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
User Detection Performance Analysis for Grant-Free Uplink Transmission in Large-Scale Antenna Systems
以一般的免授权多址接入系统为模型，采用Zadoff-Chu序列作为上行导频，分析了大规模天线系统中免授权上行传输的用户检测性能。评估了在目标检测概率下各种用户检测方案的虚警概率。
2019-07-10 cs.IT eess.SP math.IT
Asymptotic Analysis of Normalized SNR-Based Scheduling in Uplink Cellular Networks with Truncated Channel Inversion Power Control
该文利用随机几何方法，给出了基于归一化信噪比的上行蜂窝网络调度的信号干扰噪声比（SINR）、互补累积分布函数（CCDF）和平均数据率。上行链路分析与下行链路分析的本质不同之处在于，进行每用户发射功率控制，并且干扰源在除目标小区之外的每个小区中最多由一个发射用户组成。此外，由于多用户分集的效果根据调度中涉及的用户数量而在小区与小区之间变化，因此需要用户数量的分布以获得调度的平均性能。本文推导出的SINR CCDF相对于典型的调度用户集中在两个不兼容的情况下，调度器选择一个用户从所有用户在相应的Voronoi小区或不选择用户附近的小区边缘。在每种情况下，SINR CCDF在调度中涉及的用户数量的分布上被边缘化，如果BS密度足够大或足够小，则这是渐近正确的。通过仿真，验证了两种情况下分析结果的准确性，并对调度增益进行了评估，以确定多用户分集增益。
2018-02-06 cs.IT math.IT
Uplink Performance of Large Optimum-Combining Antenna Arrays in Poisson-Cell Networks
分析了基站按泊松点过程（PPP）分布的无线网络上行链路。假设基站具有大量天线，并且使用线性最小均方误差（MMSE）空间处理用于多址接入。每个小区的活动移动台的数量被限制，以允许使用在每个小区中正交的导频序列进行信道估计。当精确的信道估计是可用的时，在这样的系统的典型小区中的随机定位的链路的累积分布函数（CDF）被导出。当信道估计遭受导频污染时，为频谱效率提供了一个简单的界限。结果提供了深入了解所谓的大规模多输入多输出（MIMO）系统在空间分布的蜂窝网络的性能。
2013-11-19 cs.IT math.IT
Downlink and Uplink Decoupling in Two-Tier Heterogeneous Networks with Multi-Antenna Base Stations
为了提高未来蜂窝网络的上行链路性能，最近已经示出了将下行链路（DL）和上行链路（UL）关联解耦的想法，以在覆盖和速率性能方面提供显著的增益。然而，所有的工作都仅限于SISO网络。因此，为了研究在多天线基站（BS）设置中由DL和UL解耦提供的增益，我们研究了由多天线BS和单天线用户设备（UE）组成的两层异构网络。我们使用最大比合并（MRC）作为一个线性接收机在BS和随机几何工具，我们推导出易于处理的信号干扰比（SIR）覆盖概率和速率覆盖概率的表达式。我们观察到，随着两层的波束成形增益的差异增加，由解耦关联提供的SIR覆盖概率方面的增益比非解耦关联降低。我们进一步观察到，当两层的天线数量不对称时，那么我们需要在解耦关联的顶部进一步偏向毫微微层，以平衡负载并获得最佳速率覆盖概率。
2017-02-06 cs.IT math.IT
Uplink Performance of Large Optimum-Combining Antenna Arrays in Power-Controlled Cellular Networks
分析了具有大量天线的基站的干扰受限蜂窝网络的上行链路，这些基站使用带功率控制的线性最小均方误差（MMSE）处理。简单的近似，这是准确的渐近意义上，提供了这些系统中的链路的频谱效率（b/s/Hz）。还发现，当基站天线的数量是适度大，在整个网络中的移动台的数量是大的，在一个给定的小区内的移动台的发射功率之间的相关性不显着影响系统的频谱效率。结果，移动台可以执行不依赖于网络中的其他用户的简单功率控制（例如，部分功率控制），降低了系统复杂性并提高了这种系统的分析易处理性。
2015-06-19 cs.IT math.IT
Joint Downlink-Uplink Beamforming for Wireless Multi-Antenna Federated Learning
研究无线多天线联邦学习的联合下行-上行波束成形设计，提出基于交替优化的低复杂度算法最小化全局损失上界，显著优于传统分离链路设计并逼近无误通信的理想性能。
2023-07-01 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation for IRS-Assisted Multi-Antenna Uplink Systems
在本文中，我们研究的资源分配的智能反射面（IRS）辅助上行链路系统中，基站配备了多个天线。我们建议联合优化用户的发射功率，在基站的主动波束成形，和在IRS的被动波束成形，以最大限度地提高整个系统的能源效率，同时保持用户的最小速率约束。该问题属于一个非常棘手的非凸双二次规划问题，提出了一种基于块坐标下降的迭代求解方法。进行了大量的模拟，以证明所提出的计划的有效性和在IRS有更多的元素的好处。
