An Experimental Investigation of SIMO, MIMO, Interference-Alignment (IA) and Coordinated Multi-Point (CoMP)
在本文中，我们提出了干扰对齐（IA）和协调多点传输（CoMP）的实验实现。我们提供的结果与三个基站和三个移动站都有两个天线的系统。我们进一步采用OFDM调制，高阶星座，并测量许多位置的视线和非视线的干扰限制条件下。我们发现CoMP系统比IA执行更好的成本较高的回程容量的要求。在测量期间，我们还记录了用于离线处理的信道估计。我们使用这些信道估计来计算理想条件下的性能。以这种方式获得的性能估计基本上高于在端到端传输中实际观察到的性能估计，特别是在理论性能非常高的CoMP情况下。我们发现这种差异的原因是脏RF效应，如相位噪声和非线性的影响。我们能够在一定程度上模拟脏RF效应。这些模型可以用于模拟更复杂的系统，并且仍然考虑脏RF效应（例如，具有数十个移动台和基站的系统）。在我们的测量中，IA和CoMP的性能都优于单用户SIMO和MIMO的参考实现。
2011-11-15 cs.IT math.IT
Advanced Coordinated Beamforming for the Downlink of Future LTE Cellular Networks
传统频带中的现代蜂窝网络是众所周知的干扰受限的，特别是在城市地区，其中基站被部署在彼此非常接近的位置。长期演进（LTE）的最新版本结合了用于协调下行链路传输的特征，作为管理干扰的有效手段。最近的现场试验结果和理论研究的联合传输（JT）协调多点（CoMP）计划的性能显示，然而，他们的收益并不像最初预期的那样高，尽管大的协调开销。已知这些方案对协调基站之间的同步或信息交换中的缺陷以及不协调的干扰非常敏感。在这篇文章中，我们回顾了最近先进的协调波束成形（CB）方案作为替代方案，需要更少的开销比JT CoMP，同时在现实条件下实现良好的性能。通过规定，在越来越感兴趣的某些LTE场景中，不协调干扰构成了CoMP技术整体性能的主要因素，我们在此评估了现有技术CB对不协调干扰的弹性。我们还描述了这些技术如何利用当前蜂窝网络的最新规范，以及当我们考虑标准化反馈和协调时，它们如何执行。这使我们能够确定一些关键的障碍和研究方向，以解决LTE向移动通信的未来发展。
2016-04-15 cs.IT math.IT
Coordinated Multi-Point Transmission: A Poisson-Delaunay Triangulation Based Approach
协作多点（CoMP）传输是蜂窝网络中基站（BS）之间的协作技术，在小区间干扰（ICI）减轻方面具有突出的能力。ICI是错误的主要来源，如果管理不当，会对系统性能产生不利影响。基于Poisson-德洛内三角剖分理论，提出了一种新的蜂窝网络CoMP业务解析模型。不同于传统的CoMP操作是动态的并且偶尔需要在线更新，所提出的方法使得用户设备（UE）的协作BS集合能够是固定的并且根据BS的位置信息离线确定。利用随机几何理论，分析了一个典型UE的覆盖概率和频谱效率，仿真结果证实了所提出的CoMP方案和性能分析的有效性。
2020-01-21 cs.IT math.IT
Distributed Robust Multi-Cell Coordinated Beamforming with Imperfect CSI: An ADMM Approach
多小区协作波束成形（MCBF）是多个基站（BS）在波束成形设计中相互协作以减轻小区间干扰的一种方法，近来已经成为一个备受关注的主题。大多数MCBF设计假设移动台（MS）的信道状态信息（CSI）是完美的，但实际上CSI错误是不可避免的。假设信道状态信息误差为椭圆有界，本文研究了在最坏情况下，最小化基站加权和功率的鲁棒MCBF设计问题。我们的目标是设计一种分布式优化方法，可以以分散的方式获得最坏情况下的鲁棒波束成形解决方案，仅在每个BS处使用本地CSI，并且BS之间的消息交换的回程信令很少。然而，所考虑的问题是难以处理的，即使在集中的形式。首先，我们提出了一个有效的近似方法的集中形式，半定松弛（SDR）技术的基础上。为了以分散的方式获得鲁棒波束形成解决方案，我们进一步提出了一种分布式鲁棒MCBF算法，使用称为交替方向乘法器（ADMM）的分布式凸优化技术。我们分析表明，所提出的分布式强大的MCBF算法的收敛到最佳的集中式解决方案，其更好的带宽效率在回程信令比现有的基于对偶分解的算法。仿真结果验证了所提出的SDR方法和分布式鲁棒MCBF算法的有效性。
2011-07-05 cs.IT math.IT
Coordinated Linear Precoding in Downlink Multicell MU-MISO OFDMA Networks
研究了下行链路多小区多用户正交频分多址（OFDMA）网络中的协作线性预编码。提出了一种简单、快速、可证明收敛的算法，该算法在每个基站（BS）发射功率约束下最大化加权和速率。利用序贯参数凸逼近（SPCA）方法，将非凸加权和率最大化（WSRM）问题逼近到一个可解的凸形式。通过适当的变量变换、一阶线性逼近和双曲约束变换等方法，得到了优化问题的目标函数和约束条件的二阶锥规划（SOCP）公式，与已知的迭代WSRM算法相比，该算法收敛于次优解所需的迭代次数较少.最后，数值结果证明了所提出的算法的有效性和优越性。
2017-08-16 cs.IT math.IT
Distributed Linear Precoding and User Selection in Coordinated Multicell Systems
