比较棘手的问题，因此本文提出了一种利用幅度限幅和滤波来降低PAPR的方法。在这里，我们使用IIR带通椭圆滤波器的幅度削波后，以降低峰均比。文中还讨论了基于滤波器的限幅方法在出错率方面的性能。我们的结果表明，所提出的方法的限幅方法与IIR椭圆带通滤波器显着降低PAPR值。
2015-06-25 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Heterogeneous Feedback Design in an OFDMA Downlink with Partial and Imperfect Feedback
当前的OFDMA系统将资源块分组到子带中以形成基本反馈单元。具有公共子带大小的均匀反馈设计不知道用户之间的异构信道统计。在一般相关信道模型下，我们展示了子带大小与底层信道统计数据相匹配的增益，从而激励具有不同子带大小和跨用户集群的反馈资源的异构反馈设计。采用最佳M部分反馈策略，具有较小子带大小的用户将传送更多的部分反馈以匹配频率选择性。为了开发一个分析框架来研究部分反馈和潜在缺陷的影响，我们利用多簇子带衰落模型。对完全反馈情形进行了深入的分析，导出了非均匀部分反馈系统的平均和速率的封闭表达式。我们继续研究由于信道估计误差和反馈延迟，这导致额外的考虑系统中断的不完善的影响。两种传输策略：固定速率和可变速率，被认为是中断分析。我们还研究了如何适应的不完美性，以最大限度地提高平均有效投入下异质部分反馈。
2013-01-22 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Downlink Cellular OFDMA Systems: Part II - Practical Algorithms and Optimal Reuse Factor
在配套文件中，我们的特点是最佳的资源分配的功率控制和子载波分配，下行扇区OFDMA系统。在我们的模型中，为了便于分析，网络被假设为一维。我们还假设可用带宽的某一部分可能被不同的基站重用，而带宽的另一部分以正交的方式在这些基站之间共享。在第一部分中描述的最优资源分配是在满足所有用户速率要求的约束下，通过最小化网络所花费的总功率来获得的。当使用最优资源分配时，任何用户在重用带宽或受保护带宽中接收数据，但不在两者中接收数据（除了每个小区中最多一个非重用用户）。我们还提出了一个算法，确定用户的最佳值资源分配参数。在第一部分中提出的最优分配算法需要大量的操作。本文提出了一种低复杂度的分布式实用资源分配算法。我们研究了这种简化的资源分配算法和第一部分的最优资源分配算法的渐近行为，因为每个小区中的用户数趋于无穷大。我们的分析可以证明，所提出的简化算法是渐近最优的。作为我们的分析的副产品，我们表征的频率复用因子的最佳值。
2009-08-28 cs.IT math.IT
Downlink Resource Allocation for the High-speed Train and Local Users in OFDMA Systems
我们考虑在单个OFDMA系统中为高速训练中的乘客和本地用户（准静态用户）提供服务。对于训练，我们采用两跳架构，在此架构下，乘客通过安装在训练车厢中的移动中继（MR）与基站（BS）进行通信。有了这种架构，所有乘客在训练可以表示的MR。由于MR和本地用户的信道不同，我们考虑分配系统资源（功率和子载波）在两个时间尺度为他们。我们制定的问题作为一个容量优化问题的MR受本地用户的总容量约束。我们处理的载波间干扰（ICI）在MR加性高斯噪声，并推导出一个明确的表达式ICI使用双径多普勒扩展模型。然后，我们讨论了优化问题，并提出了一个最优的功率和子载波分配（OPSA）的政策。使用OPSA获得的容量进行了比较与恒定功率和子载波分配（CPSA）的政策。仿真结果证明了OPSA的最优性。此外，通过比较有和没有ICI的OPSA实现的容量界限，我们发现，只有在特定的区域，其中容量界限之间的差距是大的，做实际的ICI消除方法提供有意义的速率增益。
