Multi-Cell 6DMA: Cooperative Interference Management and Antenna Rotation Optimization
The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳））；University of Waterloo（滑铁卢大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本文研究了一种多小区六维可移动天线（6DMA）网络，旨在通过协作干扰管理提升下行链路通信性能。通过联合优化短时下行预编码和长时6DMA旋转，提出了一种平均加权总速率最大化问题，以解决多小区系统中的天线旋转设计和传输预编码固有的耦合问题。
2026-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Indoor Massive MIMO Deployments for Uniformly High Wireless Capacity
提供始终如一的高无线容量对于支持未来数字企业所需的应用变得越来越重要。在本文中，我们提出了本征方向感知ZF（EDA-ZF）与基站（BS）和分布式干扰抑制之间的部分协调作为一种实用的方法来实现这一目标。我们将我们的解决方案与迫零（ZF）和网络MIMO（NeMIMO）进行比较，迫零既不需要BS协调也不需要小区间干扰减轻，网络MIMO（NeMIMO）中，完全BS协调实现了集中式小区间干扰管理。我们还评估了三个子6 GHz部署与不同的BS密度-稀疏，中间和密集-所有固定的天线总数和辐射功率的计划的性能。广泛的模拟表明：（i）实现所提出的EDA-ZF的室内大规模MIMO为所有用户提供了一致的良好速率;（ii）除非实现完全协调，否则室内网络密集化是有害的;（iii）部署NeMIMO在强室外干扰下是有回报的，特别是对于小区边缘用户。
2017-10-10 cs.IT math.IT
On Achievable Degrees of Freedom for the Frequency-Selective K-User Interference Channel in the Presence of an Instantaneous Relay
本文研究了具有多个接收和发射天线的瞬时中继（IR）存在时频率选择性K用户干扰信道的自由度（DoF）。我们研究了两个场景的基础上的红外天线的合作能力。首先，我们假设IR接收和发射天线可以相互协调，其中每个发射天线的发射信号可以取决于所有接收天线的接收信号，并且我们推导出该模型的可实现的自由度。在我们的干扰对齐方案中，我们将接收机分为两组，称为干净和脏接收机。我们设计我们的计划，使一部分的消息干净的接收机可以在IR解复用。因此，IR可以使用这些消息流的干扰消除在干净的接收机。接下来，我们考虑一个IR，其天线没有相互协调，其中每个发射天线的发射信号只取决于其相应的接收天线的接收信号，我们推导出一个可实现的自由度为它。我们表明，可实现的自由度大大降低相比，协调的情况下。在这两个模型中，我们的方案实现了最大的K自由度，如果发射和接收天线的数量是一个有限的阈值以上。
2021-09-20 cs.IT math.IT
Efficient Linear Precoding in Downlink Cooperative Cellular Networks with Soft Interference Nulling
提出了一种简单的线路网络模型来研究下行蜂窝网络。在没有基站协作的情况下，系统是干扰受限的。当允许基站联合编码用户信号时，干扰限制被克服，但是实现容量的脏纸编码方案对于实际实现来说可能太复杂。提出了一种新的线性预编码技术--软干扰置零（SIN）技术，该技术在全网络协调下至少具有迫零（ZF）波束成形的性能。与ZF不同，SIN允许干扰的可能性，但过度惩罚干扰。通过求解凸优化问题来计算SIN预编码器，并将该公式扩展到多天线信道。SIN可以应用时，只有有限数量的基站合作，它表明，SIN下部分网络协调可以优于全网络协调ZF在中等信噪比。
2009-09-24 cs.IT math.IT
Massive-MIMO Meets HetNet: Interference Coordination Through Spatial Blanking
