Outage Performance of Uplink Two-tier Networks Under Backhaul Constraints
多层蜂窝通信网络构成了扩展蜂窝网络的覆盖并使它们能够提供更高数据率的有前景的方法。本文研究了一种上行链路双层通信网络，在该网络中，宏用户、毫微微用户和毫微微接入点按照泊松点过程几何分布在宏基站的覆盖区域内。假设每个毫微微小区具有固定的回程约束，该回程约束对它可以服务的毫微微和宏用户的最大数量施加限制。在这种回程约束下，网络采用特殊的开放获取策略，其中，每个宏用户被分配到其最近的毫微微接入点或宏基站，这取决于其与这两者的距离之间的比率。在该模型下，由毫微微接入点服务的用户所经历的中断概率的上界和下界被导出为宏基站和为他们服务的毫微微接入点之间的距离的函数。类似地，获得由宏基站服务的用户的中断概率的上界和下界。在这两种情况下的界限，通过仿真结果确认。
2014-11-30 cs.IT math.IT
Small Cell In-Band Wireless Backhaul in Massive MIMO Systems: A Cooperation of Next-Generation Techniques
大规模多输入多输出（MIMO）系统、密集小小区（SC）和全双工是下一代通信系统的三种候选技术。下一代技术的合作可以提供更多的好处，例如，大规模MIMO系统中的SC带内无线回程。本文介绍并比较了大规模MIMO系统中SC带内无线回程的三种策略，完全时分双工（CTDD）、零分双工（ZDD）和具有干扰抑制的ZDD（ZDD-IR）。仿真结果表明，SC带内无线回程具有提高大规模MIMO系统吞吐量的潜力。具体来说，在这三种策略中，CTDD是最简单的一种，可以实现可观的吞吐量提高。根据条件，利用SC处的自干扰消除能力，ZDD可以实现比CTDD更好的吞吐量，即使具有残留自干扰。此外，与ZDD相比，ZDD-IR需要BS处的额外干扰抑制过程，但其通常可以实现比CTDD和ZDD更好的吞吐量。
2015-12-09 cs.IT math.IT
Optimized data sharing in multicell MIMO with finite backhaul capacity
本文讨论了合作在多小区环境中，基站（BS）希望联合服务多个用户，在有限的回程容量。我们指出，对于有限的回程容量之间的权衡共享用户数据，这允许充分的MIMO合作，而不这样做，这减少了干扰信道的设置，但也需要更少的开销，出现。我们通过制定一种速率分割方法来优化这种权衡，在该方法中，非共享数据（每个发射机专用）和共享数据被叠加。我们推导出相应的可达速率区域，并获得最佳的波束成形设计共享和私人符号。我们展示了如何回程的容量可以用来确定有多少用户数据值得在多个BS之间共享，特别是取决于干扰有多强。
2011-01-25 cs.IT math.IT
Sensing Assisted Satellite Backhaul with FBL UL and Broadcast DL for Massive IoT
Aalborg University（奥尔堡大学）；University of Novi Sad（诺维萨德大学）
针对大规模物联网，提出统一端到端框架，联合建模上行FBL随机接入、感知辅助卫星回程及广播下行，通过随机几何表征可靠性，数值揭示最优接入概率并证明感知余量提升鲁棒性。
2026-09-25 cs.IT math.IT
Analysis of Massive MIMO-Enabled Downlink Wireless Backhauling for Full-Duplex Small Cells
使用随机几何的工具，我们开发了一个框架来建模的下行链路速率覆盖概率的用户在一个给定的小小区网络（SCN）与大规模的MIMO使能的无线回程。所考虑的SCN由以一定概率在带内或带外回程模式中配置的小小区的混合组成。所考虑的分层网络中的用户的性能受到若干干扰源的限制，例如回程干扰、小小区基站（SBS）对SBS的干扰和SI。此外，由于大规模MIMO中的信道硬化效应，回程链路仅经历长期信道效应，而接入链路经历长期和短期信道效应两者。因此，开发的框架是灵活的，以表征不同的干扰源，同时捕获的接入和回程信道的异质性。在特定场景中，该框架使得能够导出封闭形式的覆盖概率表达式。在理想回程覆盖下，利用简化的表达式以封闭形式优化SCN中带内和带外小小区的比例。最后，提出了几种补救解决方案，可以潜在地减轻回程干扰，并进而提高带内FD无线回程的性能。数值结果调查的情况下，带内无线回程是有用的，并证明，保持正确的比例的带内和带外FD小小区是至关重要的无线回程SCN。
2017-01-20 cs.IT math.IT
Compute-and-Forward in Cell-Free Massive MIMO: Great Performance with Low Backhaul Load
在本文中，我们考虑了无小区的大规模MIMO系统的上行链路，其中大量的分布式单天线接入点（AP），同时通过有限的回程服务的用户数量少得多。第一次，我们调查的性能计算和转发（C&F）在这样一个超密集的网络与现实的信道模型（包括衰落，路径损耗和阴影）。利用路径损耗的特性，提出了一种低复杂度的C &F系数选择算法。我们还给出了一个贪婪的AP选择方法的消息恢复。此外，我们将C&F的性能与其他一些有前途的分布式大规模MIMO线性策略（如小小区（SC）和最大比合并（MRC））进行了比较。数值结果表明，C&F不仅减少了回程负载，但也显着增加系统的吞吐量对称的情况下。
2016-11-21 cs.IT math.IT
Robust Uplink Communications over Fading Channels with Variable Backhaul Connectivity