2020-07-20 cs.IT math.IT
Spatiotemporal Model for Uplink IoT Traffic: Scheduling & Random Access Paradox
物联网（IoT）是任何东西都将连接的范例。有两种主要方法来处理物联网预期生成的上行链路（UL）业务的激增，即调度UL（SC-UL）和随机接入上行链路（RA-UL）传输。SC-UL被认为是控制服务质量（QoS）水平的可行工具，同时在任何UL传输之前在调度请求中引起一些开销。另一方面，RA-UL是简单的单相传输策略。虽然这显然消除了调度开销，但关于RA-UL的可扩展性知之甚少。在这个关键的节点上，迫切需要分析这两种范例的可伸缩性。为此，本文开发了一个时空的数学框架来分析和评估SC-UL和RA-UL的性能。开发的范例共同利用随机几何和排队论。基于这样一个框架，我们表明，“调度与随机访问悖论”的答案实际上取决于操作场景。特别地，RA-UL方案提供低接入延迟，但是遭受有限的可扩展性，即，无法支持大量的IoT设备。另一方面，SC-UL传输更适合于更高的设备强度和业务速率。
2018-10-12 cs.IT math.IT
Self-Organized Scheduling Request for Uplink 5G Networks: A D2D Clustering Approach
在几种表现形式之一中，未来的蜂窝网络需要容纳大量的设备;与当今的网络相比，这是几个数量级。同时，未来的蜂窝网络将必须满足严格的延迟约束。为此，作为潜在的阻碍因素而提出的一个问题是在物理随机接入信道（PRACH）上请求上行链路调度的极端拥塞。实际上，这种拥塞会拖长调度延迟问题。在本文中，主张使用自组织的设备到设备（D2 D）聚类来减轻PRACH拥塞。为此，本文提出了两种D2 D聚类方案，即：基于随机的聚类（RBC）和基于增益的聚类（CGBC）。因此，本文揭示了随机接入内提出的D2 D聚类方案，并提出了一个案例研究的基础上随机几何框架。为了客观评估，通过常规调度请求过程对D2 D聚类进行基准测试。因此，本文提供了有用的情况下，最大限度地减少每个聚类方案的调度延迟的见解。最后，本文讨论了实现算法和一些潜在的实现问题和补救措施。
2018-10-15 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
Detection Performance with Many Antennas Available for Bandwidth-Efficient Uplink Transmission in MU-MIMO Systems
本文关注的是SC/FDE的带宽效率的上行链路块传输，QAM方案，在MU MIMO系统。假设BS接收机天线的数量很大，但不一定比在MT处联合使用相同时间/频率资源的发射机天线的总数大得多。在这种情况下，我们考虑几种检测技术和评估，详细地说，相应的检测性能（讨论的帮助下选择的性能界限），对于一系列的值，关于可用的BS接收机天线的数量。从我们的性能结果，我们得出结论，简单的线性检测技术，旨在避免复杂的矩阵求逆的需要，可能会导致不可接受的高错误平层水平。然而，通过将这种简单的线性检测器的使用与适当的干扰消除过程（在迭代DF技术内）组合，当BS天线的数量至少是在用户终端处联合使用的天线的数量的五倍时，即使对于64-QAM方案，也可以在几次迭代之后实现与SIMO MFB性能的接近。
2016-11-14 cs.IT math.IT
Random Access in Uplink Massive MIMO Systems: How to exploit asynchronicity and excess antennas
大规模MIMO系统，其中基站配备有数百个天线，是处理快速增长的数据流量的一种有吸引力的方式。随着用户数量的增加，现代网络中的初始接入和切换将被用户冲突淹没。在这项工作中，我们提出了一个随机接入过程，解决冲突，也执行定时，信道和功率估计，通过简单地利用大量的天线设想在大规模MIMO系统和固有的定时失调的上行链路信号在网络接入和切换。数值结果被用来验证所提出的解决方案在不同的设置下的性能。事实证明，所提出的解决方案可以以高于90%的概率检测到所有冲突，同时提供可靠的定时和信道估计。此外，数值结果表明，它是强大的过载情况。
2016-05-03 cs.IT math.IT
Uplink Interference Reduction in Large Scale Antenna Systems
大规模MIMO系统需要大量（数十或数百个）基站天线来服务数量少得多的终端。与传统的MIMO技术相比，这些系统在频谱和能量效率方面表现出很大的增益。随着天线数量的增加，大规模MIMO系统的性能受到导频污染引起的干扰的限制。A. Ashikhmin和T. Marzetta提出了基于基站之间的有限协作的大规模衰落预编码（LSFP）和解码（LSFD）（以导频污染预编码的名义）。他们表明，迫零LSFP和LSFD完全消除了导频污染，并随着天线数量的增加而导致无限的吞吐量。在本文中，我们专注于上行链路，并表明，即使在有限数量的基站天线的情况下，LSFD产生一个非常大的性能增益。特别是，我们的算法之一给出了超过140倍的增加，在5%的中断数据传输率！我们表明，可以通过优化用户的传输功率进一步提高性能。最后，我们提出了分散的LSFD，只需要有限的合作，相邻细胞之间。
2017-01-18 cs.IT math.IT
On the Multi-User, Multi-Cell Massive Spatial Modulation Uplink: How Many Antennas for Each User?