在本文中，我们研究了异构蜂窝网络（HetNet）的下行链路性能，其中宏小区和小小区共享相同的频谱，因此相互干扰。我们假设用户集中在小区中的某些区域，即，它们形成热点。虽然假设一些热点在其附近具有小小区，但是其他热点直接由宏小区服务。由于每个热点的相对小的区域，位于特定热点中的用户看起来几乎与宏小区位于同一位置，宏小区通常部署在某个高度处。假设在宏小区处有大量天线，我们利用信道向量中的这种方向性来获得空间消隐，即，仅在某些方向上集中传输能量，同时为位于其它方向上的小小区创建传输机会。除了这种固有的干扰抑制之外，我们还开发了三种低复杂度的干扰协调策略：（i）基于小型小区接收到的或对所调度的宏小区热点造成的跨层干扰的量来关闭小型小区，（ii）调度热点，使得将干扰视为噪声对于所得到的高斯干扰信道而言是近似最优的，以及（iii）将一些宏小区热点卸载到附近的小小区，以便提高所有热点之间的吞吐量公平性。对于所有这些方案，我们研究了均匀部署小小区与向小区中心或小区边缘部署更多小小区的相对优缺点。
2014-07-22 cs.IT math.IT
I/Q-Imbalance Self-Interference Coordination
在本文中，我们提出了一种新的低复杂度的方案，它提高了单天线多载波通信系统的性能，遭受同相和正交（I/Q）-不平衡（IQI）在接收机。我们将所提出的方案称为I/Q不平衡自干扰协调（IQSC）。IQSC不仅可以减轻IQI的不利影响，而且通过适当的信号处理，还可以协调IQI产生的自干扰项，以实现二阶频率分集。然而，这些好处是以降低传输速率为代价的。更具体地，IQSC是一种简单的发射分集方案，其通过跨对称（镜像）副载波对的基本信号处理操作来改善接收机处的信号质量。因此，所提出的传输协议具有类似的复杂度阿拉曼的空时块编码方案，不需要额外的发射功率，也不需要任何反馈。为了评估IQSC的性能，我们推导出封闭形式的表达式所产生的中断概率和符号出错率。有趣的是，对于相同的频谱效率和实际目标出错率，IQSC不仅优于现有的IQI补偿方案，而且优于没有IQI的理想系统，同时它实现了与理想几乎相同的性能（即，IQI-free）等速率重复编码。我们的研究结果表明，IQSC是一种很有前途的低复杂性技术，可以显着提高受高水平IQI影响的低成本设备的可靠性。
2016-02-25 cs.IT math.IT
Centralized and Decentralized Cache-Aided Interference Management in Heterogeneous Parallel Channels
我们认为，在由$K_{\mathrm{T}}$单天线发射机和$K_{\mathrm{R}}$单天线接收机，其中每个节点都配备了一个高速缓存存储器的网络中的高速缓存辅助干扰管理的问题。发送器通过两个异质并行子信道与接收器进行通信：P子信道，发送器具有信道状态的完美瞬时知识; N子信道，发送器不具有瞬时信道状态的知识。在未编码的位置和可分离的单次线性传递的两个子信道的假设下，我们表征的最佳自由度（DoF）的$2$的常数乘法因子内。我们将结果扩展到一个分散的设置，其中不需要协调的内容放置在接收器。在这种情况下，我们将最佳的单次线性自由度表征为$3$的一个因子。
2019-06-21 cs.IT math.IT
Strong Coordination over Noisy Channels
我们研究了两个节点$X$和$Y$的行动，通过离散无记忆信道（DMC）进行通信，使行动遵循规定的联合概率分布的强协调问题。我们提出了两种新的随机编码方案和极性编码方案，这个嘈杂的强协调问题，并推导出各自的强协调能力区域的内界。第一种方案是联合协调信道编码方案，其利用DMC提供的随机性来减少在节点$Y$处生成动作序列所需的局部随机性的量。基于这种随机编码方案，我们提供了一个表征的能力区域的两个特殊情况下的嘈杂的强协调设置，即，当在节点$Y$的行动是由节点$X$，当DMC是一个确定性的信道。第二种方案利用单独的协调和信道编码，其中在解码后从信道中提取局部随机性。第三种方案是用于强协调的联合协调-信道极化编码方案。我们表明，极化码能够实现噪声强协调能力区域的内界，从而为随机编码证明提供了一个建设性的替代方案。我们的极化编码方案还提供了一个建设性的解决方案，其中的DMC和共享的随机性一起模拟另一个DMC的信道仿真问题。最后，通过利用这个问题的随机编码结果，我们提出了一个例子，其中所提出的联合方案是能够严格优于单独的方案，在可实现的通信速率为相同数量的注入到两个系统的随机性。因此，我们建立了次优分离的强协调和信道编码相对于DMC的通信速率。
2018-08-15 cs.IT math.IT
Strong Coordination over Noisy Channels: Is Separation Sufficient?