两个移动用户通过两个基站与中央解码器通信。移动用户和基站之间的通信发生在具有恒定信道增益或准静态衰落的高斯干扰信道上。相反，基站通过正交有限容量链路连接到中央解码器，其连接性受到随机波动的影响。仅存在接收侧信道状态信息，并且因此移动用户不知道信道状态和回程连接状态，而基站知道衰落系数但不确定回程链路的状态。基站不注意移动用户的码本，并采用压缩转发将信息中继到中央解码器。上，下界推导出平均可实现的吞吐量相对于衰减系数和回程链路的状态的先验分布。通过提出广播编码方法和分层分布式压缩技术相结合的策略，得到了下界。通过假设所有节点都知道信道状态来获得上界。数值结果证实了所提出的方法相对于传统的非鲁棒性的策略，在这两种情况下，没有衰落的优势。
2013-01-29 cs.IT math.IT
A Waterfilling Algorithm for Multiple Access Point Connectivity with Constrained Backhaul Network
4G/5G范例为用户设备（UE）提供到多个无线接入点（AP）的同时连接。我们考虑UE通过在具有不等带宽的正交无线信道上操作的多个上行链路与其目的地通信。AP通过树状回程网络连接，目的地位于根处，链路容量不理想。我们开发了一个功率分配方案，实现了接近最优的速率，而没有明确的回程网络的拓扑结构在发射机侧的知识。该算法采用低开销的回程负载反馈对上行链路的动态子集进行注水。
2015-06-21 cs.IT math.IT
Cell-Free Massive MIMO with Limited Backhaul
我们考虑一个无小区的大规模多输入多输出（MIMO）系统和调查的情况下的系统性能时的量化版本的估计信道和量化的接收信号可在中央处理单元（CPU），和的情况下，只有量化版本的组合信号与最大比组合（MRC）检测器可在CPU。接下来，我们研究了最大最小优化问题，其中最小用户上行链路速率最大化回程容量约束。为了处理最大-最小非凸问题，我们提出将原问题分解为两个子问题。基于这些子问题，我们开发了一个迭代方案，解决了原来的最大最小用户上行链路速率。此外，我们提出了一个用户分配算法，以进一步提高性能的无小区的大规模MIMO有限的回程链路。
2018-01-30 cs.IT math.IT
MmWave Massive MIMO Based Wireless Backhaul for 5G Ultra-Dense Network
超密集网络（UDN）被认为是未来5G网络的一个有前途的候选，以满足爆炸性的数据需求。为了实现UDN，连接超密集小小区基站（BS）和宏小区BS的可靠、千兆赫带宽和成本有效的回程是先决条件。毫米波（mmWave）可以为无线回程提供潜在的Gbps流量。此外，毫米波可以很容易地与大规模MIMO集成，以提高链路可靠性。在这篇文章中，我们讨论了基于mmWave大规模MIMO的无线回程用于5G UDN的可行性，并讨论了其优点和挑战。特别是，我们提出了一种基于数字控制移相器网络（DPSN）的混合预编码/合并方案的毫米波大规模MIMO，从而利用毫米波大规模MIMO信道矩阵的低秩属性，以减少所需的成本和复杂性的收发器与一个可以忽略不计的性能损失。所提出的方案的一个关键特征是宏小区BS可以同时支持多个小小区BS，每个小小区BS具有多个流，这本质上不同于通常限于具有多个流的单用户MIMO或具有每个用户的单个流的多用户MIMO的传统混合预编码/组合方案。基于所提出的方案，我们进一步探讨了开发用于无线回程的毫米波大规模MIMO的基本问题，并讨论了实现用于5G UDN的基于毫米波大规模MIMO的无线回程的相关挑战、见解和前景。
2015-11-27 cs.IT math.IT
Wideband Hybrid Precoding for Next-Generation Backhaul/Fronthaul Based on mmWave FD-MIMO
毫米波（mmWave）通信由于其大的传输带宽而被认为是下一代回程/前传网络不可或缺的技术。特别是对于异构网络（HetNet），毫米波全维（FD）-MIMO被用来在虚小区基站（BS）和宏小区BS之间建立回程/前传链路，其中高效的预编码是先决条件。在此背景下，本文提出了一种基于主成分分析（PCA）的混合预编码的宽带毫米波MIMO回程/前传信道。首先，我们提出了一个最佳的混合预编码器，利用主成分分析（PCA），从而最佳的高维频率选择性预编码器投影到低维频率平坦预编码器。此外，该组合器的设计，通过利用加权PCA，其中接收信号的协方差被考虑作为权重的最佳最小均方误差（MMSE）的全数字组合器，以进一步提高性能。仿真结果表明，该方案在频谱效率（SE）和误码率（BER）性能上优于传统方案。
2018-09-10 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Design of MIMO Heterogeneous Networks with Wireless Backhaul
随着未来网络旨在满足高数据率应用的不断增长的需求，密集和异构网络（HetNet）将被部署以提供更好的覆盖和吞吐量。除了对能量消耗的重要影响之外，朝向密集化的趋势要求越来越多的无线链路将大量回程流量转发到核心网络中。考虑到无线回程的存在对于HetNet的节能设计至关重要。在本文中，我们提供了一个通用的框架来分析的能量效率的两层MIMO异构网络的无线回程中存在的上行链路和下行链路传输。我们发现，在空间复用的HetNet的能量效率是敏感的网络负载，它应该考虑到控制每个基站服务的用户数量时。我们表明，具有无线回程的双层HetNet可以比单层蜂窝网络更节能。然而，这需要根据负载条件最优地设计无线电接入链路和无线回程之间的带宽划分。
2016-03-29 cs.IT math.IT
Enabling Relaying Over Heterogeneous Backhauls in the Uplink of Wireless Femtocell Networks
