DoF Upper Bound on Three-User MISO Broadcast Channel with Two Antennas and Mixed CSIT
本文研究了具有两根发射天线和混合CSIT的三用户MISO广播信道，利用genie-aided signaling和极值不等式推导出sum-DoF上界，并证明其最多比预期sum-DoF大12.5%。
2023-06-25 cs.IT math.IT
Optimizations with Intelligent Reflecting Surfaces (IRSs) in 6G Wireless Networks: Power Control, Quality of Service, Max-Min Fair Beamforming for Unicast, Broadcast, and Multicast with Multi-antenna Mobile Users and Multiple IRSs
智能反射表面（IRSs）最近受到了广泛关注，并且被设想用于促进6 G通信网络。在本文中，无线通信IRS单元的辅助下，我们制定了优化问题的功率控制下的服务质量（QoS）和最大-最小公平QoS下的三种业务模式从基站（BS）到移动用户（MU）：单播，广播和组播。通过联合设计BS的发射波束形成和IRS的相移矩阵来实现优化。对于QoS下的功率控制，文献中现有的IRS研究仅针对单播设置，而没有IRS工作考虑了最大最小公平QoS。此外，我们将上述优化研究扩展到多天线移动用户或/和多个智能反射表面的新设置。对于所有上述优化，我们提供了详细的分析，提出有效的算法。总之，我们提出了一个全面的研究优化问题，包括功率控制，QoS和公平性的无线网络增强IRS。
2019-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Capacity Region of a Multi-Antenna Gaussian Broadcast Channel with Confidential Messages
在无线数据网络中，通信由于其广播性质而特别容易受到窃听。安全和隐私系统对于无线提供商和企业网络来说已经变得至关重要。本文研究了高斯广播信道中的秘密通信问题，其中一个多天线发射机向两个具有信息论保密性的用户发送独立的保密消息。也就是说，每个用户都希望以可靠和安全的方式获得其自己的机密消息。该通信模型被称为具有机密消息的多天线高斯广播信道（MGBC-CM）。在这种通信场景下，首先基于高斯码本设计了一种秘密的脏纸编码方案和相应的可达保密率域。接下来，为MGBC-CM提供保密容量区域上的可计算Sato型外边界。此外，证明了Sato型外边界与秘密脏纸编码可达速率区域的边界一致，从而建立了MGBC-CM的保密容量区域。最后，两个数值例子表明，两个用户可以同时获得正速率下的信息理论的保密要求。
2007-09-28 cs.IT math.IT
Beyond Dirty Paper Coding for Multi-Antenna Broadcast Channel with Partial CSIT: A Rate-Splitting Approach
在现代无线通信网络中，发射端的信道状态信息（CSIT）不完全是不可避免的，它会导致多天线广播信道（BC）中严重的多用户干扰。虽然具有完美CSIT的多天线（高斯）BC的容量是已知的并且通过脏纸编码（DPC）实现，但是具有不完美CSIT的多天线BC的容量和容量实现策略仍然是未知的。因此，常规方法依赖于将为完美CSIT设计的通信策略应用于不完美CSIT设置。在这项工作中，我们打破了这种常规，并作出了两个主要贡献。首先，我们表明，线性预编码的速率拆分（RS），依赖于分裂的消息到公共和私人部分和线性预编码在发射机，和连续的干扰消除在接收机，可以实现更大的速率区域比DPC在多天线BC与部分CSIT。其次，我们提出了一种新的可实现的计划，表示为脏纸编码的速率分裂（DPCRS），它依赖于RS分裂成公共和私人部分的用户消息，和DPC编码的私人部分。我们表明，在多输入单输出（MISO）BC与部分CSIT的DPC实现的速率区域扩大超出传统的DPC和线性预编码的RS。受益于RS部分解码干扰并部分将干扰视为噪声的能力，与DPC和其他现有传输策略相比，DPCRS对CSIT不准确性、网络负载和用户部署不太敏感。建议DPCRS作为一个新的基准和最知名的可实现的多天线BC与部分CSIT的策略。
2020-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Rate-Splitting for MIMO Broadcast Channel with Imperfect CSIT and a Jammer
本文研究了两用户多输入多输出（MIMO）广播信道中发射端信道状态信息不完全（CSIT）和多天线干扰机的安全速率分裂问题，其中每个接收端具有相同数量的天线，干扰机具有完全信道状态信息（CSI）.具体而言，我们设计了一个安全的速率分裂多址接入策略，其中的安全性，分裂的私人和共同的消息是确保预编码器设计与联合调零和对齐的泄漏信息，关于不同的天线配置。此外，我们表明，通过安全速率分裂实现的和安全自由度（SDoF）是最优的，优于传统的迫零。因此，我们揭示了两个用户的MIMO广播信道与不完美的CSIT和一个干扰的总和SDOF，并验证了在这种情况下，以MIMO为重点的安全目的的速率分裂的优越性。
2022-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
On the Secrecy Rate Region of a Fading Multiple-Antenna Gaussian Broadcast Channel with Confidential Messages and Partial CSIT