在这篇文章中，我们解决了半分布式用户选择问题与分布式线性预编码和速率最大化的多用户多小区系统。一组相邻的基站（BS）形成一个簇，以便对小区边缘用户进行协调传输，并且通过中央处理单元（CU）进行协调。然而，BS和CU之间的消息交换限于调度控制信令，并且不允许用户数据或信道状态信息（CSI）交换。在所考虑的多小区协调方法中，每个BS具有其自己的小区边缘用户集合，并且仅向一个预期用户发送，而通过信号引导（预编码）来抑制对其他BS处的非预期用户的干扰。我们使用两种分布式线性预编码方案，分布式迫零（DZF）和分布式虚拟信号干扰噪声比（DVSINR）。考虑到每个小区多个用户和回程限制，BS依赖于本地CSI来解决用户选择问题。首先，我们调查如何的信号噪声比（SNR）制度和天线的数量在BS影响的有效信道增益（预编码后的信道的幅度）和它的关系与多用户分集。考虑到用户选择必须基于实现的预编码的类型，我们开发了兼容性度量（有效信道增益的估计），其可以从每个BS处的本地CSI计算并报告给CU用于调度决策。基于这样的指标，我们设计的用户选择算法，可以找到一组用户，潜在的最大化的总和率。数值结果表明，所提出的指标和算法的有效性，不同的配置的用户和天线在基站。
2015-04-28 cs.IT math.IT
Ground-to-Air Communications Beyond 5G: Coordinated Multi-Point Transmission Based on Poisson-Delaunay Triangulation
本文设计了一种新的地空通信方案，通过传统的地面基站（BS）服务无人机（UAV）。特别地，提出了一种基于Poisson-德洛内三角剖分的多点协作传输方法，为无人机提供了可靠的无缝连接。利用圆填充理论，设计了一种有效的动态频率分配方案来消除小区间干扰。为了更准确地进行性能评估，首先对典型无人机的越区切换概率进行了表征，进而得到了考虑切换误差的覆盖概率。仿真和数值结果证实，该方案优于传统的CoMP方案与三个最近的合作BS的切换和覆盖概率。此外，由于每个UAV具有固定且唯一的CoMP BS集合，因此避免了实时动态BS搜索过程，从而减少了反馈开销。
2022-09-13 cs.IT math.IT
A Novel Network NOMA Scheme for Downlink Coordinated Three-Point Systems
在本文中，我们提出了一种网络非正交多址接入（N-NOMA）技术的蜂窝网络的下行链路协作多点（CoMP）通信的情况下，随机部署的用户。在所考虑的N-NOMA方案中，叠加编码（SC）被用来同时服务于小区边缘用户以及靠近基站（BS）的用户，并且由BS进行分布式模拟波束成形以满足小区边缘用户的服务质量（QoS）要求。SC和分布式模拟波束成形的组合显著地使接收器处的信号与干扰加噪声比（SINR）的表达式复杂化，这使得性能分析特别具有挑战性。然而，通过使用合理的近似，获得有见地的分析结果，以表征所考虑的N-NOMA计划的中断性能。计算机模拟结果表明，所提出的方案的优越性能，以及证明的分析结果的准确性。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Lower Bounds Optimization for Coordinated Linear Transmission Beamformer Design in Multicell Network Downlink
我们考虑在蜂窝网络中的协调下行链路波束成形问题的基站（BS）配备多个天线，每个用户配备一个单一的天线。基站之间相互协作，共享本地干扰信息，以最大化网络中用户的总速率为目标。一组新的下界（一个边界为每个BS）的非凸和率被确定。这些边界促进了一组算法的开发，这些算法允许BS通过优化它们各自的下限来更新它们的波束。我们表明，当有一个用户每BS，下界最大化问题可以解决的秩-1解决方案。在这种情况下，总的和速率最大化问题可以求解到KKT点。数值结果表明，所提出的算法实现了高的系统吞吐量与减少回程信息交换的BS之间。
2011-11-27 cs.IT math.IT
Coordinated Two-Tier Heterogeneous Cellular Networks with Leakage Based Beamforming
在本文中，我们证明了两层异构蜂窝网络（HetNet）的宏小区和微小区基站（BS）之间的协调程度不同所实现的速率增益。我们发现，如果没有协调的存在下，网络致密化不提供任何增益的总和速率，并迅速降低平均每用户的信号与干扰加噪声比（SINR）。我们的研究结果表明，协调降低了系统中的微小区BS的数量增加的SINR衰减率。通过与仿真结果的比较，证明了解析近似的平均每用户SINR在很宽的信噪比（SNR）范围内的有效性。
2015-03-05 cs.IT math.IT
A Decentralized Method for Joint Admission Control and Beamforming in Coordinated Multicell Downlink
在蜂窝网络中，准入控制和波束成形优化是交织在一起的问题。虽然波束成形优化旨在满足用户的服务质量（QoS）要求或提高QoS水平，但准入控制着眼于应该如何选择用户的子集，使得波束成形优化问题可以在所提供的QoS水平方面产生合理的解决方案。然而，为了简化设计，这两个问题通常被视为单独的问题。本文考虑联合准入控制和波束成形（JACoB）下协调多小区MISO下行链路的情况。我们制定JACoB作为一个用户数最大化的问题，其中选定的用户保证收到他们所要求的QoS水平。制定的问题是组合和硬，我们推导出一个凸逼近的问题。我们的凸近似公式的一个优点是，它可以很容易地分解为每个基站的分散优化，即通过块坐标下降。仿真结果证明了所提出的分散方法的有效性。