在本文中，我们开发了新的双层干扰管理策略，使宏小区用户（MUE），以提高他们的性能，开放接入的毫微微蜂窝基站的帮助下。为此，我们提出了一种速率分割技术，使用该技术的MUE优化其上行链路传输，将其信号分为两种类型：一个粗略的消息，旨在直接传输到宏小区基站和一个精细的消息，由相邻的毫微微小区解码，随后通过异构（无线/有线）回程中继。为了部署所提出的技术，我们制定了一个非合作的MUE之间的游戏，其中每个MUE可以决定其中继毫微微小区，同时最大限度地提高效用函数，捕获所实现的吞吐量和预期的回程延迟。仿真结果表明，所提出的方法产生高达125%的速率提高和高达2倍的延迟减少与有线回程和，150%的速率提高和高达10倍的延迟减少与无线回程，相对于经典的干扰管理方法，没有跨层的合作。
2016-04-29 cs.IT cs.NI math.IT
The DoF of Network MIMO with Backhaul Delays
我们考虑网络（多小区）MIMO网络的下行链路预编码的问题，其中发射机（TX）提供有不完美的信道状态信息（CSI）。具体地，每个TX接收延迟的信道估计，其中延迟特定于每个信道分量。该模型特别适用于用户仅如在未来LTE网络中设想的那样将其CSI反馈给其服务基站的场景。我们分析了回程的CSI交换过程中的延迟对网络MIMO实现的速率性能的影响。我们强调如何延迟可以显着降低系统性能，如果现有的预编码方法被使用。我们提出了一种替代的鲁棒波束形成策略，实现了最大的性能，在自由度的意义。我们通过仿真验证，理论上的自由度的改善转化为在有限的信噪比（SNR）的性能增加。
2012-10-19 cs.IT math.IT
Optimized Backhaul Compression for Uplink Cloud Radio Access Network
本文研究了云无线接入网络（C-RAN）的上行链路，其中小区站点连接到基于云计算的中央处理器（CP），具有有限容量的无噪声回程链路。我们采用了一个简单的压缩和转发方案，其中基站（BS）的接收信号的量化和发送的量化信号的CP使用分布式Wyner-Ziv编码或单用户压缩。CP首先对量化码字进行解码，然后对用户消息进行解码，就好像远程用户和云中心形成了虚拟多址接入信道（VMAC）。本文阐述了优化的量化噪声水平的问题，加权和速率最大化下的回程容量限制。我们提出了一种交替凸优化方法，有效地找到一个局部最优解的问题，更重要的是，建立设置的量化噪声水平成比例的背景噪声水平是接近最佳的和速率最大化时的信号与量化噪声比（SQNR）是高的。此外，利用Wyner-Ziv编码，示出了近似量化噪声水平，以将上行链路C-RAN模型的总容量实现在恒定间隙内。在单用户压缩的情况下，在对角主导信道条件下获得了类似的恒定间隙结果。这些结果导致一个有效的算法分配回程容量在C-RAN。所提出的方案的性能进行评估，为实际的多小区和异构网络。结果表明，多小区处理优化量化噪声水平的BS可以显着提高无线蜂窝网络的性能。
2014-08-17 cs.IT math.IT
Uplink Non-Orthogonal Multiple Access over Mixed RF-FSO Systems
在本文中，我们考虑了中继辅助上行链路非正交多址（NOMA）系统。在该系统中，两个射频（RF）用户被分组，以在每个资源块上同时传输到中间中继。然后，在存在多用户干扰的情况下，中继站将用户的聚合信号的放大版本转发到相对较远的目的地。为了满足用户对更高数据率的日益增长的需求，采用高吞吐量的自由空间光学（FSO）链路作为中继目的地回程链路。假设FSO回程链路受到具有指向误差的伽马-伽马湍流的影响。此外，瑞利衰落模型被认为是用户中继接入链路。在这些假设下，我们推导出封闭形式的中断概率和易处理的形式，只涉及一维积分，遍历容量的表达式。此外，中断概率和遍历容量分析扩展到传统的RF回程系统中存在多用户干扰的中继和目的节点，和莱斯衰落的中继目的RF链路。我们的结果揭示了与RF回传相比，FSO回传对于高吞吐量和高可靠性NOMA系统的优越性。这项工作可以被认为是双跳上行NOMA系统的一般分析，以及第一次尝试将功率域NOMA在混合RF-FSO系统。
2020-02-16 cs.IT math.IT
Distributed Compression for the Uplink of a Backhaul-Constrained Coordinated Cellular Network
我们考虑回程受限的协调蜂窝网络。也就是说，具有$N+1$多天线基站（BS）的单频网络，所述多天线基站（BS）协作以对用户的数据进行解码，并且借助于有限容量$\mathrm{R}$的公共无损回程来链接。为了实现接收协作，我们提出分布式压缩：$N$ BS在接收到它们的信号时，使用多源有损压缩码来压缩它们。然后，它们将压缩的矢量发送到中央BS，中央BS执行用户的解码。分布式Wyner-Ziv编码建议使用，并在这项工作中进行了优化设计。本文的第一部分是致力于一个网络与一个独特的多天线用户，发送一个预定义的高斯空时码字。对于这样的场景，BS处的压缩码本被优化，考虑用户的可实现速率作为性能度量。特别地，对于$N = 1$，最佳码本分布以封闭形式导出，而对于$N>1$，设计了迭代算法。贡献的第二部分集中在多用户场景上。对于它，可达到的速率区域是通过最佳的压缩码本的和速率和加权和速率，分别获得。
2008-02-06 cs.IT math.IT
Line-of-Sight MIMO for High Capacity Millimeter Wave Backhaul in FDD Systems
无线回程被认为是未来无线网络的关键部分，具有密集的小小区业务和高容量需求。在本文中，我们专注于设计一个高频谱效率的视线（LoS）多输入多输出（MIMO）系统的毫米波（毫米波）回程使用双极化频分双工（FDD）。由于各种物理损伤，例如相位噪声（PHN）、定时偏移（TO）以及LoS MIMO的不良条件数，对于系统实现高频谱效率是非常具有挑战性的。在本文中，我们提出了一个整体的解决方案，包括TO补偿，PHN估计，预编码器/解相关器优化的LoS MIMO无线回程，和交织的每一个部分。我们表明，所提出的解决方案具有鲁棒的性能，对于8x8 MIMO，端到端频谱效率为60 bits/s/Hz。
