Relay-Aided MIMO Cellular Networks Using Opposite Directional Interference Alignment
在本文中，我们首先提出了干扰对齐（IA）方案的多输入多输出（MIMO）蜂窝网络的上行链路传输的帮助下，在半双工模式下的中继。所提出的方案只需要在中继站的全局信道状态信息（CSI）的知识，而不需要在用户设备（UE）的发射机波束成形和时间扩展，这不同于传统的IA方案的蜂窝网络。我们推导出该方案的可行性条件的一般网络配置和分析度的自由度（DoF）性能的建议IA计划。本文进一步描述了下行链路和全双工网络的建议方案的扩展。它还表明，通过中继引起的干扰多址接入信道（IMAC）和干扰广播信道（IBC）的二元性，可以获得相同的优势，作为上行链路的情况下，对于下行链路的情况。此外，全双工网络具有与半双工情况相同的优点。
2017-05-22 cs.IT math.IT
Power Distribution of Device-to-Device Communications in Underlaid Cellular Networks
设备到设备（D2D）通信最近已经作为无线蜂窝网络中的新型传输范例出现。D2D传输与通常的蜂窝连接同时发生，因此，控制给宏蜂窝用户设备（UE）带来的干扰至关重要。在本文中，我们考虑了一层D2D用户的上行链路传输，其作为传统蜂窝网络的中继来操作。利用基于随机几何的网络模型，推导出D2D发射功率的均衡累积分布函数（CDF）。考虑干扰受限和相对损耗环境的情况下，推导了功率CDF的闭合形式方程。最后，推导出功率分布的上界，并通过仿真验证了分析结果。
2015-11-15 cs.IT cs.NI math.IT
Energy Efficiency Scheme with Cellular Partition Zooming for Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MassiveMIMO）技术是下一代无线移动通信的重要技术，其频谱效率和能量效率是下一代无线移动通信的两个关键问题。先前的估计已经表明，蜂窝系统的57%的能量需要由运营商提供，特别是用于馈送基站（BS）。而各种调度研究关注的是用户设备（UE），而不是BS，以减少总的能量消耗。从BS角度解决EE问题的文献较少。本文提出了一种降低基站能耗的节能方案。首先，制定了与EE相关的传输模型和参数。之后，提出了蜂窝分区缩放（CPZ）方案，其中BS可以放大以保持覆盖区域。具体地，如果在覆盖的稀有区域中不存在用户，则BS将缩小到睡眠方式以节省能量。综合仿真结果表明，CPZ具有更好的EE性能，对传输速率的影响可以忽略不计。
2014-08-01 cs.IT math.IT
Uplink Performance Analysis in D2D-Enabled mmWave Cellular Networks with Clustered Users
在本文中，提供了一个分析框架来分析具有集群D2D用户设备（UE）的具有D2D功能的毫米波（mmWave）蜂窝网络的上行链路性能。蜂窝UE的位置被建模为毒点过程（PPP），而潜在D2D UE的位置被建模为泊松簇过程（PCP）。使用来自随机几何的工具，针对蜂窝和D2D链路两者导出信号干扰噪声比（SINR）中断概率。毫米波通信的显着特点，如定向波束成形，并具有不同的路径损耗规律的视线（LOS）和非视线（NLOS）链路纳入中断分析，采用灵活的模式选择方案。此外，波束形成对准误差的中断概率的影响进行了研究，以了解在实际情况下的性能。此外，整个网络的区域频谱效率（ASE）的确定为共享和覆盖类型。通过考虑最佳加权比例公平频谱划分来确定覆盖共享的最佳频谱划分因子。
2018-01-13 cs.IT math.IT
Design of Non-Orthogonal Beamspace Multiple Access for Cellular Internet-of-Things
