Effect of Cell-Selection on the Effective Fading Distribution in a Downlink K-tier HetNet
研究了多层蜂窝网络中采用最强基站小区关联策略时有效衰落增益的统计特性。首先，我们导出与第$k$层中的第$n$最近BS的关联概率。接下来，我们使用这个结果来推导出用户在与最强BS相关联时所经历的信道衰落增益（有效衰落）的概率密度函数（PDF）。有趣的是，我们的研究结果表明，有效的信道增益分布仅取决于原始信道衰落和路径损耗指数。此外，我们表明，在$m$衰落信道（伽玛分布）的情况下，有效衰落的分布也是伽玛，但增益$\fracα{2}$的形状参数，其中$α$是路径损耗指数。
2017-05-31 cs.IT math.IT math.PR
Downlink Rate Distribution in Heterogeneous Cellular Networks under Generalized Cell Selection
考虑到小规模的衰落和长期的阴影，我们在一个典型的用户设备（UE）在异构蜂窝网络（HetNet），其中阴影，遵循任何一般的分布，影响小区选择，而衰落的下行链路速率分布的特征。先前的工作要么忽略了信道随机性对小区选择的影响，要么将所有随机性来源集中到单个变量中，其中小区选择基于瞬时信号强度，这是不现实的。作为应用的结果，我们研究的影响，阴影的负载均衡的最佳每层的选择偏置速率最大化。
2013-06-26 cs.IT cs.NI math.IT
An Analytical Model for the Intercell Interference Power in the Downlink of Wireless Cellular Networks
在本文中，我们提出了一种方法来估计的统计小区间干扰功率在下行链路的多细胞网络。我们首先建立了一个解析表达式的概率定律的干扰功率时，只考虑瑞利多径衰落。接下来，专注于传播环境中的小规模瑞利衰落以及大规模的影响，包括衰减与距离和对数正态阴影，被考虑在内，我们阐述了一种半解析方法来建立直方图的干扰功率分布。从这个组合的小规模和大规模的衰落背景下获得的结果，然后，我们开发了一个统计模型的干扰功率分布。这个模型的兴趣在于，它可以应用于一个大范围的值的阴影参数的事实。所提出的方法也可以很容易地扩展到其他类型的网络。
2011-07-21 cs.IT cs.NI math.IT
Asymptotic analysis of downlink MIMO systems over Rician fading channels
在这项工作中，我们专注于遍历和速率在单小区的大规模多用户MIMO系统中，基站采用N个天线与$K$单天线用户设备进行通信的下行链路。一个正则化迫零（RZF）计划用于预编码的假设下，每个链路形成一个空间相关的MIMO莱斯衰落信道。假设$N$和$K$以非平凡的比率变大并且在基站处可获得完美的信道状态信息来进行分析。随机矩阵理论和大系统分析的最新结果被用来计算作为系统参数，空间相关矩阵和Rician因子的函数的信号与干扰加噪声比的渐近表达式。数值结果被用来评估在不同的操作条件下的有限系统政权的性能差距。
2016-01-26 cs.IT math.IT
Outage-Efficient Downlink Transmission Without Transmit Channel State Information
本文研究了在准静态衰落高斯广播信道（BC）下行链路传输，模型延迟敏感的应用程序在缓慢时变衰落信道。系统性能的特征在于中断可达速率区域。与以前的大多数工作相比，这里的问题是研究的关键假设下，发射机只知道衰落系数的概率分布，但不知道他们的实现。对于标量输入信道，提出了两种编码方案。第一种方案被称为盲脏纸编码（B-DPC），其利用脏纸编码的鲁棒性来在发射机处执行预编码。第二种方案被称为统计叠加编码（S-SC），其中每个接收器自适应地执行连续解码，其过程由实现的衰落统计地控制。B-DPC和S-SC方案导致相同的中断可达速率区域，该区域总是主导分时的中断可达速率区域，而不管特定的衰落分布。S-SC方案可以扩展到具有多个发射天线的BC。
2007-11-10 cs.IT math.IT
Downlink Cellular Network Analysis with LOS/NLOS Propagation and Elevated Base Stations
在本文中，我们研究了密集蜂窝网络的下行链路性能与高架基站（BS）使用的信道模型，包括视线（LOS）/非视线（NLOS）传播在小规模和大规模衰落。模型LOS衰落与Nakagami- $m$衰落，我们提供了一个统一的框架，随机几何的基础上，包括最接近和最强的BS关联。我们的研究是特殊的两个距离相关的LOS/NLOS模型的实际利益。仅考虑LOS传播的影响，我们推导出封闭形式的表达式与Nakagami- $m$衰落的覆盖概率，最强的BS关联的性能是相同的瑞利衰落的情况下，而最接近的BS关联它单调增加的形状参数$m$。然后，专注于提高BS的效果，我们表明，网络致密化最终导致几乎普遍中断，即使是适度低BS密度：特别是，最大面积频谱效率是成正比的平方BS高度的倒数。
2017-03-03 cs.IT math.IT
Average Rate of Downlink Heterogeneous Cellular Networks over Generalized Fading Channels - A Stochastic Geometry Approach
本文介绍了一种计算下行异构蜂窝网络平均速率的分析框架。该框架利用最近的应用随机几何其他小区干扰建模和分析。异构蜂窝网络被建模为具有不同发射功率、密度、路径损耗指数、衰落参数和分布的多层基站（BS）的叠加，并且为了灵活的层关联而具有不等偏置。一个长期的平均最大偏置接收功率层关联被认为是。BS在每层中的位置被建模为独立的泊松点过程（PPP）的点。在这些假设下，我们引入了一种新的分析方法来评估的平均速率，它避免了覆盖概率（Pcov）的计算，只需要在探测移动终端的聚合干扰的矩生成函数（MGF）。我们的分析方法的区别在于提供了一个易于处理的和数值上有效的框架，适用于一般的衰落分布，包括复合衰落信道的小规模和中等规模的波动。此外，我们的方法可以有效地处理相关的对数正态阴影，而计算复杂性的增加很少。所提出的基于MGF的方法需要计算单个或两个数值积分，从而降低了基于Pcov的框架的复杂性，对于一般的衰落分布，这需要计算四重积分。
2013-04-22 cs.IT math.IT