本文研究了快衰落多天线高斯广播信道上的保密信息安全传输（FMGBC-CM），其中多天线发送端向两个用户发送独立的保密信息，且发送端只知道接收端的信道状态信息。我们首先使用FMGBC-CM的相同边缘属性来分类非平凡情况，即，那些没有降级到公共窃听渠道的。然后，我们通过求解信道输入协方差矩阵和膨胀因子来推导FMGBC-CM的可实现速率区域。由于复杂的速率区域公式，我们采取低信噪比分析来研究信道的特性。最后，数值例子表明，在信息论保密要求下，两个用户可以同时获得正速率。
2012-06-25 cs.IT math.IT
On the Feasibility of Interference Alignment in Compounded MIMO Broadcast Channels with Antenna Correlation and Mixed User Classes
该文提出了一种广义闭式波束形成技术，该技术可以在混合多天线用户的复合多输入多输出（MIMO）广播信道中实现最大自由度。的贡献首先描述在一个三小区网络的上下文中，后来扩展到一般的多小区的情况下，我们还展示了如何确定所需的条件，以调整干扰的子空间是正交的一个预留给所需的信号。接着分析了天线相关性对不同信道状态信息获取模型的影响。该方案在常规和大规模MIMO系统下进行了研究。它将被证明，所提出的技术使网络与任何组合的用户类，以实现优异的性能，即使在显着的天线相关性，特别是在大规模MIMO系统的情况下。
2017-11-20 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multi-Antenna Broadcast Channels with Statistical CSIT
速率分裂多址（RSMA）技术是一种很有前途的下行多天线通信技术，它能够在网络负载、用户部署和发射端信道状态信息（CSIT）不准确的情况下提高系统性能。在本文中，我们研究了RSMA在多用户多输入单输出（MU-MISO）网络中的可达速率性能，其中只有缓慢变化的统计信道状态信息（CSI）在发射机处可用。基于RSMA的统计波束形成和公共流的分裂被优化，其目标是最大化受发射机的总功率预算影响的最小用户速率。两个统计CSIT的情况下进行了研究，即瑞利衰落信道的空间相关性已知的发射机，和均匀线性阵列（CDMA）部署只有信道的幅度和平均相位已知的发射机。数值结果表明，显式最大最小公平性（MMF）速率增益的RSMA在空分多址（SDMA）在这两种情况下。此外，我们证明了RSMA是更强大的统计CSIT的不准确性。
2021-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Rate-Splitting for Secrecy Sum-Rate Enhancement in Multi-antenna Broadcast Channels
在本文中，我们采用协作速率分裂（CRS）技术，以提高多输入单输出（MISO）广播信道（BC）的秘密和速率（SSR），由两个合法用户和一个窃听者，在所有节点上提供完美的信道状态信息（CSI）。对于基于三节点中继信道的CRS，发送端基于速率拆分（RS）将合法用户的消息拆分并编码为公共流和私有流。以最大化SSR为目标，建议CRS策略机会主义地要求中继合法用户转发其解码的公共消息。在传输过程中，窃听者一直默默地窃听。为了确保安全传输，公共消息用于双重目的，既用作期望消息又用作人工噪声（AN），而与传统AN设计相比不消耗额外的发射功率。在考虑总功率约束和物理层（PHY）安全性的前提下，基于顺序凸近似（SCA）算法求解非凸SSR最大化问题，对预编码器和时隙分配进行联合优化。仿真结果表明，该CRS安全传输方案优于现有的多用户线性预编码（MU-LP）和协作非正交多址接入（C-NOMA）策略。因此，CRS是增强多天线BC系统中的PHY安全性的有前景的策略。
2020-06-03 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Directional Receiving Antennas on Wireless Networks
我们对借助于基于LTE的无线网络的高数据率互联网接入感兴趣。为了提高无线网络的性能，我们提出了一种专注于使用UE配备定向接收天线的方法。实际上，这些天线允许减轻干扰并改善链路预算。因此，可以提高信号与干扰加噪声比（SINR），并且因此也可以提高性能和服务质量（QoS）。我们建立了解析表达式的信干噪比达到一个用户与定向天线，无论其位置。这个表达式表明，定向天线允许改善的信干噪比，并量化it.We开发不同的场景来比较使用定向天线，而不是全向天线。它们允许量化定向天线在性能和QoS方面的影响。
2014-05-13 cs.IT math.IT
Conjugate Gradient Projection Approach for Multi-Antenna Gaussian Broadcast Channels
最近的研究表明，脏纸编码是最大化多输入多输出高斯广播信道（MIMO BC）的和速率的最佳策略。此外，通过信道对偶性，非凸MIMO BC和速率问题可以转化为具有和功率约束的凸对偶MIMO多址接入信道（MIMO MAC）问题。本文设计了一种基于共轭梯度投影（CGP）的MIMO BC最大和速率问题的有效算法。我们提出的CGP算法解决了对偶和功率MAC问题，利用强大的概念海森共轭。我们还开发了一个严格的算法来解决投影问题。我们表明，CGP具有可证明的收敛性，良好的可扩展性，以及大型MIMO BC系统的高效率。
2007-01-09 cs.IT math.IT
How Many Users should be Turned On in a Multi-Antenna Broadcast Channel?
