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
Optimality Properties, Distributed Strategies, and Measurement-Based Evaluation of Coordinated Multicell OFDMA Transmission
多小区系统的吞吐量固有地受到干扰和可用通信资源的限制。协调的资源分配是高效性能的关键，但是对回程信令和计算资源的需求随着小区、终端和子载波的数量而快速增长。为了解决这个问题，我们提出了一种新的多小区框架与动态合作集群，每个终端联合服务的一小组基站。每个基站仅协调对相邻终端的干扰，从而限制回程信令并使框架可扩展。该框架可以描述从干扰信道到理想的联合多小区传输的任何内容。资源分配（即，预编码和调度）被公式化为优化问题（P1），其性能由信号干扰噪声比（SINR）的任意单调函数和任意线性功率约束来描述。虽然（P1）是非凸的并且难以最优求解，但是我们能够证明：1）单流波束成形的最优性; 2）全功率使用的条件;以及3）基于零和一之间的几个参数的预编码参数化。这些最优性属性被用来提出低复杂度的策略：一个集中式的计划和一个分布式的版本，只需要本地信道的知识和处理。我们评估测量的多小区信道的性能，并观察到所提出的策略实现接近最佳的性能之间的集中式和分布式的解决方案，分别。此外，我们表明，多小区干扰协调可以给大幅度提高和性能，但联合传输是非常敏感的同步错误，一些终端可能会遇到性能下降。
2012-09-10 cs.IT math.IT
Convex Approximated Weighted Sum-Rate Maximization for Multicell Multiuser OFDM
本文研究了下行多小区多用户正交频分复用系统中的加权和速率最大化问题。每个基站的发射功率约束下的WSRMax问题是已知的NP-难，最优解是计算上非常昂贵的。我们提出了两个不太复杂的次优凸逼近解，这是基于序贯参数凸逼近方法。我们推导出可证明更快收敛的迭代凸逼近技术，局部优化加权和率函数。这两个迭代的解决方案被发现收敛到局部最优解相比，其他众所周知的技术在几个迭代。数值结果表明了所提方法的有效性和优越性。
2017-08-15 cs.IT math.IT
Adaptive Multicell 3D Beamforming in Multi-Antenna Cellular Networks
我们考虑一个蜂窝网络与多天线基站（BS）和单天线用户，多小区合作，不完善的信道状态信息，定向天线每个垂直可调波束。我们调查的BS天线图案，表示为倾斜，所考虑的网络的性能时，采用传统的单小区传输或完全合作的多小区传输的仰角的影响。利用这项调查的结果，我们提出了一种新的混合多小区合作技术，其中小区间的干扰是通过在水平平面的合作波束成形或协调波束成形在垂直平面的无线信道，表示为自适应多小区3D波束成形控制。其主要思想是将覆盖区域划分为两个不相交的垂直区域，并在服务每个区域时在BS处采用多小区协作策略。一个公平的调度器被用来共享垂直区域之间的时隙。结果表明，所提出的技术可以实现与完全协作传输相当的性能，但复杂性和信令要求显着降低。为了使性能分析的计算效率，不同的波束形成策略下的用户遍历速率的解析表达式也推导出来。
2015-09-07 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
Resource Allocation for Downlink Cellular OFDMA Systems: Part I - Optimal Allocation
在这对文件（第一部分和第二部分在这个问题），我们调查的问题，在扇区化的两个小区的下行链路OFDMA系统受到多小区干扰的功率控制和子载波分配。如WiMAX所建议的，我们假设可用带宽的第一部分可能被不同的基站重用（并且因此受到多小区干扰），并且带宽的第二部分以正交方式在不同的基站之间共享（并且因此受到保护免受多小区干扰）。虽然多小区资源分配的问题在这种情况下是非凸的，我们在第一部分中提供的全球解决方案的一般形式。特别是，最佳的资源分配原来是“二进制”的意义上说，除了在每个小区中的最多一个非授权用户，任何用户接收数据，或者在重用的带宽或在受保护的带宽，但不是在这两个。最优资源分配的确定实质上归结为后一个最优位置的确定。