大规模空间调制辅助多输入多输出（SM-MIMO）系统最近已经被提出作为空间调制（SM）和常规大规模MIMO的新颖组合，其中基站（BS）配备有大量天线并且同时服务于采用SM进行其上行链路传输的多个用户设备（UE）。由于大规模SM-MIMO概念结合了SM和大规模MIMO技术的优点，因此最近吸引了大量的研究兴趣。本文研究了多小区大规模SM-MIMO系统的上行链路频谱效率（SE），推导了当基站天线数量足够大时，最大比合并（MR）和迫零合并（ZF）两种线性基站合并方案的SE的渐近下界表达式。推导考虑到发射机空间相关性的影响，不完美的信道估计，用户特定的功率控制和不同的导频复用因子。所提出的渐近界被证明是紧的，即使当BS天线的规模是有限的。新的SE结果有利于系统级调查的最佳数量的上行链路发射天线（TA）$N$相对于SE最大化。解释，我们提供了理论见解的SE大规模SM-MIMO系统。此外，我们证明了大规模SM-MIMO系统能够优于依赖于单TA UE的传统大规模MIMO的SE。
2016-12-27 cs.IT math.IT
Joint Antenna Rotation and IRS Beamforming for Multi-User Uplink Communications
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University of Macau（澳门大学）
本文提出了一种联合天线旋转与IRS波束成形的多用户上行通信系统，通过优化3D旋转、接收波束成形和IRS相移，提升在物理遮挡和角度不匹配下的通信性能。
2026-01-16 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Optimization for Rotatable Antenna-Enabled Uplink NOMA Systems
Central China Normal University（华中师范大学）
针对可旋转天线（RA）使能的上行非正交多址接入（NOMA）系统，提出联合优化接收波束成形、用户功率分配和RA旋转的能效最大化算法，采用块坐标下降法结合MMSE、分数规划和逐次凸逼近，数值结果验证了所提方案在能效上的优越性。
2026-06-04 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Uplink NOMA Multi-Antenna Systems with Randomly Distributed Eavesdroppers
分析了上行链路非正交多址接入（NOMA）的物理层安全性。随机几何方法被应用到分析的覆盖概率和有效保密吞吐量（EST）的第k个NOMA用户，其中可以使用固定或自适应的传输速率。合法终端周围的保护区，用于建立窃听者排除区。我们假设与窃听者相关联的信道状态信息在基站处不可用。我们认为基站配备有多个天线。不完美的连续干扰消除的影响也考虑在这项工作中。我们的分析允许一个简单的选择窃听代码率，最大限度地提高EST。此外，我们的框架还允许其他系统参数，如发射功率或窃听者排除半径的最佳选择。
2018-09-13 cs.IT math.IT
Uplink Sum Rate Maximization for Pinching Antenna-Assisted Multiuser MISO
本文针对捏合天线辅助的多用户MISO系统，提出基于分数规划的联合优化方法，以最大化上行和速率，数值验证其优于固定天线设计。
2025-04-23 cs.IT eess.SP math.IT
A Novel Antenna Selection Scheme for Spatially Correlated Massive MIMO Uplinks with Imperfect Channel Estimation
针对单用户终端和多天线基站的大规模MIMO系统，提出了一种新的天线选择方案。我们考虑一个实际的情况下，有一个现实的天线之间的相关性和不完善的信道估计在接收机侧。该方案利用稀疏的信道矩阵的有效选择有限数量的天线。为此，我们通过最小化均方误差来计算稀疏信道矩阵。这个优化问题，然后解决了著名的正交匹配追踪算法。在这项工作中，广泛使用的天线之间的空间相关性和信道估计误差的模型被认为是。仿真结果表明，在引入空间相关性和不完全信道估计的影响时，与最大比合并相比，该方案在不降低系统性能的前提下，显著降低了接收机的复杂度。
2015-07-08 cs.IT math.IT
Efficient User Scheduling for Uplink Hybrid Satellite-Terrestrial Communication
由于全球范围内无缝连接和大规模信息交换的需求日益增长，星地一体化通信系统得到了迅速发展。为了阐明该系统的设计，我们考虑一个上行链路通信模型，包括一个单一的卫星，一个单一的地面站和多个地面用户。地面站采用解码转发（DF）技术，方便地面用户与卫星之间的通信。卫星和地面站之间的信道被假定为是一个准静态的阴影莱斯衰落信道，而地面站和地面用户之间的信道被假定为经历独立的准静态瑞利衰落。我们考虑两种情况下的信道状态信息（CSI）的可用性。当瞬时CSI可用时，我们推导出所有地面用户的瞬时可达和速率，并制定一个优化问题，以最大化和速率。当只有信道分布信息（CDI）是可用的，我们推导出一个封闭形式的中断概率的表达式，并制定另一个优化问题，以尽量减少中断概率。这两个优化问题对应于地面用户的调度算法。对于这两种情况下，我们提出了低复杂度的用户调度算法，并通过数值模拟证明了我们的调度算法的效率。