本文考虑广播信道，基站有L个天线，m个单天线用户，每个用户都有完备的信道知识，基站通过有限速率反馈获得信道信息。本文的关键观察是，最佳的用户数量（用户打开），说s，是一个函数的信噪比（SNR）和其他系统参数。针对这一观察，我们使用渐近分析来指导反馈和传输策略的设计。当L，m和反馈速率线性趋近于无穷大时，我们得到了渐近最优反馈策略和一个现实的准则来决定哪些用户应该被打开，相应的每个天线的渐近吞吐量定义为空间效率。它是在线用户数量的函数，因此，应适当选择s。基于上述渐近结果，我们还发展了一个有限多天线和有限多用户系统的方案。与其他假设s为常数的方案相比，通过选择合适的s，我们的方案获得了显著的增益。此外，我们的分析和计划是有效的异构系统中，不同的用户可能有不同的路径损耗系数和反馈率。
2007-05-16 cs.IT math.IT
Maximum Weighted Sum Rate of Multi-Antenna Broadcast Channels
最近，研究人员发现脏纸编码（DPC）是多输入多输出广播信道（MIMO-BC）的最佳传输策略。本文通过求解和功率受限的双MIMO多址接入信道（MIMO-MAC）的最大加权和速率问题，研究了如何确定DPC速率的最大加权和。我们首先简化了最大加权和速率问题，这样就不需要枚举双MIMO-MAC中所有可能的解码顺序。然后，我们设计了一种基于共轭梯度投影（CGP）的高效算法来解决最大加权和率问题。我们提出的CGP方法利用了强大的概念Hessian共轭。我们还开发了一个严格的算法来解决投影问题。我们表明，CGP具有可证明的收敛性，良好的可扩展性，以及大型MIMO-BC系统的高效率。
2007-03-22 cs.IT math.IT
Antenna Combiner for Periodic Broadcast V2V Communication Under Relaxed Worst-Case Propagation
研究了一种用于车对车通信的移相器模拟组合网络（ACN）的性能。原始的ACN被设计为当通信在其到达角（AOA）在$K$分组的持续时间上恒定的主导路径上时，使$K$连续的、广播的、周期性的协作感知消息的信噪比（SNR）的总和最大化。在这项工作中，我们放宽这种情况下，允许主导路径AOA和路径损耗（PL）是随时间变化的。假设一个高速公路的情况下，视线（LOS）之间的车辆传播，我们使用仿射近似模型的时间变化的不同路径的数量，包括PL，天线之间的相对距离相关的相移，和AOA相关的远场函数的天线。使用这些近似，我们分析得出的ACN总和SNR，因为这些量中的每一个在$K$数据包的持续时间内变化。此外，我们提出了一个相位斜率的设计规则，是强大的对主导路径的时间变化和最佳的时不变的条件下。最后，我们使用数值计算和车载通信天线单元的例子验证了这一设计规则。
2022-08-01 cs.IT math.IT
How Many Users should be Turned On in a Multi-Antenna Broadcast Channel?
本文考虑广播信道与L个天线在基站和m个单天线用户，其中L和m通常是相同的顺序。我们假设只有部分信道状态信息是通过有限速率反馈在基站处可用的。我们的关键观察是，最佳的用户数量（用户打开），说s，是一个函数的信噪比（SNR）和反馈率。在支持这一点，渐近分析采用L，m和反馈率接近无穷线性。我们导出了渐近最优反馈策略以及一个现实的标准来决定哪些用户应该打开.相应的渐近吞吐量每天线，我们定义为空间效率，原来是一个函数的用户数s，因此s必须选择适当的。基于渐近性，给出了有限天线和有限用户系统的一种方案。与其他研究中，s被假定为常数相比，我们的计划取得了显着的增益。此外，我们的分析和计划是有效的异构系统中，不同的用户可能有不同的路径损耗系数和反馈率。
2008-06-17 cs.IT math.IT
Multi-Antenna Gaussian Broadcast Channels with Confidential Messages
在无线数据网中，由于其广播性质，通信特别容易受到窃听。安全和隐私系统对于无线提供商和企业网来说已经变得至关重要。研究了高斯广播信道中多天线发射机利用\emph{information-theoretic secrecy}向两个用户发送独立的保密消息的保密通信问题。也就是说，每个用户都希望以可靠和安全的方式获得其自己的机密消息。该通信模型被称为具有机密消息的多天线高斯广播信道（MGBC-CM）。在这种通信场景下，首先基于高斯码本设计了一种秘密的脏纸编码方案和相应的可达保密率域。接下来，为MGBC-CM提供保密容量区域上的可计算Sato型外边界。此外，证明了Sato型外边界与秘密脏纸编码可达速率区域的边界一致，从而建立了MGBC-CM的保密容量区域。最后，数值例子表明，在信息论保密要求下，两个用户可以同时获得正速率。
2008-04-26 cs.CR cs.IT math.IT
TDOA assisted RSSD based localization using UWB and directional antennas
本文研究了使用定向天线的接收信号强度差（RSSD）的定位使用超宽带和证明了这种定位方法应用于UWB可达到的精度。正如我们以前的工作中介绍的RSSD定位辅助一个到达时间差（TDOA）估计。假设使用定向接收天线和全向发射天线。在2D中执行定位。两种定位方法被认为是：RSSD使用统计信道模型和指纹识别方法。在统计信道模型的情况下，使用Matlab进行仿真。在指纹识别方法的情况下，基于真实的室内测量进行定位。
2013-07-08 cs.IT math.IT
Alternating Optimization for Capacity Region of Gaussian MIMO Broadcast Channels with Per-antenna Power Constraint
本文研究了具有天线功率约束（PAPC）的高斯MIMO广播信道的容量域。虽然在总功率约束（SPC）下的MIMO BC的容量域得到了广泛的研究，但在PAPC下的容量域却很少受到关注。一个原因是很难找到解决这个问题的有效办法。本文的目标是设计一个有效的算法来确定高斯MIMO BC的容量区域受PAPC，这是可扩展的问题的大小。为此，我们首先变换的加权和容量最大化问题，这是固有的非凸的输入协方差矩阵，到一个凸的制定在双多址信道的极大极小对偶。然后，我们结合交替优化和连续凸逼近的概念推导出一种计算效率高的算法。该算法实现了更低的复杂度相比，现有的邻域点方法。此外，数值结果表明，该算法收敛速度非常快，在各种情况下。
2017-05-17 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of Multi-hop MIMO Broadcast Networks with Delayed CSIT
研究了一类具有发射端延迟信道状态信息（CSIT）的多层中继辅助MIMO广播网络的和自由度（DoF）。在假设的网络中，K个天线源打算在N-2层K个全双工单天线中继的帮助下与K个单天线目的地通信。我们考虑两个实际的延迟CSIT反馈方案。如果信源可以从所有层获得CSI反馈信号，我们证明了网络的最佳和DoF为K/（1+1/2+.+ 1/K）。如果CSI反馈仅在每个跳内，则我们表明当K=2时，最佳总和DoF为4/3，并且当K >= 3时，总和DoF为3/2是可实现的。我们的结果表明，在考虑的具有延迟CSIT的N层MIMO广播网络中，DoF性能总和可能不取决于网络的层数N，而仅取决于每层天线/终端的数量K。