2009-08-28 cs.IT math.IT
Coordinated Multicell Multicast Beamforming Based on Manifold Optimization
多播波束赋形是下一代无线蜂窝网络支持高速率内容分发服务的关键技术。本文研究了多小区网络中下行链路多播波束形成的协调设计问题。目标是在单个基站功率约束下，最大化所有用户的最小信号干扰噪声比。我们利用分数形式的目标函数和几何性质的约束重新制定的问题作为一个参数流形优化程序。然后，我们提出了一个低复杂度的Dinkelbach型算法相结合的自适应指数平滑和黎曼共轭梯度迭代，这是保证收敛。数值实验表明，该算法优于现有的基于SDP的方法和基于DC规划的方法，并达到接近最优的性能。
2017-07-12 cs.IT math.IT
Coordinated Regularized Zero-Forcing Precoding for Multicell MISO Systems with Limited Feedback
研究了有限反馈多小区多用户多输入单输出系统的协调正则迫零预编码。我们首先推导出一个近似的预期信号与干扰加噪声比的建议计划与完美的信道方向信息（CDI）在基站（BS）。我们还推导出一个预期的SINR近似有限反馈系统与随机矢量量化（RVQ）的码本CDI在BS。使用基于RVQ的有限反馈CDI的预期干扰结果，我们提出了一种自适应反馈比特分配策略，通过划分服务和小区外干扰信道之间的比特总数来最小化预期干扰。数值结果表明，所提出的自适应反馈比特分配方法提供了一个频谱效率增益比现有的协调迫零方案。
2016-02-17 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
Adaptive Bit Partitioning for Multicell Intercell Interference Nulling with Delayed Limited Feedback
基站协作可以在发射机处利用用户的信道状态信息（CSI）的知识来管理同信道干扰。用户必须使用有限带宽的回程链路来反馈期望信道和干扰信道的CSI。用于单小区有限反馈的现有码本设计可以通过在多个信道之间划分可用反馈资源来用于多小区协作。在本文中，提出了一种新的反馈比特分配策略，作为在通信链路中的延迟和在下行链路中的接收信号强度的函数。信道的时间相关性建模为一个函数的延迟使用高斯马尔可夫模型。推导了位划分的封闭形式表达式，以分配更多的位来分配具有较小延迟的较强通道，并分配较少的位来分配具有较大延迟的较弱通道，假设随机矢量量化。蜂窝网络模拟表明，该算法产生更高的和速率比等比特分配技术。
2010-10-14 cs.IT math.IT
Multicell Zero-Forcing and User Scheduling on the Downlink of a Linear Cell Array
协作基站传输因其在提高无线网络容量方面的潜力而受到广泛关注。然而，在同一时间，可实现的总和速率与单小区处理（SCP）的规模最佳的用户数量在瑞利衰落条件下。因此，人们可能会问，从总速率的角度来看，BS协调的价值是否在多用户机制中受到限制。考虑到这一点，我们考虑多小区迫零波束成形（ZFBF）的下行链路上的线性单元阵列。我们首先确定波束成形的权重和最优调度策略下的每基地的功率约束。然后，我们比较了在最优调度之后，分别使用SCP和ZFBF实现相同平均SINR所需的每个小区的用户数量m和n。具体地说，我们证明了m/n的比值随n的增长呈几何增长。最后，我们证明了ZFBF和SCP之间的总速率的增益是显着的用户数的所有实际值。
2009-11-06 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
Joint User Pairing and Association for Multicell NOMA: A Pointer Network-based Approach