2020-06-18 cs.IT eess.SP math.IT
Lossy Compression for Compute-and-Forward in Limited Backhaul Uplink Multicell Processing
我们研究了通过云无线接入网络的传输，其中多个基站（BS）通过有限容量的回程链路连接到中央处理器（CP）。我们提出了两个基于格的编码方案。在第一种方案中，基站按照计算并转发（CoF）的精神对所发送消息的线性组合进行解码，但与之本质上的不同之处在于，解码的方程被重新映射到信道输入符号的线性组合，以有损方式压缩发送到中央处理器，并且不要求是线性独立的。此外，与标准CoF相反，利用适当的多用户解码器来恢复发送的消息。第二编码方案通过还允许在每个中继节点处对解码的等式和接收到的信号进行联合压缩来推广第一编码方案。这两种方案一般都适用，但更适合于用户多于基站的情况。我们表明，这两个计划可以优于标准的CoF和连续的Wyner-Ziv计划在某些制度，并说明通过一些数值例子的收益。
2016-02-28 cs.IT math.IT
Stochastic Geometry Analysis of Uplink Cellular Networks with FSO Backhauling: Cooperative Relaying Vs. Reflecting Surfaces
在这项工作中，我们考虑的性能分析的上行链路蜂窝网络与自由空间光学（FSO）回程。用户设备（UE）在第一时隙中与最近的基站（BS）通信，而在第二时隙中，BS将接收到的射频（RF）信号转换成FSO脉冲并发送到数据中心。我们采用瑞利衰落的上行链路信道，而FSO回程包括的相干性引起的衰落，遵循马拉加分布，天气路径损耗，和指向误差衰落，这是广义贝克曼模型分布。此外，我们将比较的性能时，BS的行为无论是解码和转发（DF）中继或智能反射表面（IRS）。接下来，我们将提出一个最佳设计的移相器的IRS，以尽量减少干扰，提高率拍中继。利用这个框架，我们将获得系统的性能指标，如覆盖概率以及频谱效率。针对高信噪比，我们将获得分集增益，以获得对系统性能和限制的工程见解。最后，通过蒙特卡罗模拟验证了分析结果。
2020-10-28 cs.IT eess.SP math.IT
Load & Backhaul Aware Decoupled Downlink/Uplink Access in 5G Systems
直到第四代（4G）蜂窝3GPP系统，用户设备（UE）的小区关联一直基于来自最强基站的下行链路接收功率。最近的工作已经表明，随着新兴5G系统中异质性程度的增加，这种方法明显是次优的，提倡下行链路和上行链路的独立关联，其中下行链路由宏小区服务，上行链路由最近的小小区服务。在本文中，我们通过明确地考虑小区负载以及在关联过程期间的可用回程容量来推进现有技术。我们介绍了一种新的关联算法，并证明了其优越性w.r.t.通过基于沃达丰的小小区试验网络并采用高分辨率路径损耗预测和实际用户分布的仿真，我们还研究了不同的功率控制设置对算法性能的影响。
2014-10-24 cs.IT cs.NI math.IT
Backhaul Limited Asymmetric Cooperation for MIMO Cellular Networks via Semidefinite Relaxation
多小区协作由于其能够消除小区间干扰和提高频谱效率而近来引起了极大的关注。然而，通过回程链路交换的大量信息（包括信道状态信息和用户数据）可能会恶化现实系统中的网络性能。本文采用了回程成本度量，考虑了积极的定向合作链路的数量，这给出了一个一阶测量的回程负载所需的非对称多输入多输出（MIMO）合作。我们专注于多天线基站和单天线移动站的下行链路场景。设计问题是最小化活动定向协作链路的数量，并在移动台处的信号干扰噪声比（SINR）约束下联合优化协作BS之间的波束成形向量。这个问题是非凸的，解决它需要组合搜索。提出了一种基于光滑逼近和半定松弛的组合优化算法。我们证明了半定松弛是紧的概率为1，在我们的算法和平稳收敛的保证。仿真结果表明，与几种基准方案相比，该方案在回程成本和功耗方面有显著的节省，证明了该方案的有效性。
2014-01-10 cs.IT math.IT
On the Energy Efficiency of Limited-Backhaul Cell-Free Massive MIMO
我们研究了无小区大规模多输入多输出（MIMO）的能效性能，其中接入点（AP）通过有限容量链路连接到中央处理器（CPU）。由于在AP的分布式最大比组合（MRC）加权，我们建议，只有量化版本的加权信号发送回CPU。考虑到信道估计误差的影响，并使用Bussgang定理来建模的量化误差，能量效率最大化的问题，制定与每个用户的功率和回程容量的约束，以及吞吐量的要求约束。为了处理这个非凸优化问题，我们将原问题分解为两个子问题，并利用连续凸近似（SCA）来解决原能源效率最大化问题。数值结果证实了所提出的优化方案的优越性。
2019-07-07 cs.IT math.IT
Using Wireless Network Coding to Replace a Wired with Wireless Backhaul
蜂窝网络正朝着小型小区的密集部署发展。这反过来又需要灵活高效的回程解决方案。重复使用相同频谱的可行解决方案是无线回程，其中小型基站（SBS）充当中继。在本文中，我们考虑一个参考系统，使用有线回程和每个移动站（MS）在小小区的上行链路和下行链路速率定义。核心问题是：如果我们移除有线回程，那么无线回程应该使用多少额外功率以便支持相同的上行链路/下行链路速率？我们介绍了无线仿真线（WEW）的想法，基于双向中继和网络编码。此外，在两个SBS同时服务的情况下，WEW产生了新的通信策略，部分地受到来自用于干扰信道的Han-Kobayashi方案的私有/公共消息的启发。我们制定和解决相关的优化问题。所提出的方法提供了一个令人信服的论据，双向通信是设计和优化无线回程解决方案的适当背景。