我们研究了两个代理$X$和$Y$，在一个嘈杂的通信信道，使行动遵循一个给定的联合概率分布的行动的强协调的问题。我们提出了两个新的计划，这个嘈杂的强协调问题，并推导出内部边界的基础强协调能力区域。第一种方案是联合协调信道编码方案，其利用通信信道提供的随机性来减少在代理$Y$处生成动作序列所需的局部随机性。第二种方案利用单独的协调和信道编码，其中在解码后从信道中提取局部随机性。最后，我们提出了一个例子，其中的联合计划是能够优于单独的计划在协调率。
2017-04-27 cs.IT math.IT
Network-Level Integrated Sensing and Communication: Interference Management and BS Coordination Using Stochastic Geometry
本研究利用随机几何工具分析网络级ISAC性能，通过联合优化协同基站簇大小与用户/目标数量，实现了感知与通信的灵活折中，并验证了协同ISAC方案能显著提升网络整体性能。
2024-10-15 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Satellite-Terrestrial Integrated Networks:Benefits of Coordination and Cooperation
研究了在卫星为多波束多播卫星用户（SU）提供广泛覆盖，地面基站（BS）为人口密集区域的多个蜂窝用户（CU）提供服务的星地一体化网络（STIN）中实现最大最小速率公平性的联合波束形成设计问题。卫星和BS都在同一频带中操作。由于速率分裂多址接入（RSMA）最近出现的非正交传输和鲁棒的干扰管理在多天线无线网络中的一个有前途的策略，我们提出了两个基于RSMA的STIN方案，即依赖于信道状态信息（CSI）共享的协调方案和依赖于CSI和数据共享的合作方案。我们的目标是最大限度地提高所有SU和CU之间的最低公平率在卫星和BS的发射功率约束。提出了一种联合波束形成算法，将原问题转化为近似等价的凸问题，并迭代求解。针对卫星信道相位不确定性的实际情况，提出了一种基于期望的鲁棒联合波束形成算法。仿真结果表明，我们提出的RSMA方案的STIN的有效性和鲁棒性，并表现出显着的性能增益相比，各种传统的传输策略。
2021-11-28 cs.IT eess.SP math.IT
Structured Lattice Codes for Some Two-User Gaussian Networks with Cognition, Coordination and Two Hops
我们研究了一些双用户干扰网络与多天线发射机/接收机，发射机侧信息的形式的线性组合（在有限域）的信息消息，和两跳中继。我们从认知干扰信道（CIC）开始，其中一个发射机（非认知）具有两个信息消息的秩1线性组合的知识，而另一个发射机（认知）具有相同消息的秩2线性组合的访问权。这被称为网络编码CIC，因为这种线性组合可以是在骨干有线网络中实现的某种随机线性网络编码方案的结果。对于这样的通道，我们开发了一个可实现的区域的基础上，一些新的概念：预编码计算和转发（PCoF）与通道对齐（CIA），结合标准的脏纸编码。我们还开发了一个容量区域的外边界，并找到了网络编码的CIC的和对称的GDoF。通过GDoF特性，我们表明，知道“混合数据”（信息消息的线性组合）提供了一个无限的频谱效率增益超过经典的CIC对应，如果SNR的比值INR大于一定的阈值。然后，我们考虑一个高斯中继网络的两个用户MIMO IC作为主要的构建块。我们使用PCoF与CIA将MIMO IC转换为确定性有限场IC。然后，我们使用有限域上的线性预编码方案来消除有限域中的干扰。使用这种统一的方法，我们的特点是对称和速率的两个用户MIMO IC与协调，认知，和两跳。我们还提供了有限的SNR结果表明，所提出的编码方案是竞争力对国家的最先进的干扰避免的基础上正交访问，瑞利衰落信道。
2014-09-29 cs.IT math.IT
Optimized Uplink Transmission in Multi-Antenna C-RAN with Spatial Compression and Forward