Low-complexity joint user and power scheduling in downlink NOMA over fading channels
非正交多址（NOMA）被认为是下一代蜂窝网络最有前途的无线电接入技术之一。本文研究了衰落信道下NOMA下行链路的用户和功率联合调度问题。具体来说，我们专注于一个随机优化问题，以最大限度地提高加权平均和率，同时确保给定的最低平均数据率的用户。为了解决这个问题，我们首先开发了一个机会主义的用户和功率调度算法（OUPS）的对偶和随机优化理论的基础上。通过OUPS，随机问题转化为一系列的确定性的瞬时加权和速率最大化的每个时隙。因此，我们另外开发了一种启发式算法，具有非常低的计算复杂性，称为用户选择和功率分配算法（USPA），瞬时加权和速率最大化问题。通过仿真结果，我们证明了USPA提供了接近最佳的性能与非常低的计算复杂性，和OUPS很好地保证给定的最小平均数据率。
2021-01-08 cs.IT cs.NI cs.SY
Pilot Contamination Elimination for Channel Estimation with Complete Knowledge of Large-Scale Fading in Downlink Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出是未来第五代系统的一项重要技术。然而，由于导频污染，大规模多输入多输出系统仍然受到限制，导频污染由于由同一小区中的用户向相邻小区发送的导频序列的非正交性而影响数据率。在对大尺度衰落信道估计的基础上，通过对最大比传输和迫零预编码方法的性能分析，提出了一种在大尺度衰落信道下，利用正交导频复用序列消除边缘用户信道质量差时的伪码的信道估计方法。当天线阵元数接近无穷大时，通过为用户分组分配PRS，我们推导出了下行链路可达到的DR和信干噪比的下界，从而缓解了这个问题。仿真结果表明，由于更好的信道估计和更小的性能损失，可以实现高的DR。
2021-06-25 cs.IT eess.SP math.IT
Delay Violation Probability and Effective Rate of Downlink NOMA over $α$-$μ$ Fading Channels
本文在α-μ衰落信道下分析两用户下行NOMA系统的时延违反概率与有效速率，推导DVP上界、精确及渐近总有效速率和基本上限，并与OMA对比，揭示衰落严重程度和时延QoS约束对NOMA相对增益的影响。
2025-04-13 cs.IT eess.SP math.IT
Characterization of Capacity and Outage of RIS-aided Downlink Systems under Rician Fading
该研究针对莱斯衰落下RIS辅助的MISO下行系统，将容量最大化转化为L₁范数最大化问题，提出低复杂度的FD和FA最优波束成形算法，推导SNR上界与中断概率下界，验证了界的准确性。
2024-04-16 cs.IT math.IT
Complex support vector machines regression for robust channel estimation in LTE downlink system
Tunisia Polytechnic School（突尼斯综合理工学院）；Carthage University（迦太基大学）
本文研究了在高移动性环境下，参考信号受到非高斯脉冲噪声干扰的LTE下行链路信道估计问题。通过使用基于应用于长期演进（LTE）下行链路的非线性复支持向量机回归（SVR）的信道估计器来执行频率选择性时变多径衰落信道的估计。该估计算法利用导频信号估计高选择性衰落多径信道的总频率响应。该算法将训练数据映射到高维特征空间，利用结构风险最小化原理对衰落信道的频率响应函数进行回归估计。仿真结果表明，该方法比传统的最小二乘（LS）方法和判决反馈方法具有更好的跟踪性能。
2014-12-10 cs.IT cs.LG math.IT
Downlink Coverage Analysis for a Finite 3D Wireless Network of Unmanned Aerial Vehicles
在本文中，我们考虑一个有限的网络无人机（UAV）服务于一个给定的区域。将该网络建模为均匀二项点过程（BPP），在假设所有无线链路均为Nakagami- $m$衰落的情况下，推导出位于地面任意位置的参考接收机的下行链路覆盖概率。假设参考接收机连接到其最近的发射节点，这在蜂窝系统中通常是这种情况。在推导出从参考接收机到服务节点和干扰节点的距离分布之后，我们推导出了干扰功率分布的拉普拉斯变换的导数方面的下行链路覆盖概率的精确表达式。在该系统的下行链路中，遇到视线（LOS）分量明显强于反射的多径分量的情况并不罕见。为了模拟这种情况下，我们也得到了覆盖概率在没有衰落的Nakagami-$m$衰落的结果，通过采取限制$m \to \infty$。利用不完全伽玛函数的渐近展开式，我们具体地证明了这一极限归结为一个冗余条件。因此，我们推导出一个准确的覆盖概率近似这种情况下，使用占主导地位的干扰的方法，其中占主导地位的干扰的效果被准确地捕获和其他干扰的残留干扰仔细近似。然后我们利用Berry-Esseen定理推导出近似覆盖概率的界。我们的分析揭示了几个有用的趋势，覆盖概率的函数的高度的发射节点和参考接收器在地面上的位置。
2017-01-05 cs.IT cs.NI math.IT
Optimized Training and Feedback for MIMO Downlink Channels
我们考虑MIMO衰落广播信道，其中信道状态信息是在用户终端通过下行链路训练和信道反馈被用来提供发射机信道状态信息（CSIT）的基站。反馈信道（对应的上行链路）被建模为在用户之间正交的AWGN信道。消耗的总带宽是用于下行链路训练、信道反馈和数据传输的带宽/资源的总和。假设信道遵循块衰落模型，并使用迫零波束成形，我们优化了未量化（模拟）和量化（数字）信道反馈的净可达速率。下行链路训练导频的最佳数量被认为是基本上相同的两种反馈技术，但数字反馈被示出提供一个更大的净速率比模拟反馈。
2009-05-22 cs.IT math.IT
Downlink Non-Orthogonal Multiple Access without SIC for Block Fading Channels: An Algebraic Rotation Approach
