Coexistence of URLLC and eMBB services in the C-RAN Uplink: An Information-Theoretic Study
针对多小区云无线接入网（C-RAN）架构的上行链路中增强型移动宽带（eMBB）和超可靠低延迟通信（URLLC）用户的复用，研究了正交和非正交多址接入的性能。虽然eMBB用户可以在时间和频率上扩展的长码字上操作，但是URLLC用户的传输由于其低延迟要求而在时间上是随机和局部化的。这些要求还要求在边缘节点（EN）处执行其数据包的解码，而eMBB流量可以利用云处集中解码的干扰管理功能。使用信息理论的参数，eMBB和URLLC流量类型之间的性能权衡的影响，前者的速率，后者的速率，访问延迟和可靠性。分析包括具有不同解码架构的非正交多址（NOMA），诸如打孔和连续干扰消除（SIC）。该研究揭示了有效的设计选择作为小区间干扰，信噪比水平和前传容量限制的函数。
2018-04-18 cs.IT cs.NI math.IT
An uplink-downlink duality for cloud radio access network
上行链路-下行链路对偶性是指在相同的和功率约束下，高斯广播信道与对偶高斯多址信道具有相同的容量区域。本文研究了云无线接入网络（C-RAN）的上行链路和下行链路之间类似的二元关系，其中中央处理器（CP）通过使用有限容量前传链路连接到CP的多个远程无线电头端（RRH）协作为多个移动用户提供服务。这种C-RAN模型的上行链路对应于多址中继信道;下行链路对应于广播中继信道。本文考虑在上行链路和下行链路C-RAN中基于压缩的中继策略，其中量化噪声水平是前传链路容量的函数。如果前传容量是无限的，则应用传统的上行链路下行链路对偶。本文的主要结果是，即使当前传容量是有限的，对偶性继续保持的情况下，独立的压缩应用在每个RRH的意义上，当传输和压缩设计联合优化，上行链路和下行链路的可实现的速率区域保持相同的总功率和个人前传容量约束下。作为对偶结果的一个应用，下行链路C-RAN的功率最小化问题可以有效地解决其上行链路的基础上。
2016-06-29 cs.IT math.IT
Cloud Radio Access Networks: Uplink Channel Estimation and Downlink Precoding
云无线电接入网络（C-RAN）在节省资本和运营费用、灵活性、干扰管理和网络致密化方面所提供的收益依赖于远程无线电头端（RRH）和基带单元（BBU）之间的高容量低延迟前传连接的存在。鉴于光纤电缆的不均匀和有限的可用性，前传网络的带宽限制一方面要求开发先进的基带压缩策略，另一方面要求更仔细地研究RRH和BBU之间的最佳功能划分。在本章中，在简要介绍了C-RAN中的信号处理挑战之后，在物理（PHY）层研究了这种最佳功能划分，因为它涉及两个关键的基带信号处理步骤，即上行链路中的信道估计和下行链路中的信道编码/线性预编码。基带前传压缩和基带信号处理的联合优化在不同的PHY功能划分下解决，由此在RRH处或在BBU处执行上行链路信道估计和下行链路信道编码/线性预编码。的分析，基于信息理论的参数，和数值结果产生洞察网络架构和前传的能力，其中不同的功能分裂是有利的配置。治疗还强调了确定性和随机连续凸逼近策略的C-RAN的优化的多功能性。
2016-08-26 cs.IT cs.NI 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
Uplink and Downlink Rate Analysis of a Full-Duplex C-RAN with Radio Remote Head Association
本文分析了全双工云无线接入网（C-RAN）在所有参与和单个最佳远程无线头端（RRH）关联方案下的上行链路（UL）和下行链路（DL）速率。具体地，假设根据泊松点过程分布的多天线装备的RRH。分别使用UL和DL RRH处的接收和发送波束成形器设计来最大化单个最佳RRH关联方案的UL和DL总和速率。在单一最佳策略的情况下，我们研究了基于最大比合并/最大比传输（MRC/MRT）和迫零/MRT（ZF/MRT）处理的最优和次优方案。数值结果表明，显着的性能改善，可以通过使用全双工模式相比，半双工模式。此外，波束成形设计和RRH关联方案的选择对可实现的全双工增益具有主要影响。
2016-06-01 cs.IT math.IT
Full-Duplex Cloud-RAN with Uplink/Downlink Remote Radio Head Association
本文考虑了一种云无线接入网络（C-RAN），其中空间分布的远程无线电头端（RRH）与全双工用户通信。为了反映现实场景，假设上行链路（UL）和下行链路（DL）RRH配备有多个天线并且根据泊松点过程分布。我们考虑所有的参与和最近的RRH关联方案与分布式波束形成的最大比合并/最大比传输（MRC/MRT）和迫零/MRT（ZF/MRT）处理的形式。我们推导出解析表达式，用于比较关联方案之间的平均和速率作为RRH天线的数量和密度的UL和DL RRH的函数。数值结果表明，显着的性能改善，可以通过使用全双工模式相比，半双工模式，而波束成形设计的选择，以及RRH关联方案在确定全双工增益起着至关重要的作用。