2014-04-14 cs.IT math.IT
Edge Caching in Dense Heterogeneous Cellular Networks with Massive MIMO Aided Self-backhaul
研究了密集异构蜂窝网络（HetNets）中的边缘缓存问题，在HetNets中，缓存容量有限的小型基站（SBS）存储流行内容，而当SBS需要非缓存内容时，大规模多输入多输出（MIMO）辅助的宏基站提供无线自回程。我们的目标是解决小区负载和命中概率对成功内容交付（SCD）的影响，并给出避免任意小小区中的接入过载和任意宏小区中的回程过载所需的最小基站密度。推导了无需下行信道估计的大规模MIMO回程可达速率，计算了回程时间，并对此类网络的时延进行了评估。分析结果证实，命中概率需要适当地选择，以实现SCD。明确量化了缓存大小和SCD之间的相互作用。理论上证明，当请求非缓存内容时，如果缓存内容交付的平均访问速率低于自回传内容交付的平均访问速率，则非缓存内容交付的平均延迟可以与大规模辅助MIMO自回传的缓存内容交付相当。仿真结果验证了我们的分析。
2018-07-10 cs.IT cs.NI math.IT
Channel Estimation for mmWave Massive MIMO Based Access and Backhaul in Ultra-Dense Network
用于超密集网络（UDN）中的接入和回程的毫米波（mmWave）大规模MIMO已被认为是有前途的5G技术。我们考虑这样一个异构网络（HetNet），超密集的小型基站（BS）利用毫米波大规模MIMO的接入和回程，而宏小区BS提供控制服务与低频段。然而，毫米波大规模MIMO的信道估计可能是具有挑战性的，因为在毫米波大规模MIMO中获取与大量天线相关联的信道的导频开销可能非常高。本文提出了一种基于结构化压缩感知（SCS）的信道估计方案，利用毫米波信道的角度稀疏性来减少所需的导频开销。具体而言，由于非视距路径的路径损耗远大于视距路径的路径损耗，因此毫米波海量信道在角域中呈现出明显的稀疏性。通过利用这种稀疏性，所需的导频开销仅取决于少量的主导多径。此外，系统带宽内的稀疏性几乎不变，这可以被利用为进一步提高性能。仿真结果表明，所提出的方案优于其对应的，它可以接近性能界。
2016-04-23 cs.IT math.IT
Capacity bounds for MIMO microwave backhaul links affected by phase noise
我们提出的界限和封闭形式的高信噪比的表达受维纳相位噪声影响的多天线系统的容量。我们的结果是开发的情况下，一个单一的振荡器驱动所有的射频电路在每个收发器（常见的振荡器设置），输入信号受到峰值功率约束，和信道矩阵是确定性的。该场景与在收发器处具有足够小的天线间隔的视距多天线微波回程链路相关。对于2乘2多天线的情况下，对于维纳相位噪声过程与标准偏差等于6度，并在微波回程链路操作的中/高SNR值，在该文件中报告的上限表现出3 dB的差距，从使用64-QAM获得的下限。此外，在此SNR制度的封闭形式的高SNR的表达式是准确的。
2014-01-14 cs.IT math.IT
A Tb/s Indoor MIMO Optical Wireless Backhaul System Using VCSEL Arrays
本文系统地设计了一种基于垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列的多输入多输出（MIMO）光无线通信（OWC）链路，以支持数据率超过1 Tb/s的第六代（6 G）室内无线网络回程。提出的设计结合了直流光正交频分复用（DCO-OFDM）和空间复用MIMO架构。对于这种具有低发散激光束的超高速视线（LOS）OWC链路，保持对准是非常重要的。在本文中，发射机和接收机之间的两种类型的失调误差，即径向位移误差和定向角误差，并彻底建模在一个统一的分析框架假设高斯激光束，从而在广义失调模型（GMM）。推导出的GMM扩展到MIMO阵列和MIMO-OFDM OWC系统的性能进行了分析的聚合数据率。通过计算机模拟，研究了束腰、阵列配置和不同失调误差等因素对系统性能的影响，为短距离Tb/s MIMO OWC系统的设计提供了指导。
2022-04-04 cs.IT math.IT
Integrated Access and Backhaul in Cell-free Massive MIMO Systems
针对无蜂窝大规模MIMO网络的回传链路挑战，研究毫米波频段集成接入与回传技术，优化带宽分配与混合波束成形以最大化端到端速率，验证了方案的有效性并分析了相关影响因素。
2022-10-23 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Optimization of Multi-Cell Uplink Co-operation with Backhaul Constraints
Nokia Networks（诺基亚网络）；Northwestern University（西北大学）
本文研究了在回传带宽和接收器孔径限制下的多单元上行合作接收问题，通过网络效用最大化方法解决计算复杂度和架构带宽共享约束，提出分布式算法LiquidMAAS实现快速收敛。
2015-05-08 cs.IT cs.SY eess.SY
How Much Cache is Needed to Achieve Linear Capacity Scaling in Backhaul-Limited Dense Wireless Networks?