在本文中，我们研究了第五代（5G）无线网络中蜂窝物联网（IoT）在有限无线电频谱上的大量连接问题。为了解决在大规模连接的背景下与信道状态信息（CSI）获取和波束设计相关的挑战性问题，我们提出了一种新的非正交波束空间多址接入框架。特别地，用户设备（UE）不仅在时间-频率域中是非正交的，而且在波束域中也是非正交的。我们分析了所提出的非正交波束空间多址接入方案的性能，并推导出信道条件和系统参数的加权和速率的上界。为了进一步提高性能，我们提出了三种不同波束空间分辨率的非正交发射波束构造算法。最后，大量的仿真结果表明，所提出的非正交波束空间多址接入方案可以获得显着的性能增益比基线的。
2019-02-08 cs.IT math.IT
Traffic-Aware Transmission Mode Selection in D2D-enabled Cellular Networks with Token System
Fudan University（复旦大学）
我们考虑D2D使能的蜂窝网络，其中理性用户拥有的用户设备（UE）被激励以使用令牌形成D2D对。他们通过电子方式交换代币来“购买”和“出售”D2D服务。同时，设备具有选择传输模式的能力，即经由蜂窝链路或D2D链路接收数据。因此，将不同业务类型带来的不同益处作为优先级，UE可以经由传输模式选择更有效地利用它们的令牌。在本文中，最优的传输模式选择策略以及令牌收集策略，以最大化的长期效用在动态网络环境中进行了研究。证明了最优策略是一个阈值策略，且阈值具有单调性。数值模拟验证了我们的观察结果，并观察到传输模式选择的增益。
2017-06-13 cs.IT cs.LG math.IT
Impact of Underlaid Multi-antenna D2D on Cellular Downlink in Massive MIMO Systems
在本文中，我们考虑了一个大规模的多输入多输出（MIMO）下行链路系统下的多天线D2D用户设备（UE）的网络。每个D2D发射机（Tx）使用其所有天线来朝向其期望的D2D接收机对信息进行波束成形，该D2D接收机仅使用单个天线进行接收。虽然D2D Tx处的波束成形减少了对相邻蜂窝UE（CUE）的D2D干扰，但是由于大规模MIMO基站处的高度定向波束成形，蜂窝对D2D干扰也是可忽略的。对于以上提出的系统，我们分析CUE（$R^{c,d}$）的平均每用户频谱效率（SE）作为D2D区域频谱效率（ASE）的函数。我们的分析揭示，对于固定的D2D ASE（$R_0^{(d)}$）和固定数量的D2D天线（$N$），随着D2D Tx（$λ$）密度的增加，$R^{c,d}$增加（对于足够大的$λ$）并且接近基本极限$R_{\infty}^{c,d}$作为$λ\to \infty$。而且，$R_{\infty}^{c,d}$仅通过比率$\frac{R_{0}^{(d)}}{N-1}$依赖于$R_{0}^{(d)}$和$N$，即，对于给定的基本极限$R_{\infty}^{c,d}$，D2D ASE可以随着$N$的每次加倍而近似加倍。
2016-03-30 cs.IT math.IT
Massive MIMO-Enabled Full-Duplex Cellular Networks
在本文中，我们提供了一个理论框架的研究大规模多输入多输出（MIMO）使能全双工（FD）蜂窝网络中的自干扰（SI）信道遵循莱斯分布和其他信道瑞利分布。为了促进双向无线功能，我们采用（i）在FD基站（BS）处的具有自干扰置零（ZF-SIN）的下行链路（DL）线性迫零预编码方案，以及（ii）在FD用户设备（UE）处的上行链路（UL）自干扰感知（SIA）部分功率控制机制。线性ZF接收器进一步用于UL中的信号检测。结果表明，在基线FD单天线系统中的UL速率瓶颈可以通过利用大规模MIMO来克服。另一方面，这些发现可以被视为现实检查，因为我们表明，在最先进的系统参数下，FD大规模MIMO相对于其半双工（HD）对应物的频谱效率（SE）增益在很大程度上取决于UE的SI消除能力。此外，预期的两倍增加SE被证明是唯一可以实现的无限大数量的天线。
2017-03-04 cs.IT math.IT