The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文研究了多小区非正交多址（NOMA）系统中的联合用户配对与关联问题。我们考虑一个场景，其中用户设备（UE）位于配备有多个基站的多小区网络。每个基站具有多个正交物理资源块（PRB）。可以使用NOMA将每个PRB分配给一对UE。每个UE具有由任何一个基站服务的额外自由度，这进一步增加了联合用户配对和关联算法设计的复杂度。利用最近成功地使用机器学习来解决数值优化问题，我们制定了联合用户配对和关联问题作为一个组合优化问题。该解决方案是使用一种名为指针网络（PtrNet）的新兴深度学习架构找到的，与基于迭代算法的解决方案相比，该架构具有较低的计算复杂性，并已被证明可实现接近最佳的性能。PtrNet的训练阶段基于深度强化学习（DRL），不需要使用公式化问题的最优解作为训练标签。仿真结果表明，所提出的联合用户配对和关联方案在总数据率方面达到了接近最优的性能，比随机用户配对和关联启发式算法的性能提高了30%。
2020-04-15 cs.IT cs.LG eess.SP
Spatial Topology Adjustment for Minimizing Multicell Network Power Consumption
虽然基站（BS）的部署变得越来越密集以便适应业务需求的增长，但是这些BS在除高峰时间之外的大多数时间期间可能未被充分利用。因此，这些未充分利用的BS的去激活被认为是降低网络功耗的关键;然而，剩余的活动BS应该增加它们的发射功率，以便填充由BS关闭引起的网络覆盖空洞。本文通过综合考虑基站的空间分布、基站发射功率、基站功耗行为、无线传播环境和频率复用等因素，研究了基站关闭对网络功耗最小化的有利影响和不利影响之间的最优平衡。当基站部署根据一个齐次泊松点过程，次优和近似的设计问题，制定为几何规划和解决方案，导致深刻的设计原则的关键设计参数，包括空间密度，发射功率，和频率复用的剩余活动BS。数值结果表明，这些解决方案是非常接近的最佳平衡。
2014-03-18 cs.IT math.IT
Cooperative Multi-Cell Networks: Impact of Limited-Capacity Backhaul and Inter-Users Links
预计合作技术将对蜂窝网络或更一般的基础设施网络的性能产生重大影响。多小区处理（基站之间的合作）和中继（在用户级别的合作）目前正在调查。在这份报告中，最近的结果，关于性能的多小区处理和用户合作的假设下，容量有限的基站间和用户间的链接，分别进行审查。调查的重点是非衰落的上行链路和下行链路信道的简单蜂窝系统模型的相关结果。分析处理，促进这些简单的设置，提高了洞察力有限的能力限制所施加的限制，通过合作技术实现的收益。
2007-10-20 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Spectrum Sharing Full-Duplex Multicell Networks
本文研究了全双工多小区网络的自由度，该网络在非正交设置中在多个小区之间共享频谱。在所考虑的网络中，我们假设具有多个发射和接收天线的{ \em全双工}基站与多个单天线移动用户通信。通过在多个小区之间共享频谱并且（同时）启用全双工无线电，网络可以更灵活地利用频谱，但是同时，与具有用于不同小区和上行链路-下行链路业务的单独专用频带的网络相比，网络受到多个干扰源的影响。因此，为了利用频谱使用的额外自由度，干扰管理是一个关键因素。在这项工作中，我们提出了一种新的策略，干扰对齐的基础上，考虑到小区间的干扰和小区内的干扰所造成的频谱共享和全双工建立一个一般的可扩展性结果的总和自由度的考虑网络。配对上的总和自由度，这是在一定条件下紧的上限，我们演示了如何频谱共享和全双工可以显着提高吞吐量超过传统的蜂窝网络，特别是对于网络与大量的用户和/或细胞。
2016-05-09 cs.IT math.IT
CB-REFIM: A Practical Coordinated Beamforming in Multicell Networks