2016-02-29 cs.IT math.IT
Complexity-Aware Scheduling for an LDPC Encoded C-RAN Uplink
集中式无线电接入网络（C-RAN）是用于无线网络的新范例，其将信号处理集中在计算云中，从而允许集中商用计算资源。虽然C-RAN提高了利用率和效率，但计算负载偶尔会超过可用资源，从而造成计算中断。本文给出了低密度奇偶检验（LDPC）码，一种常见的纠错码的计算中断概率的数学表征。为了易处理性，假设二进制擦除通道。使用密度演化的概念，计算的需求被确定为一个给定的合奏的代码作为擦除概率的函数。分析揭示了一个权衡：积极地以高速率发送信号会给计算池带来压力，而保守地回退速率可以避免计算中断。出于这种权衡，开发了一种有效的计算感知调度算法，平衡了高吞吐量和低中断率的需求。
2017-02-02 cs.IT math.IT
Fast Uplink Grant for Machine Type Communications: Challenges and Opportunities
快速上行链路授权的概念正在成为用于在蜂窝网络上的物联网中实现大规模机器类型通信（MTC）的有前景的解决方案。通过使用快速上行链路授权，机器类型设备（MTD）将不再需要随机接入（RA）信道来发送调度请求。相反，上行链路资源可以由基站主动分配给MTD。在本文中，采用快速上行链路授权，以支持MTC的挑战和机遇进行了调查。首先，介绍了快速上行链路授权的基本原理及其相对于传统接入方案的优势：i）完全使用RA过程调度和ii）非协调接入。然后，暴露了关键的挑战，包括预测的MTD与数据传输，以及MTD的最佳调度的集合。为了克服这些挑战，提出了一种两阶段的方法，包括流量预测和优化调度。对于这种方法，源流量预测的周期性MTD流量的各种解决方案进行了审查，并提出了新的方法，事件驱动的流量预测。针对上行链路授权的最优分配，提出了基于高级机器学习方法的新解决方案。通过使用所提出的解决方案，快速上行链路授权具有使蜂窝网络能够支持大规模MTC并有效地减少信令开销以及克服传统RA方案的延迟和拥塞挑战的潜力。
2018-01-15 cs.IT math.IT
Full-Duplex Radio for Uplink/Downlink Wireless Access with Spatially Random Nodes
研究了一种全双工（FD）多天线接入点（AP）与单天线半双工（HD）空间随机用户通信以支持同时上行（UL）/下行（DL）传输的问题。由于FD节点固有地受到干扰（LI）的约束，我们研究了基于最大比合并（MRC）/最大比传输（MRT）的AP的预编码方案，迫零以及使用随机几何工具的UL和DL和速率最大化的最佳方案。为了摆脱洞察系统的性能，简单的表达式为单天线/完美的LI消除/可忽略的节点间干扰的情况下也提出。我们表明，在AP处的FD预编码提高了UL/DL总和速率，因此可以实现HD模式的性能的加倍。特别是，我们的研究结果表明，这些令人印象深刻的性能增益基本上保持不变，即使LI取消是不完美的。此外，FD和HD模式之间的相对性能差距随着发射/接收天线的数量变大而增加，而对于MRC/MRT方案，增加FD AP处的接收天线数量在总速率方面比增加发射天线数量更有益。
2015-10-23 cs.IT math.IT
Dimension Reduction-based Signal Compression for Uplink Distributed MIMO C-RAN with Limited Fronthaul Capacity
提出了一种基于降维的上行分布式MIMO云无线接入网（C-RAN）信号压缩方案，该方案在接收天线总体过剩的情况下，用户由通过单个有限容量前传链路连接到中央处理器的分布式多天线接收机联合服务。我们首先表明，在量化噪声限制的操作下，在每个接收器处应用线性降维，然后用均匀的量化噪声水平局部压缩，导致总和容量与前传容量近似线性地缩放，并且可以在割集界限的固定间隙内。最大化联合互信息的降维滤波器被证明是条件Karhunen-Loeve变换的截断形式，并给出了一种块坐标上升算法来寻找一个稳定点。分析和数值计算结果表明，信号维数可以减少，而不会显着的信息损失，特别是在高信噪比，保留使用多余的天线的好处。然后，该方法适用于在接收机处的不完美的信道状态信息的情况。该方案在所有前传速率下都明显优于传统的本地信号压缩，并且网络大小的复杂度线性代表了分布式MIMO C-RAN系统的可扩展解决方案。
2020-05-26 cs.IT 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
Age-of-Information-based Scheduling in Multiuser Uplinks with Stochastic Arrivals: A POMDP Approach
在本文中，我们考虑一个多用户上行链路状态更新系统，其中一个监视器的目的是及时收集随机产生的状态更新从多个终端节点通过共享的无线信道。我们采用最近提出的度量，称为年龄的信息（AoI），量化信息的及时性和新鲜度。由于在端节点侧随机生成状态更新，所以监视器仅掌握状态更新到达的部分知识。在这样一个实际的情况下，我们的目标是解决一个基本的多用户调度问题：如何调度的终端节点，以尽量减少网络范围内的AOI？为了解决这个问题，我们将其表示为一个部分可观测的马尔可夫决策过程（POMDP），并开发了一个动态规划（DP）算法来获得最优的调度策略。通过指出最优策略在计算上是不允许的，我们进一步设计了一个低复杂度的近视策略，只最小化一步期望奖励。仿真结果表明，近视策略的性能接近最优策略，且优于基线策略。