2022-10-24 cs.IT math.IT
Joint Resource Allocation and Antenna Selection In the Uplink of OFDMA Networks
研究了OFDMA网络上行链路的联合子信道、功率控制和天线选择问题。相应的优化问题是一个非凸的混合整数非线性问题（MINLP）。为了解决这个问题，一个迭代的两步优化问题的设计。首先，固定所选择的天线以及每个用户的相关功率，提出了使用所谓的匈牙利方法的子信道分配问题。其次，通过在目标函数中加入惩罚项，将天线选择问题中的布尔变量变为二进制值，从而将联合功率和天线选择问题扩展为一种更简洁的形式。为此，该问题被重述为两个凹函数的差（DC规划），并以迭代的方式有效地解决。迭代地重复上述过程，直到接近固定的网络吞吐量。仿真结果证明了该方法的优越性w.r.t.采用固定功率控制机制的穷举搜索。
2018-03-10 cs.IT math.IT
Practical Channel Estimation for Pinching-Antenna Systems: Serial vs. Parallel and Downlink vs. Uplink?
Central China Normal University（华中师范大学）
本文研究了针尖天线系统中串行与并行信道估计协议的性能差异，指出在不同模型下串行和并行协议各有优劣，串行协议在实际损耗模型中表现更优，而并行协议在理想无损耗模型中表现更优。
2025-12-22 cs.IT math.IT
On Channel Reciprocity to Activate Uplink Channel Training for Downlink Wireless Transmission in Tactile Internet Applications
我们确定，第一次，信道互易性的要求，以激活上行链路信道训练，而不是下行链路信道训练，以实现更高的数据率的下行链路传输从多天线基站到单天线用户。我们首先推导出新的封闭形式的表达式，通过考虑有限块长度的影响，实现了两个信道训练策略的数据率的下限。这两种策略的性能比较结果取决于在上行链路信道训练中使用的信道互易性的量。然后，我们推导出最小信道互易性的近似表达式，使上行链路信道训练优于下行链路信道训练。通过数值计算结果，我们证明了这种最小信道互易性随着块长度的减小或发射天线数量的增加而减小，这表明了激活具有多个发射天线的短分组通信的上行链路信道训练的必要性和益处。这项工作提供了关键的和前所未有的指导方针，选择通道训练策略和通道互惠校准，提供了宝贵的见解减少延迟的触觉互联网应用。
2018-01-10 cs.IT math.IT
Uplink performance of multi-antenna cellular networks with co-operative base stations and user-centric clustering
我们考虑一个以用户为中心的合作蜂窝网络，其中基站（BS）接近移动合作检测其信号使用（联合）线性最小均方误差接收机。基站位于任意位置，移动台被建模为平面泊松点过程（PPP）。结合随机几何和无限随机矩阵理论，我们推导出一个简单的表达式，这个复杂的系统的频谱效率的天线的数量越来越大。该框架适用于从PPP和六边形网格的BS位置，并通过蒙特卡罗模拟进行验证。结果揭示了有形的系统参数，如移动和基站的密度，每个BS的天线数量，和合作BS的数量上实现的频谱效率的影响。在其他见解，我们发现，对于一个给定的BS密度和合作天线的总数的约束，所有合作天线应位于一个单一的BS。另一方面，在我们的渐近制度中，对于相同数量的合作天线，如果网络受到天线的面积密度的限制，则合作BS的数量应该增加，每个BS具有更少的天线。
2018-02-13 cs.IT math.IT
Statistical-CSI-Based Antenna Selection and Precoding in Uplink MIMO
传统的天线选择方案需要瞬时信道状态信息（CSI）。这导致系统中的高信令开销。本文提出了一种新的联合接收天线选择和预编码方案，用于多用户多输入多输出上行链路传输，仅依赖于CSI的长期统计。所提出的方案设计的交换网络和上行链路的预编码器，使系统在长期的预期吞吐量最大化。从随机矩阵理论的结果，我们推导出一个封闭形式的表达式的期望吞吐量的系统。然后，我们开发了一个易于处理的迭代算法来解决吞吐量最大化问题，利用交替优化和优化最大化（MM）技术。数值结果证实了所提出的方法的效率和其优越的性能相比，基线。
2022-12-28 cs.IT eess.SP math.IT
User-Centric Cell-Free Massive MIMO Enhanced by Fluid-Antenna Access Points: Uplink Analysis
