Non-Orthogonal Multiple Access for Mobile VLC Networks with Random Receiver Orientation
我们考虑一个下行链路多用户可见光通信（VLC）网络，用户随机改变他们的位置和垂直方向。采用非正交多址接入（NOMA）策略同时为多个用户提供服务，从而提高频谱效率。我们提出了两种新的用户调度方案的NOMA，这是被称为个人和组为基础的。为了进一步降低计算复杂性和链路开销，还提出了新的有限反馈方案（关于信道质量），其基本上涉及平均垂直角（而不是其瞬时值）。此外，提出了一种基于组的用户调度，这不仅依赖于距离，但也垂直角度（与传统的一位反馈的距离只有）的两位反馈方案。推导了中断概率和和速率的解析表达式，与仿真结果吻合较好。数值结果表明，实际反馈方案的平均垂直角达到了接近最优的和速率性能，和2位反馈显着优于1位反馈。
2019-02-26 cs.IT math.IT
Impact of Random Receiver Orientation on Visible Light Communications Channel
可见光通信（VLC）作为射频通信的替代或补充技术，近年来得到了深入的研究。VLC信道的可靠性在很大程度上取决于视距链路的可用性和对准。在这项工作中，我们研究了移动用户在VLC下行链路信道的随机接收机方向的影响，这会影响视线链路的存在和接收机的视野。基于垂直接收机方向和用户移动性的统计特性，本文建立了一个统一的分析框架来表征VLC下行信道的统计分布，并利用该统计分布来获得中断概率和误比特率出错率。我们的分析是广义的任意分布的接收器的方向/位置为一个单一的发射机，并扩展到多个发射机的情况下，某些情况下。广泛的蒙特卡罗模拟显示出一个完美的匹配之间的分析和模拟数据的统计信道分布和所产生的比特出错率。我们的研究结果还表征了由于随机接收器的方向/位置为各种感兴趣的情况下的信道衰减。
2017-10-26 cs.ET cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for Visible Light Communications
可见光通信（VLC）的主要限制是窄的调制带宽，这降低了可实现的数据率。在本文中，我们应用非正交多址（NOMA）计划，以提高可达到的吞吐量在高速率VLC下行链路网络。首先，我们提出一种新的增益比功率分配（GRPA）策略，考虑到用户的信道条件，以确保有效和公平的功率分配。我们的研究结果表明，GRPA显着提高系统性能相比，静态功率分配。我们还研究了调谐发光二极管（LED）的传输角和接收器的视场（FOV）的效果，并证明这些参数可以提供新的自由度，以提高NOMA性能。仿真结果表明，NOMA是一种很有前途的VLC下行链路多址接入方案。
2015-09-16 cs.ET cs.IT math.IT
Optimal Design of Energy-Harvesting Hybrid VLC-RF Networks
在本文中，我们考虑了一个室内下行双跳混合可见光通信（VLC）/射频（RF）的情况。对于每个传输块，我们动态地分配一部分时间资源给VLC，另一部分分配给RF传输。在第一阶段（即，VLC传输），LED将数据和能量两者携带到能量采集器中继节点。在第二阶段（即，RF通信）时，中继器利用所收集的能量来将解码的信息重新发送到远端RF用户。在此阶段，LED继续向中继节点传输功率（无信息），旨在收集可用于下一个传输块的能量。我们制定的意义上的最大化的数据率解码转发（DF）中继的假设下的优化问题。作为设计参数，直流（DC）偏置和分配的VLC传输的持续时间被考虑在内。特别地，联合非凸优化被分成两个子问题，然后循环求解。在第一个子问题中，我们固定分配的VLC链路的持续时间，并利用优化最小化（MM）过程来解决非凸直流偏置问题。在第二子问题中，我们固定在前一步骤中获得的DC偏置，并解决针对所分配的VLC链路持续时间的优化问题。我们的研究结果表明，更高的数据率可以通过解决直流偏置和持续时间的联合问题相比，单独优化直流偏置。
2022-11-19 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation of Dual-Hop VLC/RF Systems with Light Energy Harvesting
本文研究了双跳异构可见光通信（VLC）/射频（RF）通信系统中以总吞吐量最大为目标的时间分配优化问题。本文研究了两种情况。对于第一种情况，我们考虑一个光无线供电通信网络（WPCN），其中所有用户收获能量从接收到的光波在下行链路（DL），然后他们使用收获的能量在上行链路（UL）信道的基础上的时分多址（TDMA）方案发送信息信号。在UL的最佳时间分配，以最大化所有用户的总吞吐量。对于第二种情况，基于双跳VLC/RF的时间切换同时光波信息和功率传输（TS-SLIPT）假设LED在第一跳DL中同时传输信息和功率（即，VLC链接）。在中继站处收集的能量用于在第二跳中通过UL发送信息信号（即，RF链路）。我们提出了一个多目标优化问题（MOOP）来研究UL和DL和速率最大化之间的权衡。然后将非凸MOOP框架转化为等价形式，得到一组Pareto最优资源分配策略。我们还通过数值结果说明了所提出的方法的有效性。
2020-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
Can Visible Light Communications Provide Gb/s Service?