Cell-Edge-Aware Precoding for Downlink Massive MIMO Cellular Networks
我们提出了一种小区边缘感知（CEA）迫零（ZF）预编码器，其利用由大量基站（BS）天线提供的多余空间自由度来抑制最脆弱的用户设备（UE）处的小区间干扰。我们评估的下行链路性能的CEA-ZF，以及传统的小区边缘不知道（CEU）ZF预编码器在网络中与随机基站拓扑结构。我们的分析和仿真表明，所提出的CEA-ZF预编码器在以下方面优于CEU-ZF预编码：（i）聚合每小区数据率，（ii）覆盖概率，以及（iii）95%可能性或边缘用户速率。特别地，当完美的信道状态信息和大量天线N在BS处可用时，我们证明了CEA-ZF和CEU-ZF下的中断概率分别衰减为1/N^2和1/N。这一结果表明CEA-ZF是大规模MIMO蜂窝网络的一种更有效的预编码方案。我们的框架还揭示了调度每个BS的UE的最佳数量的重要性，并确认了控制在信道估计阶段期间接收的导频污染量的必要性。
2016-10-11 cs.IT math.IT
Harvesting Full-Duplex Rate Gains in Cellular Networks with Half-Duplex User Terminals
全双工（FD）收发器在所有用户终端中实现的复杂度、功耗和价格方面可能是昂贵的。因此，需要利用与FD基站（BS）和半双工（HD）用户设备（UE）的带内全双工通信的技术。在这种情况下，最近已经提出了3节点拓扑（3NT），用于FD BS与同一小区内的HD终端重用上行链路（UL）和下行链路（DL）信道。在本文中，我们提出了一个易于处理的数学框架，基于随机几何，蜂窝网络中的3NT。为此，我们提出了一个设计范例，通过脉冲整形和UL和DL信道之间的部分重叠，以最大限度地提高收获的速率增益在3NT。结果表明，3NT实现了与具有FD BS和FD UE的网络（由2节点拓扑（2NT）网络表示）接近的性能。当3NT与具有有效自干扰消除（SIC）的2NT相比时，报告最大5个$\%$速率损失。如果2NT中的SIC不是有效的，则3NT大大优于2NT。因此，我们得出结论，不管UE的调度方案如何，具有FD BS来收获FD速率增益就足够了。
2016-02-28 cs.IT math.IT
Cross-Layer Scheduling and Beamforming in Smart-Grid Powered Cellular Networks With Heterogeneous Energy Coordination
用户调度，波束成形和能量协调的智能电网供电的蜂窝网络（SGPCN），其中基站由智能电网和自然可再生能源供电。SGPCN考虑异构能量协调，即与智能电网的能量交易和基站之间的能量交换。一个长期的电网能量支出最小化问题的比例率约束制定SGPCN。由于用户调度与波束成形向量相耦合，因此通过标准凸优化方法处理所述问题具有挑战性。在实践中，需要根据信道变化在每个时隙上更新波束成形向量。用户调度需要在若干时隙（帧）上更新，因为用户设备的频繁调度可能导致可靠性问题。因此，李雅普诺夫优化方法被用来解耦的问题。提出了一种实用的双尺度算法，在每帧调度用户，并获得波束形成向量和交换的自然可再生能源量在每个时隙。我们证明了所提出的双尺度算法可以通过调整控制参数渐近地获得最优解。数值结果验证了所提出的双尺度算法的性能。
2020-01-29 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Hybrid Cellular and Cell-free MIMO Network
本文基于随机几何工具包开发了混合蜂窝与无小区网络模型，揭示了信号与干扰的耦合关系，通过矩匹配和拉普拉斯变换分析覆盖概率，并经仿真验证了信号强度与覆盖概率的分析。
2024-06-04 cs.IT eess.SP math.IT
Operating Massive MIMO in Unlicensed Bands for Enhanced Coexistence and Spatial Reuse