本文提出了一种基于流天线的无基站大规模MIMO系统，通过动态激活天线端口和优化策略提升上行频谱效率。
2025-12-28 cs.IT eess.SP math.IT
Polynomial-complexity, Low-delay Scheduling for SCFDMA-based Wireless Uplink Networks (Technical Report)
研究了单载波FDMA约束下的上行链路调度/资源分配问题，同时考虑了发射机处的排队动态。在单载波约束下，MaxWeight调度问题以及确定是否可以从所有用户提供给定数量的数据包的问题被证明是NP完全的。最后，提出了一种基于匹配的调度算法，只需要一个多项式数量的计算每个时隙，并在一个系统的情况下，具有大带宽和用户人口，probably提供了一个良好的延迟（小队列）的性能，即使在单载波约束。总之，论文第一部分的结果支持最近将SCFDMA从标准中删除的努力，而第二部分中的结果提出了一种解决单载波约束的方法，如果它仍然存在于标准中的话。
2013-01-07 cs.IT cs.NI 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
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 Performance Gain of NOMA over OMA in Uplink Single-cell Systems
在本文中，我们研究了非正交多址（NOMA）的正交多址（OMA）在上行链路单小区系统的性能增益。在单天线和多天线的情况下，NOMA的性能增益超过OMA的渐近遍历和速率进行了分析，为足够大的用户数量。特别地，在单天线系统中，我们识别出NOMA带来的两类远近增益：1）利用大尺度衰落带来的大尺度远近增益随小区大小而增加; 2）利用小尺度衰落带来的小尺度远近增益在瑞利衰落信道中是由$γ= 0.57721$ nat/s/Hz给出的常数。此外，我们已经分析，通过单天线NOMA实现的性能增益可以通过增加在基站处配备的天线的数量，由于额外的空间自由度放大。数值结果证实了推导分析的准确性，并揭示了在不同的情况下，在OMA的NOMA的性能增益。
2019-02-10 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
Uplink Performance Analysis of Multicell MU-MIMO Systems with ZF Receivers
我们考虑一个多小区多用户多输入多输出系统的上行链路，其中信道经历小尺度和大尺度衰落。数据检测是通过使用线性迫零技术，假设基站（BS）有完善的信道状态信息。我们推导出新的，精确的封闭形式的表达式的上行链路速率，符号出错率，和中断概率每个用户，以及上的下限可实现的速率。这个界是非常紧的，并成为在大量的天线限制的准确。我们进一步研究了系统在高信噪比（SNR）、大量天线和每个小区大量用户的情况下的渐近性能。我们发现，在高信噪比，系统是干扰有限的，因此，我们不能提高系统的性能，通过增加每个用户的发射功率。相反，通过增加BS天线的数量，可以减少干扰和噪声的影响，从而改善系统性能。我们证明，在BS非常大的天线阵列，每个用户的发射功率可以成反比的BS天线的数量，同时保持所需的服务质量。数值结果验证了我们的分析。
2012-06-29 cs.IT math.IT
Minimum Data Rate Maximization for Uplink Pinching-Antenna Systems
本文首次研究多用户夹持天线系统的上行链路优化，通过分别优化天线位置与资源分配来最大化设备间最小可达数据速率，仿真验证了所提算法的优越性能。
2025-03-05 cs.IT eess.SP math.IT
Center-Fed Pinching Antenna System for Uplink Environment Sensing
School of Electronic and Information Engineering, Beijing Jiaotong University（北京交通大学电子与信息工程学院）；Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Hong Kong（香港大学电气电子工程学系）
提出一种中心馈电夹捏天线系统（C-PASS）用于上行环境感知，通过中心馈电结构实现自由度翻倍，并推导出Ziv-Zakai界证明其重构误差严格低于传统端馈PASS。
2026-06-25 cs.IT 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
Delay Optimal Joint Scheduling-and-Power-Control for Cognitive Radio Uplinks