使用室内照明系统的基础设施的可见光通信（VLC）已经被设想为用于室内无线移动通信系统的下行链路的WiFi的紧凑、安全和绿色替代。虽然光谱通常非常适合于高吞吐量应用，但是在商业上可行的系统中将通信与室内照明相结合在带宽和接收功率方面都施加了严重的限制。需要巧妙的技术来实现Gb/s传输，并以具有成本效益的方式实现，以便成功地与室内接入的其他高容量替代方案（如毫米波射频（RF））竞争。本文介绍的调制方案有可能克服VLC在提供多Gb/s室内无线连接方面面临的许多挑战。
2013-08-14 cs.IT math.IT
Optical Adaptive Precoding for Visible Light Communications
多输入多输出（MIMO）技术在可见光通信（VLC）中表现出了巨大的潜力，因为它们可以克服调制带宽的限制，并在频谱效率和链路可靠性方面提供实质性的改善。然而，MIMO系统通常遭受信道间干扰，这导致系统性能的严重退化。在这种情况下，我们提出了一种新的光自适应预编码（OAP）方案的MIMO VLC系统的下行链路，它利用传输符号的知识，以提高有效的信号与干扰加噪声比。我们还推导出误码率表达式下完美的和过时的信道状态信息（CSI）的OAP。我们的结果表明，该方案是更强大的CSI错误和信道相关性，相比传统的信道反转预编码。
2017-02-06 cs.IT math.IT
Optimizing Downlink Resource Allocation in Multiuser MIMO Networks via Fractional Programming and the Hungarian Algorithm
优化多频带、多用户、多天线网络的下行链路的和对数效用需要通过使用云无线电接入网络（CRAN）架构来联合解决相关联的波束成形和用户调度问题;然而，优化这样的网络是非凸和NP难的。本文提出了一种基于分数规划和匈牙利算法的迭代波束形成和调度策略。波束形成策略允许我们以类似于块坐标上升的方式迭代地最大化所选择的目标函数。此外，基于至关重要的洞察力，在下行链路中，干扰模式保持固定的一组给定的波束成形权重，我们使用匈牙利算法作为一种有效的方法来优化调度用户的给定的波束成形权重。具体来说，这种方法允许我们选择最佳用户子集（在所有可用用户的较大集合中）。我们的仿真结果表明，在平均和对数效用，以及和率，该计划大大优于国家的最先进的多小区加权最小均方误差（WMMSE）和贪婪的比例公平WMMSE计划，以及标准的相邻点和顺序二次求解器。重要的是，我们提出的方案也远比多小区WMMSE方案的计算效率。
2020-06-22 cs.IT math.IT
Hadamard Coded Modulation for Visible Light Communications
使用室内照明系统也提供下行链路通信的可见光通信（VLC）系统需要高平均光功率以便满足照明需要。这可能导致高阶调制方案中常见的高幅度信号被发光二极管（LED）的峰值功率约束限幅，并导致高信号失真。在本文中，我们介绍了阿达玛编码调制（HCM），以实现低错误概率在基于LED的VLC系统需要高的平均光功率。该技术使用快速Walsh-Hadamard变换（FWHT）来调制数据，作为正交频分复用（OFDM）的替代调制技术。HCM由于其较小的峰均功率比（PAPR），在高照度水平下实现了更好的性能。HCM的功率效率可以通过在不丢失任何信息的情况下减少发射信号的DC部分来提高。由此产生的所谓的DC降低的HCM（DCR-HCM）非常适合于需要调光照明的环境，因为与HCM相比，它传输具有较低峰值幅度的信号，从而受到较少的非线性失真。交织可以应用于HCM，以使所得到的信号更能抵抗色散VLC链路中的符号间干扰（ISI）。
2015-06-17 cs.IT math.IT
On the Achievable Max-Min User Rates in Multi-Carrier Centralized NOMA-VLC Networks
可见光通信（VLC）作为未来5G网络以外的短距离、高数据速率应用的推动者之一，正受到越来越多的关注。此外，非正交多址接入（NOMA）使能方案最近已经出现作为一个有前途的多址接入方案，这些网络，将允许实现目标频谱效率和用户公平性的要求。在广泛采用的基于正交频分复用（OFDM）的VLC网络中集成NOMA将需要针对共享相同子载波的用户对或用户簇的最优资源分配。本文通过优化用户配对、子载波分配和功率分配，使多小区室内集中式VLC网络的最大最小速率最大化。联合复杂的优化问题是解决使用低复杂度的解决方案。首先，假设用户配对遵循划分和下一个最大差异用户配对算法（D-NLUPA），可以确保不同簇之间的公平性。然后，通过模拟退火（SA）元启发式算法和二分法迭代求解子载波分配和功率分配。所得到的结果量化的NOMA使能方案的不同的相关变体的可实现的最大-最小用户速率，并揭示了新的光的多用户多载波NOMA使能的集中式VLC网络的性能和设计。
2021-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
Cell Associations that Maximize the Average Uplink-Downlink Degrees of Freedom
我们研究的问题相关联的移动终端在线性干扰网络中的基站，最大限度地提高平均速率的目标，实现了在上行链路和下行链路会话。小区关联决策在集中式云级别进行，可以访问全局网络拓扑信息。更具体地，给定每个移动终端可以一次关联到最多N个基站的约束，我们表征最大可实现的前对数因子（自由度）和对应的小区关联模式。有趣的是，结果表明，对于N > 1的情况，最佳小区关联保证了最大上行链路速率的可扩展性，即使当仅针对上行链路进行优化时，并且对于N=1的情况，最佳小区关联是下行链路的小区关联。因此，这项工作提请注意的问题，表征网络拓扑结构的问题，可以通过优化仅为上行链路或仅为下行链路简化。
2016-05-13 cs.IT math.IT
Optimizing user selection schemes in vector broadcast channels