我们建议在未经许可的频段中运营大规模多输入多输出（MIMO）蜂窝基站（BS）。我们将这样的系统表示为大规模MIMO未授权（mMIMO-U）。我们设计了蜂窝基站所需的关键程序，以保证与附近的Wi-Fi设备在同一频段内共存。具体地，通过主动抑制对相邻Wi-Fi设备的干扰来增强空间重用。Wi-Fi干扰抑制也在增强的先说后听（LBT）阶段期间执行。这些操作使得Wi-Fi设备能够接入信道，就好像没有蜂窝BS在进行传输一样，反之亦然。在同时进行Wi-Fi和BS传输的情况下，蜂窝用户设备（UE）可达到的下行链路速率由于Wi-Fi生成的干扰而降级。为了减轻这种影响，我们考虑Wi-Fi/UE邻近度的测量，选择要在未授权频带中服务的UE的合适集合。我们的研究结果表明，这样设计的mMIMO-U允许同时蜂窝和Wi-Fi传输，保持他们的相互干扰低于监管阈值。与没有干扰抑制的系统相比，Wi-Fi设备在16个天线和128个天线的情况下，平均干扰功率降低了3 dB和18 dB。利用mMIMO-U，蜂窝BS还可以实现大的数据率，而不会显著降低部署在其覆盖区域内的Wi-Fi网络的性能。
2017-02-26 cs.IT math.IT
Initial Access in 5G mm-Wave Cellular Networks
毫米波频率（大约在10 GHz以上）的大量可用带宽有可能大大增加第五代蜂窝无线系统的容量。然而，为了克服在这些频率处经历的高各向同性路径损耗，在基站和移动用户设备处都需要高方向性以在广域网中建立足够的链路预算。这种对方向性的依赖对于控制层过程具有重要意义。由于需要基站和用户找到用于定向发送和接收的适当对准，初始接入尤其可能被显著延迟。本文提供了一个调查最近提出的几种技术，用于此目的。覆盖和延迟分析进行比较各种技术，包括穷举和迭代搜索，上下文信息为基础的算法。我们表明，最佳策略取决于目标信噪比制度，并提供指导方针，以表征作为系统参数的函数的最佳选择。
2016-05-24 cs.IT cs.NI math.IT
Spectral and Energy Efficiency of Cell-Free Massive MIMO Systems with Hardware Impairments
无小区的大规模多输入多输出（MIMO）具有大量分布式接入点（AP），其共同服务于用户设备（UE），是未来无线通信的有前途的网络架构。为了降低此类系统的成本和功耗，在AP处利用低质量收发器硬件是重要的。然而，硬件损伤对无小区大规模MIMO的影响迄今尚未被研究。在本文中，我们首先看看这个重要的话题，利用完善的硬件失真模型，并推导出新的频谱和能源效率的封闭形式的表达式。这些表达式提供了重要的见解，硬件损伤的实际影响，以及如何有效地部署无细胞系统。此外，提出了一种新的硬件质量缩放定律。它证明了在AP的硬件损伤的影响消失的AP的数量的增长。数值结果验证了无小区的大规模MIMO系统对硬件损伤具有固有的弹性。
2017-09-09 cs.IT math.IT
Learning-Based UE Classification in Millimeter-Wave Cellular Systems With Mobility
Ericsson AB（爱立信公司）；Lund University（隆德大学）
毫米波蜂窝通信需要波束成形过程，该过程使得能够在用户设备（UE）移动时对准发射机波束和接收机波束。为了有效的波束跟踪，根据用户的业务和移动性模式对用户进行分类是有利的。迄今为止的研究已经证明了基于机器学习的UE分类的有效方式。尽管不同的机器学习方法已经显示出成功，但是它们中的大多数是基于接收信号的物理层属性的。然而，这强加了额外的复杂性，并且需要访问那些较低层信号。在本文中，我们表明，传统的监督，甚至无监督的机器学习方法可以成功地应用于更高层的信道测量报告，以执行UE分类，从而降低了分类过程的复杂性。
2021-09-13 cs.AI cs.IT cs.LG