密集无线网络是满足5G无线系统中巨大容量需求的有前途的解决方案。然而，存在两个实现问题，即干扰和回程问题。为了解决这些问题，我们提出了一种新的网络架构，称为回程有限的高速缓存密集无线网络（C-DWN），其中物理层（PHY）缓存方案在基站（BS），但只有一小部分的BS有线有效载荷回程。PHY缓存可以取代有线回程的作用，以实现缓存引起的MIMO协作增益和缓存辅助的多跳增益。两个基本问题得到解决。我们能否利用PHY缓存来实现有限有效负载回程的线性容量扩展？如果是，需要多少缓存？我们表明，回程限制的C-DWN的容量确实与BS的数量成线性比例，如果BS缓存大小大于取决于内容流行度的阈值。我们还量化的吞吐量增益，由于高速缓存引起的MIMO合作传统的缓存方案（纯粹利用缓存辅助多跳）。有趣的是，实现显著的高速缓存引起的MIMO协作增益所需的最小BS高速缓存大小与实现线性容量缩放所需的相同。
2016-05-09 cs.IT math.IT
Performance of Uplink Multiuser Massive MIMO Systems
我们研究了大规模MIMO系统中上行链路传输的性能，其中所有的发射机都有单天线，接收机（基站）有大量的天线。具体而言，我们分析了可实现的自由度的系统，而无需假设在接收机的信道状态信息。此外，我们量化的量的功率节省，是可能的接收天线的数量增加。
2013-11-06 cs.IT math.IT
Low-Resolution ADC Quantized Full-Duplex Massive MIMO-Enabled Wireless Backhaul in Heterogeneous Networks Over Rician Channels
本文研究了莱斯信道上低分辨率模数转换器（ADC）量化全双工大规模多输入多输出（MIMO）回程的异构网络的频谱/能量效率（SE/EE）。回程通信分两个阶段完成。在第一阶段期间，宏小区（MC）基站（BS）部署大规模接收天线和少量发射天线;小小区（SC）BS采用大规模接收天线和单个发射天线。对于第二阶段，发射和接收天线的角色被切换。由于ADC的分辨率较低，我们考虑了量化噪声（QN）。我们表征了天线数量、自干扰、SC到SC干扰、QN和Rician K因子的联合影响。对于第一阶段，SE用大规模接收天线增强，并且由于QN的损失是有限的。对于第二阶段，期望信号和QN具有相同的阶数。因此，SE因大量发射天线而饱和。随着Rician K因子的增加，SE收敛。功率缩放定律推导证明，发射功率可以按比例缩小到大量的天线。我们研究EE/SE权衡。EE/SE区域的包络随着Rician K因子的增加而增长。
2020-05-13 cs.IT math.IT
Joint Optimization of Power Allocation and Training Duration for Uplink Multiuser MIMO Communications
在本文中，我们考虑了一个多用户多输入多输出（MU-MIMO）通信系统之间的基站配备了多个天线和多个移动用户，每个都配备了一个单一的天线。考虑上行链路场景。上行链路信道由基站通过训练阶段获取。两个线性处理方案，即最大比合并（MRC）和迫零（ZF）。我们优化的训练周期和最佳的训练能量的平均和峰值功率约束下，使可实现的和速率最大化。
2014-09-22 cs.IT math.IT
On the Benefits of Edge Caching for MIMO Interference Alignment
在这方面的贡献，我们联合调查的好处缓存和干扰对齐（IA）在多输入多输出（MIMO）干扰信道有限的回程容量。特别地，总平均传输速率被导出为各种系统参数的函数，诸如回程链路容量、高速缓存大小、活动发射机-接收机对的数量以及用于信道状态信息（CSI）的量化比特。考虑到基站都配备了缓存和IA功能，并有知识的内容流行度配置文件的事实，然后，我们的特点的缓存是有益的操作制度。随后，我们找到最佳数量的发射机-接收机对，最大限度地提高总的平均传输速率。当所请求的内容的流行度简档落入操作机制时，事实证明，高速缓存大大提高了吞吐量，因为它减轻了回程使用，并允许IA方法利用这种有限的回程。
2015-06-16 cs.IT math.IT
Uplink and Downlink MIMO-NOMA with Simultaneous Triangularization
在本文中，我们考虑两个用户的功率域多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）系统的上行链路和下行链路预编码器的设计。我们提出了新的上行链路和下行链路的预编码和解码方案，通过分解成多个单输入单输出（SISO）-NOMA信道的用户的MIMO信道的同时三角化（ST）和低复杂度的自干扰消除在接收机处的接收机的MIMO-NOMA信道，降低解码复杂度。提出的ST MIMO-NOMA方案避免了发送端和接收端的信道反转，并充分利用了用户MIMO信道的零空间，有利于获得遍历的可达速率性能。我们的最大遍历可实现的速率区域的建议的上行链路和下行链路ST MIMO-NOMA方案的特征，并将它们与各自的上限，基线MIMO-NOMA预编码方案，和正交多址接入（OMA）。我们的研究结果表明，所提出的方案显着优于所考虑的基线MIMO-NOMA预编码方案和OMA，并有一个小的差距，以各自的上限为大多数信道条件和用户速率。此外，我们表明，一个混合方案，它执行建议的上行链路和下行链路ST MIMO-NOMA和单用户MIMO之间的分时，可以进一步提高性能。
2021-01-14 cs.IT math.IT
Performance of Massive MIMO Self-Backhauling for Ultra-Dense Small Cell Deployments
第五代无线通信网络的一个关键方面将是整合不同的服务和技术，以提供无缝连接。在本文中，我们考虑使用大规模多输入多输出（mMIMO）来向密集部署的自回程（s-BH）小小区（SC）提供回程链路，这些小小区在回程的相同频谱资源内提供蜂窝接入。通过一个全面的系统级仿真研究，我们评估接入和回程之间的相互作用，以及由此产生的端到端的用户速率。此外，我们分析了不同的SC部署策略的影响，而不同的无线电接入和回程链路之间的时间资源分配。我们最后比较上述基于mMIMO的s-BH方法的mMIMO直接存取（DA）架构占导频重用方案的影响，连同其相关的开销和污染减轻效果。结果表明，相对于mMIMO DA，mMIMO s-BH支持的密集SC部署为超密集部署中的小区边缘用户（UE）提供了显著的速率改进，而从中值UE的角度来看，后者优于mMIMO s-BH。
2018-06-28 cs.IT cs.NI math.IT
Massive MU-MIMO-OFDM Uplink with Hardware Impairments: Modeling and Analysis