2014-12-24 cs.IT math.IT
Scheduling for Downlink OFDMA With IRS Reconfiguration Constraints
本文研究了OFDMA框架下IRS辅助多用户系统的下行时频调度问题，在配置集合与重构次数受限下，将总速率最大化表述为NP完全广义多重背包问题，并提出有效的启发式贪婪算法。
2024-01-05 cs.IT cs.NI eess.SP
Resource Allocation for Secure Full-Duplex OFDMA Radio Systems
在本文中，我们研究的资源分配的正交频分多址（OFDMA）无线电系统采用全双工基站服务多个半双工下行链路和上行链路用户同时。资源分配的设计目标是加权系统吞吐量的最大化，同时限制信息泄漏，以保证安全的同时下行链路和上行链路传输的潜在窃听者的存在。该算法设计导致了一个混合的组合非凸优化问题，并获得全局最优解需要一个过高的计算复杂性。因此，提出了一种有效的基于逐次凸逼近的次优迭代算法。我们的仿真结果证实，所提出的次优算法实现了显着的性能增益相比，两个基线计划。
2017-05-05 cs.IT math.IT
Location-aware ICI Reduction in MIMO-OFDM Downlinks for High-speed Railway Communication Systems
高速移动性会破坏OFDM系统子载波间的正交性，导致子载波间干扰（ICI），严重影响高速铁路（HSR）无线通信的服务质量。针对分布式发射天线下高速铁路下行链路ICI抑制问题，其主要特点是ICI是由多个发射天线对应的多个载波频偏引起的。同时，高速铁路的信道是快时变的，这也是高速铁路系统设计的另一个挑战。为了获得良好的性能，低复杂度的实时ICI减少是必要的。为此，我们首先分析了ICI矩阵在AWGN和Rician场景下的特性。然后，我们提出了相应的低复杂度的ICI减少方法的基础上的位置信息。为了评估所提出的方法的有效性，ICI减少后的剩余干扰的期望和方差相对于Rician K因子进行了分析。此外，还讨论了服务量、带宽和计算开销等问题。数值结果验证了我们的理论分析和建议ICI减少方法的有效性。一个重要的观察结果是，我们提出的ICI缓解方法可以实现几乎相同的服务质量的情况下，没有ICI在300公里/小时，即ICI已被完全消除。数值结果还表明，莱斯K因子超过30 dB的场景可以被视为AWGN场景，这可能为未来的系统设计提供有价值的见解。
2016-07-12 cs.IT math.IT
Joint Scheduling and Resource Allocation in the OFDMA Downlink: Utility Maximization under Imperfect Channel-State Information
我们考虑的问题，同时在OFDMA下行链路中的用户调度，功率分配和速率选择，与期望的总和效用最大化的总和功率约束下的目标。在这样做时，我们考虑一系列通用的基于有效产出的实用程序，例如，基于吞吐量的定价、服务质量强制和/或实际调制和编码方案（MCS）的处理。由于完美的知识的信道状态信息（CSI）可能难以保持在基站，特别是当用户和/或子信道的数量是大的，我们考虑调度和资源分配下不完美的CSI，其中的信道状态是由一个通用的概率分布。首先，我们考虑“连续”的情况下，多个用户和/或码率可以时间共享一个单一的OFDMA子信道和时隙。这产生了一个非凸优化问题，我们将其转换为凸优化问题，并使用对偶优化方法精确求解。其次，我们考虑“离散”的情况下，每个OFDMA子信道每个时隙只允许一个用户和码率。对于混合整数优化问题，我们讨论了它与连续情况的联系，并表明它可以在某些情况下得到精确解。对于其他情况下，我们提出了一个最优性差距的界限。对于这两种情况下，我们提供所获得的解决方案的算法实现。最后，我们研究，数值上，所提出的算法的性能在不同程度的CSI不确定性，公用事业，和OFDMA系统配置。此外，我们证明了相对于现有的最先进的算法的优势。