Performance Analysis of Mobile Cellular-Connected Drones under Practical Antenna Configurations
由于遭遇视线干扰和向下倾斜的基站（BS）天线的降低的增益，向无人机用户设备（UAV-UE）提供无缝连接是非常具有挑战性的。例如，随着UAV-UE的高度增加，它们的小区关联和切换过程变得由BS天线的旁瓣驱动。在本文中，蜂窝连接的UAV-UE的性能进行了研究下的3D实际天线配置。研究了两种场景：具有静态悬停UAV-UE的场景和具有移动UAV-UE的场景。对于这两种情况，UAV-UE覆盖概率被表征为系统参数的函数。研究了天线阵元数目对UAV-UE覆盖概率和移动UAV-UE切换率的影响。结果表明，实际天线方向图下的UAV-UE覆盖概率比简单天线模型下的覆盖概率要差。此外，由于天线旁瓣的零点和峰值的连续交叉，垂直移动的UAV-UE容易受到高度切换的影响。
2020-02-02 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink MIMO HCNs with Residual Transceiver Hardware Impairments
异构蜂窝网络（HCN）的一个主要限制是忽略了附加剩余收发器硬件损伤（ARTHI）。完美硬件的假设是相当强的，并导致误导性的结论。本文通过引入RTHI对具有小区关联的一般多输入多输出（MIMO）HCN进行建模。我们得出的覆盖概率和阐明的ARTHIs的影响，当各种传输方法被应用。随着硬件质量的降低，覆盖概率也随之降低。特别地，这种影响随着发射功率的增加而更加严重。此外，我们验证，在HCN中，最好在每个基站采用尽可能少的发射天线。
2016-07-18 cs.IT math.IT
Cost Efficient High Capacity Indoor Wireless Access: Denser Wi-Fi or Coordinated Pico-cellular?
快速增长的流量需求迫使室内运营商部署越来越多的Wi-Fi接入点（AP）。随着AP密度的增加，AP间干扰增加，并且可能限制容量。或者，使用集中式干扰协调的蜂窝技术可以以更昂贵的设备和安装成本为代价，用更少数量的AP提供相同的容量。就系统总成本而言，更复杂的协调在什么样的需求水平上会得到回报，这一点仍然不明显。为了进行这种比较，我们评估所需的AP密度的三个候选系统为一个给定的平均需求：一个Wi-Fi网络，一个传统的微微蜂窝网络的频率规划，和一个先进的系统，采用多小区联合处理。数值结果表明，在相对较低的需求水平下，密集的Wi-Fi是最便宜的解决方案。然而，无论传播条件如何，AP密度都在关键需求水平上快速增长。在此Wi-Fi网络限制之外，传统的微微蜂窝网络工作并且比在有障碍的环境中的联合处理便宜，例如，带墙的办公室。在体育场馆等视线条件下，联合处理成为最可行的解决方案。缺点是需要在发射机处的极其精确的信道状态信息。
2012-11-19 cs.IT cs.NI math.IT
Coverage in Downlink Heterogeneous mmWave Cellular Networks with User-Centric Small Cell Deployment
本文研究了一种以用户为中心的小型小区部署的K层异构下行毫米波（mmWave）蜂窝网络。特别是，我们考虑一个异构网络模型与用户设备（UE）分布根据泊松集群过程（PCP）。具体地，我们解决了两个集群过程，即（i）托马斯集群过程，其中UE被集群在基站（BS）周围，并且UE和BS之间的距离被建模为高斯分布，以及（ii）马特恩集群过程，其中UE根据均匀分布分散。此外，毫米波通信的显着特点，包括定向波束成形和一个复杂的路径损耗模型，结合视线（LOS）和非视线（NLOS）传输，考虑。首先，提供路径损耗的互补累积分布函数（CCDF）和概率密度函数（PDF）。随后，使用随机几何工具，我们推导出信号干扰噪声比（SINR）覆盖概率的一般表达式。我们的研究结果表明，覆盖概率可以提高通过减少基站周围的UE集群的大小，减少主瓣的波束宽度，或增加主瓣的方向性增益。此外，干扰对我们的模型的覆盖性能有显着的影响。我们还表明，更好的覆盖性能是实现在集群用户的存在下相比，其中的用户分布根据泊松点过程（PPP）的情况下。