2012-10-12 cs.IT math.IT
A Feedback Reduction Technique for MIMO Broadcast Channels
考虑了在接收端具有理想信道状态信息的多天线广播信道。如果每个接收机将其信道知识量化为有限数量的比特，这些比特被反馈到发射机，则可以实现下行链路信道的大容量益处。然而，每个移动站所需的反馈比特数必须与发射天线数和系统SNR成比例，因此即使在中等大小的系统中也可能相当大。它示出，可以使用少量的天线在每个接收机，以提高提供给发射机的信道估计的质量。结果，每个移动站所需的反馈速率可以显著降低。
2006-03-16 cs.IT math.IT
Efficient Beamforming for MIMO Relaying Broadcast Channel with Imperfect Channel Estimation
研究了蜂窝网络下行链路中的多输入多输出（MIMO）中继板播信道，其中基站和中继站都配备有多个天线，每个用户终端只有一个天线.在实际场景中，信道估计在接收机处是不完美的。以最大化每个用户的信干噪比为目标，分别针对单中继和多中继两种情况，提出了两种鲁棒的线性波束形成方案。这两种方案分别基于奇异值分解（SVD）、最小均方误差（MMSE）和正则化迫零（RZF）。仿真结果表明，该方案优于传统的方案与不完善的信道估计。
2020-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
Effective Beam Width of Directional Antennas in Wireless Ad Hoc Networks
它是已知的，在一个定性的水平，定向天线可以用来提高无线自组织网络的容量。Lacking是量化这种优势并比较不同足迹模式的定向天线的一种措施。本文介绍了有效波束宽度的概念（和有效零宽度作为其对偶）作为一种措施，定量捕获的能力提升定向天线的能力。波束宽度通常被定义为主瓣波束功率高于某个阈值的方向角扩展。相比之下，我们的有效波束宽度定义将（i）天线方向图，（ii）活动节点分布和（iii）信道特性对网络容量的影响汇总为单个定量测量。我们调查的有效波束宽度的数学特性，并显示如何提供这些属性的便利，可以用来分析复杂的定向天线图案的有效性，在提高网络容量，考虑到衰落和多用户干扰。特别是，我们得出的网络容量可以扩展到何种程度与相控阵天线的使用。我们证明了具有N个单元的相控阵天线可以将类Aloha网络的传输容量提高N ^1.620阶。
2007-04-01 cs.IT math.IT
The DoF Region of Order-(K-1) Messages for the K-user MIMO Broadcast Channel with Delayed CSIT
本文从理论上描述了$K$ -用户多输入多输出（MIMO）广播信道的阶数$(K-1)$消息的自由度（DoF）区域，其中发射机具有$M$天线，接收机$i=1,2,\cdots,K$具有$N_i$天线，发射机具有CSIT和任意天线配置.对于相反的情况，我们首先在所提出的Genie界限的帮助下导出用于没有CSIT和任意天线配置的$K$ -用户MIMO广播信道的顺序$(K-1)$消息的DoF区域，然后建立DoF外部区域。为了提高系统的可重复性，我们首先设计了一个2阶段的传输方案，然后提出了一个后向/前向抵消解码算法。具体来说，我们有效地推导出可实现的自由度区域从设计的传输方案的变换方法。本文的主要含义是，对于$K$ -用户MIMO广播信道的顺序$(K-1)$消息，当$N_2<M$时，具有延迟CSIT的DoF区域大于没有CSIT的DoF区域，其中$N_1 \le N_2 \le \cdots \le N_K$。
2021-07-01 cs.IT math.IT
The Degrees of Freedom Regions of Two-User and Certain Three-User MIMO Broadcast Channels with Delayed CSIT
研究了在发射端存在信道状态信息延迟（CSIT）的情况下，快衰落MIMO（multiple-input multiple-output）高斯广播信道（BC）的自由度（DoF）区域.在此设置中，信道矩阵被假定为跨时间独立地变化，并且假定发射机知道具有某个任意有限延迟的信道矩阵。导出了一般$K$ -用户MIMO BC（在每个终端处具有任意数量的天线）的DoF区域的外界。然后，该外边界被示出为对于两类MIMO BC是紧的，即（a）在所有终端处具有任意数量的天线的两用户MIMO BC，以及（b）对于某些三用户MIMO BC，其中所有三个接收器具有相等数量的天线，并且发射器具有不超过每个接收器处存在的天线数量的两倍。通过开发一个干扰对齐方案，最佳地占多个，并可能不同的，在接收机的天线数量的可扩展性的结果。
2011-12-23 cs.IT math.IT
Synthesizing Omnidirectional Antenna Patterns, Received Power and Path Loss from Directional Antennas for 5G Millimeter-Wave Communications
全向路径损耗模型对于无线通信系统中的无线电系统设计至关重要，因为它们允许工程师对具有任意天线方向图的系统进行网络仿真。在毫米波频率下，信道测量经常在发射机和接收机处使用可操纵的高增益定向天线进行，以弥补与在较低频率下操作的传统蜂窝系统相比在这些频率下自由空间路径损耗的显著增加。因此，全向天线方向图和所得到的全向接收功率必须从许多独特的指向角合成，其中发射和接收天线在许多不同的方位角和仰角平面上旋转。本文通过对方位面和俯仰面上以天线半功率波束宽度为步长得到的所有测量的唯一指向角的接收功率进行求和来合成等效全向天线方向图和全向接收功率，并通过证明合成的全向接收功率和路径损耗与天线波束宽度无关来验证该方法的有效性，通过理论分析和毫米波传播测量使用不同的波束宽度的天线。本文中的方法被证明是提供准确的结果，同时通过使用定向天线大大提高了测量范围。
2015-12-01 cs.IT math.IT
Asymmetric Degrees of Freedom of the Full-Duplex MIMO 3-Way Channel with Unicast and Broadcast Messages
在本文中，我们描述了非对称的总自由度（DoF）的多输入多输出（MIMO）3路信道。每个节点都有一个单独的天线全双工MIMO收发器，具有不同数量的天线，其中每个天线可以被配置用于信号发送或接收。我们研究这个系统下的两个消息配置;第一个配置是当每个节点有两个单播消息传递到其他两个节点，而第二个配置是当每个节点有两个单播消息以及一个广播消息传递到其他两个节点。对于每种配置，我们首先推导出系统总自由度的上限。割集界结合基因辅助界推导出可实现的总自由度的特征。之后，我们分析得出的最佳数量的发射和接收天线在每个节点，以最大限度地提高系统的总自由度，在每个节点的天线总数。最后，每个配置的可实现的方案构造。所提出的方案主要是基于迫零和零空间发射波束成形。
