Secrecy Beamforming for SWIPT MISO Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们考虑的安全传输设计的多输入单输出的毫微微蜂窝覆盖的宏蜂窝在同信道部署。毫微微小区基站向信息接收毫微微小区用户（FU）发送机密消息，并向能量接收（ER）FU发送能量信号，同时限制对宏小区用户（MU）的干扰。ER FU有可能窃听机密消息。通过考虑公平性，我们提出了一个和对数保密率最大化波束形成设计问题下的干扰约束的MU和能量收集（EH）的限制ER FU。公式化的设计问题是非平凡的解决，由于非凸性，这是在目标和约束。为了解决这一问题，提出了一种基于半定松弛和逐次凸逼近的算法。仿真结果验证了所提出的波束形成设计的有效性。
2018-06-28 cs.IT math.IT
A Comparison of MIMO Techniques in Downlink Millimeter Wave Cellular Networks with Hybrid Beamforming
在未来的毫米波（mmWave）蜂窝网络中将需要大型天线阵列，从而实现大量不同的可能天线架构和多输入多输出（MIMO）技术。仍然不清楚哪种MIMO技术作为不同网络参数的函数是最期望的。因此，本文比较了混合波束赋形使能的多用户（MU）MIMO和单用户空间复用（SM）与单用户模拟波束赋形（SU-BF）的覆盖范围和速率性能。针对MU-MIMO毫米波蜂窝网络，提出了一种用于覆盖和速率分析的随机几何模型，该模型考虑了混合模拟/数字预编码器和合并器的毫米波特定硬件约束，以及角域稀疏的阻塞相关信道模型。分析结果突出了多用户毫米波网络的覆盖范围，速率和功耗的权衡。在毫米波蜂窝网络中，由于发射机处的完美信道状态信息和轮询调度，MU-MIMO通常是比SM或SU-BF更好的选择。然而，这种观察忽略了由于信道获取或计算复杂性而引起的任何开销。考虑到这种开销的影响，我们的结果可以重新解释，以便量化MU-MIMO提供比SM或SU-BF更高速率的最小允许效率。
2016-03-02 cs.IT math.IT
Remote Channel Inference for Beamforming in Ultra-Dense Hyper-Cellular Network
在本文中，我们提出了一种基于学习的低开销的信道估计方法，用于超密集网络中的协作波束形成。我们首先通过仿真表明，地理上分离的基站（BS）的信道状态信息（CSI）表现出很强的非线性相关性的互信息。这一发现使我们能够采用一种新的基于学习的方法来远程推断不同的波束成形模式的质量在密集层BS的基础上的CSI的伞控制层BS。该方案通过用离线拟合的人工神经网络的在线推理代替导频辅助信道估计，从而减少了信道捕获开销。此外，我们建议利用多个CBS的联合学习，并涉及更多的候选波束模式，以获得更好的性能。基于随机射线跟踪信道模型的仿真结果表明，在20个波束形成模式的情况下，该方案可以达到99.74%的准确率。
2017-05-14 cs.IT math.IT
Escaping the Densification Plateau in Cellular Networks Through mmWave Beamforming
通过研究信号干扰噪声比（SINR）和区域频谱效率（ASE），研究了密集多天线毫米波（mmWave）蜂窝网络的性能如何随基站（BS）空间密度$λ$而变化。如果在每个BS的天线的数量至少与$λ$线性缩放，这增加了可能的波束配置的数量和它们的主瓣增益，并降低它们的旁瓣增益，我们证明了SINR接近一个有限的随机变量，这是独立的$λ$和ASE至少与$λ$线性缩放。相反，如果天线的数量与$λ$成次线性比例，则SINR衰减到零并且ASE饱和到常数。因此，通过移动到具有连续更小天线的更高载波频率，并利用相应增加的方向性，蜂窝运营商原则上可以避免蜂窝网络中的致密化平台（或崩溃），而是继续通过BS致密化收获线性总和吞吐量增益。
2020-06-30 cs.IT math.IT
Coordinated Two-Tier Heterogeneous Cellular Networks with Leakage Based Beamforming
在本文中，我们证明了两层异构蜂窝网络（HetNet）的宏小区和微小区基站（BS）之间的协调程度不同所实现的速率增益。我们发现，如果没有协调的存在下，网络致密化不提供任何增益的总和速率，并迅速降低平均每用户的信号与干扰加噪声比（SINR）。我们的研究结果表明，协调降低了系统中的微小区BS的数量增加的SINR衰减率。通过与仿真结果的比较，证明了解析近似的平均每用户SINR在很宽的信噪比（SNR）范围内的有效性。
2015-03-05 cs.IT math.IT
Adaptive Multicell 3D Beamforming in Multi-Antenna Cellular Networks
我们考虑一个蜂窝网络与多天线基站（BS）和单天线用户，多小区合作，不完善的信道状态信息，定向天线每个垂直可调波束。我们调查的BS天线图案，表示为倾斜，所考虑的网络的性能时，采用传统的单小区传输或完全合作的多小区传输的仰角的影响。利用这项调查的结果，我们提出了一种新的混合多小区合作技术，其中小区间的干扰是通过在水平平面的合作波束成形或协调波束成形在垂直平面的无线信道，表示为自适应多小区3D波束成形控制。其主要思想是将覆盖区域划分为两个不相交的垂直区域，并在服务每个区域时在BS处采用多小区协作策略。一个公平的调度器被用来共享垂直区域之间的时隙。结果表明，所提出的技术可以实现与完全协作传输相当的性能，但复杂性和信令要求显着降低。为了使性能分析的计算效率，不同的波束形成策略下的用户遍历速率的解析表达式也推导出来。
2015-09-07 cs.IT math.IT
Min-max fair coordinated beamforming in cellular systems via large systems analysis
本文考虑基站（BS）协作的协调波束形成的形式，专注于最小-最大公平的功率使用目标SINR约束。我们表明，最佳波束形成策略有一个有趣的嵌套迫零结构。在渐近制度中，在每个基站的天线数量和每个小区的用户数量都增长大，其比例趋于一个有限的常数，优化的维数大大降低，只有统计知识是必需的解决它。最佳的解决方案的特点是一般的，并提出了一种算法，收敛到最佳的发射参数，为可行的SINR目标。对于两个细胞的情况下，一个简单的单参数表征。这些渐近结果提供了洞察的平均性能，以及简单而有效的波束形成策略的有限系统的情况下。特别地，来自大系统分析的最优波束形成策略仅要求基站具有本地瞬时信道状态信息;波束形成器的剩余参数可以使用可以容易地在基站之间共享的信道统计来计算。
2012-02-03 cs.IT math.IT
Optimizing the Placement and Beamforming of RIS in Cellular Networks: A System-Level Modeling Perspective
针对蜂窝网络中RIS部署与波束成形优化问题，本文基于三维信道模型开展系统级建模，证明单RIS扇区下RIS最优部署位置与基站相对，提出新型波束成形设计并推导不同移相器下的可达和速率，实验验证其性能显著优于现有算法。