2017-07-21 cs.IT math.IT
Downlink Analysis in Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Assisted Cellular Networks with Clustered Users
使用作为空中基站（BS）操作的无人驾驶飞行器（UAV）已经成为一种有前景的解决方案，特别是在需要快速部署的场景中（例如，在拥挤的热点、体育赛事、紧急情况、自然灾害的情况下），以便协助地面BS。提出了一种分析无人机（UAV）辅助蜂窝网络集群用户设备（UE）信号干扰噪声比（SINR）覆盖概率的分析框架。UAV和地面BS的位置被建模为毒点过程（PPP），并且UE被假设为根据泊松簇过程（PCP）分布在UAV在地面上的投影周围。首先推导了无人机和地面基站层路径损耗的互补累积分布函数和概率密度函数。随后，获得与每个层的关联概率。SINR覆盖概率推导出整个网络使用工具从随机几何。最后，确定了整个网络的面积频谱效率（ASE），并考虑无人机位于不同高度的情况，给出了更一般模型下的SINR覆盖概率表达式。通过数值计算，我们已经表明，无人机高度和路径损耗指数的覆盖性能起着重要的作用。此外，覆盖概率可以用较少数量的UAV来提高，而更好的区域频谱效率通过采用更多的UAV并且使UE更紧凑地聚集在UAV周围来实现。
2018-06-12 cs.IT math.IT
Joint Beamforming, User Association, and Height Control for Cellular-Enabled UAV Communications
为空中用户（例如无人机（UAV））提供可靠和无缝的移动性是下一代蜂窝系统的关键挑战。为了应对这一挑战，我们提出了一个联合波束成形，用户关联，无人机高度控制框架的蜂窝连接多无人机网络与多天线基站（BS）。在多个地面用户设备速率约束条件下，以最大化无人机最小可达速率为目标，设计了一种分层双层迭代算法，对基站波束形成向量、无人机关联矩阵和无人机高度进行联合优化。在内层迭代中采用投影梯度法，在外层迭代中采用几何规划建模加凹凸法，证明了算法收敛于局部最优解。考虑到无人机的移动特性，我们还利用我们提出的算法不完美的信道估计的情况下。数值结果表明，与传统的最邻近关联算法相比，该算法在理想和非理想信道估计情况下均能提高无人机的最小可达速率。此外，我们还研究了无人机的最小可达速率和频率之间的权衡与单移动无人机更新优化变量。
2020-02-16 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis of Massive MIMO With Hardware Impairments and Different Channel Models
大规模多输入多输出（MIMO）被预见为下一代蜂窝通信（5G）中的主要技术组件之一。在本文中，基本限制下行链路的大规模MIMO系统的性能进行了研究，通过仿真和分析。针对不同的阵列尺寸、信道模型和预编码方案，分析了单小区多用户MIMO系统的信干噪比（SINR）和总速率。硬件损伤对性能的影响也进行了研究。简单的近似推导出明确显示天线的数量，服务用户的数量，发射功率和硬件损伤的幅度如何影响性能。
2015-01-17 cs.IT math.IT
Full-Duplex Transceiver for Future Cellular Network: A Smart Antenna Approach