2012-11-20 cs.IT math.IT
Distributed Coordinated Transmission with Forward-Backward Training for 5G Radio Access
在蜂窝网络中已经考虑了协作多点（CoMP）发送和接收，以实现更大的覆盖、改进的速率和干扰减轻。为了利用协调波束成形的增益，需要通过连接协作基站（BS）的回程进行快速信息交换。在实践中，回程的带宽和延迟限制可能无法满足这种严格的需求。这些损害激励的合作方法的研究仅基于本地信道状态信息（CSI），并要求最小或没有信息交换的BS之间。为此，几种分布式方法被引入到协调波束形成（CB）-CoMP。所提出的方法依赖于信道互易性和迭代空间预编码的空中导频信令。我们详细阐述了前向-后向（F-B）训练如何通过允许BS和用户设备（UE）仅基于本地测量的CSI迭代地优化其各自的发射机/接收机来促进分布式CB。讨论了由于F-B迭代的开销而引起的折衷。我们还考虑了动态TDD的挑战，其中不能通过利用信道互易性在BS处获取UE-UE信道知识。最后，讨论了在5G无线电接入中实现所提出的F-B训练方案的标准化活动和实际要求。
2018-09-22 cs.IT math.IT
Distributed Power Allocation for Coordinated Multipoint Transmissions in Distributed Antenna Systems
研究了分布式天线系统中协作多点传输的分布式功率分配问题。传统的基于对偶的优化技术不能直接应用于该问题，因为CoMP传输的可达速率相对于传输功率的非严格的可达性导致局部功率分配子问题具有非唯一的最优解。我们提出了一种分布式功率分配算法来解决这个非严格的分配困难。该算法只需要服务于同一用户的相邻基站之间的本地信息交换，因此随着网络规模的增长是可扩展的。该算法的步长参数仅由本地用户访问关系（即，每个天线所服务的用户的数量），但不依赖于信道系数。因此，该算法的收敛速度对不同的信道衰落系数具有很强的鲁棒性。我们严格证明了该算法收敛到功率分配问题的最优解。仿真结果证明了所提出的功率分配算法的有效性。
2013-04-25 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Scheduling and Power Allocation in Downlink OFDMA Networks with Base Station Coordination
本文研究了蜂窝OFDMA系统下行链路能量有效的资源分配问题。系统设计考虑了能量效率的三种定义，包括辐射功率和电路功率。用户调度和功率分配在具有对最大发射功率（每个子载波或每个基站）的约束的协调基站的集群上被优化。渐近噪声限制制度作为一种特殊情况进行了讨论。%在数值实验中检查了协调基站的隔离和非隔离集群的性能。结果表明，能量效率的最大化近似等于最大发射功率的小值的频谱效率的最大化，而存在最大发射功率的宽范围的值，对于该值，数据率的适度降低在耗散能量方面提供了大量节省。此外，所考虑的资源分配策略之间的性能差距随着簇外干扰的增加而减小。
2014-05-12 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Coordinated Beamforming for Multi-cell Multigroup Multicast Systems
本文考虑了多小区无线网络中的协作组播波束形成。每个多天线基站（BS）通过生成具有每组公共数据的单个波束来服务多组单天线用户。目标是在满足用户特定的SINR目标的同时最小化BS的和功率。我们提出了集中式和分布式多播波束形成算法的多小区多组系统。NP-hard组播问题的解决，它近似为一个凸问题，使用标准的半定松弛方法。由此产生的半定规划（SDP）可以解决通过集中处理，如果全球信道知识。为了允许分布式实现，原始分解方法用于将SDP转化为两个优化级别。较高级别负责优化小区间干扰，而较低级别针对给定的小区间干扰约束优化波束成形器。分布式算法需要每个BS处的本地信道知识和BS之间的标量信息交换。如果解具有单位秩，则它对于原问题是最优的。否则，使用高斯随机化方法来寻找可行解。所提出的算法优于传统的计划，通过数值计算证明。
2015-11-11 cs.IT math.IT
Analyzing the Impact of Inter Cooperation Region Interference in Coordinated Multi-Point Uplink Networks
我们分析了协作多点（CoMP）网络的上行链路，其中合作可以在2个或3个基站（BS）之间。我们考虑一个二维网络的BS的正六边形晶格，其中的合作镶嵌的二维平面到合作区域（CR），具体来说，我们分析的影响，在网络中的CR之间的干扰。我们的模型帐户现实的传播条件，特别是包括阴影。我们得到准确的，封闭形式的，近似的用户容量覆盖概率（CCP）和遍历容量在CR内的每个点。为了提供网络级分析，我们关注每个CR中具有最小CCP的位置，即最坏情况点。最坏情况的CCP和/或遍历容量可以用于网络设计的参数研究。这里，应用分析以获得小区大小和CCP之间的关系，从而获得实现所选目标容量覆盖的BS的所需密度。该分析还允许BS协作的不同阶次之间的比较，量化来自更高阶次的协作的减少的所需BS密度。全面的模拟来说明我们的分析，包括用于分析易处理的近似的准确性。
2015-01-19 cs.IT math.IT
Coordinated Multicell Beamforming and Power Allocation for Massive MIMO with Low-Resolution ADC/DAC