2023-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Robust MIMO Beamforming for Cellular and Radar Coexistence
在这封信中，我们考虑下行链路多用户多输入多输出（MU-MIMO）通信和MIMO雷达之间的共存和频谱共享。对于给定的下行通信系统的性能要求，我们设计的发射波束形成，使雷达的检测概率最大化。而原来的优化问题是非凸的，我们利用单调增加的关系的检测概率与非中心性参数的概率分布，以获得一个凸的下界优化。所提出的波束形成器被设计为对不完美的信道状态信息（CSI）具有鲁棒性。仿真结果表明，该方法有利于雷达和通信链路之间的共存，并说明了两个系统的性能之间的可扩展的权衡。
2017-07-03 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of MIMO Cellular Networks: Decomposition and Linear Beamforming Design
研究了G个小区、每个小区有K个用户、每个基站有N个天线、每个用户有M个天线的MIMO蜂窝网络的对称自由度（DoF）。特别是，我们调查的分解与渐近干扰对齐（IA）或线性波束形成方案的基础上的可扩展性技术，并表明有不同的制度（G，K，M，N），其中一个优于其他。我们首先注意到，单边和双边分解与渐近IA实现相同的自由度。然后，我们建立特定的天线配置下，使用基于分解的计划实现的自由度是最佳的，通过推导出一组外边界的对称自由度。对于线性波束成形方案，我们首先关注小型网络，并提出了一种基于填充比概念的线性波束成形结构化方法。填充比描述了一组发射波束形成器投射的干扰足迹或阴影，并使我们能够识别用于对准干扰的底层结构。这种结构化波束成形设计可以被示出为实现两小区两用户/小区网络和两小区三用户/小区网络的最佳空间归一化DoF（sDoF）。对于较大的网络，我们开发了一种非结构化的方法来线性干扰对齐，其中发射波束形成器的设计，以满足IA的条件，而不明确确定的基础结构IA。本文的主要数值见解是，这样的方法似乎能够实现最佳的sDoF的MIMO蜂窝网络的制度，线性波束成形占主导地位的渐近分解，和一个显着的一部分sDoF的其他地方。值得注意的是，多项式同一性检验似乎在识别前一种情况下可实现的sDoF区域的边界中起着关键作用。
2013-12-10 cs.IT math.IT
Joint BS-RIS-User Association and Beamforming Design for RIS-assisted Cellular Networks
可重构智能表面（RIS）是第六代（6 G）网络的革命性技术，因为它具有操纵无线环境的能力。作为一种频率选择性器件，RIS只能有效地对特定频带内的信号传播进行整形。由于这种频率选择性特性，在蜂窝网络中部署RIS将引入复杂的基站（BS）-RIS-用户关联问题，因为相邻BS在不同频带上操作。在本文中，与RIS的频率选择性特性的考虑，我们的目标是联合优化BS-RIS-用户关联，在BS的主动波束赋形，和RIS的被动波束赋形，以最大限度地提高和速率的RIS辅助蜂窝网络。我们首先利用$l_0$ -范数有效地集成BS-RIS-用户关联与有源和无源波束成形。然后，我们采用分数规划（FP）和块坐标下降（BCD）的方法来处理对数和分数的部分和解耦的联合关联和波束形成设计问题成几个子问题。有效的算法相结合的$l_0$ -范数逼近，优化最小化（MM），交替方向的乘法器（ADMM）交替解决的子问题。大量的仿真结果说明了在RIS辅助的蜂窝网络中BS-RIS-用户关联优化的重要性，并验证了所提出的联合关联和波束形成设计算法的有效性。
2022-10-31 cs.IT eess.SP math.IT
Context Information Based Initial Cell Search for Millimeter Wave 5G Cellular Networks
毫米波（mmWave）通信被设想为满足第五代（5G）蜂窝网络的数据率要求的基石。在毫米波通信中，波束成形被认为是对抗高路径损耗的关键技术，并且与传统微波通信不同，即使在初始接入/小区搜索期间，波束成形也可能是必要的。在所提出的用于初始小区搜索的波束成形方案中，模拟波束成形是功率有效的方法，但是在初始接入期间遭受其固有的搜索延迟。在这项工作中，我们认为，模拟波束成形仍然可以是一个可行的选择时，上下文信息毫米波基站（BS）是在移动台（MS）。然后，我们研究了如何模拟波束成形的性能下降的情况下，角误差在可用的上下文信息。最后，我们提出了一种模拟波束成形接收机架构，该架构使用多个移相器阵列和单个RF链来对抗角度误差的影响，表明它可以实现与混合波束成形相同的性能。
2016-05-06 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Beamforming for MIMO Shared Relaying in Downlink Cellular Networks with ARQ
在本文中，我们研究了自动重传请求（ARQ）和半双工解码和转发共享中继的蜂窝网络的下行链路的性能。在该系统中，两个多输入多输出（MIMO）基站服务于两个单天线用户。MIMO共享中继将丢失的分组重传给目标用户。首先，我们研究了基站直接重传的系统，导出了系统中断概率的封闭表达式，证明了直接重传可以克服衰落，但不能克服干扰。在此之后，我们调用共享中继和设计的中继波束成形矩阵，使信号干扰噪声比（SINR）的改善，在中继功率约束的用户。当只有一个用户的传输失败的情况下，我们推导出一个封闭的形式解决方案的中继波束形成器。另一方面，当两个传输失败时，我们提出的波束形成问题作为一个序列的非凸可行性问题。我们使用半定松弛（SDR）将每个可行性问题转化为凸优化问题。我们确保秩一的解决方案，因此，在SDR中没有最优性的损失。仿真结果表明，所提出的中继波束形成策略相比，直接ARQ系统的中断概率的优越性能。
2016-10-10 cs.IT math.IT
Towards an Appropriate Beamforming Scheme for Initial Cell Discovery in mmW 5G Cellular Networks
在未来的毫米波蜂窝网络中，波束成形是对抗高路径损耗和提高初始小区发现期间的信噪比的基本要求。适当波束成形的选择与其能量消耗直接耦合。在电池有限的移动站（MS）处，能量消耗甚至更令人关注。在这项工作中，我们提供了一个基于能量消耗的比较不同的波束成形方案，同时考虑低功耗和高功率模数转换器（ADC）的毫米波接收机在MS。我们分析了这两个上下文信息（CI）（基于GPS定位的）和基于非上下文信息的方案，并表明，模拟波束成形与CI（其中移动站的定位信息已经可用）可以导致较低的能量消耗，而在所有其它情况下，数字波束成形具有比模拟和混合波束成形更低的能量消耗。我们还表明，在某些情况下，最近提出的移相器网络架构可以导致比其他波束成形方案的能耗更低。此外，我们表明，不同的波束成形方案之间的能量消耗趋势是有效的，而不管ADC位数。最后，我们提出了一种新的信令结构，该信令结构与其他信令相比，利用相对较高频率的子载波用于主同步信号，这允许进一步减少MS的初始小区搜索延迟和能量消耗。