在本文中，我们专注于遍历下行链路的和速率性能的一组异构用户组成的系统。我们研究了三种用户选择方案，以组近正交用户同时传输。第一种方案是随机选择策略，实现公平性，但不利用多用户分集。第二个方案是一个贪婪的选择政策，充分利用多用户的多样性，但没有实现公平性，第三个方案实现公平性，同时部分利用多用户的多样性。我们还考虑了两种数据传输的波束形成方法，即最大比传输和迫零波束形成。在本文研究的所有调度方案中，都有一个关键参数控制着联合调度用户之间信道方向的正交度。我们专注于优化设置每个调度方案，使遍历下行链路和速率最大化这个参数。为此，我们推导出各态历经的下行链路和速率的分析表达式，考虑到每个调度方案。数值结果也提供了进一步的见解。
2014-12-02 cs.IT math.IT
Max-Min Secrecy Rate and Secrecy Energy Efficiency Optimization for RIS-Aided VLC Systems: RSMA Versus NOMA
本文针对RIS辅助安全VLC系统，联合优化功率分配、RIS关联与单元朝向，提出遗传算法求解框架以最大化最小保密速率和保密能效，并证明RSMA在各项指标上优于功率域NOMA。
2025-05-08 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink User Association and Uplink Scheduling for Energy Harvesting Users in Software-Defined Mobile Networks
在本文中，我们考虑一个异构网络，其中包括一个宏基站和一些微微基站利用大规模MIMO和MIMO技术，分别。采用中央软件定义移动网络（SDMN）控制器，以提供用户关联和能量调度。用户被认为是电池有限的，并且能够同时进行无线信息和功率传输（SWIPT），以便收获能量并解决能量短缺问题。这些用户从下行链路中的接收信号中获取能量，并通过其上行链路通信消耗能量。本文通过引入一个合适的效用函数，联合优化网络的总速率和所收获的能量来处理下行链路用户关联。在这方面，经由下行链路优化阶段计算每个用户的最优用户关联和功率分割因子。然后，将上行链路调度过程定义为在每个时间点选择最佳用户进行数据传输，并通过求解李雅普诺夫漂移加惩罚函数优化其发射功率。仿真结果提供，以确认所提出的算法相比，以前的用户关联和上行链路调度方法在用户之间提供公平性和电池管理方面的最优性。
2018-02-10 cs.IT math.IT
Joint Transceiver and Offset Design for Visible Light Communications with Input-dependent Shot Noise
本文研究了点对点多输入多输出（MIMO）和多用户多输入单输出（MU-MISO）可见光通信（VLC）系统的联合收发机和偏移量设计（JTOD）问题。上行链路和下行链路多用户场景都被考虑。考虑了由输入信号引起的散粒噪声，从而得到更真实的MIMO VLC信道模型。在关键的照明约束下，我们制定非凸优化问题，旨在最大限度地减少总和均方误差。为了联合优化收发器和偏移，采用基于梯度投影的过程。当只有不完美的信道状态信息是可用的，半定规划（SDP）为基础的计划，提出了获得鲁棒的收发机和偏移。所提出的方法显示出非平凡优于传统的缩放迫零（ZF）和奇异值分解（SVD）的均衡方法。当信号比噪声强得多时，鲁棒方案工作得特别好。
2016-12-21 cs.IT math.IT
Optimal and Robust Power Allocation for Visible Light Positioning Systems under Illumination Constraints
为了提高可见光通信（VLC）接收机的定位性能，研究了可见光定位（VLP）系统中发光二极管（LED）发射机之间的最优功率分配问题。具体而言，其目的是通过在存在实际约束（例如个体和总功率限制以及照度约束）的情况下优化LED发射功率来最小化VLC接收器的定位误差的Cramér-Rao下限（CRLB）。制定的优化问题是凸的，因此可以有效地解决通过标准工具。我们还调查的情况下，不完善的知识的定位参数和开发强大的功率分配算法，考虑到整体系统的不确定性和个别参数的不确定性相关的VLC接收机的位置和方向。此外，我们解决的总功率最小化的问题下，预定义的精度要求，以获得最节能的功率分配向量为给定的CRLB水平。数值结果表明，在本地化性能的改善，通过采用建议的最佳和鲁棒的功率分配策略比传统的统一和非鲁棒的方法。
2018-02-13 cs.IT math.IT
Flexible Multiple Base Station Association and Activation for Downlink Heterogeneous Networks
这封信表明，在多个频带上可能多个基站（BS）与每个用户的灵活关联，以及鼓励在非高峰时间关闭BS的BS发射功率的联合优化，可以显著提高下行链路异构无线蜂窝网络的性能。我们提出了一个梯度投影算法优化基站关联和迭代重加权方案连同一个新的近端梯度方法优化功率，以找到网络效用和功耗之间的最佳权衡。仿真结果表明，显着的性能改善相比，传统的单基站关联。
2017-08-08 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal User Pairing for Achieving Rate Fairness in Downlink NOMA Networks
本文研究了下行非正交多址接入（NOMA）网络。我们研究的问题，联合优化用户配对和波束成形设计，以最大限度地提高所有用户之间的最低速率。所考虑的问题属于一类困难的混合整数非凸优化规划。我们首先放松二元约束，并采用序贯凸逼近方法求解放松后的问题，保证至少收敛到局部最优解。数值结果表明，与传统的波束形成方案相比，该方法在用户之间获得了更高的速率公平性，随机配对NOMA和波束形成系统。
2018-12-30 cs.IT math.IT
Optimizing the MIMO Cellular Downlink: Multiplexing, Diversity, or Interference Nulling?