2020-05-29 cs.IT cs.NI eess.SP
On Optimal Fronthaul Compression and Decoding Strategies for Uplink Cloud Radio Access Networks
本文研究了上行链路云无线接入网络（C-RAN）模型的压缩转发方案，其中多天线基站（BS）通过容量受限的前传链路连接到基于云计算的中央处理器（CP）。BS用Wyner-Ziv编码压缩接收到的信号，并将表示比特发送到CP; CP执行所有用户消息的解码。在此基础上，本文对C-RAN中压缩转发方案的前传压缩和CP解码策略的优化结构进行了研究。在CP解码策略设计上，本文证明了在总前传容量约束下，允许CP处任意交织顺序的量化和用户消息码字的广义连续解码策略与最优联合解码具有相同的速率区域。此外，它示出了一个实用的策略，连续解码的量化码字第一，然后用户消息，实现了相同的最大和速率联合解码下的个人前传约束。在用户传输和基站量化策略的联合优化问题上，本文证明了在假设输入分布为高斯分布的情况下，联合解码时，使可达速率区域最大化的最优量化方案为高斯。此外，高斯输入和高斯量化与联合解码实现在高斯多输入多输出（MIMO）上行链路C-RAN模型的容量区域的恒定间隙内。最后，本文讨论了优化上行链路MIMO C-RAN的计算方面，通过显示在固定高斯输入下，高斯量化噪声协方差矩阵上的和速率最大化问题可以被公式化为凸优化问题，从而促进其有效的解决方案。
2016-10-12 cs.IT math.IT
Training Design and Channel Estimation in Uplink Cloud Radio Access Networks
为了减少上行云无线接入网（C-RAN）的训练开销，提高信道估计精度，提出了一种分段叠加训练方案。该提议的核心思想是每个移动站在数据信号上叠加周期性训练序列，并且每个远程无线电头端在将接收到的信号转发到集中式基带单元池之前将单独的导频预先添加到接收到的信号。在此基础上，提出了一种基于复指数基扩展模型的后验概率最大化信道估计算法，该算法首先获得接入链路的基扩展模型系数和无线回程链路的信道衰落，然后根据最大化平均有效信噪比（AESNR）恢复接入链路的时域信道样本.仿真结果表明，所提出的信道估计算法能够有效地降低信道估计的均方误差，提高C-RAN中的AESNR，性能明显优于现有的信道估计算法。
2014-11-06 cs.IT math.IT
Full-Duplex Cloud Radio Access Networks: An Information-Theoretic Viewpoint
蜂窝系统的传统设计规定了经由时分或频分双工的上行链路和下行链路传输的分离。模拟和数字域自干扰干扰消除的最新进展挑战了这种安排的需求，并开辟了以全双工模式操作基站（尤其是低功率基站）的可能性。作为应对基站间下行到上行干扰的一种手段，这封信调查了云无线接入网络（C-RAN）架构的影响。分析遵循基于经典Wyner模型的信息论方法。这里的分析结果证实了C-RAN架构在全双工基站存在的情况下的显著潜在优点，只要足够的前传容量可用并且实现了适当的移动站调度或在移动站处的连续干扰消除。
2014-05-08 cs.IT math.IT
Random Access based Reliable Uplink Communication and Power Transfer using Dynamic Power Splitting
已知大型通信网络（例如，物联网（IoT））易受同信道干扰的影响。解决这个问题的一种可能性是使用正交多址（OMA）技术。然而，由于潜在的非常长的占空比，OMA不太适合于这样的方案。相反，随机介质访问（RMA）似乎更有前途。RMA方案基于具有随机调度的短数据分组的传输，随机调度通常对于接收机是未知的。由重叠分组组成的接收信号可以用于中继设备的能量收集和供电。这样的能量收集中继器可以将能量用于进一步的信息处理和上行链路传输。在本文中，我们解决了一个同时的信息和功率传输计划的基础上随机调度的数据包传输和可靠的符号检测的设计。我们制定了一个预测问题的目标是最大限度地提高收获的权力的军事革命的情况。为了解决这个问题，我们提出了一种新的预测方法，它显示了显着的性能改善相比，简单的基线计划。此外，我们研究了所提出的方法的复杂性和它的脆弱性不完善的信道状态信息。
2020-03-18 cs.IT eess.SP math.IT
Application Driven Joint Uplink-Downlink Optimization in Wireless Communications