2016-05-02 cs.IT cs.NI math.IT
Unified Performance Analysis of Orthogonal Transmit Beamforming Methods with User Selection
多天线下行链路信道中的同时多用户波束成形可能需要脏纸（DP）预编码（最佳且高复杂度）或线性预编码（次佳且低复杂度）方法。系统性能的典型特征在于在发射机处具有完美信道状态信息的同质用户的总容量。总容量性能分析需要用户信噪比（SNR）或信干噪比（SINR）的精确概率分布。由于在发射机处去除了已知干扰，来自顺序统计的标准技术可以足以获得用于DP预编码的SNR的概率分布。另一方面，线性预编码技术的这种概率分布的推导更具挑战性。例如，正交波束成形技术不能完全消除用户位置处的干扰，从而需要利用SINR进行分析。在本文中，我们推导出两个正交波束形成方法结合用户调度的用户信干噪比的联合概率分布：自适应正交波束形成和正交线性波束形成。我们得到了紧凑和统一的解决方案的联合概率分布的调度用户的信干噪比。我们的分析结果可以应用到类似的算法，并通过计算机模拟验证。
2013-07-19 cs.IT math.IT
Advanced Coordinated Beamforming for the Downlink of Future LTE Cellular Networks
传统频带中的现代蜂窝网络是众所周知的干扰受限的，特别是在城市地区，其中基站被部署在彼此非常接近的位置。长期演进（LTE）的最新版本结合了用于协调下行链路传输的特征，作为管理干扰的有效手段。最近的现场试验结果和理论研究的联合传输（JT）协调多点（CoMP）计划的性能显示，然而，他们的收益并不像最初预期的那样高，尽管大的协调开销。已知这些方案对协调基站之间的同步或信息交换中的缺陷以及不协调的干扰非常敏感。在这篇文章中，我们回顾了最近先进的协调波束成形（CB）方案作为替代方案，需要更少的开销比JT CoMP，同时在现实条件下实现良好的性能。通过规定，在越来越感兴趣的某些LTE场景中，不协调干扰构成了CoMP技术整体性能的主要因素，我们在此评估了现有技术CB对不协调干扰的弹性。我们还描述了这些技术如何利用当前蜂窝网络的最新规范，以及当我们考虑标准化反馈和协调时，它们如何执行。这使我们能够确定一些关键的障碍和研究方向，以解决LTE向移动通信的未来发展。
2016-04-15 cs.IT math.IT
EMF-Aware MU-MIMO Beamforming in RIS-Aided Cellular Networks
可重构智能表面（RISs）是关键的新兴第六代（6 G）技术之一，其有望通过添加人工传播路径来改善发送器和接收器之间的链路预算。在这种重新配置的传播环境中，下行链路（DL）多用户多输入多输出（MU-MIMO）为蜂窝网络带来容量改进。它受益于MIMO系统提供的空间维度，以通过应用适当的波束成形（BF）方案来实现在相同的无线电资源上向多个用户同时传输独立的数据流。然而，在某些情况下，长时间为同一用户子集提供服务可能会导致一些不期望的区域，其中平均电磁场暴露（EMFE）超过监管限制。为了解决这一挑战，我们在本文中提出了一种新的电磁场（EMF）感知MU-MIMO BF方案，旨在优化的整体容量下的EMF约束条件下，在RIS辅助蜂窝网络。
2022-09-29 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Towards Seamless Sensing Coverage for Cellular Integrated Sensing and Communication
第六代（6G）移动通信网络被期望提供蜂窝集成传感和通信（ISAC）的新范例。然而，由于感知和通信在覆盖要求上的本质差异，当前主要为通信覆盖而刻意规划的蜂窝网络很难实现无缝感知覆盖。为了解决这个问题，本文研究了基本的双基地ISAC系统的无缝感知覆盖的波束形成优化，同时确保多个用户设备（UE）的通信要求得到满足。为此，制定优化问题，以最大化规定的覆盖区域中的最坏情况下的感测信噪比（SNR），服从每个UE的信号与干扰加噪声比（SINR）的要求。为了获得一些见解，我们首先研究具有一个单个UE和一个单个感测点的特殊情况，针对该特殊情况，获得了最优波束成形的封闭表达式。针对多个通信UE和连续区域感知覆盖的一般情况，提出了一种基于连续凸近似（SCA）的非凸波束赋形优化算法。数值结果表明，该设计能够在保证用户通信需求的同时，实现指定区域内的无缝感知覆盖。
2022-01-25 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Orthogonal Unicast and Broadcast Transmission via Joint Beamforming and LDM in Cellular Networks
有限的带宽资源和更高的能源效率的要求，促使将多播和广播传输到下一代蜂窝网络架构，特别是多媒体流应用。分层复用（LDM）（NOMA的一种形式）通过同时使用相同的频率和时间资源用于多个单播或广播传输，可以相对于传统的正交频分复用（FDM）或时分复用（TDM）潜在地提高单播吞吐量和广播覆盖。在本文中，基于FDM的单播和广播传输在蜂窝网络中的性能进行了研究，假设一个单频网络（SFN）操作的广播层，同时允许任意集群的基站（BS）之间的合作，用于传输单播数据流。单播和广播层之间的波束成形和功率分配，在LDM文献中所谓的注入水平，优化的目的是在用户特定的单播速率和公共广播速率的约束下最小化总功率。不完美的信道编码和不完美的CSI的影响也进行了研究，以获得在实际系统中的鲁棒实现的见解。非凸优化问题是通过逐次凸逼近（SCA）技术来解决的。性能上界也提出了通过$\rm{S}$的程序，然后半定松弛（SDR）。最后，提出了一种基于对偶分解的解决方案，以促进LDM的高效分布式实现，其中最佳单播波束成形向量可以由协作BS在本地获得。数值结果，这表明所提出的界限的紧密性，因此所提出的解决方案的近最优性。
2019-04-03 cs.IT math.IT
A Normalization Model for Analyzing Multi-Tier Millimeter Wave Cellular Networks
基于多层毫米波（mmWave）网络的显着特征，例如不同的发射功率、定向波束成形对准的不同方向性增益以及视线（LOS）和非视线（NLOS）链路的路径损耗定律，我们引入了一个归一化模型来简化多层毫米波蜂窝网络的分析。该模型的重点在于将多层毫米波蜂窝网络转化为单层毫米波网络，其中所有基站具有相同的归一化发射功率1，并且基站密度分别由LOS或NLOS缩放因子缩放后遵循具有多个分界点的分段常数函数。在此基础上，得到了通信中波束对准误差存在的一般情况和波束对准理想的特殊情况下的覆盖概率计算公式。通过相应的数值分析，得出多层mmWave蜂窝网络的归一化模型完全满足网络性能分析的要求，并且比未转化的模型更加简单明了。此外，一个意想不到的，但明智的发现是，有一个最佳的波束宽度，最大化的覆盖概率的情况下，波束成形对准误差。