研究了一个主用户和多个次用户的认知无线电上行链路系统。SU具有对PU的个体平均延迟约束和聚合平均干扰约束。如果SU和PU之间的干扰信道由于SU的不同物理位置而在统计上不同，则SU将经历不同的延迟性能。这是因为位于更靠近PU的SU以更低的功率电平进行发送。提出了一种基于动态规划的动态功率分配策略。所提出的策略可以为所有SU提供所需的平均延迟保证，而不管它们的位置，以及保护PU免受有害干扰。该策略被证明是渐近延迟最优的轻交通制度。基于最优策略中动态规划算法的高复杂性，我们利用问题解的结构提出了一种替代的次优策略。通过仿真，我们表明，在轻和重交通状况下，延迟性能的次优政策是$0.3\%$内的最优政策，都优于现有的方法。
2016-12-22 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
Uplink Performance of Conventional and Massive MIMO Cellular Systems with Delayed CSIT
大规模多输入多输出（MIMO）网络，其中基站（BS）配备有大量的天线，并同时服务于多个用户，是非常有前途的，但遭受导频污染。尽管它的重要性，延迟信道状态信息（CSI），由于用户的移动性，是另一个退化因素，缺乏在文献中的调查。因此，我们考虑上行链路模型，其中每个BS应用迫零解码器，考虑两种效果，但是焦点在于相对于BS天线的相对用户移动。在这种情况下，分析封闭形式的表达式与有限数量的BS天线的和速率，和无限数量的BS天线的渐近极限概括的主要贡献。特别地，对于任意有限数目的天线，导出了信号与干扰加噪声比的概率密度函数和各态历经和速率。洞察到低信号-噪声比制度，以及中断概率的影响，由于用户的移动性所产生的多普勒频移。此外，渐近分析性能的结果无限增加的天线，功率，天线和用户的数量（而它们的比例是固定的）。数值结果表明，性能损失的各种多普勒频移。一个有趣的观察是，即使在时变信道条件下，大规模MIMO也是有利的。
2015-04-09 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of Uplink-Downlink Multiantenna Cellular Networks
研究了一种上下行双小区蜂窝网络，其中第一个基站（BS）具有$M_1$天线，接收来自其$N_1$服务用户的独立消息，而第二个基站（BS）具有$M_2$天线，向其$N_2$服务用户发送独立消息。也就是说，第一和第二小区分别作为上行链路和下行链路操作。假设每个用户具有单个天线。在该上行链路-下行链路设置下，总自由度（DoF）被完全表征为$(N_1N_2+\min(M_1,N_1)(N_1-N_2)^++\min(M_2,N_2)(N_2-N_1)^+)/\max(N_1,N_2)$、$M_1+N_2,M_2+N_1$、$\max(M_1,M_2)$和$\max(N_1,N_2)$中的最小值，其中$a^+$表示$\max(0,a)$。结果表明，对于广泛类别的网络配置，与传统的上行链路或下行链路操作相比，将两个小区中的一个操作为上行链路并且将另一个小区操作为下行链路可以严格地提高总和DoF，在传统的上行链路或下行链路操作中，两个小区都操作为上行链路或下行链路。来自这种上行链路-下行链路操作的DoF增益被进一步示出为对于具有热点并且具有延迟的信道状态信息的异构蜂窝网络是可实现的。
2014-10-25 cs.IT math.IT
On Detection Issues in the SC-based Uplink of a MU-MIMO System with a Large Number of BS Antennas
本文研究了采用大量BS天线的MU-MIMO系统中的SC/FDE。在这种情况下，无论是线性或降低复杂度的迭代DF检测技术被认为是。关于性能评估的模拟，适当的半解析方法提出。本文包括一个详细的评估的BER性能的未编码的4-正交幅度调制（4-QAM）计划和MU-MIMO信道与不相关的瑞利衰落。通过半解析仿真方法获得的性能结果的准确性进行评估，通过并行的传统Monte Carlo模拟，完美的功率控制和完美的信道估计的假设下。的性能结果进行了详细讨论，与选定的性能界限的帮助下。我们强调，适度大量的BS天线是足够接近SIMO MFB性能，特别是当使用建议的低复杂度迭代DF技术，不需要矩阵求逆运算。我们还强调可实现的“大规模MIMO”的效果，即使是强烈降低复杂度的线性检测技术，只要BS天线的数量远远高于天线的数量，共同采用的终端中的多个自主用户。
2015-02-19 cs.IT math.IT
Uplink Spectral Efficiency Analysis of Multi-Cell Multi-User Massive MIMO over Correlated Ricean Channel
研究了空间相关莱斯衰落信道下大规模多输入多输出（MIMO）系统的上行链路频谱效率性能。最大比合并（MRC）接收机在基站（BS）处用于两种不同的信道估计方法。第一种方法是基于导频辅助的最小均方误差（LMMSE）估计，第二种方法是基于视线（LOS）部分。分别给出了这两种方法的上行数据率的解析表达式。由于导频污染的存在，当基站天线数很大时，导频辅助LMMSE估计方法的上行数据率趋于一个有限值（本文称之为渐近速率）。然而，LOS方法的数据率与BS天线的数目成线性关系。LOS方法的上行链路速率表达式还表明，对于莱斯信道，基站天线间的空间相关性不仅会降低速率，而且会提高速率，这取决于用户的位置。这一结论解释了为什么导频辅助LMMSE的空间相关性可能增加，而不是降低数据率。我们还讨论了这两种方法的幂缩放定律，并且这两种方法的渐近表达式是相同的，都与天线相关无关。