多小区系统的性能不可避免地受到干扰和可用资源的限制。虽然可以通过基站（BS）协调来减轻小区间干扰，但是对BS间信息交换和计算复杂性的需求随着小区、子载波和用户的数量而快速增长。另一方面，现有的一些协作波束形成方法需要计算矩阵的伪逆或广义特征向量，这在实际系统中难以实现。为了解决这些问题，我们提出了一种新的线性波束成形跨越一组协调的小区，只有有限的回程信令。资源分配（即预编码和功率控制）被公式化为具有信号与干扰加噪声比（SINR）的目标函数的优化问题，以便在功率约束下最大化瞬时加权和速率。虽然原问题是非凸的，很难得到最优解，但基于Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件给出了一个迭代算法。为了具有低计算复杂性和信令开销的实用解决方案，我们提出了CB-REESTING（基于协调波束成形参考的干扰管理），并显示最近提出的REESTING算法可以被解释为CB-REESTING的特殊情况。我们通过广泛的模拟评估CB-REESTING，并观察到所提出的策略达到接近最佳的性能。
2014-07-09 cs.IT math.IT
Adaptive Spatial Intercell Interference Cancellation in Multicell Wireless Networks
下行链路空间小区间干扰消除（ICIC）被考虑用于使用多个发射天线来减轻其它小区干扰。我们探讨的一个原则问题是，ICIC还是简单的标准单小区波束成形更好。我们探讨这个问题的分析，并表明，波束成形是首选的边缘SNR（信噪比）时，所有用户低（$<0$ dB），和ICIC是首选的边缘SNR高（$>10$ dB）时，例如在城市设置。在中等SNR，建议的自适应策略，其中多个基站联合选择基于用户位置的传输策略，优于两者，同时需要比纯ICIC方法更低的反馈速率。所采用的度量是总和速率，这通常是一个可疑的度量蜂窝系统，但令人惊讶的是，我们表明，即使有这个奖励功能的自适应策略也提高了公平性。当信道信息由有限反馈提供时，还研究了引起的量化误差的影响。结果表明，ICIC与精心设计的反馈策略仍然提供了显着的吞吐量增益。
2009-09-22 cs.IT math.IT
Distributed Long-Term Base Station Clustering in Cellular Networks using Coalition Formation
干扰对齐（IA）是一种很有前途的技术，在多小区网络中的干扰缓解，由于其能够完全消除小区间干扰，通过线性预编码和接收滤波。在小型网络中，所需的信道状态信息（CSI）的量是适度的，因此IA通常在所有基站上联合应用。然而，在大型网络中，其中信道相干时间与获得所需CSI所需的时间相比较短，必须应用基站聚类。我们将这种集群多小区网络建模为一组联盟，其中CSI获取和IA预编码在每个联盟内独立执行。我们开发了一个长期的吞吐量模型，其中包括CSI采集开销和作为联盟结构的函数的干扰缓解能力的水平。给定的吞吐量模型，我们制定了一个联盟的游戏中所涉及的基站是理性的球员。允许个别偏差的球员，我们制定了一个分布式的联盟形成算法，具有低复杂性和低通信开销，导致一个单独的稳定联盟结构。动态聚类只使用长期CSI进行，但我们也提供了一个强大的短期预编码算法，占联盟间的干扰时，频谱共享联盟之间应用。数值模拟表明，分布式联盟形成一般能够达到长期的总吞吐量在10%的全球最优。
2016-02-25 cs.IT math.IT
Large-Scale MIMO versus Network MIMO for Multicell Interference Mitigation
本文比较了两种重要的下行链路多小区干扰抑制技术，即大规模（LS）多输入多输出（MIMO）和网络MIMO。我们考虑一个合作的无线蜂窝系统工作在时分双工（TDD）模式，其中每个合作集群包括$B$基站（BS），每个配备有多个天线和调度$K$单天线用户。在LS-MIMO系统中，每个BS采用$BM$天线不仅服务于其调度的用户，而且使用迫零（ZF）波束成形来消除对协作集群内的其他用户造成的干扰。在网络MIMO系统中，每个BS仅配备有$M$天线，但是通过回程链路上的数据和信道状态信息交换以及使用ZF波束成形的联合下行链路传输来实现干扰消除。两种系统都能够完全消除集群内干扰，并为每个用户提供相同数量的空间自由度。假设由TDD提供的上行链路-下行链路信道互易性，两个系统在上行链路导频传输阶段期间经受相同的信道捕获开销。此外，每个集群处的可用总功率是固定的，并且假设在两个系统中跨下行链路波束均匀分布。建立在信道分布函数和使用工具从随机排序，本文表明，然而，从性能的角度来看，用户体验更好的服务质量，平均在小尺度衰落，LS-MIMO系统下比网络MIMO系统。多小区网络的数值仿真表明，这一结论也适用于正则化ZF波束形成方案。因此，考虑到在每个BS处添加过多数量的天线的可能的较低成本，LS-MIMO可以是朝向蜂窝网络中的干扰减轻的优选路线。