2016-07-31 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Optimization for MIMO Broadcast Channels
研究MIMO广播信道的基本能量效率极限对绿色无线通信的发展具有重要意义。在本文中，我们解决了MIMO-BC的EE优化问题，并考虑了一个实际的功率模型，即，考虑与活动发射天线的数量相关的发射独立功率。在此基础上，提出了一种新的优化方法，在固定的发射天线组下优化发射协方差，然后利用主动发射天线选择（ATAS）。在发送协方差优化过程中，通过求解一系列基于块坐标上升算法的凹分式规划，提出了一种全局最优的能量有效的迭代注水方案。在此之后，ATAS被用来确定活动的发射天线集。由于激活更多的发射天线可以实现更高的和速率，但是以更大的发射独立功耗为代价，因此在和速率增益与功耗之间存在折衷。在这里，ATAS可以利用最佳的权衡，从而进一步提高EE。最佳的穷举搜索和低复杂度的范数为基础的ATAS计划的开发。通过仿真，我们讨论了不同参数对MIMO-BC的EE的影响。
2012-06-09 cs.IT math.IT
Source Localization and Tracking for Dynamic Radio Cartography using Directional Antennas
利用定向天线是一种有效的频谱感知和精确的源定位和跟踪的解决方案。配备定向天线的频谱传感器应不断扫描空间，以跟踪发射源并发现感兴趣区域的新活动。在本文中，我们提出了一种新的配方，统一接收信号强度（RSS）和波达方向（DoA）的压缩感知（CS）的框架。底层CS测量矩阵是传感器的波束成形向量的函数，并且被称为传播矩阵。与全向天线的情况相比，我们采用的传播矩阵提供了更多的非相干投影，这是压缩感知理论中的一个重要因素。基于新的公式，我们优化天线波束，提高频谱感知效率，跟踪活跃的主用户准确和监测频谱活动在一个感兴趣的区域。在许多实际场景中，没有融合中心来整合来自频谱传感器的接收数据。我们提出了分布式版本的算法，这种情况下。实验结果表明，在源定位精度的显着改善，相比的情况下，当传感器配备全向天线。动态无线电制图的建议框架的适用性。此外，将估计的动态RF图随时间与地面实况进行比较，证明了我们提出的方法用于精确信号估计和恢复的有效性。
2019-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Two-Step Bi-Directional Relaying with Multiple Antennas
本文研究了在两个时隙内实现双向通信的译码转发多天线中继系统。我们调查不同的下行链路广播方案，采用二进制或模拟网络编码在中继。我们还分析和比较了它们的性能的分集阶数和符号错误概率。它示出，如果准确的下行链路信道状态信息是可用的在中继，使用模拟网络编码的形式，多天线最大比发射波束形成的信息向量在中继预编码给出了最佳的性能。然后，我们提出了一种采用二进制网络编码方案的最大-最小天线选择，该方案只需部分信道状态信息即可达到此性能。
2012-10-09 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multi-Antenna Broadcast Channel with Imperfect CSIT and CSIR
速率分裂多址（RSMA）是一种多用户多天线通信的传输和多址接入策略。本文研究了发送端和接收端信道状态信息不完全时RSMA和速率的优化问题。RSMA方法对不完美CSIT的鲁棒性在以前的研究中进行了研究，而没有考虑不完美CSIR的影响。这促使我们开发一个强大的设计依赖于RSMA在存在不完美的CSIT和CSIR。由于RSMA预编码器设计和功率分配的优化问题是非凸的，很难直接求解。为了解决非凸性问题，我们提出了一种新的交替优化算法的基础上半定松弛（SDR）和凹凸过程（CCCP）技术。仿真结果表明，RSMA算法对不理想的CSIR和CSIT具有很好的鲁棒性，从而提高了和速率性能。
2021-02-17 cs.IT math.IT
Directional Pinching-Antenna Systems
The University of Hong Kong（香港大学）
本文提出一种新型定向压紧天线系统，通过引入新的功率分配策略和信道模型，解决了实际部署中的关键问题，并为未来6G网络提供了新的设计思路。
2025-11-24 cs.IT cs.SY eess.SP
Synergetic UAV-RIS Communication with Highly Directional Transmission
无人机在未来无线通信系统中的有效集成取决于对其有限能量的有意识使用，这限制了其飞行时间。可重构智能表面（RISs）可以与UAV结合使用，目的是在不增加UAV侧的复杂性的情况下改善通信性能。在本文中，我们提出了一种协同无人机RIS通信系统，利用无人机与高定向天线瞄准RIS。所提出的方案可以应用于所有的空对地RIS辅助网络和数值结果表明，它是优于的情况下，无人机利用全向天线或高定向天线瞄准地面节点。
2021-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
Synthesis of omnidirectional path loss model based on directional model and multi-elliptical geometry
针对毫米波定向测量数据合成全向路径损耗模型复杂耗时的问题，提出基于多椭圆几何的数值推导方法，并与现有毫米波路径损耗模型对比验证其有效性。
2025-03-18 cs.IT eess.SP math.IT
Secret Key Agreement Over Multipath Channels Exploiting a Variable-Directional Antenna
本文发展了T.本文提出了一种在多径波传播条件下使用变向天线（VDA）的更一般的数学模型。通过仿真研究了VDA的统计特性，这使得我们能够指定模型参数。所考虑的KDP的安全性估计在香农的信息泄露给窃听者取决于合法用户和窃听者的相互位置。天线分集被提出作为增强KDP安全性的手段。为了提供共享密钥的更好协议，研究了纠错码的使用。
2011-01-19 cs.IT math.IT
A Selection Region Based Routing Protocol for Random Mobile ad hoc Networks with Directional Antennas
在本文中，我们提出了一个选择区域为基础的无线移动ad hoc网络的多跳路由协议与定向天线，其中选择区域定义的两个参数：一个参考距离和定向天线的波束宽度。在每一跳，我们选择最近的节点的选择区域内的发射机作为下一跳中继。通过最大化期望的进展密度，我们提出了一个上限的最佳参考距离，并推导出最佳参考距离和最佳传输概率之间的关系。与\cite{Di:Relay-Region}中使用全向天线的路由策略相比，我们发现新的路由策略的最优传输概率是一个与波束宽度无关的常数，其期望的进程密度显著增加，而中继选择的计算复杂性也大大降低.