在这项工作中，我们提出了一个解决方案，协调波束成形和功率分配时，基站采用大量的天线配备低分辨率的模数和数模转换器。本文研究了具有目标信干噪比约束的粗量化上行和下行通信系统的总功率最小化问题。通过将UL问题与最小均方误差组合器相结合，并推导出DL问题的拉格朗日对偶，我们证明了UL-DL对偶性，并表明即使使用粗数据转换器也没有对偶间隙。受强对偶性的启发，我们设计了一种迭代算法来确定最佳UL发射功率，然后用适当的权重线性放大UL组合器以获得最佳DL预编码器。仿真结果验证了强对偶性，并评估所提出的方法的总功耗和实现的信干噪比。
2021-03-07 cs.IT eess.SP math.IT
User Scheduling for Cooperative Base Station Transmission Exploiting Channel Asymmetry
研究了多天线基站和单天线用户下行协作多点传输的低信令开销调度问题。通过利用非对称信道特征，即，针对不同基站的路径损耗差异，我们推导出一个度量来判断用户之间的正交性，只使用他们的平均信道增益，基于此，我们提出了一个半正交调度器，可以应用在一个两阶段的传输策略。仿真结果表明，该调度器的性能接近半正交调度器的全信道信息，特别是当每个基站具有更多的天线和小区区域是大的。与其他开销减少策略相比，所提出的调度器需要更少的训练开销来实现相同的单元平均数据率。
2015-05-26 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
Large System Analysis of Base Station Cooperation for Power Minimization
本工作集中于大规模多小区多用户MIMO系统，其中$N$天线的$L$基站（BS）各自与$K$单天线用户设备通信。我们考虑的线性预编码器的设计，最大限度地减少总功耗，同时确保目标用户速率。考虑了BS之间具有不同协作程度的三种配置：协作波束成形方案（仅信道状态信息在BS之间共享）、协作多点MIMO处理技术或网络MIMO（信道状态和数据协作）、以及单小区波束成形方案（仅本地信道状态信息用于波束成形，而功率分配需要信道状态协作）。假设$N$和$K$以非平凡的比率$K/N$变大并且不完美的信道状态信息（由通用高斯-马尔可夫公式形式建模）在BS处可用，进行分析。随机矩阵理论的工具用于以显式形式计算以下各项的确定性近似：（i）最优预编码器的参数;（ii）确保目标速率所需的功率;以及（iii）总发射功率。这些结果有助于进一步了解最佳预编码器的结构，并降低大规模网络中的实现复杂度。数值结果被用来验证有限系统政权的渐近分析，并在不同的配置之间进行比较。
2016-04-26 cs.IT math.IT
Distributed Optimization for Coordinated Beamforming in Multi-Cell Multigroup Multicast Systems: Power Minimization and SINR Balancing
研究了多小区多组多输入单输出系统中的协作多播波束形成问题。每个基站（BS）通过形成具有每组公共信息的单个波束来服务多组用户。我们提出了集中式和分布式波束形成算法，两个不同的优化目标。第一个目标是最小化所有BS的总传输功率，同时保证用户特定的最低服务质量目标。半定松弛（SDR）方法被用来近似的非凸组播问题作为一个半定规划（SDP），这是通过集中处理可解。随后，提出了两种替代的分布式方法。第一种方法通过原始分解将SDP转化为两级优化。在较高级别，针对固定波束成形器优化小区间干扰功率，而较低级别通过针对给定小区间干扰约束最小化BS特定发射功率来局部优化波束成形器。第二个分布式解决方案是通过乘法器的交替方向方法实现的，其中通过经由一致性约束强制相等将小区间干扰优化划分为局部和全局优化。我们进一步提出了一个集中式和一个简单的分布式波束成形设计的信号与干扰加噪声比（SINR）的平衡问题，其中最小的用户之间的SINR最大化与给定的每BS功率约束。这个问题通过二分法作为一系列SDP可行性问题来解决。仿真结果表明了所提出的协作波束形成算法优于传统的非协作传输方案，并说明了分布式方法的快速收敛性。
2017-10-02 cs.IT math.IT
A Coordinated Approach to Channel Estimation in Large-scale Multiple-antenna Systems
本文研究了多小区干扰受限蜂窝网络中的信道估计问题。我们认为系统采用多个天线，并有兴趣在有限和大规模的天线数量制度（所谓的“大规模MIMO”）。这样的系统通过在每个基站处应用的每小区波束成形来处理多小区干扰。在这样的网络中，信道估计，这是已知的导频污染效应的阻碍，构成了整体性能的主要瓶颈。我们提出了一种新的方法，它解决了这个问题，使低速率的小区之间的协调，在信道估计阶段本身。的协调利用额外的二阶统计信息的用户信道，这被示出为提供一个强大的方式来区分干扰用户，甚至强相关的导频序列。重要的是，我们分析表明，在大量的天线制度，导频污染的影响是完全消失在一定条件下的信道协方差。我们的模拟结果证实，即使是小的天线阵列尺寸的增益超过传统的信道估计框架。
2012-10-02 cs.IT math.IT
Deep Learning Coordinated Beamforming for Highly-Mobile Millimeter Wave Systems