2011-06-29 cs.IT cs.NI math.IT
Beam Squint and Channel Estimation for Wideband mmWave Massive MIMO-OFDM Systems
随着宽带毫米波（mmWave）通信中天线阵列规模的不断增大，电磁波在整个阵列中传播的物理传播延迟将变得很大，并且与时域采样周期相当，这就是所谓的空间宽带效应。在这种情况下，正交频分复用（OFDM）系统中的不同子载波在同一条路径上会“看到”不同的到达角（AoA），这种由空间宽带效应引起的波束偏斜效应使得传统的基于多输入多输出（MIMO）模型的信道估计和预编码等方法不再适用。在讨论了波束倾斜与空间宽带效应的关系后，提出了一种考虑波束倾斜效应的混合模拟/数字预编码频分双工（FDD）mmWave大规模MIMO-OFDM系统信道估计方法。提出了一种超分辨率压缩感知方法，用于提取每个上行信道路径的频率不敏感参数，AoA和时间延迟，以及频率敏感参数，即，复信道增益。在FDD系统中，利用这些频率不敏感参数的互易性，可以大大简化下行信道估计，只需要有限的导频就可以获得下行复增益，重构下行信道。此外，上行链路和下行链路信道协方差矩阵可以从这些频率不敏感的信道参数而不是通过长期平均来构造，这使得最小均方误差（MMSE）信道估计能够进一步增强性能。数值结果表明，该方案优于传统的方法在毫米波通信。
2019-03-04 cs.IT math.IT
Achieving Delay Rate-function Optimality in OFDM Downlink with Time-correlated Channels
最近已经尝试开发用于多信道的单个小区中的下行链路传输的调度方案（例如，基于OFDM的）蜂窝网络。这些工作已经相当有前途，因为他们已经开发出低复杂度的索引调度策略，是延迟最优的（在一个大的偏差率函数的意义上）。然而，这些策略要求信道在每个时隙中以固定概率（即，在系统中没有存储器），而实际情况是，由于信道衰落和多普勒频移，在这些蜂窝系统中，信道通常是时间相关的。因此，一个重要的开放问题是，是否可以找到简单的索引调度策略，即使是在时间相关的信道延迟最优。在本文中，我们试图回答这个问题的时间相关的ON/OFF通道。特别是，我们表明，类最老的数据包优先（OPF）的政策，给予更高的优先级，以数据包具有较大的延迟是延迟率函数最优的两个条件下：1）信道是非负相关的，和2）的分布的OFF周期是几何的。我们使用模拟来进一步阐明理论结果。
2016-01-29 cs.IT cs.NI math.IT
Learning for Detection: MIMO-OFDM Symbol Detection through Downlink Pilots
Virginia Tech（弗吉尼亚理工学院）
水库计算（RC）是一种特殊的递归神经网络，它由一个固定的高维特征映射和训练的读出权重组成。本文介绍了一种新的用于多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）符号检测的RC结构，即加窗回波状态网络（WESN）。理论分析表明，在输入层中添加缓冲区可以增强底层神经网络的短时记忆。此外，一个统一的训练框架开发WESN MIMO-OFDM符号检测器使用梳状和分散的导频模式，与3GPP LTE/LTE-Advanced系统中采用的结构兼容。复杂度分析表明，基于WESN的符号检测器的优势，国家的最先进的符号检测器，如线性最小均方误差（LMMSE）检测和球解码器，当系统采用大量的OFDM子载波。数值仿真结果表明，与现有的符号检测方法相比，本文提出的基于WESN的符号检测器具有更好的检测性能，并能有效地抑制模型失配效应.