研究了基于正交频分复用（OFDM）的大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）上行链路系统中基站（BS）硬件损伤的影响。我们利用Bussgang的定理来开发精确的模型，所造成的失真的非线性低噪声放大器，本机振荡器的相位噪声，过采样有限分辨率模数转换器。通过结合这些硬件模型的个体效应，我们获得了由非理想硬件引起的BS侧失真的复合模型，该模型考虑了其在时间、频率和天线之间的固有相关性。我们使用这个复合模型来分析实际的大规模MU-MIMO-OFDM上行链路系统的性能上的BS侧硬件损伤的影响。
2019-07-17 cs.IT math.IT
Uplink Performance Evaluation of Massive MU-MIMO Systems
本文研究了采用大规模MIMO方法的多用户MIMO（MU-MIMO）系统中基于OFDM的上行链路。在这种情况下，线性检测器最小均方误差（MMSE），迫零（ZF）和最大比合并（MRC）被认为是和评估。本文包括比特出错率（BER）的结果，通过平坦瑞利衰落信道的假设下，完美的功率控制和信道估计的未编码QPSK/OFDM传输。通过蒙特卡罗模拟得到BER结果。性能结果进行了详细讨论，我们确认可实现的“大规模MIMO”的效果，即使是降低复杂度的检测技术，当在BS的接收天线的数量远大于发射天线的数量。
2015-03-07 cs.IT 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
A General MIMO Framework for NOMA Downlink and Uplink Transmission Based on Signal Alignment
多输入多输出（MIMO）技术在非正交多址（NOMA）系统中的应用对于提高NOMA系统的性能增益具有重要意义。本文提出了一种新的MIMO-NOMA框架，用于下行链路和上行链路传输，通过应用信号对齐的概念。通过使用随机几何，封闭形式的分析结果，以方便性能评估的建议框架随机部署的用户和用户。研究了固定功率分配和认知无线电功率分配等不同功率分配策略对MIMO-NOMA性能的影响。计算机模拟结果证明了所提出的框架的性能和开发的分析结果的准确性。
2015-08-29 cs.IT math.IT
Dynamic Partial Cooperative MIMO System for Delay-Sensitive Applications with Limited Backhaul Capacity
考虑到实际系统中的回程消耗，始终参与用于干扰减轻的完全协作MIMO可能不是最佳选择。在本文中，我们提出了一种新的下行链路部分协作MIMO（Pco-MIMO）物理层（PHY）方案，它允许灵活的部分数据合作水平和回程消耗之间的权衡。基于此Pco-MIMO方案，我们考虑动态发送功率和速率分配根据不完美的信道状态信息在发射机（CSIT）和队列状态信息（QSI），以最小化平均延迟成本受到平均回程消耗约束和平均功率约束。将时滞最优控制问题表示为一个无穷时间平均费用约束的部分可观测马尔可夫决策过程。利用问题的特殊结构，我们导出了一个等价的Bellman方程来求解CPOMDP。为了降低计算复杂性和便于分布式实现，提出了一种分布式在线学习算法来估计每流势函数和拉格朗日乘子，以及一种分布式在线随机部分梯度算法来获得功率和速率控制策略.所提出的低复杂度分布式解决方案是基于在BS的系统状态的本地观测，并且对模型变化非常鲁棒。我们还证明了所提出的解决方案的收敛性和渐近最优性。
2013-07-09 cs.IT cs.NI cs.PF
Joint Optimization of Uplink and Downlink Power in Full-Duplex Integrated Access and Backhaul
研究IAB节点作为超5G网络扩展器的功率分配与波束成形挑战，提出max-sum SE和max-min fairness策略，证明功率优化在高负载下提升服务质量且视距链路秩1限制SE。
2025-04-05 cs.IT eess.SP math.IT
Learning-based Rate Adaptation for Uplink Massive MIMO Networks with Cooperative Data-Assisted Detection
本文研究了在不知道用户密度的情况下，大规模多输入多输出（MIMO）网络的上行链路自适应问题。具体地说，首先提出了一种新的协作上行链路传输和检测方案，用于大规模MIMO网络，其中每个上行链路帧被划分为具有独立编码方案的多个数据块，并且基于先前在服务小区和相邻小区中检测到的数据块来解码随后的块。推导了该方案的渐近信干噪比（SINR），并证明了考虑用户位置随机性的干扰功率分布服从高斯分布。通过跟踪干扰功率的均值和方差，针对干扰信道和用户密度未知的情况，提出了一种在线鲁棒速率自适应算法，保证了目标分组中断概率。
2019-04-27 cs.IT math.IT
The Role of Large-Scale Fading in Uplink Massive MIMO Systems
在这封信中，我们分析了一个大的上行链路多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统在广义$K$衰落信道的遍历容量。在所考虑的情况下，多个用户将其信息发送到配备有大量天线的基站。由于大规模MIMO系统中快衰落的影响逐渐消失，大规模衰落成为影响大规模MIMO系统遍历容量的最主要因素。关于这一事实，在我们的工作中，我们集中我们的注意力在大规模MIMO系统的大规模衰落的影响。具体地说，一些有趣的和新颖的遍历容量的下界已经得到了完美的信道状态信息（CSI）和不完美的CSI。仿真结果评估这些解析表达式的准确性。
2014-06-12 cs.IT math.IT
Sequential and Incremental Precoder Design for Joint Transmission Network MIMO Systems with Imperfect Backhaul
在本文中，我们提出了一个顺序和增量预编码器设计的下行链路联合传输（JT）网络MIMO系统的回程链路不完善。我们的设计目标是使子流均方误差（MSE）的最大值最小化，该最大值决定了系统的平均误比特率（BER）性能。该方案首先优化服务基站的预编码器，然后根据非服务基站参与JT的概率降序依次优化JT集合中的非服务基站的预编码器。当一些BS由于较差的即时回程条件而不得不暂时退出JT操作时，逐BS顺序优化过程可以改善系统性能。此外，附加BS的预编码器以增量方式导出，即，先前BS的顺序优化的预编码器是固定的，因此额外的预编码器在多BS JT操作中起到增量部分。在所提出的顺序和增量优化方案中，设计迭代算法来联合优化每个附加BS的子流预编码器和子流功率分配。仿真结果表明，在实际的回程链路条件下，我们的计划显着优于自主全球预编码（AGP）计划的BER性能。