本文介绍了一种新的数学框架，这是用来推导联合上行链路/下行链路可达速率区域之间的一个基站和多个终端的多用户空间复用。该框架包括两个模型：第一个是一个简单的传输模型的上行链路和下行链路，这是能够给出一个下界的情况下，传输是不完美的CSI的容量。具体的信道估计和反馈方案的详细模型提供参数输入到前一个模型，并涵盖最重要的方面，如导频设计优化，线性信道估计，反馈延迟，和反馈量化。我们应用这个框架来确定最佳的导频密度和CSI反馈量，给定的上行链路和下行链路的吞吐量的加权和是最大化为一定的用户速度。我们表明，对于低速，如果下行链路吞吐量是特别重要的，一个显着的一部分，上行链路应投资到CSI反馈。然而，在较高速率下，下行链路性能变得主要受CSI反馈延迟影响，并且因此考虑到上行链路容量的固有牺牲，CSI反馈带来的增益很小。我们进一步表明，对于高速度，它变得有益的是根本不使用CSI反馈，而是在下行链路中应用随机波束成形并在时分双工中操作。
2010-02-02 cs.IT math.IT
Delay-Aware Uplink Fronthaul Allocation in Cloud Radio Access Networks
在云无线接入网络（C-RAN）中，基站的基带单元和无线单元是分离的，这需要连接两部分的高容量前传链路。在本文中，我们考虑延迟感知前传分配问题的C-RAN。随机优化问题被表述为一个无限水平平均费用马尔可夫决策过程。为了解决维度灾难问题，我们使用扰动分析推导出封闭形式的近似优先函数和相关的误差界。基于封闭形式的近似优先权函数，我们提出了一个低复杂度的延迟感知前传分配算法，解决每级优化问题。所提出的解决方案进一步被证明是渐近最优的足够小的交叉链路路径增益。最后，通过仿真将所提出的前传分配算法与各种基线进行了比较，结果表明，该算法可以获得显著的性能增益。
2015-02-27 cs.IT math.IT
Grant-Free Random Access in Uplink LEO Satellite Communications with OFDM
本文针对LEO卫星上行免授权随机接入，提出基于DPS-BEM、VAMP、马尔可夫随机场和EM的联合设备活动检测与信道估计方法，有效对抗多普勒频移并提升检测与估计性能。
2025-04-08 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Uplink Cellular IoT Using Different Deployments of Data Aggregators
数据聚合是实现物联网（IoT）通信蜂窝支持的有效解决方案。事实上，它有助于缓解信道拥塞，减少通信范围，并延长电池寿命。在本文中，我们使用随机几何来分析使用不同聚合器部署策略的上行链路蜂窝物联网的性能，包括地面和空中聚合器，例如，无人机或无人驾驶飞行器。我们专注于物联网特定的性能指标，通常由3GPP使用。具体来说，我们推导出平均发射功耗的封闭式表达式，这是确定物联网设备寿命的关键，以及最大耦合损耗，这对于确定蜂窝系统可以支持的最大覆盖范围至关重要。仿真结果验证了推导的理论表达式。结果表明，空中聚合器可以显着延长设备的寿命，并提供优越的覆盖范围相比，其他部署策略。此外，当聚合器密集部署时，随机部署表现良好，而当设备更加集群时，优化单个地面聚合器的位置是有益的。
2018-12-04 cs.IT math.IT
Downlink and Uplink Energy Minimization Through User Association and Beamforming in Cloud RAN
最近已经提出了云无线电接入网络（C-RAN）概念，其中密集部署的接入点（AP）被云计算授权以协作地支持移动用户（MU），以提高移动数据率。然而，高密度的活动（“开启”）AP导致严重的干扰以及低效的能量消耗。此外，具有严格上行链路（UL）要求的高度交互式应用（例如，无线用户的网络游戏和实时广播）的日益普及意味着UL传输变得更加关键并且需要特别关注。因此，在本文中，我们提出了联合下行链路（DL）和UL MU-AP关联和波束成形设计，以协调C-RAN中的干扰，以实现能量最小化，这是一个NP困难的问题。由于UL传输的新考虑，示出了用于找到仅考虑DL的联合MU-AP关联和波束成形的计算上有效的解决方案的两种现有技术方法，即，群稀疏优化和松弛整数规划，不能以直接的方式修改以解决我们的问题。利用著名的UL-DL对偶结果，我们表明，通过为原始UL传输建立虚拟DL传输，联合DL和UL优化问题可以转换为C-RAN中的等价DL问题，其中原始DL传输和虚拟DL传输分别具有两个相互关联的子问题。在此基础上，提出了两种有效的上下行MU-AP联合关联和波束成形设计算法，并通过大量仿真对其性能进行了评估，并与其他基准方案进行了比较。
2014-06-23 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
Full Duplex Emulation via Spatial Separation of Half Duplex Nodes in a Planar Cellular Network
全双工基站（FD-BS）可以用于同时服务两个半双工（HD）移动站（MS），一个分别工作在上行链路中，一个工作在下行链路中。相同的功能可以通过具有两个互连且空间分离的半双工基站（HD-BS）来实现，这是一种称为\emph{CoMPflex}（用于带内无线全双工的CoMP）的方案。FD-BS可以被看作是间隔距离为零的CoMPflex的特殊情况。在本文中，我们研究了CoMPflex的性能在一个二维的蜂窝场景中使用随机几何和比较它所实现的FD-BS。通过推导出的累积分布函数，我们表明，CoMPflex使BS更接近他们所服务的MS，同时增加了MS和干扰MS之间的距离。此外，结果表明，在通信可靠性方面，CoMPflex带来的好处超过FD-BS。顺应无线网络密集化的趋势，CoMPflex可以被视为一种具有巨大潜力的有效利用密集HD部署的方法。