2014-07-22 cs.IT math.IT
Globally Optimal Beamforming Design for Downlink CoMP transmission with Limited Backhaul Capacity
本文考虑了一种多小区下行链路信道，其中多个基站（BS）通过联合预编码从中央处理器在有限容量的回程链路上传输的共享数据来协作地为用户服务。我们共同设计的波束成形器和BS用户链路选择，以便最大限度地提高总速率受到用户特定的信号干扰噪声（SINR）的要求，每BS回程容量和每BS功率约束。由于所考虑的问题的现有解决方案是次优的，其最优性仍然是未知的，由于缺乏全局最优的解决方案，我们提出了一个全局最优算法的兴趣问题的特点，这一差距。具体而言，所提出的方法是定制的分支定界算法应用于离散单调优化的通用框架。我们表明，所提出的算法收敛有限次数的迭代后，可以作为一个基准，现有的次优解决方案和那些将在未来开发类似的情况下。在这方面，我们数值比较所提出的最佳解决方案，以目前的最先进的，这表明，这种次优方法只能达到70%至90%的最佳性能。
2017-03-17 cs.IT math.IT
On the Spatial Degrees of Freedom of Multicell and Multiuser MIMO Channels
研究了多小区多输入多输出（MIMO）多址接入信道（MAC）在常信道系数下的自由度的逆性和可解性。我们假设L>1个同质小区，每个小区有K>0个用户，其中用户有M个天线，基站配备有N个天线。该L小区和K用户MIMO MAC的自由度外边界被公式化。所表征的外边界使用来自对L小区异构MIMO网络的总自由度的限制的洞察。我们还通过一个例子表明，选择一个发射机和执行部分消息共享的方案优于多个分布式传输策略的总自由度。简单的线性方案达到外边界（即，实现最佳自由度的那些）是针对少数情况进行探索的。获得最佳自由度的所需空间维度的条件以K、L和发送流的数量来表征。通过使用发射迫零和零空间干扰对准来检查两小区MIMO MAC的最佳自由度，并且随后示出简单的接收迫零来提供L>1的最佳自由度。通过上下行链路的对偶性，本文的自由度结果同样适用于下行链路。在下行链路中，我们研究了L小区MIMO干扰信道的自由度，探索多用户分集。强收敛模式的瞬时自由度的用户数的增加的特点。
2016-10-01 cs.IT math.IT
NOMA-based Improper Signaling for Multicell MISO RIS-assisted Broadcast Channels
针对多小区 RIS 辅助广播信道的残余干扰问题，提出联合 NOMA 与 IGS 的优化方案，在过载场景下显著提升最小加权速率和能效。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Resource Optimization for Multicell Networks with Wireless Energy Harvesting Relays
本文首先考虑了一个多小区网络部署，其中每个小区的基站（BS）与其小区边缘用户通信的协助下，放大转发（AF）中继节点。配备功率分配器和无线能量收集器，自持中继器从接收到的信号中收集射频（RF）能量，以处理和转发信息。我们的目标是开发一种资源分配方案，联合优化（i）BS发射功率，（ii）接收功率分配因子的能量收集和信息处理在中继，和（iii）中继发射功率。面对小区间强干扰和有限的无线资源，我们制定了三个高度非凸的问题与目标的总和速率最大化，最大最小吞吐量公平性和总和功率最小化。为了解决这些具有挑战性的问题，我们建议采用逐次凸逼近（SCA）的方法，并设计基于几何规划和凸函数差分规划的迭代算法。所提出的算法将非凸问题转化为一系列凸问题，每一个凸问题都可以用邻域点法非常有效地求解。我们证明了我们的算法收敛到满足Karush-Kuhn-Tucker条件的局部最优解。然后，我们扩展我们的结果的情况下，解码和转发（DF）中继可变时隙持续时间。我们表明，在这种情况下，我们的资源分配解决方案提供了更好的吞吐量比AF对应具有相同的时隙持续时间，虽然在更高的计算复杂性。数值结果证实，所提出的联合优化解决方案大大提高了网络性能，与无线电资源参数单独优化的情况相比。