在毫米波（mmWave）系统中支持高移动性使得能够实现诸如车辆通信和无线虚拟/增强现实之类的广泛的重要应用。然而，在实践中实现这一点需要克服几个挑战。首先，窄波束的使用和毫米波信号对阻塞的敏感性极大地影响了高度移动链路的覆盖范围和可靠性。其次，密集毫米波部署中的高度移动用户需要频繁地在基站（BS）之间切换，这与关键控制和延迟开销相关联。此外，在大型天线阵列毫米波系统中识别最佳波束成形向量需要相当大的训练开销，这显著影响了这些移动系统的效率。在本文中，开发了一种新型的集成机器学习和协调波束成形解决方案，以克服这些挑战，并实现高度移动的毫米波应用。在所提出的解决方案中，多个分布式但协调的BS同时服务于移动用户。该用户理想地仅需要发送一个上行链路训练导频序列，该上行链路训练导频序列将在协调BS处使用全向或准全向波束图案被联合接收。这些接收到的信号不仅为用户位置，而且还为其与周围环境的交互绘制定义签名。然后，开发的解决方案利用深度学习模型，该模型学习如何使用这些签名来预测BS处的波束成形向量。这提供了一个全面的解决方案，支持高度移动的毫米波应用，具有可靠的覆盖范围，低延迟和可忽略的训练开销。仿真结果表明，所提出的深度学习协调波束形成策略接近于基因辅助解决方案的可实现速率，该解决方案知道最佳波束形成向量而无需训练开销。
2019-02-22 cs.IT math.IT
Generalized Coordinated Multipoint (GCoMP)-Enabled NOMA: Outage, Capacity, and Power Allocation
提出了一种新的支持广义协作多点传输（GCoMP）的非正交多址（NOMA）方案。特别地，传统的联合传输CoMP方案被推广应用于所有用户设备（UE），即蜂窝基站（BS）的覆盖区域内的小区中心和小区边缘用户。此外，每个BS使用相同的频率子带对与其相关联的所有UE应用NOMA（即，与BS相关联的所有UE形成单个NOMA集群）。为了评估所提出的方案，我们推导出一个封闭形式的表达式为一个UE与不同的顺序BS合作的中断的概率。重要的见解所提出的系统中提取的近似（渐近）表达式的中断和中断容量的概率。此外，一个最佳的传输功率分配方案，联合分配传输功率分数从所有合作BS到所有连接的UE开发和研究所提出的系统。研究结果表明，当在网络覆盖区域内的所有UE上使用GCoMP技术时，具有大量UE的NOMA是可行的。此外，通过增加协作BS的数量，显著减轻了由大NOMA集群大小引起的性能下降。此外，对于给定的可行系统参数和给定的NOMA集群，可用功率预算越低，对其集群成员应用NOMA的BS的数量越高，并且使用注水进行功率分配的BS的数量越低。
2019-01-29 cs.IT math.IT
Adaptive Downlink CoMP in Heterogeneous Cellular Networks with Imperfect Overhead Messaging
协作多点传输（CoMP）是异构蜂窝网络（HetNet）中提高网络吞吐量的有效手段。然而，如果基站（BS）之间发生不完全协调，其性能会严重削弱。许多现有的CoMP工作没有考虑小区间开销消息延迟，使得获得看似惊人的CoMP吞吐量增益。在本文中，量化误差和延迟，实际存在于开销消息建模，我们开发了一个更易于处理的SIR模型的基础上的随机几何框架。提出了一种应用于下行迫零波束形成（ZFBF）的自适应多点协作（CoMP）技术，该技术可以通过延迟开销消息来减轻协作小区的干扰。的用户的SIR的互补累积分布函数（CCDF）的界限的特征在于，使得用户的平均吞吐量是能够分析评估。数值结果表明，所提出的自适应CoMP方案可以使吞吐量增益非常强大的开销延迟，从而显着提高吞吐量，即使在BS不完全协调。
2014-12-14 cs.IT math.IT
Coordinated Beamforming for Multiuser MISO Interference Channel under Rate Outage Constraints
本文研究了多输入单输出（MISO）干扰信道下的协作波束形成设计问题，假设发射端只有信道分布信息（CDI）。在给定的接收机速率中断概率要求下，我们的目标是最大化系统效用（例如，加权和速率、加权几何平均速率和加权谐波平均速率）服从速率中断约束和单独功率约束。中断约束，但是，导致一个复杂的，非凸结构所考虑的波束成形设计问题，使优化问题难以处理。{虽然}这个非凸优化问题可以用穷举搜索的方式来解决，但这种蛮力方法只在发射机-接收机对的数量很小时才可行。对于具有大量发射器-接收器对的系统，计算上高效的替代方案是必要的。因此，本文的重点是设计这种有效的近似方法。特别是，通过采用半定松弛（SDR）和一阶近似技术，我们提出了一种有效的连续凸近似（SCA）算法，通过解决一系列凸近似问题，提供高质量的近似波束形成解决方案。由此获得的解决方案进一步示出为原始中断约束波束成形设计问题的SDR的稳定点。{此外}，我们提出了一种分布式SCA算法，其中每个发射机使用本地CDI和从与其他发射机的有限消息交换中获得的信息来优化其自己的波束形成器。我们的仿真结果表明，所提出的SCA算法和它的分布式对应确实收敛，并接近最佳的性能可以实现所有考虑的系统效用。
2012-11-22 cs.IT math.IT
Quantized Massive MIMO Systems with Multicell Coordinated Beamforming and Power Control
在本文中，我们研究了一个协调多点（CoMP）波束形成和功率控制问题的基站（BS）与大量的天线阵列下粗量化在低分辨率的模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。与高分辨率ADC和DAC系统不同，在CoMP设计中需要考虑的不可忽略的量化噪声使问题更具挑战性。首先，我们制定的总功率最小化问题的上行链路（UL）和下行链路（DL）系统的信号干扰噪声比（SINR）的约束。然后，我们推导出粗糙量化系统下的UL和DL问题的强对偶性。利用的对偶性，我们提出了一个框架，是针对一个双重的目标：发现在UL中的最佳发射功率，通过开发迭代算法在分布式的方式，并获得在DL中的最佳预编码器作为一个缩放的UL组合器的实例。在均匀发射功率和每个小区的SINR约束下，我们进一步通过分析SINR的下界来推导UL CoMP问题的确定性解决方案。最后，我们将所得结果推广到宽带正交频分复用系统，以优化所有子载波的发射功率和波束形成器。仿真结果验证了理论分析和算法的正确性。