2018-01-07 cs.IT math.IT
Uplink Beam Management for Millimeter Wave Cellular MIMO Systems with Hybrid Beamforming
混合模拟和数字波束成形（HBF）是用于毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）系统的使能收发器技术之一。该技术提供了高度定向的通信，能够对抗毫米波信号传播的固有特性。然而，毫米波系统中的小相干时间，特别是在移动性条件下，使得独立毫米波通信中的有效波束管理（BM）成为非常困难的任务。在本文中，我们考虑HBF收发器与平面天线面板和设计一个多级波束码本的模拟波束形成器包括平顶波束与可变宽度。这些波束对于整个期望的角度宽度表现出几乎恒定的阵列增益，从而促进有效的分层BM。针对上行链路通信，提出了一种新的动态波束排序波束训练算法，该算法适用于最新mmWave标准讨论中对时延的严格要求。我们的仿真结果展示了延迟性能的改善和接收的信噪比与不同的变化，所提出的方案的最佳波束训练方案的基础上，穷举窄束搜索。
2021-01-18 cs.IT math.IT
5G Millimeter Wave Cellular System Capacity with Fully Digital Beamforming
由于毫米波（mmWave）无线系统对定向链路的严重依赖，具有高维阵列的波束成形（BF）对于这些频率中的蜂窝系统至关重要。如何以功率有效的方式执行阵列处理是一个基本的挑战。模拟和混合BF需要较少的模数转换器（ADC），但一次只能在少数方向上通信，限制了定向搜索、空间复用和控制信令。数字BF实现了灵活的空间处理，但必须在低量化分辨率下操作以保持在合理的功率电平内。本文提出了一种简单的加性高斯白噪声（AWGN）模型来评估蜂窝系统容量的低分辨率量化的影响。利用该模型的仿真显示，在中等分辨率（每个ADC 3-4比特）下，量化导致的下行链路蜂窝容量损失可以忽略不计。本质上，低分辨率ADC限制了高SNR，而蜂窝系统通常不工作。研究结果表明，低分辨率全数字BF架构可以实现高能效，提供大大增强的控制平面功能和与模拟BF相当的数据平面性能。
2018-01-02 cs.IT cs.NI math.IT
Deep Reinforcement Learning for Distributed Dynamic Coordinated Beamforming in Massive MIMO Cellular Networks
为了适应爆炸性的无线业务，大规模多输入多输出（MIMO）被认为是下一代通信系统的关键使能技术之一。在大规模MIMO蜂窝网络中，协作波束形成（CBF）是一种有效的提高网络性能的方法，它联合设计多个基站（BS）的波束形成器。在本文中，我们研究了大规模MIMO移动蜂窝网络中的和速率最大化问题，其中在每个小区中，多天线BS通过下行链路波束成形同时为多个移动用户提供服务。虽然现有的基于优化的CBF算法可以提供接近最优的解决方案，他们需要实时和全局的信道状态信息（CSI），除了他们的高计算复杂度。在实际的无线网络中，特别是在高度动态的移动蜂窝网络中，几乎不可能应用它们。基于此，我们提出了一种基于深度强化学习的分布式动态协调波束形成（DDCBF）框架，该框架使每个BS能够仅利用本地CSI和来自其他BS的一些历史信息来确定波束形成器。此外，通过利用神经网络和专家知识，即，从加权最小均方误差（WMMSE）算法的迭代过程观察到的解结构。此外，我们提供了广泛的数值模拟，以验证所提出的DRL为基础的方法的有效性。结果表明，该方法具有较低的计算复杂性和较少的信息需求，可获得与集中式迭代优化算法相当的性能。
2023-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Directional Cell Discovery in Millimeter Wave Cellular Networks
不断增长的带宽需求与可用频谱之间的严重差距已经将毫米波（mmW）频带带到了下一代蜂窝网络的候选解决方案的最前沿。高方向性传输对于这些频率中的蜂窝通信是必不可少的，以补偿高各向同性路径损耗。然而，这种对定向波束成形的依赖使初始小区搜索复杂化，因为移动台和基站必须在潜在的大角度方向空间上联合搜索以定位合适的路径来发起通信。为了解决这个问题，本文提出了一种定向小区发现过程中，基站周期性地发送同步信号，可能在随时间变化的随机方向，扫描角空间。这些信号的检测器是根据各种信号和接收机假设下的广义似然比检验（GLRT）推导出来的。然后，根据实际的设计参数和信道的基础上，在纽约市的28~GHz的实际实验测量的检测器进行了模拟。该研究揭示了两个关键发现：（i）即使当数字波束成形使用非常低的量化来补偿额外的功率要求时，数字波束成形也可以显著优于模拟波束成形;以及（ii）来自基站的同步信号的全向传输通常优于随机定向扫描。
2015-04-21 cs.IT math.IT
Spectrum Sharing in mmWave Cellular Networks via Cell Association, Coordination, and Beamforming
本文研究了毫米波网络中多个蜂窝运营商的频谱共享是传统专用频谱分配的可行替代方案的程度。具体而言，我们开发了一个通用的数学框架，通过该框架来表征使用频谱共享时可以获得的性能增益，作为底层波束成形，运营商协调，带宽和基础设施共享场景的函数。该框架基于联合波束成形和小区关联优化，目标是最大化用户的长期吞吐量。我们的渐近和非渐近性能分析揭示了五个关键点：（1）具有轻的按需运营商内和运营商间协调的频谱共享是可行的，特别是在较高的毫米波频率下（例如，73GHz），（2）用户设备处的定向通信基本上减轻了频谱共享的潜在缺点（例如更高的多用户干扰），（3）大量的天线元件可以减少对协调的需要并简化频谱共享的实现，（4）虽然在大天线范围内可以忽略运营商间的协调，运营商内协调仍然可以通过平衡网络负载而带来增益，以及（5）基站、运营商和用户设备之间的关键控制信号应当例如通过专用资源分配而被保护免受频谱共享的不利影响。本文的结果，以及通过放松一些理想假设得到的扩展，可以为未来的标准化和频谱政策提供重要的见解。
2016-10-03 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
Robust Beamforming Techniques for Non-Orthogonal Multiple Access Systems with Bounded Channel Uncertainties
在这封信中，我们提出了一个强大的波束成形设计的非正交多址（NOMA）为基础的多输入单输出（MISO）下行链路系统。特别是，鲁棒功率最小化问题的研究与不完美的信道状态信息（CSI），其中波束形成器的设计，通过将范数有界的信道不确定性，以提供所需的服务质量在每个用户。这个鲁棒的方案是基于最坏情况性能优化框架开发的。在波束形成向量方面，原始鲁棒设计不是凸的，因此，不能直接获得鲁棒波束形成器。为了避免这个非凸问题，原来的棘手问题转化为一个凸问题，其中的非凸约束转化为线性矩阵不等式（LMI）利用S-过程。最后，仿真结果证明了所提出的鲁棒设计的有效性。