本文研究了块衰落信道下的下行非正交多址接入问题。对于单天线的情况，我们提出了一类NOMA方案，其中所有用户的信号被映射到$n$维星座图中，这些星座图对应于来自数域的相同代数格，允许每个用户通过单用户解码获得全分集增益，即，没有连续干扰消除（SIC）。分析了该方案在任意功率分配因子下的最小乘积距离，并给出了其上界。在所提出的一类计划，我们还确定了一个特殊的家庭NOMA计划的基础上的基本理想格，其最小产品的距离可以很容易地控制格分区。我们的分析表明，在所提出的方案中，基于格划分的方案实现了最大的叠加星座的最小乘积距离，这是密切相关的符号出错率的接收机与单用户解码。仿真结果验证了我们的分析，并显示所提出的计划相比，基准NOMA计划的有效性。我们的设计扩展到多天线的情况下，也被认为是类似的分析和结果。
2019-05-23 cs.IT eess.SP math.IT
Performance analysis of downlink MIMO-NOMA systems over Weibull fading channels
分析了下行链路多用户多输入多输出（MU-MIMO）非正交多址（NOMA）通信系统的性能。为了降低硬件复杂度和利用天线分集，我们考虑了发射天线选择（TAS）方案和等增益合并（EGC）接收机。此外，我们认为威布尔分布的衰落信道占传播介质的非线性，并涵盖，作为特殊情况下，重要的衰落场景，如瑞利和指数模型。性能指标，如中断概率（OP）和平均比特出错率（ABER）推导出一个精确的方式。还进行了渐近分析的OP和ABER。此外，我们得到的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的端到端的信噪比（SNR）的精确表达式。有趣的是，我们的研究结果表明，除了第一个用户（最近的用户），在高信噪比制度的ABER实现的性能地板，仅取决于用户的功率分配系数和调制的类型，而不是信道统计数据或发送和接收天线的数量。据作者所知，文献中未报告所考虑场景的性能分析。我们所有的表达式的有效性通过Monte-Carlo模拟确认。
2022-08-08 cs.IT eess.SP math.IT
Statistical Intercell Interference Modeling for Capacity-Coverage Tradeoff Analysis in Downlink Cellular Networks
干扰影响蜂窝网络中容量和覆盖之间的相互作用。然而，干扰是不确定的，并且取决于各种系统和信道参数，包括用户调度、频率重用和衰落变化。我们提出了一种分析方法，用于建模在蜂窝网络的下行链路中的小区间干扰的分布作为通用衰落信道模型和各种调度方案的函数。我们证明了有用的推导出的表达式，在计算基于位置和平均的数据率，除了捕获实际的小区容量和覆盖范围之间的权衡在下行链路蜂窝网络。
2014-06-04 cs.IT math.IT math.ST
Secrecy Outage Analysis of Mixed RF-FSO Downlink SWIPT Systems
分析了一种安全的双跳混合无射频空间光（RF-FSO）下行链路同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统。FSO链路和所有RF链路分别经历伽马-伽马、独立和相同的Nakagami- $m$衰落。我们分析了大气湍流，指向误差，检测技术，路径损耗和能量收集对保密性能的影响。合法和非法接收器的信噪比不是独立的，因为它们同时受到FSO链路的影响。我们推导出保密中断概率（SOP）的封闭形式的表达式，以及当中继和合法目的地的信噪比趋于无穷大时，SOP的渐近结果。Monte-Carlo模拟验证了我们的分析的准确性。结果表明，秘密分集阶数（SDO）取决于中继-目的链路的衰落参数和目的天线的数目。此外，SDO还取决于衰落参数、指向误差参数和FSO链路的检测类型。
2019-09-01 cs.IT math.IT
Training and Feedback Optimization for Multiuser MIMO Downlink
我们考虑MIMO衰落广播信道，其中衰落信道系数在跨越相干时间$\times$相干带宽的时频块上是恒定的。在闭环系统中，通过基站发送的下行链路训练和来自每个用户终端的显式反馈来获取发射机处的信道状态信息（CSIT）。在开环系统中，CSIT通过利用上行链路训练和信道互易性来获得。我们使用一个紧密的封闭形式的下限遍历可实现的速率在CSIT错误的存在下，以优化系统的整体吞吐量，考虑到明确的开销，由于信道估计和信道状态反馈。基于实际系统的三个时频块模型，我们提供了一些有用的指导方针，为整个系统的优化。特别是，数字（量化）反馈被发现提供了一个很大的优势超过模拟（非量化）反馈。
2009-12-10 cs.IT math.IT
Max-Min Power Control in Downlink Massive MIMO with Distributed Antenna Arrays
在本文中，我们研究了最优下行链路功率分配在大规模多输入多输出（MIMO）网络与分布式天线阵列（DAA）在相关和不相关信道衰落。在DAA大规模MIMO中，基站（BS）由多个天线子阵列组成。值得注意的是，天线子阵列部署在DAA大规模MIMO小区内的任意位置。因此，距离相关的大尺度传播系数是不同的，从用户到这些不同的天线子阵列，这使得功率控制的一个具有挑战性的问题。我们假设网络以时分双工模式操作，其中每个BS经由上行链路导频获得信道估计。基于信道估计，BS在下行链路中执行最大比传输。然后，我们推导出一个封闭形式的信号干扰噪声比（SINR）的表达式，其中的信道受到相关衰落。基于信干噪比表达式，我们提出了一种全网最大最小功率控制算法，以确保网络中的每个用户接收到统一的服务质量。数值结果表明DAA大规模MIMO提供的性能优势。对于某些特定场景，DAA大规模MIMO可以将平均每用户吞吐量提高高达55%。此外，我们表明，信道衰落协方差是一个重要的因素，在决定DAA大规模MIMO的性能。
2020-10-25 cs.IT math.IT
On Modeling Coverage and Rate of Random Cellular Networks under Generic Channel Fading
在本文中，我们提供了一个分析框架计算预期的下行链路覆盖概率，以及相关的数据率的蜂窝网络，基站分布在一个随机的方式。所提供的表达式是可计算的积分形式，适应一般的信道衰落条件。我们开发这些表达式通过建模的蜂窝干扰，使用随机几何分析，然后我们采用它们比较覆盖范围造成的各种信道衰落条件，即瑞利和莱斯衰落，除了衰落信道。此外，我们扩展的工作，以适应随机频率复用的蜂窝覆盖和速率的影响。Monte-Carlo模拟进行验证的理论分析，结果显示出非常接近的匹配。