配备有多个天线的基站（BS）可以以三种不同的方式使用其空间维度：（1）服务多个用户，从而实现复用增益，（2）提供空间分集以提高用户速率，以及（3）使相邻小区中的干扰为零。本文回答了这样一个问题：这三个相互竞争的利益之间的最佳平衡是什么？我们在蜂窝网络的下行链路的上下文中回答这个问题，其中多天线BS使用具有相等功率分配的迫零波束成形服务于多个单天线用户，同时在小区外用户的子集处使干扰为零。任何剩余的空间维度为调度的用户提供发射分集。利用随机几何的工具，我们表明，令人惊讶的是，最大限度地提高每BS遍历和速率，空间资源的最佳分配，干扰置零不提供切实的好处。避免小区间干扰置零、保留空间资源的一部分用于复用并且使用其余部分来提供分集的策略在和速率方面已经接近最优。然而，干扰置零确实给小区边缘用户带来显著的益处，特别是当采用范围自适应置零策略时，其中协作BS集群的大小对于小区边缘用户增加。
2018-08-22 cs.IT eess.SP math.IT
Joint MOO of Transmit Precoding and Receiver Design in a Downlink Time Switching MISO SWIPT System
在本文中，我们考虑一个时间切换（TS）共址的同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统由多个多天线接入点，服务于多个单天线用户。在这种情况下，我们提出了一个多目标优化（MOO）的框架，共同设计帕累托最优波束成形向量和TS比为每个接收机。目标是最大化效用向量，包括实现的数据率和所有用户同时收获的能量。该问题是一个非凸秩约束的多目标优化问题，通过加权Chebycheff方法将其松弛转化为一个非凸半定规划问题。利用优化极小化算法求解非凸SDP，并证明了最优解满足秩约束。我们还研究了在固定TS比的情况下，用同样的方法优化波束形成向量的问题。数值结果提供了两个协调的接入点与MISO配置。结果示出了所收获的能量和信息数据率目标之间的权衡，并且示出了优化预编码策略和TS比对该权衡的影响。
2016-10-26 cs.IT math.IT
Optimizing User Association and Spectrum Allocation in HetNets: A Utility Perspective
研究了干扰受限条件下多层异构网络（HetNet）上下行链路的联合用户关联和频谱分配问题。用户与基站（BS）的基础上偏置的下行链路接收功率相关联。频谱在层之间共享或正交划分。本文将基站在不同层中的布局建模为空间点过程，并采用随机几何方法推导出基于覆盖率的网络理论平均比例公平效用。通过建立和求解网络效用最大化问题，解析地得到了多层网络的最优用户关联偏置因子和频谱划分比。结果分析表明，下行链路和上行链路用户关联不必是对称的。对于频谱共享下的上行链路，如果所有层具有相同的目标信号干扰比（SIR），基于距离的用户关联被证明是最佳的各种路径损耗和功率控制设置下。对于下行链路和上行链路，在正交频谱划分下，示出了分配给每个层的频谱的最佳比例应该匹配与该层相关联的用户的比例。仿真验证了分析结果。在典型系统参数下，仿真结果表明，频谱划分性能更好的下行链路的效用，而频谱共享性能更好的功率控制的上行链路。
2014-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation for Power Minimization in the Downlink of THP-based Spatial Multiplexing MIMO-OFDMA Systems
在这项工作中，我们处理空间复用MIMO-OFDMA系统的下行链路中的资源分配。特别是，我们集中在问题上的联合优化的发送和接收处理矩阵，信道分配和功率分配的目标，最大限度地减少总功耗，同时满足不同的服务质量要求。一个分层的体系结构中使用的用户首先被划分在不同的组的基础上，他们的信道质量，然后信道分配和收发器的设计顺序地解决从一组用户最不利的信道条件。在基站处使用在用户级操作的Tomlinson-Harashima预编码器来去除属于不同组的用户之间的多用户干扰。数值结果被用来突出所提出的解决方案的有效性，并与现有的替代品进行比较。
2014-04-18 cs.IT 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
Lower Bounds Optimization for Coordinated Linear Transmission Beamformer Design in Multicell Network Downlink
我们考虑在蜂窝网络中的协调下行链路波束成形问题的基站（BS）配备多个天线，每个用户配备一个单一的天线。基站之间相互协作，共享本地干扰信息，以最大化网络中用户的总速率为目标。一组新的下界（一个边界为每个BS）的非凸和率被确定。这些边界促进了一组算法的开发，这些算法允许BS通过优化它们各自的下限来更新它们的波束。我们表明，当有一个用户每BS，下界最大化问题可以解决的秩-1解决方案。在这种情况下，总的和速率最大化问题可以求解到KKT点。数值结果表明，所提出的算法实现了高的系统吞吐量与减少回程信息交换的BS之间。
2011-11-27 cs.IT math.IT
Joint Secure Design of Downlink and D2D Cooperation Strategies for Multi-User Systems
这项工作研究了用户间设备到设备（D2D）协作对于改善多用户下行链路系统中物理层秘密通信的作用。假设存在带外D2D信道，在每个带外D2D信道上，所选择的合法用户向其他合法用户发送所接收的下行链路信号的放大版本。设计这种系统的关键技术挑战是窃听者可以偷听下行链路以及D2D协作信号。我们解决的问题，联合优化的下行链路预编码，人工噪声协方差，放大系数，最大化的最小速率。提出了一种基于矩阵分式规划的迭代交替优化算法。数值结果证实了所提出的D2D合作计划相比，基准秘密通信方案的性能增益。
2021-04-13 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Power Control in Massive MIMO Networks with Distributed Antenna Arrays
在本文中，我们研究下行链路功率控制在大规模多输入多输出（MIMO）网络与分布式天线阵列。每个小区中的基站（BS）由多个天线阵列组成，这些天线阵列部署在小区内的任意位置。由于天线阵列之间的空间分离，大规模传播效应从用户到小区中的不同天线阵列是不同的，这使得功率控制与传统的大规模MIMO相比是一个具有挑战性的问题。我们假设每个小区中的BS经由上行链路导频获得信道估计。基于信道估计，BS执行下行链路的最大比率传输。然后，我们推导出一个封闭形式的频谱效率（SE）的表达式，其中的信道受到相关衰落。利用推导出的表达式，我们提出了一个最大最小功率控制算法，以确保网络中的每个用户接收到一个统一的服务质量。数值结果表明，在这项工作中考虑的网络，优化最大最小SE通过最大最小功率控制提高了总和SE的网络相比，相等的功率分配。