2019-10-20 cs.IT cs.LG eess.SP
Max-Min Fairness User Scheduling and Power Allocation in Full-Duplex OFDMA Systems
在全双工（FD）多用户网络中，系统性能不仅受到自干扰的限制，而且受到由于同时的上行链路和下行链路传输而引起的同信道干扰的限制。在频分复用多用户网络中，用户的上行/下行传输方向和功率分配的联合设计是获得高系统性能的关键。本文研究了FD多用户正交频分多址接入（OFDMA）系统中联合上行/下行传输方向分配（TDA）、用户配对（UP）和功率分配问题，以最大化系统最大最小公平性（MMF）速率。该问题是制定与两个时间尺度的结构，其中的TDA和UP变量是用于优化长期的MMF速率，而功率分配是用于优化瞬时的MMF速率在每个信道相干间隔。我们研究的联合MMF速率最大化问题是NP-困难的一般。为了获得高质量的次优解，我们提出了基于简单松弛和贪婪舍入技术的有效方法。仿真结果表明，所提出的算法是有效的，并取得更高的MMF率比现有的探试法。
2019-04-08 cs.IT math.IT
Pricing-based Distributed Downlink Beamforming in Multi-Cell OFDMA Networks
我们解决的问题，下行波束成形，以减轻同信道干扰在多小区OFDMA网络。基于网络效用最大化的框架，我们制定的问题是一个非凸优化问题的每小区功率约束，其中的SINR的一般效用函数来表征网络性能。一些经典的效用函数，如比例公平效用，加权和率效用和{ $α$ }-公平效用，被归入我们的配方的特殊情况。为了解决这个问题，在分布式的方式，我们设计了一个算法的基础上的非合作博弈的定价机制。给出了算法收敛于纳什均衡（NE）的充分条件，并分析了基站间的信息交换开销。此外，为了加快每个单元的波束向量的优化，我们推导出一种有效的算法来求解每个单元的KKT条件。我们提供了大量的仿真结果表明，所提出的分布式多小区波束形成算法收敛到一个NE点，在短短几个迭代与低信息交换开销。此外，它提供了显着的性能增益，特别是在强干扰的情况下，与几个现有的多小区干扰缓解方案，如分布式干扰对齐方法相比。
2012-07-11 cs.IT cs.NI math.IT
Fairness-Aware Caching and Radio Resource Allocation for the Downlink of Multi-Cell OFDMA Systems
互联网内容的空前增长，特别是社交媒体，对蜂窝网络的负载提出了挑战。另外，与服务质量（QoS）相比，用户体验质量（QoE）的需求成为了一个更实际的标准，下载延迟是影响用户体验质量的一个重要因素。为了满足这一需求，本文提出了两种资源分配（RA）算法，分别对社交媒体在基站（BS）缓存中的位置和无线资源（即，发射功率和子载波）。在第一种方案中，网络的总下载延迟被最小化，而在第二种方案中，提出了一种公平性感知的方案，其中最大下载延迟被最小化。我们提出迭代算法来解决每个问题，其中内容放置问题和联合子载波和发射功率分配问题将迭代优化。我们还证明了所提出的方法收敛到一个接近最优的解决方案，以及迭代次数的增加。
2021-06-26 cs.IT cs.NI math.IT
A Joint Resource Allocation Scheme for Multi-User Full-Duplex OFDMA Systems
全双工是一种很有前途的技术，特别是当我们将其应用于基站时，可以实现极大的系统性能提升。在本文中，我们考虑了一个多用户OFDMA网络组成的一个全双工基站，多个上行链路用户，和一些下行链路用户。研究了子载波、下行用户和上行用户的联合映射和功率分配优化问题。具体地说，我们首先将三维映射问题分解为三个二维子问题，并使用经典匈牙利方法迭代求解。然后，基于对偶方法，依次求解每个对偶点的功率分配和三维映射问题。并利用次梯度法求出了对偶问题的最优解。与现有的方法，只解决一个子问题，但具有很高的计算复杂度，我们解决了这两个问题，并成功地降低计算复杂度从指数到多项式阶。数值模拟进行了验证所提出的系统。
2017-01-08 cs.IT math.IT
Novel Subcarrier-pair based Opportunistic DF Protocol for Cooperative Downlink OFDMA