2015-03-24 cs.IT math.IT
Precoder Design for Signal Superposition in MIMO-NOMA Multicell Networks
具有差信道条件的用户（诸如在小区边缘处的用户）的吞吐量是无线系统中的瓶颈。功率预算的主要部分必须被分配以服务于这些用户，以保证他们的服务质量（QoS）要求，妨碍其他用户的QoS，从而损害系统的可靠性。在非正交多址（NOMA）中，发送给信道条件差的用户的消息由其自身和信道条件较好的另一个用户解码。在消除了前者的干扰之后，预定给后者的消息随后由其自身连续地解码。因此，通过这种特定的连续解码和干扰消除，提高了总的信息吞吐量。本文旨在设计用于NOMA多输入多输出多蜂窝系统基站信号叠加的线性预编码器/波束形成器，以最大化受用户QoS要求约束的总体和吞吐量，该QoS要求独立于用户的信道条件。这个设计问题被制定为一个高度非线性和非光滑的非凸约束下的函数的最大化，这是非常具有挑战性的计算。路径跟踪算法的解决方案，这只调用一个简单的凸问题的中等规模在每次迭代开发。生成一系列改进的点，这些算法至少收敛到一个局部最优。广泛的数值模拟，然后提供证明他们的优点。
2017-06-06 cs.IT math.IT
Globally Optimal Joint Uplink Base Station Association and Beamforming
近年来，联合基站（BS）关联和波束形成问题得到了广泛的研究，但即使是最简单的SISO情况下的计算复杂性也没有被完全表征。在本文中，我们考虑的上行链路SISO/SIMO蜂窝网络下的最大-最小公平性准则的问题。我们首先证明了SISO和SIMO方案的问题是多项式时间可解的。其次，我们提出了一个基于固定点的二叉搜索（BS-FP）算法的SISO和SIMO的情况下，QoS（服务质量）约束的子问题，解决了在每一步由一个固定点的方法。第三，我们提出了一个规范化不动点（NFP）迭代算法来直接求解原问题，并证明了它的几何收敛性。虽然不知道NFP算法是否是多项式时间算法，但根据经验，它比多项式时间算法快几个数量级收敛到全局最优值，使其适合于大规模网络中的应用。
2015-12-15 cs.IT math.IT
Sectoring in Multi-cell Massive MIMO Systems
本文研究了一个典型的大规模MIMO系统的下行链路，当每个基站是由三个天线阵列与定向天线单元服务的120度的二维空间。提供了可实现速率的下限。此外，制定了一个功率优化问题，因此，集中式和分散式功率分配方案提出。仿真结果表明，在多小区大规模MIMO系统中，通过增加接收信号功率和降低“导频污染”干扰，在基站处使用定向天线和扇区划分可以显著提高可达速率。此外，它表明，使用优化的功率分配可以提高系统中的0.95似然率显着。
2017-07-27 cs.IT math.IT
Joint Base Station Clustering and Beamformer Design for Partial Coordinated Transmission in Heterogenous Networks
本文研究了多小区MIMO异构网络中的干扰管理问题。在每个小区内，存在大量的分布式微/微微基站（BS），其可以潜在地被协调用于联合传输。为了减少协调开销，我们考虑以用户为中心的BS集群，使每个用户只由少量（可能重叠）BS服务。因此，给定的信道状态信息，我们的目标是联合设计的BS聚类和线性波束形成器的网络中的所有BS。在本文中，我们制定这个问题从{稀疏优化}的角度来看，并提出了一个有效的算法，是基于迭代求解一系列的组LASSO问题。所提出的算法的一个新的特点是，它执行BS集群和波束成形器的设计联合，而不是分开，因为在现有的方法进行部分协调传输。此外，通过调整非光滑正则化效用函数中的单个惩罚参数，可以控制聚类的大小。该算法的收敛性（局部最优解）得到保证，其有效性通过广泛的仿真证明。