2017-08-25 cs.IT math.IT
Initial Beam Association in Millimeter Wave Cellular Systems: Analysis and Design Insights
实现毫米波（mmWave）蜂窝系统的高数据率需要在基站和移动用户处部署大型天线阵列。这些大型阵列的波束成形权重需要被调谐以保证足够的波束成形增益。毫米波蜂窝网络的覆盖范围和速率的先前工作主要集中在基站和移动用户波束成形向量被完美地设计用于最大波束成形增益的情况下。然而，设计波束成形/组合向量需要训练，这可能影响毫米波蜂窝系统的SINR覆盖和速率。本文描述和评估毫米波蜂窝网络的性能，同时考虑波束训练/关联开销。首先，基于波束扫描和下行链路控制导频重用，开发了用于初始波束关联的模型。为了将波束训练的影响纳入系统性能，定义并采用了一种新的度量，称为有效可靠率。使用随机几何，毫米波蜂窝网络的有效可靠率推导出两种特殊情况下：与近正交的控制导频和与全导频复用。分析和仿真结果提供了三个重要问题的答案的见解：（i）波束关联对毫米波网络性能的影响是什么？(ii)在初始波束关联阶段应该采用正交还是复用的控制导频？(iii)波束训练阶段应该采用穷举搜索还是分层搜索？结果表明，除非采用的波束非常宽或系统相干块长度非常小，否则，完全导频重用的穷举搜索几乎与完美的波束对准一样好。
2016-02-21 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access Based on Hybrid Beamforming for mmWave Systems
本文旨在研究利用非正交多址接入（NOMA）的混合波束形成（HB）多用户系统（HB-NOMA），以服务于大量的移动用户（MU）。首先，HB-NOMA问题的和率表达式制定。其次，提出了一种次优算法，以最大化和速率。然后，在信道增益最高的MU与簇内其他MU的有效信道向量夹角为非零的条件下，推导出了可达速率的下界，即不完全相关。下限指示低效的MU集群可能在网络中引起严重的集群间干扰。为了验证我们的研究结果，进行了数值模拟。
2018-04-15 cs.IT math.IT
Joint Tx-Rx Beamforming and Power Allocation for 5G Millimeter-Wave Non-Orthogonal Multiple Access (MmWave-NOMA) Networks
在本文中，我们研究了非正交多址接入和毫米波通信（毫米波NOMA）的组合。被认为是一个下行链路蜂窝系统，其中模拟相控阵列都配备在基站和用户。提出了一种联合Tx-Rx波束成形和功率分配问题，在满足最小速率约束的条件下，最大化每个用户的可达和速率（ASR）。由于问题是非凸的，我们提出了一个次优的解决方案，三个阶段。在第一阶段，最优功率分配与封闭形式获得任意固定的Tx-Rx波束成形。在第二阶段中，具有封闭形式的最佳Rx波束成形设计用于任意固定Tx波束成形。在第三阶段，利用已有的结果将原问题转化为Tx波束形成问题，并提出一种边界压缩粒子群优化算法（BC-PSO）来获得次优解。通过大量的性能评估验证了所提方案的合理性，结果表明，所提方案的ASR性能接近上限，与现有方案和传统的毫米波正交多址接入（mmWave-OMA）系统相比，性能有了显著的提高。
2018-11-07 cs.IT math.IT
User Fairness Non-orthogonal Multiple Access (NOMA) for 5G Millimeter-Wave Communications with Analog Beamforming
在第五代移动通信（5G）中，毫米波非正交多址接入（mmWave-NOMA）技术的引入可以显著提高频谱效率，增加用户数量。在本文中，我们考虑了下行mmWave-NOMA蜂窝系统，其中基站安装有模拟波束成形相控阵列，多个用户在同一时间频率资源块服务。为了保证用户公平性，我们制定了一个联合波束成形和功率分配问题，以最大化用户之间的最小可实现速率，即，我们采用最大最小公平原则。由于问题是难以解决的，由于非凸公式和高维的优化变量，我们提出了一个次优的解决方案，它利用了空间稀疏的角度域的毫米波信道。在求解过程中，首先得到最优功率分配的封闭形式，将联合优化问题转化为一个等价的波束形成问题。然后设计合适的波束形成向量。仿真结果表明，该方案在可达速率方面可以达到接近上限的性能，明显优于传统的毫米波正交多址（mmWave-OMA）系统。
2018-11-07 cs.IT math.IT
A Case for Digital Beamforming at mmWave
由于毫米波（mmWave）无线系统对定向链路的严重依赖，具有高维阵列的波束成形（BF）对于这些频率中的蜂窝系统至关重要。如何以功率有效的方式执行阵列处理是一个基本的挑战。模拟和混合BF需要较少的模数和数模转换器（ADC和DAC），但一次只能在少数方向上通信，限制了方向搜索、空间复用和控制信令。数字BF实现了灵活的空间处理，但必须在低量化分辨率下操作以保持在合理的功率电平内。量化器分辨率的这种降低在接收信号中引入了噪声，并降低了发射信号的质量。为了评估低分辨率量化对细胞系统的影响，我们提出了一个简单的加性高斯白噪声（AWGN）量化噪声模型。利用该模型的仿真显示，在中等分辨率（每个ADC 3-4比特）下，量化导致的下行链路蜂窝容量损失可以忽略不计。本质上，低分辨率ADC限制了高SNR，而蜂窝系统通常不工作。对于发射机，示出了具有4位或更多位分辨率的DAC不违反由第三代合作伙伴计划（3GPP）新无线电（NR）标准针对蜂窝操作设置的相邻载波泄漏限制。此外，这项工作研究了低分辨率量化对发射信号的误差矢量幅度（EVM）的影响，事实上，我们的研究结果表明，低分辨率全数字BF架构可以是一个功率有效的替代模拟或混合波束成形的发射机和接收机在毫米波。
2019-01-24 cs.IT math.IT
Joint Base Station Clustering and Beamforming for Non-Orthogonal Multicast and Unicast Transmission with Backhaul Constraints
对在蜂窝网络中提供多播服务的需求持续且快速地增长。在这项工作中，我们提出了一个非正交传输框架的分层复用（LDM）的基础上，支持组播和单播服务，同时在合作的多小区蜂窝网络有限的回程容量。我们采用两层LDM结构，其中第一层用于组播服务，第二层用于单播服务，并且这两层与不同的波束形成器叠加。每个用户首先解码多播消息，减去它，然后解码其专用单播消息。我们制定了一个联合多播和单播波束成形问题，自适应基站集群，其目的是最大限度地提高加权总和的组播速率和单播速率下每BS的功率和回程约束。为了解决这个问题，我们首先开发了一个分支定界算法来找到它的全局最优解。然后，我们将问题转化为稀疏波束形成问题，并提出了一种基于凹凸过程的低复杂度算法。仿真结果表明，所提出的基于LDM的非正交方案的正交方案的可实现的组播-单播速率区域的显着优势。