2016-05-24 cs.IT cs.NI math.IT
Blind Spectrum Sensing in Cognitive Radio over Fading Channels and Frequency Offsets
本文研究了认知无线电中的频谱感知问题。我们考虑一个随机系统模型，其中主用户（PU）在衰落信道上发送周期信号。研究了由于振荡器失配和多普勒偏移引起的频率偏移的影响。我们表明，在这种情况下，似然比检验（LRT）不能逐点评价。我们提出了一种新的方法来近似边缘化的频率偏移使用一个单点估计。这是通过一个低复杂度的约束自适应陷波滤波器（CANF）来估计频率偏移。通过数值模拟的性能进行评估，它表明，所提出的频谱感知方案可以实现相同的性能作为接近最佳的方案，即基于一个银行的匹配滤波器，只使用所需的复杂性的一小部分。
2011-02-15 cs.IT math.IT
Multiuser MIMO Achievable Rates with Downlink Training and Channel State Feedback
我们考虑一个MIMO衰落广播信道和计算可实现的遍历速率时，信道状态信息是通过下行链路训练在接收机获得的，它是由信道状态反馈提供给发射机。在各种假设条件下，分析和比较了非量化（模拟）和量化（数字）信道状态反馈方案。当反馈信道使用的每信道状态系数大于1时，数字反馈被示出为潜在的优越性。此外，我们表明，通过适当的数字反馈链路的设计，在反馈中的错误有轻微的影响，即使是简单的未编码调制的反馈信道上使用。我们首先讨论的情况下，一个未衰落的AWGN反馈信道与正交接入，然后衰落MIMO多址接入（MIMO-MAC）的情况下。我们表明，通过利用MIMO-MAC性质的上行链路信道，一个更好的缩放的反馈信道资源与基站天线的数量可以实现。最后，对于延迟反馈的情况下，我们表明，在现实的情况下，衰落过程具有（归一化）最大多普勒频移0 < F < 1/2，最佳复用增益的分数1 - 2F是可实现的。这项工作的一般结论是，非常显着的下行链路吞吐量是可以实现的简单而有效的信道状态反馈，只要反馈链路设计得当。
2009-05-08 cs.IT math.IT
Quantized vs. Analog Feedback for the MIMO Downlink: A Comparison between Zero-Forcing Based Achievable Rates
我们考虑一个MIMO衰落广播信道和比较可实现的遍历速率时，在发射机的信道状态信息是由模拟噪声反馈或量化（数字）反馈。数字反馈的优越性示出，与完美或不完美的CSIR，每当每个信道系数的反馈信道使用的数量大于1。此外，我们表明，通过适当的数字反馈链路的设计，在反馈中的错误有轻微的影响，即使使用非常简单的未编码调制。最后，我们表明，模拟反馈实现的分数1 - 2F的最佳复用增益，即使在反馈延迟的存在下，当衰落属于类的多普勒过程与归一化的最大多普勒频移0 <= F <= 1/2。
2007-02-05 cs.IT math.IT
Time-Asynchronous Robust Cooperative Transmission for the Downlink of C-RAN
针对云无线接入网（C-RAN）中存在远端射频头端（RRH）冲突的情况，研究了下行链路预编码的鲁棒性设计问题。具体地，考虑C-RAN下行链路系统，其中将两个RRH连接到基带单元（BBU）的非理想前传链路可能导致两个RRH的传输之间的时间偏移以及相位偏移。这些偏移量是BBU事先不知道的。为了抵消未知的时间偏移，考虑一种鲁棒的预编码方案，该方案基于将由一个RRH发送的信号与由另一RRH发送的信号的多个延迟版本相关的思想。对于这种传输策略，最大化的最坏情况下的最小速率的问题，同时满足每RRH发射功率约束。数值结果表明，所提出的鲁棒方案相比，传统的非鲁棒设计标准，以及非合作传输的优势。
2016-08-16 cs.IT math.IT
Interference Reduction in Multi-Cell Massive MIMO Systems II: Downlink Analysis for a Finite Number of Antennas
对于下行链路多小区预编码，通常假设在基站（BS）处共享全局信道信息。在每个BS配备有大量天线的大规模多输入多输出（MIMO）系统的背景下，共享瞬时衰落信道系数消耗大量资源。要考虑实际可实现的方法，我们在本文中研究的干扰减少预编码的基础上使用的大规模衰落系数，依赖于路径损耗模型和独立于一个特定的天线。我们专注于下行链路多小区预编码设计时，每个基站配备了一个实际上有限数量的天线。在这种操作制度下，导频污染不是主要的干扰源，需要减轻所有类型的干扰。本文使用优化方法设计预编码方法，使网络中的所有用户都能获得相同的服务质量（QoS），即，最大化所有用户之间的最小信号与干扰加噪声比（SINR）。所提出的优化问题被证明是拟凸的，并且可以得到最优解。我们还提出了低复杂度的次优算法，通过上行链路和下行链路的对偶。仿真结果表明，所提出的预编码方法提高了5%的中断率超过1000倍，相比其他已知的干扰抑制技术。
2014-11-15 cs.IT math.IT
Analysis of Multi-Cell Downlink Cooperation with a Constrained Spatial Model
多小区协作（MCC）减轻小区间干扰并提高小区边缘的吞吐量。本文考虑了一个合作的下行链路，其中小区边缘的移动台由多个合作基站。协作基站在具有不同路径损耗的路径上发送相同的信号，并且接收移动站执行分集合并。在本文中的分析是由一个新的表达式的条件中断概率时，到达不同的路径的信号相结合的存在噪声和干扰，条件是相对于网络拓扑结构和阴影。信道模型考虑了路径损耗、阴影和Nakagami衰落，并且Nakagami衰落参数不需要对于所有路径都相同。为了研究网络拓扑结构的性能，采用了随机空间模型，并通过统计特征的下行链路上提供的速率来发现性能。为了模拟真实的网络，该模型需要基站之间的最小间隔。采用了一个现实的模型和准确的分析，本文继续确定性能下的几个资源分配政策，并提供有关如何定义小区边缘的见解。
2013-07-25 cs.IT math.IT
Power Optimal Scheduling for Guaranteed Throughput in Multi-access Fading Channels