大规模MIMO和C-RAN是用于实现未来无线通信系统的两种有前途的技术，其中大量天线被部署在基站（BS）处，或者完全分布在被称为远程无线电头端（RRH）的单独站点处。在本文中，我们考虑了无线网络的一般天线部署设计，称为多天线C-RAN，其中可以在每个RRH处配备灵活数量的天线，以更有效地平衡传统的大规模MIMO和单天线C-RAN之外的性能和前传复杂度权衡。在上行链路通信设置下，我们提出了一种新的“空间压缩和转发（SCF）”方案，其中每个RRH首先执行线性空间滤波以将其从多个用户接收的信号去噪并最大限度地压缩到减少的维数，然后并行地在每个所得维数上进行均匀标量量化，最后通过有限速率前传链路将总量化比特发送给基带单元（BBU）进行联合信息解码。在此方案下，我们最大化的最小信号与干扰加噪声比（SINR）的所有用户在BBU的联合资源分配在无线传输和前传链路。具体地，每个RRH以分布式方式确定其自己的空间滤波解决方案，以减少与BBU的信令开销，而BBU联合优化用户的发射功率、RRH的前传比特分配以及在各个RRH处使用固定空间滤波器的BBU的接收波束成形。通过数值结果，它表明，给定要部署的天线的总数，多天线C-RAN与所提出的SCF和联合优化显着优于大规模MIMO和单天线C-RAN实际前传容量约束下。
2015-01-20 cs.IT math.IT
Coordination via a relay
在本文中，我们研究的问题，协调两个节点，只能通过一个中继在有限的速率交换信息。允许节点与中继进行两轮交互式双向通信，之后它们应该能够生成i.i.d.在总变差距离为零范围内具有给定联合分布的两个随机变量的副本。我们证明了这个问题的协调能力区域的内部和外部边界。我们的内界证明了使用技术的“输出统计的随机分仓”，最近开发的Yassaee等人。
2012-03-04 cs.IT math.IT
Fluid-Antenna-Assisted Distributed Joint Decoding for Cell-Free Massive MIMO Unsourced Random Access
Southeast University（东南大学）；National Mobile Communications Research Laboratory, Frontiers Science Center for Mobile Information Communication and Security, Southeast University（国家移动通信重点实验室，移动信息与安全前沿科学中心，东南大学）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）
该研究针对无蜂窝大规模MIMO非授权随机接入的多用户干扰等问题，提出流体天线辅助的分布式联合解码方法，经仿真验证可提升接收功率，实现流体天线与该接入技术的可行集成。
2026-08-24 cs.IT math.IT
Multi-agent Coordination in Directed Moving Neighborhood Random Networks
在本文中，我们考虑的一致性问题的动态多个代理商，通过一个有向移动邻域随机网络进行通信。每个智能体在一个加权有向网络上进行随机游走。当代理在给定时刻在底层网络中重合时，它们通过随机的单向信息流相互交互。对于这样一个框架，我们提出了几乎必然渐近共识的充分条件。一些现有的共识方案被证明是当前模型的简化版本。
2009-09-18 cs.IT cs.MA math.IT
A Framework of Performance Analysis for Distributed Antenna Systems Based on Random Matrix Theory