2018-07-16 cs.IT math.IT
Joint Power Allocation and Beamforming for Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) in 5G Millimeter-Wave Communications
在本文中，我们探讨毫米波（mmWave）通信（mmWave-NOMA）中的非正交多址（NOMA）。特别是，我们考虑一个典型的问题，即，2用户mmWave-NOMA系统的和速率的最大化。在这个问题中，我们需要找到波束成形向量，以同时转向两个用户，同时受到模拟波束成形结构的影响，同时为它们分配适当的功率。由于问题是非凸的，可能不会被转换为一个凸的问题，简单的操作，我们提出了一个次优的解决方案，这个问题。其基本思想是将原始的联合波束赋形和功率分配问题分解为两个相对容易求解的子问题：一个是功率和波束增益分配问题，另一个是恒模约束下的波束赋形问题。还讨论了所提出的解决方案从2用户mmWave-NOMA到更多用户mmWave-NOMA的扩展。通过大量的性能评估验证了该方案的合理性，结果表明，该次优方案获得了接近于有界的和速率性能，明显优于时分多址（TDMA）方案。
2017-11-04 cs.IT math.IT
Design and Analysis of Initial Access in Millimeter Wave Cellular Networks
初始接入是允许移动用户首先连接到蜂窝网络的过程。它包括两个主要步骤：下行链路上的小区搜索（CS）和上行链路上的随机接入（RA）。毫米波（mmWave）蜂窝系统通常必须依赖于定向波束成形（BF）以便创建可行的连接。因此，在毫米波蜂窝网络的初始接入过程中，必须学习并使用波束成形方向。本文认为，四个简单的，但有代表性的初始接入协议，使用各种组合的定向波束成形和全向发送和接收在移动和BS，在CS和RA阶段。我们提供了一个系统级的成功概率分析CS和RA的每一个，以及初始接入延迟和用户感知的下行链路吞吐量（UPT）。对于基线穷举搜索协议，我们找到了最佳BS波束宽度，并观察到，在初始接入延迟方面，它随着阻塞变得更加严重而减小，但对于UPT是相对恒定的（约$π/12$）。所考虑的协议，初始接入延迟和UPT之间的最佳权衡下实现快速小区搜索协议。
2017-03-24 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted mmWave multi-UAV Wireless Cellular Networks
无人机（UAV）为网络部署带来了很大的灵活性。然而，无人机具有高机动性和不稳定性。为了提高无人机网络的容量和可靠性，可以在系统中使用毫米波（mmWave）和可重构智能表面（RIS）。在本文中，我们考虑了一个RIS-assisted毫米波无人机无线蜂窝网络，无人机服务于多个用户的帮助下，多个RISs。我们联合优化部署，用户调度，波束成形向量，和RIS阶段，以最大化的和速率，与最小速率，无人机的运动，模拟波束成形的约束，和RIS阶段。为了解决这个复杂的问题，我们使用迭代法，当我们优化一个变量时，我们固定其他三个变量。在优化部署时，采用球面搜索法寻找无人机的最优位置。然后，我们制定了一个混合整数非线性问题（MINLP），以找到最佳的调度。空间分支定界（SBNB）方法被用来解决MINLP。在优化波束形成矢量和RIS相位时，我们提出了一种迭代算法，该算法依赖于速率和最大化与加权均方误差和最小化之间的等价性（sum-WMMSE）。针对模拟波束形成和RIS相位的恒模约束，采用多数最小化方法进行处理。所提出的联合优化提供了显着的优势，系统没有波束成形和RIS相位优化和系统没有部署优化。此外，RIS可以补偿由于阻塞而造成的吞吐量损失，特别是在低飞行高度。
2021-08-06 cs.IT math.IT
Hypergraph-Based Analysis of Clustered Cooperative Beamforming with Application to Edge Caching
蜂窝网络中分簇协作波束形成的性能评估通常需要求解复杂的非凸优化问题。在这封信中，提出了一个基于超图形式主义的框架，使派生的性能表征的集群合作波束形成的每用户自由度（DoF）通过有效的解决方案的着色问题。一个新兴的场景，其中集群的合作基站（BS）的出现是由蜂窝网络与边缘缓存。事实上，共享相同的所请求的文件的BS的集群可以联合地对对应的编码信号进行波束成形。基于这一观察，所提出的框架被应用于获得定量的见解，在具有边缘缓存的蜂窝系统中的缓存和回程资源的最佳使用。数值例子来说明所提出的框架的优点。
2015-10-21 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Power Control and Beamforming for Uplink Non-Orthogonal Multiple Access in 5G Millimeter-Wave Communications
在本文中，我们研究了第五代（5G）无线移动通信，即毫米波（mmWave）通信和非正交多址（NOMA）的两个关键使能技术的组合。特别地，我们考虑典型的2用户上行链路mmWave-NOMA系统，其中基站（BS）配备具有单个RF链的模拟波束成形结构并且服务2个NOMA用户。一个优化问题，制定最大化的2个用户的可实现的总和速率，同时确保每个用户的最小速率约束。该问题变成联合功率控制和波束成形问题，即，我们需要找到波束形成向量，以同时引导到两个用户，这两个用户服从模拟波束形成结构，并且同时控制它们上的适当功率。由于直接搜索非凸问题的最优解过于复杂，我们建议将原问题分解为两个相对容易解决的子问题：一个是功率控制和波束增益分配问题，另一个是恒模约束下的模拟波束形成问题。大量的仿真验证了所提出的解决方案的合理性，性能评估结果表明，所提出的次优解决方案实现了接近上界的上行链路和速率性能。
2017-11-15 cs.IT math.IT
Efficiently and Globally Solving Joint Beamforming and Compression Problem in the Cooperative Cellular Network via Lagrangian Duality
考虑协作蜂窝网络中的联合波束成形和量化问题，其中多个中继类基站（BS）通过速率受限的前传链路连接到中央处理器（CP），协作地为用户服务。这个问题可以被公式化为总发射功率的最小化，服从所有用户的信号与干扰加噪声比（SINR）约束和所有中继类BS的前传速率约束。在本文中，我们首先表明，有没有考虑的问题和它的拉格朗日对偶之间的对偶间隙，显示所考虑的问题的半定松弛（SDR）的紧密性。然后，我们提出了一个有效的算法的基础上拉格朗日对偶求解所考虑的问题。该算法明智地利用了所考虑的问题的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件的特殊结构，并通过两个不动点迭代找到满足KKT条件的解。所提出的算法是高效的（因为在两个固定点迭代中评估函数在计算上是便宜的），并保证找到问题的全局解。仿真结果表明了该算法的有效性和正确性。