针对衰落多址多频带系统，提出了一种能保证用户期望吞吐量和有限时延的功率最优调度算法。优化是在所有码率分配和编码策略的联合空间上进行的。所提出的调度分配速率的基础上，每个频带上的当前系统状态，并随后使用最佳的多用户信令来实现这些速率。调度在计算上是简单的，因此是可扩展的。由于上行链路-下行链路的二元性，所有的结果都以直接的方式扩展到广播信道。
2007-02-01 cs.IT math.IT
Closed-form Approximations for Coverage and Rate in a Multi-tier Heterogeneous Network in Nakagami-m Fading
在本文中，我们考虑了下行链路中的K层异构网络中的Nakagami-m衰落和噪声的存在。对于这样的系统，我们推导出封闭形式的近似的覆盖概率和平均速率可实现的。采用分段线性近似法得到简化的表达式。通过数值模拟验证了所提出的结果。与现有工作的比较表明，建议的工作是一个很好的近似。
2016-04-25 cs.IT math.IT
A Progressive Codebook Optimization Scheme for Sparse Code Multiple Access in Downlink Channels
本文针对下行SCMA系统提出一种渐进式码本优化方案，以推导的SER为准则，通过序列二次规划优化基准星座组并渐进重构子星座分配，在低信噪比下显著优于现有码本。
2024-04-04 cs.IT math.IT
Fundamental Limits in Correlated Fading MIMO Broadcast Channels: Benefits of Transmit Correlation Diversity
我们调查的高斯MIMO广播信道（BC）的空间相关衰落的渐近容量限制，以了解何时以及有多少传输相关性有助于容量。通过对用户的信道协方差（等效地，在发射机侧的发射相关性）施加结构（也称为\emph{transmit correlation diversity}），发射相关性对MIMO BC的功率增益的影响在系统参数的几个状态中被表征，特别关注大规模阵列（或大规模MIMO）状态。考虑到下行链路训练的代价，我们给出了多用户MIMO下行链路系统的渐近容量界，看看发射相关分集如何影响系统的复用增益。我们利用联合空分复用（JSDM）的概念，推导出的容量界限。在多用户MIMO系统中，发射相关分集可以显著提高复用增益和功率增益。特别是，在无线通信中的新类型的多样性，以提高系统的复用增益高达由这种多样性的度数的一个因素。最后，传统的大规模MIMO系统不利用发射相关性的性能限制的特点。
2014-10-10 cs.IT math.IT
Outage Bound for Max-Based Downlink Scheduling With Imperfect CSIT and Delay Constraint
我们考虑下行链路基于最大值的调度，其中基站和每个用户都配备有一个天线。在每个时隙中，基站获得所有用户的信道增益，并选择具有最大平方信道增益的用户。假设发射机处的信道状态信息（CSIT），即，平方信道增益可能是不准确的，我们推导出中断概率的下限，当在延迟约束下不满足所需的数据率时发生中断。的界限是紧密的瑞利衰落，并显示所需的速率和CSIT错误影响中断性能。
2016-06-13 cs.IT math.IT
Millimeter Wave Massive MIMO Downlink Per-Group Communications with Hybrid Linear Precoding
我们解决的问题，分析和分类组中的下行链路信道环境中的毫米波长小区，占路径损耗，多径衰落，和用户设备（UE）阻塞，通过采用混合传播和多径衰落模型，从而使用准确的组间干扰建模。基站（BS）采用大型均匀平面阵列（UPA）来促进高效率的大规模多输入多输出（MIMO）通信。UE配备有单个天线并且均匀地分布在小区内。关键问题是分析和定义预编码组。因为在组之间期望公平类型的吞吐量，所以必要时采用组合频分和空分复用（CFSDM）。我们表明，通过采用三个子载波频率，可以有效地将UE分成高吞吐量组，每组采用基于虚拟信道模型波束（VCMB）的内部预编码，然后是高效的多用户多输入多输出（MU-MIMO）外部预编码器。对于每一组，我们研究了三种不同的分组方法，提供不同的优势。我们表明，零强制每组预编码（ZF-PGP）的零强制预编码（ZFP）提供的改进是非常高的。
2020-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Assisted MISO Downlink: Channel Estimation and Asymptotic Analysis
本文对非理想信道状态信息下多用户智能反射面辅助多输入单输出下行链路系统的渐近性能进行了初步研究。我们首先扩展现有的最小二乘（LS）ON/OFF信道估计协议的多用户系统，在那里我们得到的最小均方误差（MMSE）估计的所有IRS辅助信道在多个子阶段。我们还考虑了一个低复杂度的直接估计（DE）计划，其中BS获得的MMSE估计的整体信道在一个单一的子阶段。在这两种协议下，BS实现最大比传输（MRT）预编码，而IRS的设计研究在大系统的限制，在那里我们得到确定性的等效信号干扰噪声比（SINR）和总和速率。推导出的渐近表达式，这只取决于信道统计，揭示了瑞利衰落IRS到用户信道下，IRS相移值不发挥显着的作用，在提高和速率，但IRS仍然提供了阵列增益。仿真结果证实了所推导的确定性等价物的准确性，并表明在瑞利衰落下，IRS增益在噪声受限的情况下更显着。我们还得出结论，当考虑大型系统时，整个通道的DE产生更好的性能。
2020-08-18 cs.IT math.IT
Quantized Precoding for Multi-Antenna Downlink Channels with MAGIQ
提出了一种多天线、贪婪、迭代和量化（MAGIQ）的下行链路预编码算法。MAGIQ允许与正交频分复用（OFDM）直接集成。MAGIQ进行了比较，现有的三种算法的信息速率和复杂度：量化线性预编码（QLP），SQUID，和ADMM为基础的算法。信息速率通过使用有限调制集的下限来测量，并且复杂度通过乘法和比较的数量来测量。MAGIQ和ADMM实现了类似的信息速率，具有类似的复杂性瑞利平坦衰落信道和一个比特量化每实维，他们优于QLP和SQUID高阶调制。
2018-03-02 cs.IT math.IT
How much Training is Needed in Downlink Cell-Free mMIMO under LoS/NLoS channels?