2020-05-16 cs.IT eess.SP math.IT
Coordinated Multi-cell Beamforming for Massive MIMO: A Random Matrix Approach
研究了由N个小区、每个基站Nt个天线和每个小区K个用户终端组成的大规模多输入多输出（MIMO）系统中的多小区协作下行波束赋形问题。具体来说，我们制定了一个多小区波束形成算法的大规模MIMO系统，需要有限的信息交换量之间的BS。设计目标是在满足用户信号干扰噪声比（SINR）约束的前提下，最小化所有基站的总发射功率。该算法要求BS交换可以仅基于信道统计而不是瞬时CSI计算的参数。我们利用随机矩阵理论的工具来制定分散算法。我们还描述了一个下界的目标SINR值的集合，分散式多小区波束成形算法是可行的。我们进一步表明，我们的算法的性能渐近匹配的集中式算法与完整的CSI共享的性能。虽然原来的结果集中在最大限度地减少所有的BS的总发射功率，我们制定了一个启发式的扩展，该算法将在多小区系统中的实际约束，即个别BS的发射功率约束。最后，我们研究了不完美CSI和导频污染效应对分散算法性能的影响，并提出了一种启发式扩展算法来适应这些问题。仿真结果表明，我们的算法接近满足目标信干噪比的约束，并实现最小功率的大规模MIMO系统的制度。此外，当每个BS的天线数量与每个小区的UT数量具有相同的数量级时，与迫零波束成形相比，它还提供了大量的功率节省。
2015-04-08 cs.IT math.IT
Coordinated Transmit Beamforming for Multi-antenna Network Integrated Sensing and Communication
研究了一种多天线网络综合感知与通信（ISAC）系统，其中多个多天线基站（BS）采用协同发射波束形成服务各自关联的单天线通信用户（CU），同时复用反射信息信号进行联合目标检测。特别是，我们考虑两个目标检测的情况下，取决于BS之间的时间同步。在场景\uppercase \expandafter{\romannumeral1}中，这些BS是同步的，并且可以利用直接链路（从每个BS到目标到它自己）和交叉链路（从每个BS到目标到其他BS）上的目标反射信号进行联合检测。在场景\uppercase \expandafter{\romannumeral2}中，这些BS不同步，并且只能利用直接链路上的目标反射信号进行联合检测。对于每种情况下，我们推导出在任何给定的目标位置的特定的虚警概率下的检测概率。基于推导，我们优化了BS处的协调发射波束成形，以最大化特定目标区域上的最小检测概率，同时确保CU处的最小信号干扰噪声比（SINR）约束，但受到最大发射功率约束。在BS处。我们使用半定松弛（SDR）技术，以获得高质量的解决方案，制定的问题。数值结果表明，对于每种情况下，所提出的设计实现了更高的检测概率比基准方案的通信设计的基础上。它还表明，BS之间的时间同步是有益的，在提高检测性能，因为更多的反射信号路径被利用。
2022-11-02 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Coordinated Transmit Beamforming for Networked Integrated Sensing and Communications
本文研究网络化ISAC系统中多基站协同发射波束成形设计，在保证通信用户SINR约束下最大化目标区域最小检测概率，并通过SDR技术最优求解非凸QCQP问题。
2023-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Channel Asymmetry on Base Station Cooperative Transmission with Limited Feedback
基站（BS）协作传输，也称为协作多点传输（CoMP），是通用频率复用蜂窝系统中避免小区间干扰的一种有效方法。然而，为了获得所承诺的益处，需要巨大的反馈开销来收集信道信息。在本文中，我们分析了信道不对称，这是固有的CoMP系统，在下行链路BS合作传输有限反馈的影响。分析了量化导致的多用户CoMP系统的单用户速率损失。考虑了多小区信道的逐小区量化，将本地信道和交叉信道分别量化，在实际应用中更具有可行性。从分析和仿真结果，我们提供了一个整体的图片上的各种关键因素，导致性能损失。具体来说，我们表明，每用户的速率损失有限的反馈导致依赖于其配对用户的位置，除了依赖于自己的信噪比和量化误差，在单小区多用户多天线系统。这意味着每个用户的本地和跨信道所需的量化精度取决于其自身以及其配对用户的位置。
2010-04-27 cs.IT math.IT
Base Station Coordination Scheme for Multi-tier Ultra-dense Networks