2022-02-11 cs.IT eess.SP math.IT
Optimality of Orthogonal Access for One-dimensional Convex Cellular Networks
它示出了一个贪婪的正交接入方案实现的总和自由度的所有一维（沿直线放置的所有节点）凸蜂窝网络（其中细胞是凸区域）时，除了网络拓扑结构的知识，没有信道的知识是可用的发射机。一般来说，正交访问的最优性既不适用于二维凸细胞网络，也不适用于一维非凸细胞网络，从而揭示了一个基本的限制，只有当一维和凸属性同时执行时才存在，这在研究细胞网络的规范信息理论模型中很常见。结果还建立了相应类别的索引编码问题的能力。
2013-05-09 cs.IT math.IT
Robust Beamforming Design for OTFS-NOMA
研究了一个高移动性用户与多个低移动性NOMA用户共享频谱的正交时频空间调制辅助非正交多址接入（OTFS-NOMA）网络的波束赋形设计问题。特别地，波束成形设计被公式化为优化问题，其目标是最大化低移动性NOMA用户的数据率，同时保证可以满足高移动性用户的目标数据率。考虑了有和无信道状态信息误差的情况，其中低复杂度的解决方案是通过应用逐次凸逼近和半定松弛。仿真结果也表明，使用所提出的波束形成方案可以产生显着的性能增益随机波束形成。
2019-10-31 cs.IT math.IT
Diversity Analysis of Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Orthogonal Frequency Division Multiplexing
对于宽带无线通信系统，正交频分复用（OFDM）已经与多输入多输出（MIMO）技术相结合。比特交织编码多波束形成（BICMB）可以在平坦衰落MIMO信道中实现空间分集和空间复用。在频率选择性衰落的MIMO信道中，BICMB-OFDM（BICMB-OFDM）可以同时实现空间分集和多径分集，是一种重要的技术。然而，分析BICMB-OFDM的分集是一个具有挑战性的问题。本文对BICMB-OFDM系统进行了分集分析。首先，推导了最大可达分集，并证明了全分集条件RcSL <= 1，其中Rc，S和L分别为码率，每个子载波上发送的并行流数和信道抽头数。然后，性能下降，由于子载波之间的相关性进行了研究。最后，子载波分组技术被用来对抗性能下降，并提供多用户兼容性。
2015-03-17 cs.IT math.IT
Low-Rank Spatial Channel Estimation for Millimeter Wave Cellular Systems
30至300 GHz之间毫米波（mmW）频率的巨大带宽使这些频段成为下一代蜂窝系统的有吸引力的候选频段。然而，在这些频率下的可靠通信在很大程度上取决于具有非常高维的天线阵列的波束成形。因此，由于低相干时间和大量天线，足够准确地估计信道以执行波束成形可能具有挑战性。此外，用于信道估计的测量可能需要利用模拟波束成形来进行，其中接收器一次只能在方向上"看"。本文提出了一种新的方法，用于从在不同角度方向上进行的功率测量序列中估计信道的接收侧空间协方差矩阵。该方法将空间协方差估计简化为矩阵完备优化问题。为了减少测量的数量，优化可以将低秩约束并入在mmW设置中典型的信道中。该优化问题是凸优化问题，求解速度快，并给出了求解该问题的迭代法.模拟单径和多径信道使用来自真实的测量在纽约市在28 GHz的信道模型。
2014-10-17 cs.IT math.IT
Coordinated Beamforming with Relaxed Zero Forcing: The Sequential Orthogonal Projection Combining Method and Rate Control
本文研究了K个收发机对多输入单输出（MISO）和多输入多输出（MIMO）干扰信道下基于松弛迫零（RZF）的协作波束形成问题。在RZF协调波束成形中，放松常规的迫零干扰泄漏约束，使得允许到不期望的接收器的一些预定干扰泄漏，以便针对比迫零（ZF）方案的速率更大的速率增加波束设计空间，或者当ZF不可能时使波束设计可行。在MISO的情况下，它示出的RZF框架下的一组给定的干扰泄漏水平的速率最大化的波束矢量可以通过顺序正交投影组合（SOPC）。在此基础上，分别给出了两用户和三用户情况下的精确解和近似解，并给出了一般情况下RZF协作波束形成的有效波束设计算法。此外，速率控制问题下的RZF框架被认为是。一个集中式的方法和分布式的启发式方法，提出了控制的位置设计的速率元组在可实现的速率区域。最后，RZF框架扩展到MIMO干扰信道推导出一个新的下界上的每个用户的速率。
2012-10-02 cs.IT math.IT
Energy Efficiency in Relay-Assisted mmWave Cellular Networks
本文利用随机几何工具分析了具有泊松点过程（PPP）分布式基站（BS）和中继站（RS）的中继辅助毫米波（mmWave）蜂窝网络的能量效率。毫米波通信的显著特征，例如定向波束成形以及针对视线（LOS）和非视线（NLOS）链路具有不同的路径损耗规律，被纳入能量效率分析。在描述毫米波蜂窝网络的系统模型之后，计算每个链路的覆盖概率。随后，对BS和RS的平均功耗进行建模，并根据系统参数确定能量效率。还研究了存在波束成形对准误差时的能量效率，以了解实际场景中的性能。最后，通过数值计算分析了基站和中继站密度、天线增益、主瓣波束宽度、视距干扰范围和对准误差对能量效率的影响。
2015-10-20 cs.IT math.IT
Spectral and Energy Spectral Efficiency Optimization of Joint Transmit and Receive Beamforming Based Multi-Relay MIMO-OFDMA Cellular Networks
首先提出了一种基于联合发射接收波束赋形的多中继多输入多输出正交频分多址（MIMO-OFDMA）蜂窝网络传输协议。然后，我们解决了相关的网络范围内的频谱效率（SE）和能量频谱效率（ESE）的优化问题。更具体地说，网络的MIMO信道在数学上被分解成几个有效的多输入单输出（MISO）信道，这些信道基本上是空间复用的。因此，这些有效的MISO信道被称为空间复用分量（SMC）。为了提高SE/ESE的性能，SMC进行分组使用一对建议的分组算法。第一个是最佳的，在这个意义上，它详尽地评估所有可能的SMC的组合，满足半正交性标准和其他相关的系统约束，而第二个是一个较低的复杂度的替代方案。对应于这两种分组算法，分别建立了一对SE和ESE最大化问题，从而得到每个子载波块的最优SMC组和最优功率控制变量。这些优化问题被证明是凹的，并采用对偶分解方法获得其解决方案。依靠这些优化解决方案，表征了各种系统参数对可达到的SE和ESE的影响。特别是，我们证明了在一定条件下，较低的复杂性SMC分组算法实现了90%的SE/ESE达到基于穷举搜索的最佳分组算法，而征收低至3.5%的后者计划的计算复杂性。