2010-11-28 cs.IT math.IT
Optimal deployments of UAVs with directional antennas for a power-efficient coverage
为了在给定的地面区域中为用户提供可靠的无线上行链路，可以部署无人机（UAV）作为基站（BS）。在另一个应用中，可以使用无人机从地面上的传感器收集数据。对于这样的飞行BS的功率高效和可扩展的部署，可以利用定向天线来有效地覆盖任意2-D地面区域。我们考虑一个大规模的无线路径损耗模型与现实的角度依赖的方向性天线的辐射模式。基于这样的模型，我们确定了N个无人机的最佳三维部署，以最小化在给定的目标区域的用户的平均发射功率消耗。假设用户具有相同的发射机和理想的全向天线，无人机具有相同的定向天线，具有给定的半功率波束宽度（HPBW）和沿垂直轴对称的辐射方向图。对于均匀分布的地面用户，我们表明，无人机必须共享一个共同的飞行高度在一个最佳的功率效率的部署。我们还推导出封闭形式的渐近最佳共同飞行高度的$N$无人机的面积大小，数据速率，带宽，HPBW，和路径损耗指数。
2019-11-18 cs.IT math.IT
On the Capacity of Fading MIMO Broadcast Channels with Imperfect Transmitter Side-Information
考虑衰落广播信道，其中发射机采用两个天线，并且两个接收机中的每一个采用单个接收天线。它表明，即使衰落的实现是精确地知道的接收机，高的信号噪声（SNR）的吞吐量大大降低，而不是知道的衰落实现\emph{precisely}，transmitter只知道衰落实现\emph{approximately}。结果是通用的，并且不限于无记忆高斯衰落。
2006-05-17 cs.IT math.IT
Coverage Analysis for Millimeter Wave Networks: The Impact of Directional Antenna Arrays
毫米波（mm波）通信被认为是5G网络的一种有前途的技术。利用大规模天线阵列的波束成形增益来对抗毫米波段处增加的路径损耗是其定义特征之一。然而，以往的毫米波网络分析工作通常采用过于简化的天线方向图，这可能会导致与实际天线方向图的性能显着偏差。在本文中，使用随机几何的工具，我们进行了全面的调查定向天线阵列在毫米波网络的影响。我们首先提出了一个通用的和易于处理的框架，覆盖分析与任意分布的干扰功率和任意天线图案。然后，它被应用到毫米波ad hoc和蜂窝网络，其中两个复杂的天线方向图与理想的精度和分析的易处理性，提出了近似的实际天线方向图。与以前的工作相比，所提出的近似天线方向图有助于获得更多的见解定向天线阵列在毫米波网络中的作用。特别是，它示出了这两种类型的网络的覆盖概率增加作为一个非递减的凹函数与天线阵列的大小。通过仿真验证了分析结果的有效性和可靠性，数值结果也表明，在毫米波网络中，需要大规模的天线阵列，以获得满意的覆盖。
2017-04-20 cs.IT math.IT
On Coded Caching in the Overloaded MISO Broadcast Channel
本文研究了多输入单输出（MISO）广播信道（BC）中编码缓存和空间复用的相互作用，即用户数大于发射天线数的系统。一方面，编码缓存使用用户的聚合全局缓存来创建多播机会。另一方面，发射机处的多个天线利用可用的CSIT来同时发送多个流。在本文中，我们介绍了一种新的方案，它结合了来自编码缓存和空间复用的增益，并优于现有的计划在交付时间和CSIT的要求。
2017-06-24 cs.IT math.IT
Multiuser Diversity in Interfering Broadcast Channels: Achievable Degrees of Freedom and User Scaling Law
本文研究了如何多用户维度可以有效地利用目标自由度（DoF）的干扰广播信道（IBC）组成的K-发射机和他们的用户组。首先，假设每个发射机具有单个天线并且服务于其用户组中的单个用户，其中每个用户具有小于K个的接收天线。在这种情况下，在用户选择之后构成K个发射机单输入多输出（SIMO）干扰信道（IC）。在没有多用户分集的帮助下，由于接收天线的数目小于或等于干扰器的数目，因此不能在每个用户处完美地去除K-1个干扰信号。只有通过适当的用户选择，随着用户数量的增加，每个发射机的非零DoF才是可实现的。通过几何解释的干扰信道，我们表明，多用户尺寸必须首先用于减少由干扰信号引起的自由度损失，然后必须用于增加自由度增益从自己的信号。导出用于目标DoF的足够数量的用户。我们还讨论了如何利用多用户分集的最佳策略可以实现实际的用户选择方案。最后，单发射天线的情况下，扩展到多输入多输出（MIMO）IBC，其中每个发射机与多个天线服务多个用户。
2013-09-02 cs.IT math.IT
Bi-Directional Multi-Antenna Relay Communications with Wireless Network Coding
在本文中，我们考虑一个双向或双向通信系统与中继配备多个天线。我们表明，当下行链路的信道状态信息是不知道在中继，在中继有额外的天线的好处只能通过使用解码和转发（DF），但不放大和转发（AF）。当我们将发射分集与无线网络编码一起使用时，增益变得显著。我们还演示了如何通过在中继器处执行天线选择来提高这样的系统的性能。我们的研究结果表明，如果下行链路信道状态信息是已知的中继，网络编码可能不会提供额外的增益比简单的天线选择方案。
2008-06-23 cs.IT math.IT