2016-05-08 cs.IT math.IT
Explore-Before-Talk: Multichannel Selection Diversity for Uplink Transmissions in Machine-Type Communication
提高机器类型通信（MTC）的数据率对于支持从实时监控到边缘机器学习的新兴物联网（IoT）应用至关重要。为此，在本文中，我们提出了一种通过利用多信道选择分集（即先探索后通话（EBT））在MTC随机接入过程中进行上行链路传输的资源分配方法。EBT中的每个用户首先通过基站（BS）最初分配用于探测的多个信道发送导频信号，然后BS通知与高信噪比（SNR）相关联的最初分配的信道的子集用于用户的数据分组传输，同时释放其余信道用于其他用户。因此，EBT以导频传输期间的探索为代价，在数据分组传输期间利用多信道选择分集增益。我们优化这种探索开发权衡，推导出封闭形式的平均数据率和资源中断概率表达式。数值结果证实，EBT实现了更高的平均数据率，同时满足相同的中断约束，相比传统的MTC协议没有探索。
2020-10-28 cs.IT math.IT
A GCICA Grant-Free Random Access Scheme for M2M Communications in Crowded Massive MIMO Systems
针对大规模多输入多输出系统中机器对机器通信的大规模接入问题，提出了一种高成功率的免授权随机接入方案.该方案允许活动用户设备（UE）将其调制的上行链路消息连同由多个子导频组成的超级导频一起发送到基站（BS）。然后，基站利用提出的图结合聚类独立分量分析（GCICA）解码算法进行信道状态信息（CSI）估计和上行链路消息解码，并利用大规模MIMO信道的渐近有利传播特性，利用估计的CSI检测活动UE。我们称之为基于GCICA的随机接入方案（GCICA-RA）。分析了GCICA-RA方案的成功接入概率、误检概率和上行链路吞吐量。仿真结果表明，GCICA-RA方案显著提高了成功接入概率和上行链路吞吐量，降低了误检概率，同时提供了较低的CSI估计误差。
2020-12-25 cs.IT eess.SP math.IT
Fronthaul Compression and Transmit Beamforming Optimization for Multi-Antenna Uplink C-RAN
针对上行云无线接入网（C-RAN），提出了联合前传压缩和发射波束赋形的设计方案，其中多天线用户终端通过多天线基站（BS）作为中继节点与基于云计算的集中式处理器（CP）进行通信。采用一种压缩转发中继策略，称为VMAC方案，基站可以进行单用户压缩或Wyner-Ziv编码，对接收信号进行量化，并通过容量受限的前传链路将量化比特发送给CP; CP采用连续干扰消除（SIC）接收机或线性最小均方误差（MMSE）接收机进行连续解码。在此基础上，本文研究了用户端的发射波束形成器和基站端的量化噪声协方差矩阵的联合优化，以最大化网络效用。首先提出了一种新的加权最小均方误差逐次凸逼近（WMMSE-SCA）算法，用于在单用户压缩的情况下，在用户发射功率和前传容量约束下最大化加权和速率。假设一个启发式的解压缩顺序，所提出的算法，然后适用于优化Wyner-Ziv编码下的发射波束成形和前传压缩。本文还提出了一种低复杂度的单独设计，包括优化发射波束形成器的高斯矢量多址信道，以及每个天线的量化器，在每个BS的天线上的均匀量化噪声电平。数值结果表明，通过优化波束成形和前传压缩，C-RAN可以显着优于传统的蜂窝网络。此外，低复杂度的单独设计已经在实际感兴趣的范围内非常接近于优化的联合设计。
2017-05-08 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 Channel Estimation and Signal Extraction Against Malicious IRS in Massive MIMO System
研究了恶意情报反射面（IRS）的影响.恶意IRS用于通过将合法用户（LU）的数据序列随机地反射到基站（BS）来执行攻击。我们发现LU的数据序列与恶意IRS反射的信号是相关的。传统的基于特征值分解（EVD）的信道估计（CE）方法的相关性破坏了性能。为了解决这个问题，我们提出了一个基于随机分布的信道估计方法，在存在恶意IRS。所提出的方法的工作原理是捕获所需的凸包从恶意IRS干扰的信号，其经验分布的基础上。仿真结果表明，我们提出的方法优于传统的EVD为基础的方法多达近5 dB的归一化均方误差（NMSE）。
2020-11-04 cs.IT math.IT
Uplink Throughput in a Single-Macrocell/Single-Microcell CDMA System, with Application to Data Access Points