未来的通信系统肯定会建立在绿色基础设施上。为了实现这一目标，中国移动提出了一种新的网络基础设施-云无线接入网（C-RAN），以提高网络覆盖率并同时节省能量。在C-RAN中，为了节省更多的能量，无线电前端与共置基带单元分离，并且分布式地位于物理位置。C-RAN可以被认为是分布式天线系统（DAS）的变体。本文利用随机矩阵理论分析了C-RANS的性能。由于天线在地理上分布而不是安装在附近的事实，所考虑的信道矩阵中的条目的方差彼此不同。据作者所知，关于具有不同方差元素的随机矩阵的工作在很大程度上是公开的，这对于DAS是非常重要的。本文首先给出了具有不同方差的随机矩阵的特征值分布的一些基本结果。然后基于这些基本结论，所考虑的DAS的中断概率推导。最后，我们的分析结果的准确性进行了评估的一些数值结果。
2014-10-06 cs.IT math.IT
Group Sparse Precoding for Cloud-RAN with Multiple User Antennas
云无线接入网（C-RAN）已经成为下一代蜂窝网络中支持大规模数据业务的一种很有前途的网络架构。在C-RAN中，大量低成本远程天线端口（RAP）经由高速低延迟前传链路连接到单个基带单元（BBU）池，这实现了高效的资源分配和干扰管理。由于RAP在地理上是分布的，因此组稀疏波束形成方案吸引了广泛的研究，其中RAP的子集被分配为活跃的，并且可以实现高的频谱效率。然而，大多数研究假设每个用户配备有单个天线。如何为多天线用户设计组稀疏预编码器仍然知之甚少，因为它需要相互耦合的发射和接收波束形成器的联合优化。本文阐述了一个最佳的联合RAP选择和预编码设计问题，在C-RAN与多个天线在每个用户。具体来说，我们假设一个固定的发射功率约束为每个RAP，并调查的最佳折衷之间的总和速率和活跃的RAP的数量。受压缩感知理论的启发，本文通过引入$\ell_0$ -范数作为惩罚函数，建立了组稀疏预编码问题的数学模型，然后使用重新加权的$\ell_1$启发式算法求解。采用块对角化预编码的思想，将该问题转化为一个凸优化问题，并基于其拉格朗日对偶提出了一种有效的算法。仿真结果表明，我们提出的算法可以获得几乎相同的和速率从穷举搜索。
2018-02-24 cs.IT math.IT
Random Caching Design for Multi-User Multi-Antenna HetNets with Interference Nulling
在高速缓存网络中，由于以内容为中心的用户关联机制，用户受到的强干扰是一个严重的问题。为了解决这个问题，可以采用多天线技术来进行干扰管理。在本文中，我们考虑了一个以用户为中心的干扰置零（IN）计划在两层多用户多天线CEN，在宏基站（MBS）和小基站（SBS）的混合最流行和随机缓存政策，以提供文件的多样性。请求用户的IN范围内的所有干扰SBS使用迫零波束成形来抑制该用户处的干扰。使用随机几何分析技术，我们推导出一个易于处理的面积频谱效率（ASE）的表达式。通过优化缓存策略和IN系数，得到了ASE的下界，并据此考虑ASE最大化问题。为了解决由此产生的混合整数规划问题，我们设计了一个交替优化算法，以最小化ASE的下界。我们的数值结果表明，建议的缓存策略产生的性能接近最优，它优于几个现有的基线。
2022-01-28 cs.IT math.IT
DeepBeam: Deep Waveform Learning for Coordination-Free Beam Management in mmWave Networks
高度定向的毫米波（mmWave）无线电需要执行波束管理以建立和维护可靠的链路。为此，现有的解决方案主要依赖于发射机（TX）和接收机（RX）之间的显式协调，这显著地减少了可用于通信的通话时间并且进一步使网络协议设计复杂化。本文通过介绍DeepBeam推进了现有技术，DeepBeam是一种用于波束管理的框架，不需要来自TX的导频序列，也不需要来自RX的任何波束扫描或同步。这是通过推断（i）波束的到达角（AoA）和（ii）发射机通过对TX到其他接收机之间正在进行的传输的波形级深度学习使用的实际波束来实现的。以这种方式，RX可以将信噪比（SNR）水平与波束相关联，而无需与TX进行显式协调。这是可能的，因为不同的波束图案对波形引入了不同的损伤，这可以随后通过卷积神经网络（CNN）来学习。我们进行了广泛的实验性数据汇集活动，其中我们收集了超过4 TB的毫米波波形，其中（i）60.48 GHz的4个相控阵天线，（ii）包含24个一维波束和12个二维波束的2个码本;（iii）3个接收器增益;（iv）3个不同的AoA;（v）多个TX和RX位置。此外，我们还使用两款定制设计的毫米波软件定义无线电（具有58 GHz的全数字波束成形架构）收集波形数据。结果表明，DeepBeam（i）在5波束、12波束和24波束码本下分别实现高达96%、84%和77%的准确度;（ii）相对于默认配置和12波束码本下的5G …