2018-03-13 cs.IT math.IT
Antenna Positioning and Beamforming Design for Fluid-Antenna Enabled Multi-user Downlink Communications
本文研究流体天线多用户MISO下行链路，通过联合优化天线位置与波束赋形矩阵最小化发射功率，并提出基于惩罚法和SCA的交替优化算法，验证其优于固定位置天线系统。
2024-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
Max-Min Fairness User Scheduling and Power Allocation in Full-Duplex OFDMA Systems
在全双工（FD）多用户网络中，系统性能不仅受到自干扰的限制，而且受到由于同时的上行链路和下行链路传输而引起的同信道干扰的限制。在频分复用多用户网络中，用户的上行/下行传输方向和功率分配的联合设计是获得高系统性能的关键。本文研究了FD多用户正交频分多址接入（OFDMA）系统中联合上行/下行传输方向分配（TDA）、用户配对（UP）和功率分配问题，以最大化系统最大最小公平性（MMF）速率。该问题是制定与两个时间尺度的结构，其中的TDA和UP变量是用于优化长期的MMF速率，而功率分配是用于优化瞬时的MMF速率在每个信道相干间隔。我们研究的联合MMF速率最大化问题是NP-困难的一般。为了获得高质量的次优解，我们提出了基于简单松弛和贪婪舍入技术的有效方法。仿真结果表明，所提出的算法是有效的，并取得更高的MMF率比现有的探试法。
2019-04-08 cs.IT math.IT
Dynamic User Clustering and Power Allocation for Uplink and Downlink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) Systems
在本文中，我们首先简要描述了上行链路和下行链路NOMA传输的工作原理的差异。然后，对于上行链路和下行链路NOMA，我们在小区中公式化总吞吐量最大化问题，使得用户聚类（即，将用户分组成单个簇或多个簇），并且可以在传输功率约束、用户的最小速率要求和SIC约束下优化NOMA簇中的功率分配。由于公式化的混合整数非线性规划（MINLP）问题的组合性质，我们分两步解决该问题，即，通过首先将用户分组成簇，然后优化它们各自的功率分配。特别是，我们提出了一个低复杂度的次优用户分组方案。该方案利用NOMA簇内用户间的信道增益差异，将其分组到单个簇或多个簇中，以提高系统的总吞吐量。对于一组给定的NOMA集群，然后我们推导出最佳的功率分配策略，最大限度地提高每个NOMA集群的总吞吐量，进而最大限度地提高系统的整体吞吐量。使用KKT最优性条件，考虑上行链路和下行链路NOMA系统，针对任何集群大小推导出最优功率分配的封闭形式解。数值结果比较正交多址接入（OMA）的NOMA的性能，并说明在各种网络场景中的NOMA的意义。
2016-08-03 cs.IT math.IT
Specific Absorption Rate-Aware Beamforming in MISO Downlink SWIPT Systems
研究了在多用户多输入单输出（MISO）下行链路中，基于比吸收率（SAR）约束的无线信息功率同步传输（SWIPT）的最优发射波束形成设计问题。我们考虑SWIPT的功率分配技术，其中每个接收器将接收到的信号分成两部分：一部分用于信息解码，另一部分用于能量收集，并具有实用的非线性整流模型。感兴趣的问题是尽可能多地最大化接收到的信号与干扰加噪声比（SINR）和所有接收器收获的能量，同时通过优化发射机处的发射波束成形和不同接收器处的功率分配比来满足发射功率和SAR约束。利用半定规划和二分法搜索，得到了最优波束形成和功率分配的解。研究了低复杂度的固定波束形成和混合波束形成技术。此外，我们研究了不完美的信道信息和辐射矩阵的影响，并设计了鲁棒波束形成，以保证最坏情况下的性能。仿真结果表明，我们提出的算法可以有效地处理无线电暴露的约束，并显着优于传统的传输方案与功率回退。
2019-11-24 cs.IT math.IT
Multi-Tenant C-RAN With Spectrum Pooling: Downlink Optimization Under Privacy Constraints
频谱池允许多个运营商或租户共享相同的频带。本文研究了在多租户云无线接入网（C-RAN）系统中，在存在租户间隐私约束的情况下，下行链路频谱池的优化问题。可用于下行链路传输的频谱被划分为私有子带和共享子带，并且参与的运营商协作以在共享子带上服务用户设备（UE）。每个运营商的网络由云处理器（CP）组成，云处理器（CP）通过有限容量前传链路连接到专有无线电单元（RU）。为了实现互操作者合作，参与运营商的CP也通过有限容量回程链路连接。因此，运营商之间的合作可能导致隐私的丧失。前传和回程链路用于传输量化的基带信号。首先考虑标准量化。然后，提出了一种基于跨不同运营商的RU相关量化噪声信号的思想的新颖方法，以控制UE处的失真与运营商间隐私之间的权衡。在对回程和前传容量以及对每RU发射功率和运营商间隐私的约束下，解决了优化带宽分配、预编码和前传/回程压缩策略的问题。对于这两种情况下，优化问题的处理使用凹凸过程（CCCP），并提供了广泛的数值结果。
2017-10-17 cs.IT math.IT
Downlink Noncoherent Cooperation without Transmitter Phase Alignment
多小区联合处理可以减轻小区间干扰，从而提高蜂窝系统的频谱效率。大多数先前的工作已经假设来自不同基站收发器站（BTS）的相位对准（相干）传输，这在实践中难以实现。在这项工作中，非相干协作传输方案的下行链路进行了研究，它不需要相位对准。重点在于联合服务共享相同资源块的相邻小区中的两个用户。两个BTS通过回程链路部分地共享它们的消息，并且每个BTS发送两个码字的叠加，每个接收机一个码字。每个接收器解码自己的消息，并将另一个接收器的信号视为背景噪声。对于窄带传输，可实现的速率区域和最大可实现的加权和速率的特征在于优化每个BTS在其两个码字之间的功率分配（以及在多个发射天线的情况下的波束成形向量）。针对宽带（多载波）系统，提出了子载波间最优功率分配问题的对偶形式，该对偶形式可以通过数值方法有效地求解。实验结果表明，在中低信噪比的情况下，该协作方案可以显著提高和速率。
2012-09-10 cs.IT math.IT
Effect of white LED DC-bias on modulation speed for visible light communications