针对无蜂窝大规模MIMO系统中可能存在视距链路的场景，研究对比了不同CSI获取方式下的可达速率，发现高AP密度时统计波束成形性能接近全波束成形，可减少每帧训练需求。
2023-08-28 cs.IT eess.SP math.IT
Timing and Frequency Synchronization for 1-bit Massive MU-MIMO-OFDM Downlink
我们考虑大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）下行链路的定时和频率同步，其中1位数模转换器（DAC）在基站（BS）。我们专注于实际相关的情况下，正交频分复用（OFDM）是用来在频率选择性信道进行通信。我们的贡献是双重的。首先，我们使用Bussgang定理来分析BS中存在1位DAC时定时和频率偏移对性能的影响。其次，我们证明了广泛使用的Schmidl-Cox同步算法的有效性。我们的研究结果表明，1比特的大规模MU-MIMO-OFDM下行链路是弹性的定时和频率偏移。
2019-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
Fundamental Limits of Random Downlink Integrated Sensing and Communication over Rician Channels
University College Dublin（都柏林大学）；University of Surrey（萨里大学）
研究Rician衰落信道下MIMO ISAC系统的随机性能，分析子空间联合波束成形和线性波束成形的通信中断概率与感知中断概率，揭示Rician K因子对通信影响大于感知，且线性波束成形结合脏纸编码在强视距环境下性能最优。
2026-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
Mean Capacity of Spatially Semi-Correlated MIMO Fading Channel
研究了空间半相关平坦衰落信道下多输入多输出（MIMO）系统的平均容量。实际上，当发射机或接收机或两侧存在相关性时，由于信道协方差（CC），容量急剧下降。大多数现有的作品，到目前为止，考虑了传统的信道协方差矩阵，还没有完全构建。因此，我们提出了一个迭代信道协方差（ICC）矩阵使用矩阵分裂（MS）技术与保证零相关系数的情况下，下行链路相关MIMO信道，以最大化的平均容量。我们的数值结果表明，所提出的ICC方法实现了最大的信道增益与高信噪比（SNR）的情况。
2016-09-24 cs.IT math.IT
High-Mobility OFDM Downlink Transmission with Large-Scale Antenna Array
在这种通信中，我们提出了一种新的接收机设计高流动性的正交频分复用（OFDM）下行链路传输与大规模的天线阵列。下行链路信号经历具有挑战性的快速时变传播信道。时变性质源自由于收发器振荡器频率偏移（OFO）和多个多普勒频移而引起的多个载波频率偏移（CFO）。让接收到的信号首先通过精心设计的波束成形网络，该网络可以在空间域中用足够数量的接收天线分离多个CFO。进一步提出了多普勒频移和OFO的联合估计方法。然后，可以对每个波束形成分支执行常规的单CFO补偿和信道估计方法。该接收机设计避免了复杂的时变信道估计，这与传统方法有很大不同。更重要的是，该方案可以应用于常用的时变信道模型，如Jakes信道模型。
2017-05-18 cs.IT math.IT
Reverse Compute and Forward: A Low-Complexity Architecture for Downlink Distributed Antenna Systems
我们考虑一个分布式天线系统，其中$L$天线终端（AT）连接到中央处理器（CP）通过数字无差错链路的有限容量$R_0$，并服务于$L$用户终端（UT）。该系统模型已被广泛研究的上行链路和下行链路，这是一般的多址中继和广播中继网络的实例。在这项工作中，我们专注于下行链路，并提出了一种新的下行链路预编码方案昵称为“反向量化计算和转发”（RQCoF）。对于这个计划，我们获得可实现的速率，并与现有的文献中的最先进的比较。我们还提供了一个现实的网络与衰落和路径损耗与$K > L$ UT的仿真结果，并表明，基于信道的用户选择产生很大的好处，基本上消除了秩不足的问题，在系统矩阵。
2012-02-07 cs.IT math.IT
Delay-Distortion-Power Trade Offs in Quasi-Stationary Source Transmission over Block Fading Channels
本文研究了延迟失真功率权衡在块衰落信道中传输的准平稳源通过研究编码器和解码器缓冲技术来平滑的源和信道的变化。提出了四种信源和信道编码方案，考虑缓冲器和功率约束，以最小化重构信源失真。第一种是高性能方案，其受益于优化的源和信道速率自适应。在第二种方案中，信道编码速率是固定的，并且随着发射功率相对于信道和源变化而被优化，因此该方案享有实现的简单性。最后两种方案具有固定的发射功率和优化的自适应或固定的信道编码速率。对于所有提出的计划，封闭形式的平均失真，优化速率和功率的解决方案，并在高信噪比制度，平均失真指数和渐近平均功率增益。所提出的方案与缓冲利用的多样性，由于源和信道的变化。具体地，当缓冲器大小受限时，固定信道速率自适应功率方案优于自适应速率固定功率方案。此外，分析和数值计算结果表明，有限的缓冲区大小，在重建信号SNR的系统性能饱和的传输功率增加，这表明，适当的缓冲区大小的选择是很重要的，以实现所需的重建质量。
2015-05-04 cs.IT math.IT
Novel Time Asynchronous NOMA schemes for Downlink Transmissions