2017-07-19 cs.IT math.IT
A Framework for Uplink Intercell Interference Modeling with Channel-Based Scheduling
提出了一种新的多用户蜂窝网络上行链路小区间干扰（ICI）建模框架。所提出的框架有助于量化各种衰落信道模型和最先进的调度方案对上行链路ICI的影响。首先，我们推导出一个半解析表达式的调度用户的位置分布在一个给定的小区考虑了广泛的调度方案。在此基础上，我们推导出考虑单个干扰小区的上行ICI的分布和矩母函数（MGF）。因此，我们确定的MGF的累积ICI观察到的所有干扰细胞，并推导出明确的MGF表达式为三个典型的衰落模型。最后，我们利用得到的表达式来评估重要的网络性能指标，如中断概率，遍历容量，和平均公平数值。Monte-Carlo模拟结果证明了导出的解析表达式的有效性。
2012-11-19 cs.IT math.IT math.ST
Uplink Achievable Rate for Massive MIMO with Low-Resolution ADC
在这封信中，我们推导出一个大规模的多输入多输出（MIMO）天线系统的上行链路可达到的速率时，有限精度的模数转换器（ADC）和共同的最大比合并技术在接收机的近似解析表达式。为了得到这个表达式，我们把量化噪声作为一个加性量化噪声模型。考虑到得到的表达式，我们表明，低分辨率ADC导致可实现的速率下降，但性能损失可以通过增加接收天线的数量来补偿。此外，我们研究了天线数目与ADC分辨率之间的关系，以及功率-缩放定律。这些讨论支持在实际的大规模MIMO系统中配备低分辨率的高经济性ADC的可行性。
2015-12-02 cs.IT math.IT
Joint User Scheduling and Power optimization in Full-Duplex Cells with Successive Interference Cancellation
本文考虑了一个具有全双工基站和半双工用户的蜂窝系统。基站可以在上行链路或下行链路中激活一个用户（半双工模式），或者同时在每个方向上激活两个不同的用户（全双工模式）。上行链路和下行链路中的同时传输在基站处引起自干扰，并且在下行链路用户处引起上行链路到下行链路干扰。虽然上行链路到下行链路的干扰通常被视为噪声，它表明，连续的干扰解码和消除（SIC模式）可以导致显着改善网络效用，特别是当用户分布集中在几个热点。所提出的时间公平用户调度算法和相应的功率优化利用全双工和SIC模式，以及半双工传输的基础上对网络效用的影响。仿真结果表明，该策略可以实现高达95%的平均小区吞吐量的改善，在典型的室内场景相对于传统的网络中，基站是半双工的。
2017-12-04 cs.IT math.IT
Uplink Channel Estimation and Data Transmission in Millimeter-Wave CRAN with Lens Antenna Arrays
毫米波（mmWave）通信和网络致密化对于在下一代无线网络中实现高速率通信具有很大的希望。云无线接入网（CRAN）是实现网络密集化的一种具有成本效益的解决方案，其中部署了由中央单元（CU）协调的低复杂度远程无线头端（RRH）以分布式方式为用户服务。然而，当在毫米波频率中的大带宽上操作时，CRAN中的数字前传链路将容易被要在RRH和CU之间传送的大量采样和量化信号饱和。为了应对这一挑战，我们在本文中提出了一种新的架构，毫米波为基础的CRAN先进的透镜天线阵列在RRH。由于能量聚焦特性，透镜天线阵列在利用毫米波信道的角度稀疏性方面是有效的，并且因此有助于大幅降低前传速率并简化多天线RRH和CU处的信号处理，即使当信道是频率选择性的时。我们认为在毫米波CRAN与透镜天线阵列的上行链路传输，并提出了一个低复杂度的量化比特分配方案，在每个RRH多个天线，以满足给定的前传速率约束。此外，我们提出了一种信道估计技术，利用透镜阵列的能量聚焦特性，并可以实现在CU具有低复杂度。最后，我们比较了所提出的毫米波CRAN使用透镜天线阵列与传统的CRAN使用均匀的平面阵列在RRH，并表明，所提出的设计实现了显着的吞吐量增益，但复杂性低得多。
2018-07-29 cs.IT math.IT
MIMO-PASS: Uplink and Downlink Transmission via MIMO Pinching-Antenna Systems
本文研究多用户MIMO场景下夹持天线系统（PASS）的上下行传输，提出联合优化数字预编码与夹持元件位置的混合波束成形及多用户检测算法，显著提升了系统吞吐量。
2025-03-05 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation for NOMA-Assisted Uplink Pinching-Antenna Systems
针对NOMA辅助多用户Pinching天线上行系统，提出交替优化框架联合求解功率分配与天线位置，显著提升能效。