提出了一种新的基于子载波对的机会DF协议，用于解码转发（DF）中继辅助的协作下行OFDMA传输。具体地说，用户消息比特在两个连续的等持续时间时隙中发送。第一时隙中的子载波可以与第二时隙中的子载波配对，用于到用户的DF中继辅助传输。特别地，源和中继器可以同时发送以在第二时隙中的子载波处实现波束成形以用于中继器辅助传输。在第一或第二时隙中的每个不成对的子载波由源用于直接传输到用户，而无需中继的辅助。该协议在总功率约束条件下，解决了总速率最大化资源分配（RA）问题.结果表明，新的协议导致的最大和速率大于或等于一个基准，这不允许源实现波束成形的子载波在第二个时隙的中继辅助传输。然后，开发多项式复杂度RA算法以找到（至少近似地）最优资源分配（即，源/中继功率、子载波配对和对用户的分配）。数值实验表明，新的协议可以导致更大的和率比基准。
2013-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
On Out-of-Band Emissions of Quantized Precoding in Massive MU-MIMO-OFDM
本文分析了大规模多用户多输入多输出（MIMO）下行链路中的带外发射。我们专注于系统中的基站（BS）配备了低分辨率的数字到模拟转换器（DAC）和正交频分复用（OFDM）是用来通信的用户设备（UE）的频率选择性信道。我们证明，模拟滤波结合简单的频域数字预失真（DPD）在BS能够显着减少OOB排放，但降低了信号干扰噪声和失真比（SINDR）在UE和增加的峰均功率比（PAR）在BS。我们使用Bussgang定理来表征OOB发射、SINDR和PAR之间的权衡，并研究模拟滤波器和DPD对大规模MU-MIMO-OFDM下行链路的误码率性能的影响。我们的研究结果表明，通过仔细调整的模拟滤波器的参数，可以实现一个显着减少OOB排放只有一个温和的退化的错误率性能和PAR。
2017-12-04 cs.IT 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
When Cell-Free Massive MIMO Meets OTFS Modulation: The Downlink Case
提出了一种无小区大规模MIMO（多输入多输出）系统中正交时频空间（OTFS）调制的性能评估。通过利用时变信道的延迟-多普勒（DD）表示的固有稀疏性，我们应用嵌入式导频辅助信道估计方法，减少保护间隔，并推导出最小均方误差估计的信道增益从接收到的上行链路导频在接入点（AP）。每个AP应用共辄波束成形来向用户发送数据。我们推导出一个封闭形式的表达式为个人用户的下行链路吞吐量作为AP，用户和DD信道估计参数的数量的函数。我们比较OTFS的性能与正交频分复用（OFDM）在高流动性条件。我们的研究结果表明，与OFDM对应物相比，具有不相关阴影的无小区大规模MIMO与OTFS调制在95%可能的每用户吞吐量中实现高达35%的增益。最后，每用户吞吐量的增加在相关阴影场景的中值速率处更明显。
2022-03-15 cs.IT math.IT
Interference-Aware Accurate Signal Recovery in sub-1 GHz UHF Band Reuse-1 Cellular OFDMA Downlinks
在低于1GHz的UHF频带中操作的重用-1系统受到实质性同信道干扰（CCI）的限制。在这种正交频分多址（OFDMA）蜂窝系统中，扇区间或塔间干扰（ITI）使得准确的信号恢复非常具有挑战性，因为低于1GHz的频带仅支持单输入单输出（SISO）链路。干扰感知接收器算法对于减轻这种低频带中的ITI是必不可少的。这样的算法使得能够在整个国土上实现无处不在的移动宽带接入，比如具有服务质量保证的>95%的地理覆盖。干扰感知信号恢复的一个要素是使用非正交导频子载波的基于最小二乘的联合信道估计方案。然后将该估计器与使用正交导频子载波的变体进行比较，以显示该联合估计器的优点。结果表明，所提出的联合估计需要更少的导频被很好地确定相比，其下确定的正交对应。此外，它很容易实现，不需要任何信道统计知识。这项工作还得出了所需的补偿因子的干扰感知检测器在存在的载波间干扰（ICI）源自多个发射机。仿真结果表明，在中高频率选择性下，联合信道估计器的性能优于传统信道估计器。联合检测器的建议的补偿因子被发现是必不可少的相位跟踪导频的情况下，恢复发送信号。
2022-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
WSR Maximized Resource Allocation in Multiple DF Relays Aided OFDMA Downlink Transmission
Université Catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）