本文研究了一种两层CDMA系统，其中微小区基站被转换为数据接入点（DAP），即，一次为一个用户提供高速接入的有限范围基站。微小区（或DAP）用户工作在与宏小区用户相同的频率上，并具有相同的码片速率。然而，它根据干扰条件调整其扩频因子，并因此调整其数据率。相比之下，宏小区服务于多个同时的数据用户，每个用户具有相同的固定速率。单个微小区用户的可分配吞吐量进行检查，并提出了一个简单，准确的近似其概率分布。计算平均吞吐量，每个用户和总的，也提出了。数值结果突出的基础选择过程中使用的脱敏参数的影响。
2005-03-18 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Uplink IRS-Assisted NOMA under Elements Splitting
在本文中，我们研究了中断性能的智能反射表面（IRS）辅助非正交多址接入（NOMA）的上行链路，其中一组的表面反射元件被配置为提高信号的一个用户设备（UE），而其余的元素被用来提高其他UE。通过将接收功率近似为Gamma随机变量，得到了NOMA干扰消除条件下的中断概率表达式。我们评估了不同的分裂的元素和不同的路径损耗差异之间的两个UE的中断。分析表明，对于小的路径损耗差异，应该选择拆分，使得大多数IRS元件被配置为增强较强的UE，而对于大的路径损耗差异，增强较弱的UE更有益。最后，我们研究了在最小化两个UE之间的最大中断的标准下的元素的分裂的鲁棒选择。
2021-03-02 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Optimization of Fronthaul Compression and Bandwidth Allocation in Uplink H-CRAN with Large System Analysis
在本文中，我们考虑一个上行异构云无线接入网络（H-CRAN），其中一个宏基站（BS）与许多远程射频头（RRH）共存。为了节省成本，只有BS通过光纤链路连接到基带单元（BBU）池。然而，RRH通过无线前传链路与BBU池相关联，无线前传链路与无线电接入网络共享频谱资源。由于前传的有限容量，采用压缩和转发方案，例如点对点压缩或Wyner-Ziv编码。还考虑了不同的解码策略。本文的目标是通过联合优化量化噪声矩阵和无线接入网与前传链路之间的带宽分配来最大化上行链路遍历和速率（SR），这是一个混合时间尺度的问题。为了降低计算复杂性和通信开销，本文引入了一种基于高维随机矩阵理论的联合优化问题的近似求解方法。最后，提出了一种基于Dinkelbach算法的近似问题最优解的求解算法。总之，这项工作提供了一个经济的解决方案，限制前传容量的挑战，也提供了一个框架，具有较低的计算复杂性，以研究带宽分配和前传压缩如何影响SR最大化问题。
2018-07-26 cs.IT math.IT
Communications and Radar Coexistence in the Massive MIMO Regime: Uplink Analysis
本文考虑了使用5G新无线电兼容多址的大规模MIMO通信系统的上行链路，该系统将与使用相同频带的雷达系统共存。提出了一种考虑雷达系统在大规模MIMO接收机上产生的混响（杂波）的系统模型。在这种情况下，提出了几种用于上行链路信道估计和数据检测的接收机，从简单的信道匹配波束形成器到用于杂波干扰抑制的迫零和线性最小均方误差接收机，在完全已知和完全未知的杂波协方差的两种相反的情况下。还给出了理论分析，导出了可实现的上行链路频谱效率和输入高斯编码符号与蜂窝大规模MIMO系统的通信接收机处可用的可观测量之间的互信息的下限：关于后者，特别是，我们表明，在大天线数制度，基站处的雷达杂波效应被抑制并且恢复了单用户容量。数值结果，说明所提出的检测方案的性能，证实了理论分析的结果，并允许量化系统的鲁棒性杂波的影响，在基站的天线数量的增加。
2020-04-17 cs.IT eess.SP math.IT
Base-Stations Up in the Air: Multi-UAV Trajectory Control for Min-Rate Maximization in Uplink C-RAN
在本文中，我们研究了无人机（UAV）的轨迹对地面用户的频谱效率（SE）的影响。假设到用户的视线路径很强，从所有用户到所有UAV的距离影响在线轨迹优化的结果。应当以随着时间的推移使公平率最大化的方式来设计轨迹。这意味着，UAV在最大化用户SE的最小值的方向上行进。从自由空间路径损耗信道模型，计算数据速率梯度，并用于引导无人机在一个长期的角度来看，在二维空间网格上的局部最优解。因此，设计了一种控制系统的实现方案。因此，UAV遵循数据速率梯度方向，同时与梯度方法相比具有更平滑的轨迹。该系统可以在线对用户位置的变化做出反应;该系统设计通过中央单元处的联合处理来捕获多个UAV轨迹之间的交互，例如，地面基站。由于用户位置的广泛分布，UAV最终位于彼此相距很远的最佳位置。此外，SE预期在沿着这一轨迹移动的同时不断增强。
2018-11-26 cs.IT eess.SP math.IT
Multihop Backhaul Compression for the Uplink of Cloud Radio Access Networks