2012-11-28 cs.IT 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
Cellular Systems with Full-Duplex Compress-and-Forward Relaying and Cooperative Base Stations
在本文中提供的优势，由移动终端（MT）通过专用中继终端（RT）接收的信号发送的多小区处理进行了研究。假设每个RT能够全双工操作并且接收相邻中继终端的传输。针对小区内TDMA和非衰落信道，在Wyner提出的上行链路模型的基础上，提出了一种简化的中继辅助上行链路蜂窝模型。假设一个游牧应用，其中的RT是不经意的MT的码本，一种形式的分布式压缩和转发（CF）方案与解码器侧信息被采用。每细胞的CF计划的和率推导，并给出作为一个简单的不动点方程的解决方案。该可实现的速率揭示了CF方案能够完全消除中继间干扰，并且对于强RT传输功率，它接近“割集样”上界。CF率也示出超过放大和转发方案的速率，通过数值计算的系统参数的范围很广。
2008-05-01 cs.IT math.IT
Interference Alignment with Partially Coordinated Transmit Precoding
在本文中，我们介绍了一种有效的干扰对齐（IA）算法，利用部分协调传输预编码，以提高并发无干扰传输的数量，即，多小区下行链路中的复用增益。提出的协调模型是这样的，每个基站同时发送到两个用户和每个用户由两个基站服务。首先，我们在一个K-用户系统中的信息理论上界的自由度（DOF），通用IA是适当的时，$K \leq 3$，而建议的部分协调IA是适当的时，$K \leq 5$。然后，我们得到一个非迭代，即，一枪，IA算法的建议方案时，$K \leq 5$。我们表明，对于一个给定的延迟，回程数据率的要求，所提出的方法与K线性增长。Monte-Carlo仿真结果表明，在实际信噪比水平下，该算法比迭代IA算法具有更高的系统吞吐量。
2011-03-22 cs.IT 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
Energy-Efficient Resource Allocation in Massive MIMO-NOMA Networks with Wireless Power Transfer: A Distributed ADMM Approach
在多小区大规模多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）网络中，具有多个天线的基站（BS）在下行链路中递送它们的射频能量，并且物联网（IoT）设备使用它们收集的能量来支持上行链路数据传输。本文研究了具有无线功率传输（WPT）的多小区大规模MIMO NOMA网络的能量效率（EE）问题。为了最大化网络的EE，我们提出了一种新的联合功率，时间，天线选择，和子载波资源分配方案，它可以适当地分配能量收集和数据传输的时间。分别考虑了理想信道状态信息和非理想信道状态信息，并分析了它们的EE性能。在服务质量（QoS）的要求下，制定EE最大化问题，这是非平凡的，由于非凸性。首先采用非线性分式规划方法将问题转化为凸问题，然后提出一种基于分布式交替方向乘子法（ADMM）的求解方法。仿真结果表明，与其他方法相比，该算法可以在较少的迭代次数内快速收敛，并能获得更好的EE性能。
2021-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Towards Massive MIMO 2.0: Understanding spatial correlation, interference suppression, and pilot contamination