针对多DF中继辅助OFDMA下行系统，提出两步算法实现加权和速率最大化资源分配，第一步优化每子载波-目的节点对的功率与中继选择，第二步通过凸优化全局分配子载波、模式与功率，并给出高功率下的闭式解。
2011-05-04 cs.IT cs.SY eess.SY
Nonlinear Precoding for Phase-Quantized Constant-Envelope Massive MU-MIMO-OFDM
提出了一种适用于大规模多用户多输入多输出下行链路的非线性相位量化恒包络预编码算法。具体来说，我们适应平方无穷范数道格拉斯-Rachford分裂（SQUID）预编码器的系统，使用过采样数模转换器（DAC）在基站（BS）和正交频分复用（OFDM）的频率选择性信道进行通信。我们证明了所提出的SQUID-OFDM预编码器能够生成被约束为恒定包络的发射信号，这使得能够在BS处使用功率高效的模拟射频电路。通过量化所得到的恒定包络信号的相位，我们获得了有限基数发射信号，该有限基数发射信号可以通过低分辨率（例如，1位）DAC。我们使用误码率仿真来证明SQUID-OFDM在大规模MU-MIMO-OFDM系统中优于线性量化预编码器。
2018-05-02 cs.IT math.IT
Efficient Spectrum Sharing Between Coexisting OFDM Radar and Downlink Multiuser Communication Systems
针对雷达与多用户通信系统共存的频谱共享问题，提出基于OFDM的子载波与功率分配方案，通过约束松弛、问题重构和二次变换求解非凸问题，揭示了两系统性能权衡及功率阈值效应，为系统能效设计提供参考。
2023-08-22 cs.IT cs.SY eess.SY
DeepHSIC: Deep Learning-based Signal Detector for Hybrid Downlink IM-NOMA
National Economics University（越南国家经济大学）；Hanoi University of Science and Technology（河内科技大学）；Northeastern University（东北大学）；Phenikaa University（菲尼亚卡大学）；VNPT Group（VNPT集团）
DeepHSIC是面向混合下行链路IM-NOMA的深度学习信号检测器，用学习推理块替代高计算量SIC操作，在接近模型检测器误码率的同时大幅降低检测时间，适用于可扩展的IM-NOMA接收机
2026-09-01 cs.IT math.IT
Quantized Precoding for Multi-Antenna Downlink Channels with MAGIQ
提出了一种多天线、贪婪、迭代和量化（MAGIQ）的下行链路预编码算法。MAGIQ允许与正交频分复用（OFDM）直接集成。MAGIQ进行了比较，现有的三种算法的信息速率和复杂度：量化线性预编码（QLP），SQUID，和ADMM为基础的算法。信息速率通过使用有限调制集的下限来测量，并且复杂度通过乘法和比较的数量来测量。MAGIQ和ADMM实现了类似的信息速率，具有类似的复杂性瑞利平坦衰落信道和一个比特量化每实维，他们优于QLP和SQUID高阶调制。
2018-03-02 cs.IT math.IT
Deep Learning for Channel Sensing and Hybrid Precoding in TDD Massive MIMO OFDM Systems
本文提出了一种深度学习方法，用于在时分双工模式下操作并采用单载波或多载波传输的大规模多输入多输出系统的信道感测和下行链路混合波束成形。传统的预编码设计涉及两步过程，首先估计高维信道，然后基于这样的估计来设计预编码器。然而，这两步过程不一定是最佳的。本文表明，通过使用学习的方法来设计的模拟感知和混合下行链路预编码器直接从接收到的导频没有中间的高维信道估计，系统的整体性能可以显着提高。然而，训练神经网络以同时设计模拟和数字预编码器是困难的。此外，这种方法不能推广到具有不同数量的用户的系统。在本文中，我们开发了一种简化的和可推广的方法，使用深度神经网络学习上行链路感知矩阵和下行链路模拟预编码器，该深度神经网络基于每个用户进行分解，然后基于估计的低维等效信道设计数字预编码器。数值比较表明，所提出的方法的结果显着减少训练开销，并导致一个体系结构，推广到各种系统设置。
2022-06-29 cs.IT eess.SP math.IT
Securing OFDM-Based NOMA SWIPT Systems