2020-03-17 cs.IT eess.SP math.IT
Selective Uplink Training for Massive MIMO Systems
作为满足第五代（5G）无线网络中对高吞吐量和均匀覆盖两者的急剧增长的需求的有前途的技术，大规模多输入多输出（MIMO）系统近年来引起了极大的关注。然而，在大规模MIMO系统中，随着移动用户（MU）密度的增加，传统的上行链路训练方法会产生与MU数量成正比的过高的训练开销。本文提出了一种大规模MIMO系统的选择性上行链路训练方法，在每个信道块中，只有部分MU发送上行导频进行信道训练，并且利用信道的时间相关性，从先前块中的估计来预测剩余MU的信道状态。我们提出了一种有效的算法来动态地选择每个块内的MU进行训练，并确定最佳的上行链路训练长度。仿真结果表明，所提出的训练方法提供了显着的吞吐量增益相比，现有的方法，同时实现了更低的估计复杂度。据观察，吞吐量增益变得更高的MU密度增加。
2016-02-29 cs.IT math.IT
Guard Region Model for Pilot Reuse Analysis in Uplink Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）有望显著提高未来蜂窝系统的频谱效率（SE）和能量效率（EE）。由于大规模MIMO的性能增益从根本上受到导频污染的限制，导频复用设计对于实现合理的小区吞吐量和用户速率至关重要。在本文中，我们利用随机几何模型在大规模MIMO系统中的导频复用，通过引入一个保护区模型，以匹配现实的导频分配策略。推导了上行链路的信干噪比（SINR）分布，并在此基础上分析了导频复用对小区吞吐量和用户速率的影响。得到了用于上行链路传输的最优导频复用因子。我们还通过仿真发现，增加导频复用因子超过一定的值不会提高用户速率，甚至可能导致小区吞吐量的显着损失。
2016-05-13 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
Can Massive MIMO Support Uplink Intensive Applications?
当前的室外移动网络基础设施不能支持上行链路密集型移动应用，例如收集和上传大量实时的数据的联网车辆。我们的研究表明，最大比（MR）解码，它在理论上是不可能的，以支持无小区的大规模MIMO这样的应用，它需要在单小区配置的服务天线的数量非常大，使它实际上是不可行的;但是通过迫零（ZF）解码，这样的应用可以容易地由具有非常适度数量的接入点（AP）的无小区大规模MIMO来支持，并且在单小区配置中需要更多的服务天线。通过新推导的无小区大规模MIMO的SINR表达式，我们表明上行链路功率控制是不必要的，并且在2GHz频带上，在城市和郊区形态中，对于上行链路数据传输的10 MHz有效带宽，每平方公里90个单天线AP和每平方公里32个单天线AP分别足以支持18辆自动驾驶汽车。在农村形态中，使用450 MHz频带，每平方公里仅2个单天线AP就足够了。
2019-02-12 cs.IT math.IT
Low-complexity near-optimal signal detection for uplink large-scale MIMO systems
最小均方误差（MMSE）信号检测算法是上行多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的近最优检测算法，但需要进行复杂度较高的矩阵求逆。本文首先证明了大规模MIMO系统的MMSE滤波矩阵是对称正定的，并在此基础上利用Richardson方法避免矩阵求逆，提出了一种低复杂度的准最优信号检测算法。复杂度可以从O（K3）降低到O（K2），其中K是用户数。我们还提供了所提出的算法的收敛性证明。仿真结果表明，该算法收敛速度快，达到了经典MMSE算法的近优性能。
2015-07-16 cs.IT math.IT
On Hybrid Pilot for Channel Estimation in Massive MIMO Uplink
针对多小区多用户大规模MIMO系统的上行链路，提出了一种混合导频辅助信道估计技术。所提出的混合导频被设计成使得其享有时分复用（TM）导频和时间叠加（TS）导频之间的互补优势，并且由此允许优于传统导频方案的解决方案。我们数学上的混合导频的影响，大规模MIMO上行链路推导出一个封闭的形式近似的上行链路可达速率。在大天线数情况下，通过联合设计TM导频和TS导频，得到了混合导频的渐近最优解。结果表明，TM导频或TS导频分别具有大帧大小和有限帧大小传输的优势，而混合导频方案可以提供优于TM导频或TS导频的性能。数值结果验证了所提设计的有效性。
2016-12-22 cs.IT math.IT
Interference Alignment for Multicell Multiuser MIMO Uplink Channels
本文提出了一种线性干扰对齐（IA）方案，可用于一般的多小区多用户MIMO蜂窝网络的上行链路信道。所提出的方案旨在将由来自一组发射机的信号引起的干扰对准到由仅来自这些发射机的子集的信号建立的子空间中，从而有效地减少干扰发射机的数量。给出了所提方案可实现的总自由度的封闭表达式，并通过数值分析表明，所提方案在某些情况下可实现最优自由度，在大多数情况下可提供比其他相关方案更高的总自由度.
2014-08-21 cs.IT math.IT
Dynamic Metasurface Antennas for Uplink Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）通信是近年来相当感兴趣的焦点。虽然已经建立了大规模MIMO的理论增益，但在实践中实现具有大规模天线阵列的MIMO系统具有挑战性。与大规模MIMO系统相关的实际挑战包括增加的成本、功耗和物理尺寸。在这项工作中，我们研究了大规模MIMO天线阵列使用动态元表面天线（DMA），一种新兴的技术，固有地处理上述挑战的实现。具体而言，DMA实现了大规模的平面天线阵列，并且可以在物理天线结构中自适应地结合诸如压缩和模拟组合的信号处理方法，从而降低成本和功耗。首先，我们提出了一个数学模型的大规模MIMO系统与DMA和讨论他们的限制相比，理想的天线阵列。然后，我们的特点的基本限制的上行链路通信与由此产生的系统，并提出了两种算法设计实用的DMA接近这些限制。我们的数值结果表明，所提出的方法产生了实用的大规模MIMO系统，其性能与理想天线阵列可实现的性能相当。
2019-06-30 cs.IT math.IT