本文研究了多层超密集网络中基于相对接收链路功率（RRLP）的协作多点联合传输（JT）。在该CoMP方案中，我们通过将相邻BS的平均接收链路功率（ARLP）与具有最强ARLP的BS（即，主链路BS）。为了分析这种CoMP方案在下行链路多层UDN中的性能，我们首先近似接收信号功率分布，并使用随机几何推导出覆盖概率。在重新审视区域频谱效率（ASE），使其更适合于在UDN的CoMP传输，我们还分析了ASE和网络能量效率（NEE）。使用模拟，我们验证了派生的覆盖概率，并调查在多层UDN的CoMP性能。仿真结果表明，在高基站密度的情况下，基于RRLP的CoMP方案的性能优于固定数目的基于最强基站的CoMP方案。我们的NEE性能的研究表明，不仅RRLP为基础的CoMP方案是更有效的比传统的non-CoMP传输的情况下，而且其NEE性能提高的平均合作BS的数量。
2020-12-18 cs.IT math.IT
Globally Optimal Base Station Clustering in Interference Alignment-Based Multicell Networks
基于干扰对齐的协调预编码是未来无线多小区网络中提高吞吐量的一种很有前途的技术。在小型网络中，所有基站通常可以联合协调它们的预编码。然而，在大型网络中，由于信道状态信息（CSI）获取开销非常高，因此需要进行基站集群。在这项工作中，我们提供了一个分支定界算法找到全局最优的基站集群。该算法主要用于对现有的次优聚类方案进行基准测试。我们提出了一个通用的用户吞吐量模型，它只依赖于长期的CSI统计。该模型假设集群内干扰对齐，并能够考虑CSI采集开销。通过最佳优先搜索枚举搜索树，并修剪可证明不存在最优解的子树，该方法收敛到最优解。修剪是使用专门推导的界限，这利用了吞吐量模型中的一些假设结构。经验表明，所提出的方法具有平均复杂度是数量级低于穷举搜索。
2016-02-26 cs.IT math.IT
Location-Aware Cross-Tier Coordinated Multipoint Transmission in Two-Tier Cellular Networks
多层蜂窝网络被认为是增强蜂窝系统提供的覆盖和数据率的有效解决方案。在多层网络中，诸如宏BS之类的高功率基站（BS）被诸如毫微微小区和/或微微小区之类的较低功率小型小区覆盖。然而，多层BS的同信道部署引起了显著影响无线网络性能的跨层干扰问题。多小区协作技术（诸如协作多点（CoMP）传输）已经被提出作为减轻多层网络中的跨层干扰的影响的有前景的解决方案。在本文中，我们提出了一种新的两层蜂窝网络中不同层BS之间的位置感知跨层协作（LA-CTC）方案，用于下行链路CoMP传输。一方面，所提出的方案仅使用CoMP传输来增强由于诸如微微小区的小小区的同信道部署而遭受高跨层干扰的用户的性能。另一方面，具有良好信号与干扰加噪声比（${\rm SINR}$）条件的用户直接由来自两层中的任一层的单个BS服务。因此，与传统的CoMP传输方案相比，可以减少回程网络上协作BS之间的数据交换。我们使用随机几何工具来量化的中断概率，可实现的数据率，每个BS的负载方面，通过使用所提出的计划获得的性能增益。我们比较了所提出的方案与文献中的其他方案的性能，例如使用合作为所有用户提供服务的方案和使用范围扩展将用户卸载到小小区层的方案。
2014-09-28 cs.IT cs.NI math.IT
Base station cooperation on the downlink: Large system analysis
本文考虑了在双小区系统中，每个基站（BS）被赋予多个天线的下行链路中最大化全网最小支持速率。这是针对不同级别的单元协作完成的。在一个极端，我们考虑单个小区处理，其中BS不注意它在另一个小区处产生的干扰。在另一个极端，我们考虑完全合作宏观波束形成。在这两者之间，我们考虑了协调波束成形，其考虑了小区间干扰，但不需要BS之间的完全合作。我们结合拉格朗日对偶和大系统分析的元素，以获得限制的信干噪比和比特率，允许所考虑的计划之间的比较。本文的主要贡献是定理，提供了简明的公式，最佳发射功率，波束成形向量，并实现信号干扰噪声比（SINR）的考虑计划。所得到的公式对于每个小区的用户数K和每个基站的天线数N趋于无穷大且具有固定比率的极限是有效的。这些定理还提供了用户占用的有效带宽的表达式，以及在相邻小区中引起的有效干扰，这允许所考虑的方案之间的直接比较。
2011-06-11 cs.IT math.IT
Base Station Cooperation with Feedback Optimization: A Large System Analysis
在本文中，我们研究反馈优化问题，最大化用户的信号干扰加噪声比（SINR）在两个小区MIMO广播信道。假设用户完全了解他们的直接和干扰信道，他们可以通过上行链路信道将此信息反馈给基站（BS）。BS然后使用信道信息来设计它们的传输方案。两种类型的反馈被认为是：模拟和数字。在模拟反馈的情况下，用户通过上行链路信道发送其未量化和未编码的CSI。在这种情况下，给定一个用户的固定发射功率，我们研究他/她应该如何最佳地分配它反馈的直接和干扰（或交叉）CSI两种类型的基站合作计划，即，多小区处理（MCP）和协调波束成形（CBF）。在数字反馈的情况下，每个用户的直接和交叉链路信道矢量分别量化，每个使用RVQ，具有不同大小的码本。然后，用户将对应码本中的量化矢量的索引发送到BS。类似于模拟反馈中的反馈优化问题，我们研究了这两种类型的合作的直接和干扰链路的最佳比特划分。我们专注于正则化的信道反转预编码结构，并在每个小区的用户数（$K$）和每个BS的天线数（$N$）趋于无穷大的大系统限制中执行我们的分析，其中它们的比率$β=\frac{K}{N}$保持固定。
2012-12-11 cs.IT math.IT
On the Outage Performance of Network NOMA (N-NOMA) Modeled by Poisson Line Cox Point Process