2014-07-29 cs.IT math.IT
Beamforming and Scheduling for mmWave Downlink Sparse Virtual Channels With Non-Orthogonal and Orthogonal Multiple Access
我们考虑在毫米波（mmWave）频带中操作并且服务两组用户的5G蜂窝系统的下行链路的调度和功率分配的问题：通常在设备到设备（D2D）通信中看到的固定速率（FR）用户，以及可变速率（VR）用户，或高数据率服务。调度目标是FR和VR用户的加权和速率，约束条件确保活跃FR用户获得所需的速率。目标函数的权重提供了所服务的FR用户的数量与分配给VR用户的资源之间的权衡。对于毫米波信道，通过在发射机和接收机处应用固定离散傅里叶变换（DFT）波束形成器而获得的虚拟信道矩阵是稀疏的。这导致所得到的多址信道的稀疏性，其被利用来简化调度，首先在用户之间建立干扰图，然后根据用户的正交性对用户进行分组。原始调度问题的解决使用图着色算法的干扰图，以选择正交VR用户的子集。对于FR用户考虑两个选项：它们被选择为与VR用户正交或非正交。然后使用注水算法来向FR用户分配功率。
2017-06-27 cs.IT math.IT
Average Error Probability Analysis in mmWave Cellular Networks
在本文中，平均符号错误概率（ASEP）在毫米波（毫米波）蜂窝网络中的泊松点过程（PPP）的分布式基站（BS）的分析的数学框架，开发使用工具从随机几何。毫米波通信的显著特点，如定向波束形成，并具有不同的路径损耗规律的视线（LOS）和非视线（NLOS）链路的平均错误概率分析。首先，平均成对错误概率（APEP）的表达式得到平均成对错误概率（PEP）在衰落和随机最短距离从移动用户（MU）到其服务BS。随后，平均符号错误概率近似从APEP使用最近邻（NN）近似。ASEP分析了不同的天线增益和基站密度。最后，波束形成对准误差对ASEP的影响进行了研究，以了解更现实的情况。
2015-09-14 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Compression Design for Per-Antenna Power Constrained Cooperative Cellular Networks
针对协作蜂窝网络中每天线功率受限的联合波束成形与压缩问题，提出两种投影梯度上升算法，实现全局最优解并提升计算效率。
2023-12-24 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of Orthogonal Beamforming for SDMA with Limited Feedback
在多天线广播信道上，空间自由度支持向多个用户的同时传输。最佳多用户传输，称为脏纸编码，是不能直接实现的。此外，接近最佳的解决方案，如汤姆林森-哈拉希玛预编码是敏感的CSI不准确性。本文考虑了一种更实用的设计称为每用户酉和速率控制（PU 2 RC），这已被提出的新兴蜂窝标准。PU 2 RC支持多用户同时传输，使有限的反馈，并能够利用多用户分集。它的关键特征是正交波束形成（或预编码）约束，其中每个用户从多个正交基的码本中选择波束形成器（或预编码器）。在本文中，渐近吞吐量的缩放定律的PU 2 RC与一个大的用户池推导出不同制度的信号噪声比（SNR）。在多用户干扰有限的制度，PU 2 RC的吞吐量示出的规模与用户的数量grammically。在正常的SNR和噪声限制制度，发现的吞吐量的规模与用户的数量，也与在基站的天线的数量呈线性关系的两倍。此外，数值结果表明，PU 2 RC实现了更高的吞吐量和更强大的对抗CSI量化误差比流行的替代迫零波束成形，如果用户的数量是足够大的。
2008-05-03 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
Channel Estimation and Hybrid Precoding for Millimeter Wave Cellular Systems
毫米波（mmWave）蜂窝系统由于在mmWave频率下可用的大带宽而将实现每秒千兆位数据率。为了实现足够的链路裕度，毫米波系统将在发射器和接收器处采用具有大天线阵列的定向波束成形。由于千兆采样混合信号设备的高成本和功耗，毫米波预编码可能会在模拟和数字域之间划分。大量天线和模拟波束成形的存在要求开发特定于毫米波的信道估计和预编码算法。本文开发了一种自适应算法来估计毫米波信道参数，利用信道的散射性质差。为了使该算法的有效操作，一种新的分层多分辨率码本的设计，以构建不同的波束宽度的训练波束形成向量。对于单径信道，使用该算法的估计误差概率的上限推导，并得到一些见解的自适应阶段的算法之间的训练功率的有效分配。自适应信道估计算法，然后扩展到多径的情况下，依赖于信道的稀疏性。利用估计的信道，本文提出了一种新的混合模拟/数字预编码算法，克服了仅模拟波束形成的硬件限制，并接近数字解决方案的性能。仿真结果表明，所提出的低复杂度的信道估计算法实现了相当的预编码增益相比，穷举信道训练算法。结果还表明，即使在干扰存在的情况下，所提出的算法也可以接近由完美的信道知识实现的覆盖概率。
2014-01-29 cs.IT math.IT
Uplink Performance Analysis in D2D-Enabled mmWave Cellular Networks
在本文中，我们提供了一个分析框架来分析支持设备到设备（D2D）的毫米波（mmWave）蜂窝网络的上行链路性能。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，如定向波束形成和具有不同的路径损耗法律的视线（LOS）和非视线（NLOS）链路被纳入中断分析，采用灵活的模式选择方案和Nakagami衰落。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。
2017-04-04 cs.IT cs.NI math.IT
A New Approach to User Scheduling in Massive Multi-User MIMO Broadcast Channels
针对多用户大规模多输入多输出（massive MIMO）广播信道，提出了一种新的基于两阶段波束成形的用户调度和波束成形方法。所提出的调度方法的关键思想是：1）使用一组正交参考波束，并在每个参考波束周围构造双锥，以仅基于信道质量指示符（CQI）反馈来选择“接近最优”的半正交用户;以及2）仅基于来自所选择的用户的信道状态信息（CSI）反馈，应用具有迫零波束成形（ZFBF）的用户选择后波束细化。证明了该方法随着用户数的增加是渐近最优的。此外，所提出的同步和波束形成方法几乎实现了现有的半正交用户选择与ZFBF（SUS-ZFBF），需要从所有用户的完整CSI反馈的性能，与显着减少的反馈开销，这是甚至小于所需的随机波束形成。
2014-03-27 cs.IT math.IT