在云无线电接入网络（C-RAN）中，无线电单元（RU）的基带处理被迁移到远程控制单元（CU）。这通过连接RU和CU并且承载压缩基带信号的回程链路的网络而成为可能。虽然以前的工作主要集中在单跳回程网络，本文研究了有效的回程压缩策略的C-RAN的上行链路与一般的多跳回程拓扑结构。首先研究基线复用转发（MF）方案，其中每个RU转发从连接的RU接收的比特流而不进行任何处理。观察到，在存在具有良好连接的回程网络的RU的密集部署的情况下，该策略可能导致显著的性能降级。为了解决这个问题，提出了一种方案，其中每个RU对接收到的比特流进行解压缩，并对解压缩的信号执行线性网络内处理。对于MF和解压缩处理和再压缩（DPR）回程方案，最优设计的目的是最大化的回程容量约束下的和速率。认识到显着的需求的DPR方案的最佳解决方案在RU的信道状态信息（CSI）方面，分散优化算法提出了在RU的有限CSI的假设下。数值结果提供的MF和DPR计划的性能进行比较，突出的潜在优势，在网络处理和CSI的限制的影响。
2013-12-26 cs.IT math.IT
Sleeping Multi-Armed Bandit Learning for Fast Uplink Grant Allocation in Machine Type Communications
调度用于机器类型通信（MTC）的快速上行链路授权传输是未来无线系统的主要挑战之一。提出了一种基于多臂强盗理论的快速上行授权调度方法。首先，单个服务质量度量被定义为数据分组的值、最大容许接入延迟和数据率的组合。由于所有机器类型设备（MTD）的这些度量的全部知识不能在基站（BS）处预先知道，并且活动MTD的集合随时间变化，因此将问题建模为具有随机可用性和随机奖励函数的睡眠MAB。特别是，给定的，在每个时间步，在一组活动的MTD的知识是概率的，提出了一种新的概率睡眠MAB算法，以最大限度地提高所定义的度量。分析了该算法的不足之处，研究了源流量预测算法的预测误差对睡眠MAB算法性能的影响。此外，为了使多个MTD在每个时间的快速上行链路分配，提出了一种新的方法的最佳臂排序的概念的基础上，在MAB设置。仿真结果表明，所提出的框架产生了三倍的延迟减少相比，随机调度策略，因为它优先调度的MTD有更严格的延迟要求。此外，通过适当地平衡探索与开发权衡，所提出的算法可以通过允许最重要的MTD被更频繁地调度，同时还允许不太重要的MTD被选择足够的次数以确保其重要性的估计的准确性来提供系统公平性。
2018-10-30 cs.IT math.IT
Fronthaul Compression for Uplink Cloud-RAN with Finite-Alphabet Inputs: A Reverse Mercury/Waterfilling Approach
Yonsei University（延世大学）；Hanyang University（汉阳大学）
针对有限字母输入的上行云无线接入网，提出反向汞/注水比特分配方法，最大化LMMSE检测后的广义互信息，在紧张fronthaul预算下维持端到端速率并具鲁棒性。
2026-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Uplink Rate Maximization for Pinching Antenna- Assisted Covert Backscatter Communication
South-Central Minzu University（中南民族大学）；Hong Kong Metropolitan University（香港城市大学）
本文提出了一种基于挤压天线的隐蔽反向散射通信方法，通过优化发射功率和天线位置，提升上行速率并改善隐蔽性性能。
2025-12-01 cs.IT cs.NA eess.SP
Max-Min Data Rate Optimization for RIS-aided Uplink Communications with Green Constraints
基于可重构智能反射面（RIS）的智能无线电环境是近年来的研究热点。我们提出了一个联合优化策略波束成形，RIS阶段，功率分配，以最大限度地提高上行链路RIS辅助通信系统的最小SINR。用户受到对其发射功率的约束。我们推导出一个封闭形式的表达的波束形成向量和几何规划为基础的解决方案的功率分配。我们还提出了两种解决方案，用于优化在RIS的相移，一个基于矩阵提升方法和一个使用最小函数的近似。我们还提出了一个启发式算法优化量化相移值。所提出的算法具有实际意义的最大允许电磁场暴露的约束系统。例如，考虑$24$ -单元RIS、$12$ -天线BS和$6$用户，数值结果表明，与具有随机RIS相位的方案相比，所提出的算法在最小SINR方面实现接近$300 \%$的增益。
2022-07-30 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Communication in Uplink Transmissions: User Selection and Multiuser Secrecy Gain