在本文中，我们提出了一个物理层的安全方案，利用人工噪声（AN），以确保下行链路的合法通信和传输能量的节点下工作的非合作非正交多址接入（NOMA）的情况。节点采用联合的时间切换和功率切换方案，以最大限度地提高收获的能量。我们提供了必要的分析和推导的优化参数，并找到优化的传输参数，最大限度地提高用户之间的最小保密率，同时满足最小的传输能量和中断概率在节点通过一个详尽的基于网格的搜索约束。我们的分析和仿真证明了NOMA节点之间的通信安全的可行性，同时转移能量和满足中断概率约束。
2020-08-17 cs.IT math.IT
CNN-based Analog CSI Feedback in FDD MIMO-OFDM Systems
Imperial College London（帝国理工学院）
大规模多输入多输出（MIMO）系统需要在基站（BS）处的下行链路信道状态信息（CSI）以更好地利用可用的空间分集和复用增益。然而，在频分双工（FDD）大规模MIMO系统中，CSI反馈开销降低了整体频谱效率。基于卷积神经网络（CNN）的CSI反馈压缩方案最近由于压缩效率的显著改进而受到很多关注;然而，它们仍然需要可靠的反馈链路来将压缩的CSI信息传送到BS。相反，我们在这里提出了一种基于CNN的模拟反馈方案，称为AnalogDeepCMC，它直接将下行链路CSI映射到上行链路信道输入。对应的噪声信道输出被另一个CNN用来重构DL信道估计。所提出的方案不仅在可实现的下行链路速率方面优于现有的数字CSI反馈方案，而且由于其不需要显式量化、编码和调制而简化了操作，并且提供了低延迟的替代方案，特别是在快速变化的MIMO信道中，其中CSI需要被周期性地估计和反馈。
2019-10-23 cs.IT cs.LG eess.SP
A Novel Rotated Constellation-based LLR Detector for Flexible NOMA based OFDM-IM Scheme
针对下行OFDM-IM NOMA系统，提出一种结合旋转星座理念与对数似然比算法的低复杂度LLR检测器，相比现有方案复杂度更低、误码性能更优。
2023-04-29 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Resource Allocation for Multi-user OFDMA-URLLC MEC Systems
本文研究了移动边缘计算（MEC）系统中多用户正交频分多址（OFDMA）超可靠低延迟通信（URLLC）的资源分配算法设计。为了满足URLLC MEC系统严格的端到端延迟和可靠性要求，我们提出了联合上下行资源分配和有限块长传输。此外，我们采用了部分的时间重叠的上行链路和下行链路帧之间的端到端的延迟，这引入了一个新的时间因果关系约束最小化。所提出的资源分配算法被公式化为在最大允许计算时间内计算的URLLC用户比特数的约束下使网络的总加权功耗最小化的优化问题，即，计算任务的端到端延迟。尽管制定的优化问题的非凸性，我们开发了一个全局最优的解决方案，使用基于离散单调优化理论的分支定界方法。分支定界算法最小化总功耗的上限，直到收敛到全局最优值。此外，为了在计算复杂性和性能之间取得平衡，我们提出了两个有效的次优算法的基础上连续凸逼近和二阶锥技术。我们的仿真结果表明，所提出的资源分配算法设计有利于在MEC系统中的URLLC，并产生显着的功率节省相比，三个基线方案。此外，我们的仿真结果表明，所提出的次优算法提供了不同的性能和复杂度之间的权衡，并达到了接近最佳的性能在相对较低的复杂度。
2020-09-22 cs.IT math.IT
OFDM Without CP in Massive MIMO
研究了在大规模多输入多输出（MIMO）系统中，从正交频分复用（OFDM）中去除循环前缀（CP）开销的可能性。我们认为，上行链路传输，而我们的结果是适用于下行链路。CP的不存在以符号间干扰（ISI）和载波间干扰（ICI）为代价增加了频谱效率。众所周知，在大规模MIMO中，随着基站（BS）天线的数量趋于无穷大，不相关噪声和多用户干扰的影响消失。为了研究在没有CP的情况下信道失真是否消失，我们研究了标准最大比合并（MRC）接收机的性能。我们的分析表明，在这种接收机中，总是有一些残留的干扰，导致饱和的信号与干扰加噪声比（SINR）。为了解决这个问题，我们建议使用时间反转（TR）技术。此外，为了进一步降低多用户干扰，我们提出了一个迫零均衡后TR合并部署。我们比较了所提出的系统与传统的CP-OFDM的可达速率。我们表明，在现实的信道中，更高的频谱效率是通过从OFDM去除CP，同时降低了计算复杂性。
2017-11-07 cs.IT math.IT