Coverage Analysis for 3D Terahertz Communication Systems with Blockage and Directional Antennas
当前无线通信系统中频谱资源的稀缺引发了对太赫兹（THz）频段的巨大研究兴趣。该频带的特征在于从根本上不同的传播特性，从而导致与我们迄今为止在较低频率下观察到的不同的干涉结构。在本文中，我们推导出一个新的表达式的下行链路传输的覆盖概率在太赫兹通信系统内的三维（3D）环境。首先，我们建立了一个三维传播模型，该模型考虑了分子吸收损耗、接入点（AP）和用户设备（UE）处的三维定向天线、来自附近AP的干扰以及由移动人类引起的动态阻塞。然后，我们开发了一种新的易于使用的分析框架的基础上占主导地位的干扰分析，以评估的覆盖概率，其新颖之处在于瞬时干扰和太赫兹设备的垂直高度的结合。我们的数值结果表明，我们的分析的准确性，并揭示了覆盖概率显着降低时，传输距离的增加。我们还表明，增加阻塞密度和增加AP密度施加不同的影响时，感兴趣的UE-AP链路的覆盖性能是在视线。我们进一步表明，通过增加在AP的天线方向性带来的覆盖性能的改善是高于通过增加在UE的天线方向性带来的。
2020-04-16 cs.IT eess.SP math.IT
Directional Sparsity Based Statistical Channel Estimation for 6D Movable Antenna Communications
本文首次揭示6DMA信道的方向稀疏性，提出基于协方差的算法估计统计CSI，以较低导频开销实现更高信道功率估计精度。
2025-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Analog Beamforming for Periodic Broadcast V2V Communication
我们概括了现有的低成本模拟信号处理的概念，利用车辆到车辆的广播服务的周期性的发射机侧。特别是，我们建议使用移相器的模拟波束成形网络（ABN）或在可用天线之间周期性交替的天线切换网络（PSTN）来处理多个天线，以向具有移相器的模拟组合网络（ACN）的接收器发送周期性消息，这在早期工作中已经提出。为了保证鲁棒性，我们的目标是最大限度地减少突发错误的概率，最坏的接收车辆用户，在一个场景中的不良传播条件，是由一个单一的主导路径之间的通信车辆建模。在没有任何形式的信道知识的情况下，我们解析地推导出ABN和ESTA的最佳参数。ABN波束形成向量被发现是最佳的所有用户，而不仅仅是最差的接收用户。此外，我们证明了两个发射天线的特殊情况下的Alamanti计划产生类似的性能ABN和双天线。最后，我们证明了当接收端使用混合ACN-最大比合并时，这两种传输策略的参数也是最优的。
2021-05-06 cs.IT math.IT
Distributed Channel Estimation and Optimization for 6D Movable Antenna: Unveiling Directional Sparsity
针对6DMA集中式信道估计成本过高的问题，本文提出分布式LPU架构，揭示信道方向稀疏性，并设计三阶段统计CSI获取、位置旋转优化与瞬时估计算法，以更低导频开销提升精度和遍历和速率。
2024-12-05 cs.IT eess.SP math.IT
On the Beamformed Broadcast Signaling for Millimeter Wave Cell Discovery: Performance Analysis and Design Insight
丰富频谱的可用性使毫米波（mm-wave）成为下一代蜂窝网络的重要候选解决方案。高度定向的传输对于毫米波段的开发是必不可少的，以补偿高传播损耗和衰减。然而，定向传输需要针对mm波初始小区发现的特定设计，因为常规全向广播信令可能无法递送小区发现信息。为了解决这个问题，本文提供了一个分析框架，毫米波波束形成的小区发现的基础上的信息理论方法。考虑四个基本的和有代表性的广播信令方案的设计选项进行比较，以评估发现延迟和信令开销。然后在真实的系统参数下对该方案进行了仿真。分析和仿真结果揭示了四个关键发现：（i）对于不知道信标定时的小区发现，模拟/混合波束成形在小区发现延迟方面表现得与数字波束成形一样好;（ii）单波束穷举扫描优化了延迟，但导致开销损失;（iii）多波束同时扫描可以显著减少开销，并且提供实现延迟和开销之间的折衷的灵活性;（iv）等待时间和开销对极低的块出错率相对不敏感。
2017-09-25 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom Region of the $(M,N_1,N_2)$ MIMO Broadcast Channel with Partial CSIT: An Application of Sum-set Inequalities Based on Aligned Image Sets
自由度（DoF）区域被表征用于$2$-用户多输入多输出（MIMO）广播信道（BC），其中发射机配备有$M$天线，两个接收机配备有$N_1$和$N_2$天线，并且两个用户的发射机处的信道状态信息（CSIT）的级别分别由$β_1, β_2$参数化。Hao、Rassouli和Clerckx建立了DoF区域的可扩展性，但迄今为止还没有最优性的证明。在这项工作中提供的最优性的证明与援助的总和集不等式的基础上对齐的图像集（AIS）的方法。
2019-01-17 cs.IT math.IT
On the Degrees-of-freedom of the 3-user MISO Broadcast Channel with Hybrid CSIT