自2010年Marzetta的开创性论文以来，大规模多输入多输出已经从具有无限数量天线的理论概念转变为实用技术。这些关键概念已在5G中采用，并且具有$M=64$全数字收发器的基站（BS）已在sub-6，GHz频带中进行商业部署。快速的进展是由许多坚实的研究贡献，其中绝大多数假设空间不相关的信道和信号处理方案开发的单细胞操作。这些假设使得大规模多输入多输出的性能分析和优化易于处理，但是具有三个主要警告：1）实际信道是空间相关的; 2）可以通过多小区处理获得大的性能增益，而无需BS协作; 3）由导频污染引起的干扰产生有限的容量限制，如$M\to\infty$。有一条细线的文件，避免了这些警告，但结果很容易错过。因此，本教程文章解释了考虑空间信道相关性和使用为多小区网络设计的信号处理方案的重要性。我们目前的基本限制大规模多输入多输出，这不是由导频污染，但能够获得信道统计的最新结果。这些结果将指导我们迈向下一个级别的大规模多输入多输出，我们称之为“大规模多输入多输出2.0”。
2019-10-05 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Mode Selection in D2D-Enabled Multi-Base Station Systems
在本文中，我们认为设备到设备（D2D）通信下的上行链路蜂窝网络与多个基站（BS），其中每个用户可以在传统的蜂窝模式（通过BS）和D2D模式（通过连接邻近用户）之间切换，即模式选择。我们对BS施加负载均衡约束以有效地利用资源。模式选择和用户关联的联合问题被表述为一个组合问题和NP完全问题。我们采用基于图的方法来解决这个问题的全局最优的多项式时间。为了进一步降低算法复杂度，本文还提出了一种基于对偶方法的分布式算法。我们表明，所提出的分布式算法达到了几乎相同的性能，建议的最佳图为基础的算法。
2016-02-22 cs.IT math.IT
Performance Analysis of ZF Receivers with Imperfect CSI for Uplink Massive MIMO Systems
本文研究了多小区环境下大规模多输入多输出系统的上行链路。由于基站（BS）使用从用户发送的导频信号来估计信道状态信息（CSI），因此实际上每个BS将具有不完美的CSI。假设采用迫零方法消除多用户干扰，推导了基站在不理想CSI下的信干噪比（SINR）、可达速率、中断概率和符号出错率的概率密度函数（PDF）的精确解析表达式。的SER的上限也推导出任意数量的天线在BS。此外，我们推导出的情况下，在BS的天线的数量趋于无穷大的可实现的速率的上限，并通过给出数值结果的分析进行了验证。
2016-06-10 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
Efficiently and Globally Solving Joint Beamforming and Compression Problem in the Cooperative Cellular Network via Lagrangian Duality
考虑协作蜂窝网络中的联合波束成形和量化问题，其中多个中继类基站（BS）通过速率受限的前传链路连接到中央处理器（CP），协作地为用户服务。这个问题可以被公式化为总发射功率的最小化，服从所有用户的信号与干扰加噪声比（SINR）约束和所有中继类BS的前传速率约束。在本文中，我们首先表明，有没有考虑的问题和它的拉格朗日对偶之间的对偶间隙，显示所考虑的问题的半定松弛（SDR）的紧密性。然后，我们提出了一个有效的算法的基础上拉格朗日对偶求解所考虑的问题。该算法明智地利用了所考虑的问题的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件的特殊结构，并通过两个不动点迭代找到满足KKT条件的解。所提出的算法是高效的（因为在两个固定点迭代中评估函数在计算上是便宜的），并保证找到问题的全局解。仿真结果表明了该算法的有效性和正确性。
2022-02-11 cs.IT eess.SP math.IT
Secure RIS-Aided Multicasting: Globally Optimal Beam Management and Discrete-Phase RIS Configuration
Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）
针对RIS辅助多播中的离散相位、共谋窃听和静态波束问题，提出联合优化RIS配置与基站波束管理的最小化窃听SNR方案，通过MIQCP全局最优求解，实现高达58%的安全增益。
2026-09-21 cs.IT cs.NI eess.SP