发光二极管（LED）的非线性失真引起的可见光通信（VLC）系统性能的下降可以通过优化LED的直流偏置点来控制。本文从理论上分析和实验上验证了白光LED直流偏置对VLC系统非线性调制带宽和动态范围的影响。通过串联LED芯片提高了线性动态范围，并在不使用蓝光滤波器的情况下通过后均衡将调制带宽扩展到40 MHz。实验结果与LED非线性调制特性的理论模型吻合较好。结果表明，由于载流子寿命和结电容的非线性效应，调制带宽随着LED直流偏置电流的增加而增加并饱和。对应于最小BER的优化直流偏置电流随着数据率的增加而增加。通过适当调整LED直流偏置点，可以实现60 Mbps的NRZ传输，误码率阈值为10-3。
2016-12-27 cs.IT math.IT physics.optics
Optimal Downlink Training Sequence for Massive MIMO Secret-Key Generation
该文在时分双工（TDD）大规模多输入多输出（MIMO）系统中，通过优化下行链路训练序列来最大化秘密密钥容量。考虑了单用户和多用户情况。与以前的工作不同，最优训练序列和相关的秘密密钥容量在单用户情况和大天线多用户情况下以封闭形式表征。还提出了考虑到对最大导频数目的约束的设计。在多用户的情况下，最大-最小和总和容量标准都被考虑，包括潜在的用户优先级。最后，它表明，大规模MIMO提高秘密密钥的能力，通过利用：i）空间维度增益和ii）阵列增益。此外，在大天线的情况下，与单用户的情况相比，在没有额外的导频开销的情况下获得多用户容量。
2021-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizing Multi-User Semantic Communication via Transfer Learning and Knowledge Distillation
本文针对多用户下行语义通信中计算能力差异问题，提出融合迁移学习与知识蒸馏的训练方案，利用Swin transformer变体进行信源解码，有效提升低计算能力用户的通信性能。
2024-06-06 cs.IT math.IT
A Dynamic Clustering and Resource Allocation Algorithm for Downlink CoMP Systems with Multiple Antenna UEs
近年来，为了解决小区间干扰问题，协调多点（CoMP）方案得到了广泛研究。在实践中，回程上的延迟和吞吐量约束允许仅组织其中可以实现联合处理（JP）的基站（BS）的小集群。在这项工作中，我们专注于多天线用户设备（UE）的下行链路CoMP-JP，并提出了一种新的动态分簇算法。UE处的附加自由度可用于通过使用干扰抑制组合器（IRC）来抑制残余干扰，并允许多流传输。在我们的建议中，我们首先根据长期的信道条件定义一组候选簇。然后，在每个时间块中，我们通过联合优化发射机和接收机来开发资源分配方案，其中：a）在每个候选簇内估计加权和速率，然后b）调度一组簇以最大化系统加权和速率。数值结果表明，当UE配备有多个天线时，可以实现更高的速率。此外，由于这种性能改善主要是由于IRC，通过所提出的方法相对于非协作方案实现的增益通过增加UE天线的数量而降低。
2013-11-20 cs.IT math.IT
Robust Linear Precoder Design for Multi-cell Downlink Transmission
由多小区无线网络的基站进行的协调信息处理增强了网络中的通信的总体质量。用于优化任何期望的网络范围的服务质量（QoS）的这种协调需要基站获取和共享某些信道状态信息（CSI）。在充分了解信道状态的情况下，基站可以调整其传输以实现网络QoS最优。然而，在实践中，CSI只能不完美地获得。因此，由于所涉及的不确定性，网络不能保证受益于全局最优QoS。然而，如果信道估计扰动被限制在有界区域内，则QoS度量也将位于有界区域内。因此，通过利用最坏情况意义上的鲁棒性的概念，可以断言网络的一些最坏情况的QoS保证。我们采用了一个流行的模型，噪声信道估计，假设估计噪声项位于已知的超球体。我们的目标是设计线性收发器，优化最坏情况下的QoS措施在下行链路传输。特别是，我们专注于最大化网络的最坏情况下的加权和率和网络的最小最坏情况下的速率。为了获得这样的收发器的设计，我们提供了几个集中式（完全合作）和分布式（有限合作）的算法，需要不同程度的复杂性和基站之间的信息交换。
2010-09-27 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Probabilistic Semantic Communication Over Visible Light Networks With Rate Splitting
College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University（浙江大学信息与电子工程学院）；Zhejiang Provincial Key Laboratory of Info. Proc., Commun. & Netw. (IPCAN)（浙江省信息处理、通信与网络重点实验室）；School of Communication Engineering, Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学通信工程学院）；Polytechnic Institute, Zhejiang University（浙江大学理工学院）；Department of Electrical Engineering, Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学电气工程系）
本文提出了一种基于率分割多址接入的可见光网络中节能语义通信方法，通过优化发射波束成形、DC偏置、共同速率分配和语义压缩比率，提升能量效率。
2026-01-21 cs.IT math.IT
Sum Rate Maximization for Multiuser MISO Downlink with Intelligent Reflecting Surface
智能反射面（IRS）是一种由大量可重构无源单元组成的平面阵列，通过独立控制各单元的相移，实现接收端反射信号的自对准。由于IRS可以在没有RF链的情况下实现，因此它被视为用于提高未来通信系统的频谱效率的具有成本效益的解决方案。这项工作考虑了IRS辅助的多用户多输入单输出下行链路传输，我们的目标是通过联合优化基站的发射波束形成器和IRS的相移（可以是连续的或离散的）来最大化和速率。这种和速率最大化（SRM）问题是具有挑战性的，特别是对于离散相位的情况下。为了解决这个问题，我们首先推导出一个更容易处理的等效公式的SRM问题的结构化凸约束和光滑的目标。从那里，定制派生块协调加速投影梯度算法的开发。仿真结果表明，所提出的设计优于国家的最先进的设计在和速率性能。
2020-10-21 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Aided Cooperative Mobile Edge Computing: Computation Efficiency Maximization via Joint Uplink and Downlink Resource Allocation