研究了在发射端具有混合信道状态信息的3用户多输入单输出广播信道。在该框架中，存在来自用户子集的完美和瞬时CSIT以及来自剩余用户的延迟CSIT。我们提出了新的结果上的自由度（DoF）的3用户MISO BC与混合CSIT。特别是，对于2个发射天线的情况下，我们表明，完美的CSIT从一个用户和延迟CSIT从其余两个用户，最佳的自由度是5/3。对于3个发射天线和相同的混合CSIT设置的情况，示出了可实现9/5的更高DoF，并且该结果在最佳已知界限上有所改善。此外，3个发射天线，和混合CSIT设置，其中有完美的CSIT从两个用户和延迟CSIT从第三个，提出了一种新的方案，实现9/4自由度。我们的研究结果还揭示了新的见解，如何利用混合信道知识的多用户场景。
2014-02-19 cs.IT math.IT
Secure Degrees of Freedom of the Gaussian MIMO Wiretap and MIMO Broadcast Channels with Unknown Eavesdroppers
我们调查的安全自由度（SDoF）的窃听和K个用户高斯广播信道与多个天线在发射机，合法的接收机和一个未知数量的窃听者，每个天线的数量小于或等于一个已知的值NE。合法的发送者和接收者之间的信道矩阵在任何地方都是可用的，而合法的对没有关于窃听者的信道的信息。我们提供了所考虑的系统的精确总和SDOF。推导了一个新的综合上界，并在此基础上提出了一种新的利用干扰的可实现方案。我们证明了合作干扰是SDOF最佳的，即使没有窃听CSI在发射机。
2016-03-30 cs.IT math.IT
Low-Complexity Dynamic Directional Modulation: Vulnerability and Information Leakage
本文研究低复杂度DDM/LPDDM安全传输的隐私边界，提出天线阵列应满足的隐私特征，并通过均匀圆形单极子阵列评估信息泄漏，指出误码率无法完整反映系统脆弱性。
2023-05-31 cs.IT eess.SP math.IT
Multihop connectivity of ad hoc networks with randomly oriented directional antennas
定向天线和波束成形在完美对齐时可以显著改善点对点无线链路。在这封信中，我们调查的极端相反，天线的方向和位置是随机选择的瑞利衰落的存在。我们发现，虽然1跳网络的连接恶化，多跳路由改善，特别是在密集的制度。我们推导出封闭形式的表达式的期望的$1$ -跳和$2$ -跳度，通过计算机模拟验证。我们的结论是，节点密度并没有很大影响站之间所需的跳数，而简单的随机波束成形方案，从而返回大量的网络性能的好处，由于存在较短的多跳路径。
2015-04-08 cs.IT cs.NI math.IT
Impact of Directionality on Interference Mitigation in Full-Duplex Cellular Network
在本文中，我们考虑两个基本的全双工（FD）架构，两个节点和三个节点，在蜂窝网络的终端采用定向天线的背景下。在非正交信道中同时发送和接收数据使得FD无线电成为当前有限频谱的潜在解决方案。然而，其实施方式产生高水平的干扰，或者是从收发器的输出到输入天线的干扰（LI）的形式，或者是由于大量的活动链路而在大规模多小区网络中产生同信道干扰的形式。利用随机几何模型，我们研究了定向天线如何控制和减轻同频干扰。此外，我们提供了一个模型，其特征在于定向天线管理LI的方式，以被动地抑制it.Our结果表明，这两种架构可以受益于定向天线的就业显着。最后，我们考虑的情况下，这两种架构都采用在网络中，并获得最佳值的密度分数的每个架构，最大限度地提高成功概率和网络吞吐量。
2016-11-02 cs.IT math.IT
Hybrid Near-Far Field 6D Movable Antenna Design Exploiting Directional Sparsity and Deep Learning
针对6DMA系统混合近远场信道建模不准确和高复杂度问题，提出混合场信道模型、基于方向稀疏性的低开销信道估计及DRL联合设计，显著提升性能。
2025-06-18 cs.IT eess.SP math.IT
On The Fast Fading Multiple-Antenna Gaussian Broadcast Channel with Confidential Messages and Partial CSIT
在窃听信道中，通常假设窃听者的信道状态信息（CSI）在发送端是完全或部分已知的。然而，在完美的保密性约束下，窃听者可能没有动机反馈任何正确的CSI。在本文中，我们考虑了一个更可行的问题，即发射机拥有窃听者的CSI。即，具有机密消息的快衰落多天线高斯广播信道（FMGBC-CM），其中两个接收器都是合法用户，使得他们都愿意反馈准确的CSI以维持他们的安全传输，并且不被另一个窃听。我们假设只有信道状态信息的统计是已知的发射机。我们首先展示了FMGBC-CM不被降级到普通窃听信道的必要条件。然后，我们推导出可实现的速率区域的FMGBC-CM的信道输入的协方差矩阵和膨胀因子是未知的，有待解决。之后，我们提供了一个解析解的信道输入协方差矩阵。我们还提出了一种迭代算法来求解信道输入协方差矩阵和膨胀因子。由于正常信噪比下的速率域公式比较复杂，我们采用低信噪比分析来研究信道特性。最后，数值算例表明，在完全保密约束下，两个用户可以同时获得正速率，这验证了我们推导的必要条件。数值结果也说明了解析解和所提算法在不同条件下求解信道输入协方差矩阵和膨胀因子的有效性。
2013-07-09 cs.IT math.IT