在本文中，我们提出了一种用于全双工（FD）eNodeB（eNB）和FD用户设备（UE）收发器的收发器架构。对于FD通信，即，同时的带内上行链路和下行链路操作，可以在上行链路和下行链路中向UE分配相同的子载波。因此，与传统LTE相反，我们提出将单载波频分多址（SC-FDMA）用于下行链路以及将其用于上行链路的传统方法。在eNB处使用多个天线以及在下行链路中使用奇异值分解（SVD）允许多个用户（MU）在相同的子载波集合上操作。在上行链路中，使用具有最优排序的连续干扰消除（SSIC-OO）算法来解耦在相同子载波集合中操作的UE的信号。采用智能天线方法，其防止在UE的下行链路中来自共享相同子载波的其它UE的上行链路信号的干扰。该方法包括在UE处使用多个天线来形成朝向eNode的定向波束和朝向其他UE的空值。所提出的架构导致蜂窝网络的每个小区的整体频谱效率的显著提高。
2015-09-10 cs.IT cs.NI math.IT
Uplink Coverage in Heterogeneous mmWave Cellular Networks with Clustered Users
本文研究了一种具有集群用户设备（UE）的K层异构毫米波上行链路蜂窝网络。具体地，假设UE根据高斯分布被聚集在小小区基站（BS）周围，从而导致基于托马斯聚类过程的建模。针对不同的层次，采用了具体实用的视距（LOS）和非视距（NLOS）模型，并采用了不同的参数。对不同距离的概率密度函数（PDF）和互补累积分布函数（CCDF）进行了表征。考虑了耦合关联策略和最大长期平均有偏接收功率准则，给出了关联概率的一般表达式。在识别关联概率之后，表征了小区间干扰和簇内干扰的拉普拉斯变换。使用随机几何工具，SINR覆盖概率的一般表达式。作为扩展，分数功率控制被纳入分析，提供了易处理的封闭形式的表达式，并分析了平均遍历谱效率。通过数值和仿真结果，分析表征得到证实，并确定关键系统和网络参数对性能的影响。
2021-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Transformer-Based Rate Prediction for Multi-Band Cellular Handsets
本文提出基于Transformer的神经网络架构，用于在稀疏历史测量下预测多天线阵列和频段的可实现速率，通过密集城区微蜂窝环境的射线追踪模拟验证，优于基线预测器，实现更合理的频段选择。
2026-03-18 cs.IT cs.LG eess.SP
Can Dynamic TDD Enabled Half-Duplex Cell-Free Massive MIMO Outperform Full-Duplex Cellular Massive MIMO?
我们考虑一种支持动态时分双工（DTDD）的无小区大规模多输入多输出（CF-mMIMO）系统，其中每个半双工（HD）接入点（AP）基于用户设备（UE）的数据需求被调度为在上行链路（UL）或下行链路（DL）模式下操作，目标是最大化总UL-DL频谱效率（SE）。我们开发了一种新的，低复杂度，贪婪算法的组合AP调度问题，与理论上建立的最优性保证，通过显示的下限的总和UL-DL SE是子模块化。我们还考虑了UE之间的导频序列重用以限制信道估计开销。在CF系统中，所有AP估计来自每个UE的信道，使得导频分配问题不同于蜂窝情况。我们开发了一种新的算法，迭代最大限度地减少跨UE的导频污染。我们比较我们的解决方案的性能，无论是理论上和通过模拟，对全双工（FD）多小区mMIMO系统。我们的研究结果表明，由于在中央处理单元的信号的联合处理，CF-mMIMO与动态高清AP调度显着优于蜂窝FD-mMIMO的总和SE和90%的可能SE。因此，DTDD使能的HD CF-mMIMO是蜂窝FD-mMIMO的有前景的替代方案，而无需用于自干扰抑制的硬件成本。
2022-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Flexible Design for $α$-Duplex Communications in Multi-Tier Cellular Networks