在这项工作中，我们调查的影响，时间延迟在非正交多址（NOMA）方案的下行链路传输。首先，我们分析了在传统的功率域NOMA（P-NOMA）中加入有意的定时偏移的好处。这种方法被称为异步功率域NOMA（AP-NOMA），它在发往不同用户的数据包之间引入了人为的符号偏移。它减少了相互干扰，从而扩大了传统P-NOMA的可达速率范围。然后，我们提出了一个预编码方案，充分利用了自由度提供的时间间隔。我们称这种多址方案为T-NOMA，与传统的P-NOMA或甚至修改的AP-NOMA相比，T-NOMA为用户提供了更高的自由度。T-NOMA在基站处采用预编码，在接收用户处采用线性预处理方案，该方案将广播信道分解成并行信道，从而避免了连续干扰消除（SIC）的需要。数值结果表明，T-NOMA的性能优于AP-NOMA，并且都优于传统的P-NOMA。我们还比较了这些方法提供的最大和率和公平性。此外，脉冲形状和符号偏移对AP-NOMA和T-NOMA方案的性能的影响进行了研究。
2018-08-27 cs.IT math.IT
Pilot Assignment for Joint Uplink-Downlink Spectral Efficiency Enhancement in Massive MIMO Systems with Spatial Correlation
针对相关瑞利衰落信道下的多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种灵活的导频分配方法，用于联合优化上下行数据传输。通过利用最大比处理实现的遍历频谱效率（SE）的封闭形式的表达式，我们制定了一个优化问题，最大化的最小加权和的上行链路和下行链路SE的发射功率和导频分配集。该组合优化问题通过两种顺序算法来解决：首先提出启发式导频分配算法，以获得较好的导频复用集，然后进行数据功率控制。数值结果表明，该算法收敛速度快，比以往的算法更好的最小总和每个用户的SE。
2021-06-30 cs.IT math.IT
Nearly Optimal Resource Allocation for Downlink OFDMA in 2-D Cellular Networks
在本文中，我们提出了一个资源分配算法扇区化的二维（2-D）OFDMA蜂窝网络的下行链路假设统计信道状态信息（CSI）和分数频率复用。所提出的算法可以实现在一个分布式的方式，而不需要任何中央控制单元。在快衰落瑞利信道和高斯分布多小区干扰的条件下分析了其性能。我们表明，这种简单算法的发射功率往往随着用户数量增长到无穷大而达到与满足所有用户速率要求所需的最小功率相同的极限，即，所提出的资源分配算法是渐近最优的。作为这种渐近分析的副产品，我们表征的重用因子的相关值，仅取决于网络的平均状态。
2010-09-12 cs.IT math.IT
Stochastic Geometry Analysis of Normalized SNR-Based Scheduling in Downlink Cellular Networks
通过将基站和用户的位置建模为两个独立的Poison点过程，推导了下行蜂窝网络中基于归一化信噪比调度的覆盖概率和平均数据率.调度器选择具有由短期平均SNR归一化的最大瞬时SNR的用户。在归一化SNR调度中，当期望信号经历瑞利衰落时，覆盖概率由干扰的概率密度函数的一系列拉普拉斯变换给出。此外，封闭形式的表达的覆盖概率近似实现。结果表明，归一化SNR调度由于多用户分集增益而增加了覆盖概率。
2017-03-29 cs.IT math.IT
Study on Downlink Spectral Efficiency in Orthogonal Frequency Division Multiple Access Systems
在以往的正交频分多址（OFDMA）系统容量研究中，通常假设来自相邻小区的同信道干扰（CCI）是高斯分布的随机变量。然而，很少的工作表明，高斯假设不成立的OFDMA系统。本文研究了OFDMA系统下行链路CCI的统计特性，并基于推导出的统计模型分析了OFDMA系统下行链路的频谱效率。首先，在考虑路径损耗、多径衰落和类高斯发射信号的情况下，研究了下行OFDMA蜂窝系统中CCI的概率密度函数。此外，在特殊情况下，得到了概率密度函数的封闭表达式。推导结果表明，CCI的PDF具有厚尾，并明显偏离高斯分布。然后，基于推导的CCI的统计特性，推导下行链路频谱效率。数值和仿真结果证明了推导的统计CCI模型和频谱效率。
2014-06-19 cs.IT math.IT
Statistical Beamforming for FDD Downlink Massive MIMO via Spatial Information Extraction and Beam Selection
在本文中，我们研究了频分复用（FDD）下行链路大规模MIMO系统中的波束成形设计问题，其中瞬时信道状态信息（CSI）被假定为在基站（BS）不可用。我们提出了提取的信息的角度的偏离（AoD）和相应的大尺度衰落系数（a.k.a.）。空间信息）的下行链路信道估计过程，基于此提出了一种新颖的下行链路波束成形设计。在波束形成设计中，我们利用物理信道的空间信息和隐藏稀疏性，将不同用户的子路径分离，构造出近似正交的虚拟信道。此外，我们推导出一个和率表达式及其近似所提出的系统。基于这些封闭形式的速率表达式，我们开发了两个低复杂度的波束选择方案，并进行渐近分析，为系统设计提供有价值的见解。数值结果表明，我们所提出的算法的国家的最先进的波束成形方法的性能显着改善。
2020-03-06 cs.IT math.IT
Multiple-access Fading Channel with Wireless Power Transfer and Energy Harvesting