2025-05-12 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable Rates and Training Optimization for Uplink Multiuser Massive MIMO Systems
我们研究了大规模MIMO系统的上行链路传输性能，其中所有的发射机都有单天线，基站有大量的天线。具体而言，我们首先推导出可能通过最小均方误差（MMSE）信道估计和三个线性接收机：最大比合并（MRC），迫零（ZF），和MMSE的速率。基于推导出的速率，我们量化了通过增加基站天线数量或增加相干间隔可能节省的能量。我们还分析了可实现的总自由度（DoF）的这样一个系统，而无需假设在接收机，这是示出为相同的点对点MIMO信道的信道状态信息。当用户数小于天线数时，线性接收机足以实现总DoF。当用户数量等于或大于天线数量时，非线性处理是必要的，以实现全自由度。最后，在平均和峰值功率约束下，联合优化训练周期和最优训练能量分配，以最大化接收端采用MRC或ZF接收机时的可实现和速率。
2016-06-12 cs.IT math.IT
Timely Status Update in Massive IoT Systems: Decentralized Scheduling for Wireless Uplinks
在典型的物联网（IoT）应用中，中央控制器从多个终端收集状态更新，例如，传感器和监视器通过无线多址上行链路，一个重要的问题是如何自主地获得及时的状态更新。在本文中，状态的及时性是衡量最近提出的年龄的信息（AoI）度量的理论和实践方面的问题进行了调查：我们的目标是获得一个调度策略，最小的AoI，同时，仍然适合分散实施的信令交换开销。为此，我们首先考虑一组到达独立和更新（AIR）的政策，其最佳的政策，以尽量减少时间平均AOI被证明是一个循环策略与一个数据包（最新的数据包只有和其他被丢弃）缓冲区（RR-ONE）。基于广义泊松到达时间平均（PASTA）定理建立了最优性。进一步证明了RR-ONE在大规模物联网体系中的所有策略中是渐近最优的。在RR-ONE条件下，还导出了AoI稳态平稳分布。一个完全分散的RR-ONE的实现，提出了可以适应动态终端外观。此外，考虑到分组不能被丢弃的情况，其最优AIR策略也通过凸问题的解给出的参数来找到。
2018-01-11 cs.IT math.IT
A Spatial Basis Coverage Approach For Uplink Training And Scheduling In Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（massive multiple-input multiple-output，massive MIMO）可以提供大的频谱和能量效率增益。然而，其潜力是以获取准确的信道状态信息（CSI）为条件的。在时分双工（TDD）系统中，信道状态信息（CSI）是通过上行链路训练获得的，而上行链路训练受到导频污染的影响。这种现象的影响可以使用空分复用来缓解，空分复用是指基于用户的空间信息对用户进行划分，并相应地处理他们的信号。这种方案的性能主要取决于实现的分组方法。在本文中，我们提出了一种新的空间分组方案，旨在管理导频污染，同时减少所需的训练开销在TDD大规模MIMO。这里，基于离散傅里叶变换矩阵（DFT）的列导出用户特定解码矩阵，将其作为空间基。然后形成副导频用户组，以便获得具有解码矩阵之间的最小重叠的空间基的最佳覆盖。我们提供了两种算法，实现所需的分组，并获得各自的性能保证。我们还通过有效的导频序列分配，利用形成的副驾驶员组来解决小区间副驾驶员干扰。各种数值结果显示所提出的算法的效率。
2018-04-29 cs.IT 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
Power Scaling of Uplink Massive MIMO Systems with Arbitrary-Rank Channel Means
本文研究了莱斯衰落信道中大规模多输入多输出（MIMO）天线系统的上行链路可达速率，分别采用最大比合并（MRC）和迫零（ZF）接收机，假设信道状态信息（CSI）为理想和非理想。与以前的相关工作相比，快衰落MIMO信道矩阵被假定为具有任意秩的确定性分量以及瑞利分布的随机分量。我们推导出可实现的上行链路速率在大天线的限制，以及近似的结果，适用于任何有限数量的天线。基于这些分析结果，我们得到了用户的发射功率应满足的缩放定律，同时保持理想的服务质量。特别地，发现不管莱斯$K$因子如何，在理想CSI的情况下，随着基站天线的数量$M$变大，近似收敛到与精确结果相同的常数值，而每个用户的发射功率可以按比例缩小到$1/M$。如果CSI是用不确定性估计的，则相同的结果成立，但仅当Ricean $K$因子非零时。否则，如果信道经历瑞利衰落，我们只能按$1/\sqrt M$成比例地削减每个用户的发射功率。此外，我们表明，随着莱斯$K$因子的增加，上行链路速率将收敛到MRC和ZF接收机的固定值。
2014-05-27 cs.IT 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