向后兼容性是新技术成功的一个基本要素。在带内全双工（FD）通信的上下文中，FD基站（BS）应当支持半双工（HD）用户设备（UE）而不牺牲预见的FD增益。本文提出了灵活和易于处理的多层蜂窝网络与FD BS和FD/HD UE的建模框架。所提出的模型是基于随机几何和帐户的上行链路传输的内在脆弱性。结果表明，FD UE不一定需要从FD BS获得速率增益。具体地，结果表明，如果利用多用户分集，则将FD UE添加到FD BS提供了超过FD BS和HD UE情况的最大$5\%$速率增益，这与在UE侧实现FD收发器所需的负担相比是边际增益。为此，我们揭示了其中HD UE与FD BS的操作优于BS和UE都是FD时的操作的实际场景，并且我们找到了FD UE优于HD UE所需的自干扰衰减功率的临界值的封闭形式表达式。
2016-04-20 cs.IT math.IT math.ST
Impact of Mobility on Downlink Cell-Free Massive MIMO Systems
在本文中，我们分析了无小区大规模多输入多输出（CF-mMIMO）系统的下行链路频谱效率，占信道老化（由用户移动性引起的）和导频污染的影响。我们考虑两种情况，一种是用户设备（UE）依赖于由接入点（AP）波束成形的下行链路导频来估计下行链路信道，另一种是UE利用统计信道状态信息（CSI）进行数据解码。为了进行比较，我们还考虑了蜂窝mMIMO，并推导出其可实现的频谱效率与信道老化和导频污染在上述两种情况下。我们的研究结果表明，在CF-mMIMO，下行链路训练是优选的统计CSI时，选择最佳的数据序列的长度，以最大限度地提高频谱效率。然而，在蜂窝mMIMO中，取决于用户公平性或总频谱效率是否被优先化，两种方案中的任一种可能更好。此外，即使在考虑信道老化和导频污染的影响之后，CF-mMIMO系统通常也优于蜂窝mMIMO。通过数值计算结果，我们说明了各种系统参数，如最大用户速度，上行链路/下行链路导频长度，数据持续时间，网络密度的影响，并提供有趣的见解无细胞和蜂窝mMIMO系统之间的关键区别。
2022-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Spectrum Trading for Device-to-Device Communication In Cellular Networks using Incomplete Information Bandwidth-Auction Game
最近已经提出了允许邻近用户直接通信的设备到设备（D2D）通信，以提高蜂窝网络的频谱效率。在本文中，我们假设一个蜂窝网络组成的多个蜂窝用户设备（CUE），这是主用户，和认知D2D对，这是次要用户。D2D对需要可以通过频谱交易获得的用于数据传输的带宽。我们引入了一个带宽拍卖游戏的频谱交易问题。基站（BS）和CUE能够出售它们的频谱或与D2D对共享它，这允许D2D对在正交共享、蜂窝或非正交共享（NOS）模式中操作。在NOS模式中D2D对的操作引起对CUE的干扰，这在低干扰条件下是可能的。在拍卖中，D2D对可以从与在不同频谱上操作的每种模式相对应的三个不同服务提供商（SP）购买其所需的频谱。D2D对出价价格带宽需求曲线，并且SP提供价格需求供应曲线。由于实际情况中每个局中人都不知道其他局中人的策略，因此该博弈被假定为不完全信息重复博弈。提出了一种基于最佳反应的学习方法，用于所有参与者、D2D对和SP的决策过程。结果表明，所提出的方法收敛到纳什均衡（NE）点的游戏比国家的最先进的方法，当游戏是重复播放。所提出的方法的灵敏度的学习率变量也小于国家的最先进的方法，因此可以被认为是一个强大的。
2021-12-13 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Transmission for Cellular Networks with Pinching Antennas: System Design and Analysis
本文针对蜂窝网络中基站与捏合天线（PAS）的联合传输问题，提出三种协作方案（SD、SCD、FCD）及最优波束成形设计，推导平均接收信噪比闭式表达式，并通过仿真验证协作部署能显著提升性能。
2025-06-21 cs.IT eess.SP math.IT