2021-06-07 cs.IT cs.NI math.IT
Asymptotic Analysis of the Downlink in Cooperative Massive MIMO Systems
本文针对协作大规模MIMO下行链路，推导每基站天线数增大时的渐近性能闭式表达式，并提出本地功率分配算法以接近最优性能并降低基站间协调开销。
2023-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis and Optimization of Random Cache in Multi-Antenna HetNets with Interference Nulling
从统计性能的角度出发，提出了一种基于随机缓存的多天线异构网络（HetNets）中基于用户为中心的小区间干扰置零（IN）的单用户吞吐量分析框架.使用随机几何的工具，每个用户的吞吐量的显式表达式。基于分析结果，最大化每用户吞吐量的最佳缓存概率进行了分析。理论分析和数值计算结果表明，干扰置零下的最优随机缓存充分收获了文件分集增益（FDG），并实现了一个有前途的每用户吞吐量。
2019-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Large-scale Antenna Operation in Heterogeneous Cloud Radio Access Networks: A Partial Centralization Approach
为了满足用户不断增长的容量需求和服务质量（QoS）要求，5G蜂窝系统将采取由宏小区和小小区组成的异构网络（HetNet）的形式。为了构建和操作这样的系统，移动运营商由于云无线电接入网络（C-RAN）的性能优化和成本效益的有益特征而对它们给予了极大的关注。随着C-RAN的架构增强，大规模天线（a.k.a.小区站点处的大规模MIMO）通过更高的频谱效率或通过同时允许许多用户而极大地有助于增加网络容量。在这篇文章中，我们讨论了基于C-RAN的HetNet（H-CRAN）的挑战性问题，特别是在大规模天线操作方面。我们提供了现有的C-RAN架构的大规模天线操作方面的概述，并促进部分集中的方法。这种方法显着降低了具有大规模天线的CRAN中的前传开销。我们还提供了一些见解，其潜力和适用性的前传带宽有限的H-CRAN与大型天线。
2015-04-17 cs.IT cs.NI math.IT
Ultra-dense Radio Access Networks for Smart Cities: Cloud-RAN, Fog-RAN and "cell-free" Massive MIMO
本文针对智慧城市超密集网络中的干扰问题，提出融合无小区大规模 MIMO 与 F-RAN 的 Fog Massive MIMO 新范式，并分析了不同协调范围下接入点间增强协调的潜在收益。
2023-07-05 cs.IT eess.SP math.IT
EARL: Energy-Aware Adaptive Antenna Control with Reinforcement Learning in O-RAN Cell-Free Massive MIMO Networks
KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；University of Surrey（萨里大学）
EARL通过强化学习动态配置天线元件，实现O-RAN无基站大规模MIMO网络中无线、光前传和云处理的节能优化，提升频谱效率并降低能耗。
2026-02-13 cs.IT cs.SY eess.SP