在本文中，我们研究安全通信的上行链路传输中，有一个基站（BS）与M个接收天线，K个移动用户每个与一个单一的天线，和窃听与N个接收天线。给出了随机k个用户选择方案在高信噪比和低信噪比下的可达遍历保密和率（ESSR）的封闭表达式。结果表明，在不同的系统配置下，由BS天线数和窃听天线数决定的ESSR对服务用户数k的缩放行为可能有很大的不同.为了获得多用户增益，在对窃听者的信道状态信息（CSI）作不同假设的情况下，提出了两种低复杂度的用户选择方案。在低信噪比和高信噪比两种情况下，给出了这两种方案的可实现ESSR和多用户保密增益的封闭表达式。我们观察到，随着k的增加，多用户保密增益增加，而ESSR可能会减少。因此，当N比M大得多时，用最强信道（类似TDMA）服务一个用户是有利的保密方案，其中ESSR以2 log K的平方根缩放。
2016-08-19 cs.IT math.IT
Inter-Tenant Cooperative Reception for C-RAN Systems With Spectrum Pooling
本文研究了具有频谱池的多租户云无线接入网（C-RAN）系统的上行链路。在该系统中，每个运营商具有通过有限容量前传链路连接到一组专有无线电单元（RU）的云处理器（CP）。上行链路频谱被划分为私有子带和共享子带，并且参与运营商的所有用户设备（UE）可以在共享子带上同时发送信号。为了减轻共享子带上的运营商间干扰，参与运营商的CP可以在有限容量回程链路上交换压缩的上行链路基带信号。这项工作解决了联合优化带宽分配，发射功率控制和前传压缩策略的问题。在优化过程中，我们强制要求操作员间的隐私损失受到给定阈值的限制。基于矩阵分式规划方法，提出了一种求次优解的迭代算法。数值结果验证了所提出的优化频谱池方案的优点。
2020-01-28 cs.IT eess.SP math.IT
Asymptotic Spectral Efficiency of the Uplink in Spatially Distributed Wireless Networks With Multi-Antenna Base Stations
一个代表性的上行链路的一个给定的长度，在干扰有限的，空间分布的无线网络与六边形小区，简单的功率控制，和多天线线性最小均方误差接收器的频谱效率被发现接近一个渐近线的基站天线N和无线节点的数量趋于无穷大。面积平均频谱效率的代表性的链接（平均的空间基站和移动分布），泊松分布的基站的近似值，也提供。对于大的N，在干扰受限的制度，面积平均频谱效率主要是N的乘积与基站与无线节点密度的比率的比率的函数，这表明可以通过线性增加基站天线的数量和基站与无线节点的相对密度的乘积来扩展这样的网络，无线节点密度。结果是有用的无线系统的设计人员与高小区间干扰，因为它提供了简单的表达式作为有形的系统参数，如基站和无线节点密度，和天线的数量的函数的频谱效率。这些结果是结合无限随机矩阵理论和随机几何导出的。
2013-02-20 cs.IT math.IT
Energy Efficiency of Uplink Cell-Free Massive MIMO With Transmit Power Control in Measured Propagation Channel
无小区大规模MIMO（CF-mMIMO）使用分布在具有高频谱效率（SE）的广域上的接入点（AP）为大量用户设备（UE）提供无线连接。上行链路的能量效率（EE）由（i）发射功率控制（TPC）算法，（ii）AP和UE的数量、配置和位置，以及（iii）AP和UE之间的传播信道确定。本文基于3.5 GHz下的大量（约30，000个可能的AP位置和128个可能的UE位置）信道测量数据，研究了所有这三个方面。我们比较三种不同的TPC算法，即最大化的发射功率（最大功率），最大化的最小SE（最大最小SE），最大化的最小EE（最大最小EE），同时保证目标SE。我们还比较了各种天线布置，包括全分布式和半分布式系统，其中AP可以位于规则网格上或随机地，并且UE可以被放置在集群中或相距很远。总体而言，我们表明最大-最小EE TPC在改善上行链路EE方面非常有效，特别是当一组服务UE中没有UE处于不良信道条件以及BS天线完全分布时。
2021-11-03 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Resource-Power Allocation and UE Rank Selection in Multi-User MIMO Systems with Linear Transceivers
本文研究在下行采用ZF预编码、上行采用LMMSE接收机的多用户MIMO系统中，如何联合优化UE秩、频率分配和功率分配以提升整体吞吐量。
2024-08-01 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Localization and Communication Enhancement in Uplink Integrated Sensing and Communications System with Clock Asynchronism
本文针对时钟异步的上行ISAC系统，提出融合CSI增强与MUSIC的AoA和距离估计方法，并联合利用CSI与数据信号实现分米级单基站定位，相比ML基准方法定位MSE改善约8 dB。
2023-10-28 cs.IT eess.SP math.IT
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