本文研究RIS辅助的协作移动边缘计算系统，通过联合设计上下行无线资源分配（包括用户关联、波束成形、功率、任务划分及相移），利用组稀疏结构和交替最大化框架最大化计算效率。
2024-03-21 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Rate of the Cooperative RSMA-Aided UAV Downlink Relying on Optimal Relay Selection
协作速率分裂（CRS）方案，提出了从传统的速率分裂（RS），并依赖于转发的中继用户的RS消息的一部分。在保密性增强方面，已经表明，CRS优于其非合作对应的两个用户的多输入单输出（MISO）广播信道（BC）。考虑到6 G的大规模连接需求，我们将现有的安全两用户CRS框架推广到多用户框架，其中必须选择最高安全性的用户作为中继节点。本文研究了在有外部窃听者存在的情况下，多天线无人机基站（UAV-BS）为一组用户提供服务的无人机辅助下行链路网络中最大化最坏情况保密率（WCSR）的问题。我们考虑一个实际的情况下，只有不完美的信道状态信息的前夕是在UAV-BS。因此，我们提出了一种鲁棒的安全资源分配算法，该算法通过联合优化安全中继用户选择（SRU S）和网络参数分配问题（包括RS发送预编码器、消息分裂变量、时隙共享和功率分配）来最大化WCSR。为了避免由此产生的非凸性，由于由SRUS施加的离散变量，我们提出了一个两阶段的算法，其中SRUS和网络参数分配在两个连续的阶段完成。关于SRUS，我们研究了集中式和分布式协议。另一方面，为了联合优化网络参数分配，我们采用序贯参数凸近似（SPCA）算法。我们的数值结果表明，所提出的解决方案显着优于现有的基准广泛的网络负载的WCSR。
2022-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizing Age-of-Information in Adversarial Environments with Channel State Information
本文考虑了在非平稳环境中，在发送端访问信道状态信息（CSIT）以最小化信息量（AoI）的多用户下行链路调度问题。使用一种新的对抗性框架对非平稳环境进行建模。在这种情况下，我们提出了一个贪婪的调度策略，称为MA-CSIT，考虑到当前的信道状态信息。我们建立了一个有限的上限的竞争比实现的MA-CSIT政策为少数用户，并表明，所提出的政策有一个更好的性能保证比最近提出的贪婪调度，没有CSIT。特别是，我们表明，访问额外的信道状态信息提高了竞争比从8到2的两个用户的情况下，从18到8/3的三个用户的情况下。最后，我们进行了广泛的数值模拟，以量化的优势，知道CSIT，以尽量减少的信息量为任意数量的用户。
2021-10-02 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface for Downlink Non-Orthogonal Multiple Access Networks
智能反射面（IRS）是一种利用可配置的电磁材料控制无线介质以提高无线网络能量和频谱效率的新型技术。在本文中，我们考虑的IRS授权的非正交多址接入（NOMA）网络的下行链路发射功率最小化问题，通过联合优化发射波束形成器在BS和在IRS的相移矩阵。然而，这个问题原来是一个非常棘手的非凸双二次规划问题，其中一个替代的最小化框架，提出了通过交替求解非凸二次规划。我们进一步开发了一种新的凸差分（DC）规划算法，通过将二次规划提升为秩一约束矩阵优化问题，然后将非凸秩函数表示为DC函数，来有效地解决由此产生的非凸二次规划。仿真结果表明，所提出的方法的性能增益。
2019-06-29 cs.IT cs.NI eess.SP
Uplink-Downlink Duality Between Multiple-Access and Broadcast Channels with Compressing Relays
上行链路-下行链路对偶性是指在和功率约束下，具有厄米转置信道矩阵的高斯多址信道和高斯广播信道的容量区域是相同的。本文将这一结果推广到一个合作的蜂窝网络中，在该网络中，远程接入点被部署为中继，在中央处理器（CP）的协调下为用户提供服务。在该模型中，用户和中继通过有噪声的无线链路连接，而中继和CP通过无噪声但速率受限的前传链路连接。基于拉格朗日技术，本文建立了这样的多址中继信道和广播中继信道之间的对偶关系，假设中继使用基于压缩的策略。具体而言，我们表明，在相同的总发射功率约束和个人前传速率约束下，高斯多址接入和广播中继信道的可实现速率区域是相同的，当使用独立压缩或Wyner-Ziv和多变量压缩策略。关键的观察结果是，如果在中继器处的波束成形向量是固定的，则在上行链路和下行链路两者中的可实现速率和前传约束下的和功率最小化问题可以根据压缩技术被变换成线性规划或半定规划问题，并且上行链路和下行链路问题是彼此的拉格朗日方程。此外，对应于下行链路速率约束的对偶变量成为上行链路功率;对应于下行链路前传约束的对偶变量成为上行链路量化噪声。这种对偶关系使得能够实现用于基于上行链路优化下行链路传输和中继策略的有效算法。
2021-08-26 cs.IT eess.SP math.IT
Movable Antenna Enhanced Downlink Multi-User Integrated Sensing and Communication System
本文通过联合优化天线位置和波束成形，提出基于惩罚对偶分解的双循环算法，提升多用户下行ISAC系统的感知性能，并验证其在稀疏大孔径阵列中的优势。
2025-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Learning Based User Scheduling in Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multiuser Downlink
可重构智能表面（RIS）能够智能地控制入射电磁波的相位，以改善基站（BS）和用户之间的无线传播环境。本文研究了在导频开销有限的RIS辅助下行链路网络中，联合用户调度、RIS配置和BS波束成形问题。我们表明，图神经网络（GNN）与置换不变和等变属性可以用来适当地调度用户和设计RIS配置，以实现高的整体吞吐量，同时占用户之间的公平性。与传统的先估计信道，然后优化用户调度、RIS配置和波束形成器的方法相比，本文提出了一种利用GNN直接从一组非常短的导频中获得优化的用户调度，然后利用第二个GNN优化RIS配置，最后根据总的有效信道设计BS波束形成器。数值结果表明，该方法比传统的基于信道估计的方法更有效地利用了接收导频，并且可以推广到任意用户数的系统。