为了提高系统吞吐量，提出了一种用于上行链路协作多点传输（CoMP）的网络非正交多址接入（N-NOMA）技术。在所考虑的场景中，多个基站彼此协作以服务单个用户，称为CoMP用户，这与传统CoMP相同。然而，与传统CoMP不同，N-NOMA中的每个基站在以相同带宽服务CoMP用户的同时，机会主义地服务额外的用户，称为NOMA用户。CoMP用户通常位于远离基站的位置，而靠近基站的用户被调度为NOMA用户。因此，这两种用户的信道条件是非常不同的，这有利于NOMA的实现。与传统的基于正交多址的CoMP方案相比，多个基站仅服务于单个CoMP用户，所提出的N-NOMA方案可以通过服务额外的NOMA用户来支持更大的连接，并且通过避免CoMP用户单独占用频谱来提高频谱效率。一个随机几何的方法被施加到考虑N-NOMA场景的泊松聚类过程建模，在此基础上的中断概率和遍历率的封闭形式的解析表达式。数值结果表明，分析结果的准确性，也表明所提出的N-NOMA计划的优越性能。
2019-11-13 cs.IT math.IT
Market-based Short-Term Allocations in Small Cell Wireless Networks
在密集城市设置中由小型小区服务的移动用户（或UE，使用3GPP术语）可能在若干场景中突然经历其到其服务基站（BS）的信道的显著恶化，诸如在围绕高层建筑物转弯之后，或者突然的业务结阻塞UE与其服务BS之间的直接路径。在这项工作中，我们提出了一种方案，暂时增加数据率/从这个UE与额外的带宽从最近的协调多点（CoMP）集群的BS，而较慢的过程中切换到一个新的服务BS正在进行。我们强调，该附加带宽是UE通过其到当前服务BS以及在切换之后到新服务BS的主连接获得的数据率的附加带宽。本工作的关键新颖性是提出了一种分散的基于市场的资源分配方法来执行资源分配以支持协调波束成形（CB）CoMP。它可扩展到大量UE和BS，并且它是快速的，因为资源分配是在BS和UE之间双边进行的。一旦已经进行了对UE的资源分配，就按照通常的CB方法进行传输的协调。因此，所提出的方法具有以下益处：使UE快速接入其期望量的资源，而无需等待切换完成，或者在UE知道其将被分配用于从服务BS接收传输的资源之前报告信道状态信息。
2020-05-09 cs.IT math.IT
Asynchronous Distributed Coordinated Hybrid Precoding in Multi-cell mmWave Wireless Networks
针对多小区毫米波网络，提出异步分布式混合波束成形框架及鲁棒算法，在仅需有限信息交换的条件下降低总发射功率与信令开销，有效抑制小区间干扰并提升收敛性能。
2024-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
A Tractable Model for Non-Coherent Joint-Transmission Base Station Cooperation
针对非相干联合传输基站协作问题，提出了一种简单易行的分析模型。除了蜂窝网络的具体方面，如BS密度，信道衰落，平均路径损耗和干扰，该模型还捕获相关的合作机制，包括以用户为中心的BS聚类和信道相关的合作激活。所有BS的位置由泊松点过程建模。使用随机几何工具，信号与干扰加噪声比（$\mathtt{SINR}$）分布与合作的特点是精确的一般保持形式。然后将结果应用于最近感兴趣的实际设计问题。我们发现，增加网络范围的BS密度提高了$\mathtt{SINR}$，而增益增加的路径损耗指数。对于基于导频的信道估计，对于典型值，平均频谱效率在$7$ BS左右的簇大小处饱和，而与回程质量无关。最后，它表明，簇内频率复用是有利的，在中等负载的细胞慷慨的合作激活，而簇内协调调度可能会更好地在轻负载的细胞保守的合作激活。
2014-07-16 cs.IT cs.NI math.IT
Status Updating via Integrated Sensing and Communication: Freshness Optimisation
University of London（伦敦大学）；CentraleSupélec, University of Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学中央理工-高等电力学院）；University of Maryland College Park（马里兰大学帕克分校）
研究集成感知与通信（ISAC）系统中感知与通信协同，在可靠性和资源约束下维持态势感知。将其建模为无限期马尔可夫决策过程，证明最优策略有单调阈值结构，数值分析验证理论结果。
2026-07-07 cs.IT math.IT math.OC
Competition vs. Cooperation: A Game-Theoretic Decision Analysis for MIMO HetNets
针对多输入多输出（MIMO）干扰异构无线网络（HetNet）中基站（BS）之间下行链路中的竞争与合作问题进行了研究。本研究提出一种场景，其中一个宏蜂窝基站（MBS）和一个同信道毫微微蜂窝基站（FBS），每个同时服务于自己的用户设备（UE），必须选择作为单独的系统或合作的协作多点传输（CoMP）。本文将非合作博弈和合作博弈的理论统一应用于决策过程的分析。假设竞争系统的BS以\emph{}最大期望和速率\emph{}（MESR）\emph{}相关均衡\emph{}（CE）操作，将其与CoMP的值进行比较以建立联盟的稳定性。证明了在宏小区用户设备（MUE）和FBS之间存在一个阈值地理间隔$d_{\text{th}}$，在该阈值下协调区域非空。通过仿真验证了理论结果。
2014-02-21 cs.GT cs.IT cs.NI