我们认为，可实现的平均速率的多址系统，其中包括N个能量收集用户（EHU），通过块衰落多址信道（MAC）和一个基站（BS），广播无线电频率（RF）能量的EHU的无线功率传输信息。信息（在上行链路上）和功率（在下行链路上）可以以时分双工或频分双工发送。当EHU的电池容量和传输时隙的数量都是无限的情况下，我们确定最佳的功率分配的BS和最佳的速率和功率分配的EHU，最大化可实现的速率区域的MAC。所得到的在线解决方案是渐近最优的，也适用于有限数量的传输时隙和有限的电池容量。
2014-09-19 cs.IT math.IT
HyperRNN: Deep Learning-Aided Downlink CSI Acquisition via Partial Channel Reciprocity for FDD Massive MIMO
为了充分发挥大规模多输入多输出（MIMO）在下行链路中的优势，需要在基站（BS）处获取信道状态信息（CSI）来优化波束形成矩阵。在频分双工（FDD）系统中，全信道互易性不成立，并且CSI获取通常需要下行链路导频传输，随后是上行链路反馈。先前的工作提出了经由深度学习的导频传输、反馈和CSI估计的端到端设计。在这项工作中，我们引入了一个增强的端到端的设计，利用部分上行链路-下行链路的互易性和时间相关的衰落过程，通过联合利用下行链路和上行链路的导频。所提出的方法基于一种新型的深度学习架构- HyperRNN -它结合了超网络和递归神经网络（RNN），以优化从上行链路到下行链路的长期信道特征的传输。仿真结果表明，HyperRNN实现了较低的归一化均方误差（NMSE）性能，并降低了对导频长度的要求。
2021-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
When Is the Achievable Rate Region Convex in Two-User Massive MIMO Systems?
本文研究了两个用户的大规模多输入多输出（MIMO）系统的可达速率域，重点研究了i.i.d.~瑞利衰落和视距（LoS）场景。如果速率区域是凸的，则空间复用优于正交调度，而对于非凸区域则相反。我们证明了具有i.i.d.~瑞利衰落是凸的，而在LoS的凸性取决于参数，如角用户分离，天线的数量，和信噪比（SNR）。
2018-06-19 cs.IT cs.NI math.IT
Achieving Delay Rate-function Optimality in OFDM Downlink with Time-correlated Channels
最近已经尝试开发用于多信道的单个小区中的下行链路传输的调度方案（例如，基于OFDM的）蜂窝网络。这些工作已经相当有前途，因为他们已经开发出低复杂度的索引调度策略，是延迟最优的（在一个大的偏差率函数的意义上）。然而，这些策略要求信道在每个时隙中以固定概率（即，在系统中没有存储器），而实际情况是，由于信道衰落和多普勒频移，在这些蜂窝系统中，信道通常是时间相关的。因此，一个重要的开放问题是，是否可以找到简单的索引调度策略，即使是在时间相关的信道延迟最优。在本文中，我们试图回答这个问题的时间相关的ON/OFF通道。特别是，我们表明，类最老的数据包优先（OPF）的政策，给予更高的优先级，以数据包具有较大的延迟是延迟率函数最优的两个条件下：1）信道是非负相关的，和2）的分布的OFF周期是几何的。我们使用模拟来进一步阐明理论结果。
2016-01-29 cs.IT cs.NI math.IT
Downlink Power Control for Massive MIMO Cellular Systems with Optimal User Association
针对大规模MIMO（multiple-input multiple-output）下行链路蜂窝系统，研究了当每个用户由优化的基站子集服务时，系统的总发射功率消耗最小的问题。我们推导出一个下界的遍历频谱效率（SE）的瑞利衰落信道和最大比传输（MRT）时，基站合作使用非相干联合传输。我们解决了联合用户关联和下行链路发射功率最小化问题，在固定的SE约束。此外，我们解决了一个最大最小的公平性问题，用户特定的权重，最大限度地提高用户之间的最差SE。推导了不同于最大信噪比（max-SNR）关联的最优BS-用户关联规则。仿真结果表明，所提出的方法可以为用户提供比小规模系统更低的发射功率，并且最优用户关联可以在需要时有效地平衡基站之间的负载。
2016-07-07 cs.IT math.IT
Deep Learning Based Successive Interference Cancellation for the Non-Orthogonal Downlink
非正交通信在未来的无线通信系统中将发挥重要作用。在下行链路传输中，数据符号从基站广播到不同的用户，这些数据符号以不同的功率叠加，以促进使用连续干扰消除（SIC）的高完整性检测。然而，SIC需要信道模型和信道状态信息（CSI）两者的准确知识，这可能难以获取。我们提出了一种称为SICNet的深度学习辅助SIC检测器，它用深度神经网络（DNN）代替SIC的干扰消除块。解释一下，SICNet联合训练其内部DNN辅助块，以数据驱动的方式推断表示干扰符号的软信息，而不是像经典SIC那样使用硬判决解码器。结果，SICNet可靠地检测非正交系统的下行链路中的叠加符号，而不需要信道模型的任何先验知识，同时比其基于模型的对应物对CSI不确定性不太敏感。SICNet对用户数量和功率分配的变化也是鲁棒的。此外，SICNet学习产生准确的软输出，与基于模型的SIC相比，这有助于改进软输入纠错解码。最后，我们提出了一种在线训练方法SICNet块衰落下，它利用信道解码准确地恢复在线数据标签进行再训练，因此，允许它平滑地跟踪衰落包络，而不需要专用的导频。我们的数值结果表明，SICNet的性能接近经典SIC下完美的CSI，而在现实的CSI不确定性优于它。
2022-07-29 cs.IT eess.SP math.IT