2022-05-12 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming Design in Multi-Cluster MISO NOMA Intelligent Reflecting Surface-Aided Downlink Communication Networks
考虑智能反射面（IRS），研究了多簇多输入单输出（MISO）非正交多址（NOMA）下行通信网络。在网络中，IRS通过被动波束形成辅助从基站（BS）到所有用户的通信。我们的目标是通过联合优化BS处的发射波束成形向量和IRS处的反射系数向量来最小化总发射功率。由于对IRS反射振幅和相移的限制，所述二次约束二次问题是高度非凸的。对于上述问题，传统的基于半定规划（SDP）的算法具有过高的计算复杂性和恶化的性能。在这里，我们提出了一个有效的二阶锥规划（SOCP）-交替方向的乘法器（ADMM）为基础的算法，以获得局部最优解。为了降低计算复杂性，我们还提出了一个低复杂度的迫零（ZF）的次优算法。仿真结果表明，我们提出的基于SOCP-ADMM的算法实现了显着的性能增益比传统的基于SDP的算法。此外，当被动反射元件的数目相对较高时，我们提出的基于ZF的次优算法也优于基于SDP的算法。
2019-09-16 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Multiuser Communications Relying on Flexible Intelligent Metasurfaces
针对下行多用户通信场景，提出基于柔性智能超表面的发射功率优化方案，通过交替优化波束成形与表面形状，较传统刚性阵列降低约3 dB发射功率。
2025-02-23 cs.IT eess.SP math.IT
3D UAV Trajectory and Communication Design for Simultaneous Uplink and Downlink Transmission
在本文中，我们研究了无人机（UAV）辅助的同时上行链路和下行链路传输网络，其中一个无人机作为传播者连接到多个接入点，另一个无人机作为基站（BS）从众多的传感器节点收集数据。本文的目标是通过联合优化3D无人机轨迹、通信调度和UAV-AP/SN发射功率来最大化UAV-BS和UAV-AP系统吞吐量之和。我们首先考虑一种特殊情况，其中UAV-BS和UAV-AP轨迹是预先确定的。虽然所得到的问题是一个整数和非凸优化问题，全局最优解是通过应用基于问题的隐单调结构的polyblock外近似（POA）方法。针对三维无人机轨迹优化的一般情况，提出了一种基于逐次凸逼近（SCA）技术的分区交替优化迭代算法。数值结果表明，所提出的设计是能够实现显着的系统吞吐量增益超过基准。此外，基于SCA的方法可以实现与基于POA的方法几乎相同的性能，但具有低得多的计算复杂性。
2020-06-13 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Enabled Backscattering in a Downlink Non-Orthogonal Multiple Access System
启用智能反射表面（IRS）的反向散射通信可以由接入点（AP）启用，该接入点将其发射信号分成调制和未调制部分。这封信集成了非正交多址（NOMA）与这种方法，以创建一个两个用户的主系统和IRS数据的辅助系统。考虑到解码顺序，我们最大限度地提高最强的主用户的速率，通过联合优化IRS相移，功率分配（PS）的因素在AP，NOMA功率系数，同时保证服务质量（QoS）的弱用户和IRS数据在主系统和辅助系统，分别。由此产生的优化问题是非凸的。因此，我们将其分为三个部分，并开发了交替优化（AO）算法。其优点是，我们得出了封闭形式的解决方案的PS因子和NOMA功率系数在前两个部分。在第三部分中，我们利用半定松弛（SDR）和惩罚技术来处理单位模约束优化相移。该算法实现了相当大的增益（例如，40- 68%）。
2022-09-02 cs.IT eess.SP math.IT
Rate Maximization for Downlink Pinching-Antenna Systems
针对下行夹捏天线系统，本文通过联合优化天线位置最大化传输速率，提出低复杂度两阶段算法，性能接近穷举搜索并显著优于固定天线。
2025-02-18 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Interference Alignment and Bi-Directional Scheduling for MIMO Two-Way Multi-Link Networks
借助于动态时分双工（TDD）的新兴技术，可以跨多小区系统优化上行链路和下行链路传输之间的切换点，以便减少小区间干扰的影响。最近已经认识到，还优化上行链路和下行链路传输（或者更一般地，双向链路的两个方向）被调度的顺序可以在干扰减少方面产生显著的益处。在这项工作中，双向调度的优化研究结合设计的线性预编码和均衡的一般多链路MIMO双向系统。提出了一种简单的算法，该算法对双向链路和线性收发器的两个方向上的传输顺序进行联合优化，目的是最小化干扰泄漏功率。数值结果验证了所提出策略的有效性。
2015-05-05 cs.IT math.IT
A Minorization-Maximization Method for Optimizing Sum Rate in Non-Orthogonal Multiple Access Systems
与当代正交多址技术相比，非正交多址（NOMA）系统具有提供更高系统吞吐量的潜力。针对线性预编码的多输入多输出（MISO）系统，研究了应用NOMA准则时的下行链路和速率最大化问题。作为一个非凸的和棘手的优化问题，我们采取近似的最小化最大化算法（MMA），这是一个广泛使用的工具，在统计。在MMA的每一步中，我们解决一个二阶锥规划，使得每一步中的可行性集包含前一步的可行性集，并且总是保证是原问题可行性集的子集。应该注意的是，该算法需要几次迭代才能收敛。此外，我们研究的条件下，可实现的速率最大化可以进一步简化为一个低复杂度的设计问题，我们计算发生这种事件的概率。数值例子进行了比较所提出的方法对传统的多址系统。据报道，NOMA以多项式时间计算复杂性提供更好的频谱和功率效率。
2015-05-21 cs.IT math.IT
Optimizing Point-to-Multipoint Transmissions in High Speed Packet Access Networks
本文提出了一种新的无线资源管理（RRM）算法，其目的是在提供多媒体广播多播业务（MBMS）的情况下，提高高速分组接入（HSPA）的系统容量和服务质量。建议的RRM算法利用信道质量指示来建立点到多点的连接到多播用户的子组，并选择合适的调制和编码方案的下行链路。子组的数量是通过优化技术确定的，该技术还考虑到用户满意度。一个详尽的模拟活动进行比较，该算法与文献中最有前途的方法。比较的目的是评估所提出的RRM算法的能力，有效地管理面向组的服务，通过提供一个增量的用户满意度。
2016-06-06 cs.IT cs.NI math.IT
