High SNR Analysis for MIMO Broadcast Channels: Dirty Paper Coding vs. Linear Precoding
我们研究了MIMO广播信道，并将脏纸编码的最优策略的可实现吞吐量与次优和较低复杂度的线性预编码（例如，迫零和块对角化）传输。这两种策略都利用了所有可用的空间维度，因此具有相同的复用增益，但在吞吐量方面确实存在绝对差异。这两种策略之间的总和速率差分析计算在渐近高SNR，可以看出，这种渐近统计提供了一个准确的表征，即使在中等SNR水平。此外，当每个用户a具有不同的平均SNR时，该差异不受非对称信道行为的影响。加权和速率最大化也被认为是，并进行类似的量化的吞吐量之间的差异，这两种策略。在这个过程中，它表明，用户的权力分配成正比的用户权重渐近最大化加权和率。对于多天线用户，在与用户权重成比例地分配功率之后，跨接收天线的均匀功率分配被应用。
2006-12-19 cs.IT math.IT
Distribution Decomposition and Sum-Capacity Results of Two-User Optical Intensity Multiple Access Channels
本文研究了具有峰值或/和平均光强约束的两用户光强多址信道的总容量。通过利用工具，从某些maxentropic分布的分解，我们得到了几个下界的和容量。在高信噪比（SNR）的制度，一些界限渐近匹配或接近的和容量，从而关闭或减少现有的差距，高SNR的渐近和容量。在中等SNR下，一些界限也相当接近于和容量。
2023-03-22 cs.IT math.IT
Phase Dependent Loss Analysis for RIS Systems
在本文中，我们专注于相位相关的损失（PDL），可重构智能表面（RIS）的一个重要方面，从RIS元件反射的信号被衰减的变化量取决于由元件提供的相位旋转。为了评估PDL的效果，我们分析了SIMO RIS辅助无线链路的SNR。我们假设基站（BS）和RIS之间的信道是秩1 LOS信道，而用户（UE）-BS和UE-RIS是相关的瑞利信道。RIS设计在没有PDL的情况下是最佳的，并且在这种情况下使SNR最大化。具体来说，我们推导出一个封闭的形式表达式的平均信噪比在PDL的存在。PDL所用的衰减函数是通过对RIS元件的详细电路分析得出的。利用导出的结果，我们分析了PDL对平均SNR的影响。数值结果验证了推导的表达式，并验证了分析。
2022-09-12 cs.IT math.IT
Feedback Reduction for MIMO Broadcast Channel with Heterogeneous Fading
研究了多用户多输入多输出（MIMO）广播信道中用户信道分布不均匀时的反馈负载降低问题。提出了一种基于簇的反馈方案，根据用户信噪比的顺序统计量将用户可能信噪比的范围划分为若干簇。每个簇具有对应的阈值，并且用户将他们测量的瞬时SNR与阈值进行比较，以确定他们是否应该使用以及应该使用多少比特来反馈他们的瞬时SNR。如果用户的瞬时SNR低于某个阈值，则用户不进行反馈。因此，实现了反馈负载的减少。对于一个给定数目的集群，使用基于集群的反馈方案的总速率损失进行了研究。然后，最小数量的集群给定最大容忍和速率损失的推导。仿真结果表明，当用户数较大时，该反馈方案可以实现完全的多用户分集，比传统的多用户分集方案更有效。
2011-03-16 cs.IT math.IT
High SNR Analysis of RIS-Aided MIMO Broadcast Channels
本文在高信噪比下分析RIS对MIMO广播信道Gram特征值的影响，推导了基站与RIS间视距配置带来的基本限制，并证明在特定信道条件下DPC与线性预编码的性能差距消失。
2023-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Through Reconfigurable Intelligent Surfaces in Single-User MIMO Systems: SNR Distribution and Scaling Laws in the Presence of Channel Fading and Phase Noise
我们考虑一个衰落信道中，多天线发射机与多天线接收机通过可重构智能表面（RIS），这是由$N$可重构被动散射受损的相位噪声通信。发射机处的波束形成向量、接收机处的组合向量以及$N$散射体的相移被优化，以便最大化接收机处的信噪比（SNR）。通过假设瑞利衰落（或视线传播）的发射机RIS链路和瑞利衰落的RIS接收机链路上，我们证明了SNR是一个随机变量，相当于在分布的产品的三个（或两个）独立的随机变量，其分布近似由两个（或一个）伽马随机变量和两个缩放的非中心卡方随机变量的总和。建议的分析框架，使我们能够量化的鲁棒性的RIS辅助传输衰落信道。例如，我们证明了发射机-RIS-接收机信道上经历的衰落量随$N$线性减小。这证明了大尺寸的RISs可以有效地用于使衰落不那么严重并且无线信道更可靠。
2020-05-15 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis of Normalized SNR-Based Scheduling in Uplink Cellular Networks with Truncated Channel Inversion Power Control
该文利用随机几何方法，给出了基于归一化信噪比的上行蜂窝网络调度的信号干扰噪声比（SINR）、互补累积分布函数（CCDF）和平均数据率。上行链路分析与下行链路分析的本质不同之处在于，进行每用户发射功率控制，并且干扰源在除目标小区之外的每个小区中最多由一个发射用户组成。此外，由于多用户分集的效果根据调度中涉及的用户数量而在小区与小区之间变化，因此需要用户数量的分布以获得调度的平均性能。本文推导出的SINR CCDF相对于典型的调度用户集中在两个不兼容的情况下，调度器选择一个用户从所有用户在相应的Voronoi小区或不选择用户附近的小区边缘。在每种情况下，SINR CCDF在调度中涉及的用户数量的分布上被边缘化，如果BS密度足够大或足够小，则这是渐近正确的。通过仿真，验证了两种情况下分析结果的准确性，并对调度增益进行了评估，以确定多用户分集增益。
2018-02-06 cs.IT math.IT
Spectrum Sensing in Low SNR Regime via Stochastic Resonance
频谱感知是认知无线电实现动态频谱接入的关键。在许多场景中，主用户信号必须在所需的感测时间下在低信噪比（SNR）状态下被可靠地检测。我们建议使用随机共振，具有一定的谐振频率的非线性滤波器，检测主用户时，信噪比很低。块和顺序检测方案进行了研究。仿真结果表明，在满足虚警率要求的情况下，检测概率和平均检测时延都有较大的提高。还讨论了一些实施问题。
2009-06-03 cs.IT math.IT
Interference Alignment at Finite SNR for Time-Invariant Channels
针对一类多用户时不变高斯干扰信道，基于格型干扰对齐理论，推导了一个可达速率域。结果是建立通过一个新的编码定理的两个用户的高斯多址信道中，两个用户使用一个单一的线性码。所处理的干扰信道的类别使得所有干扰信道增益是合理的。对于这类干扰信道，除了恢复已知的结果的自由度，一个明确的速率区域推导出有限的信号-噪声比，发光的性质，以前建立的渐近结果。
2011-06-19 cs.IT math.IT
Finite-SNR Bounds on the Sum-Rate Capacity of Rayleigh Block-Fading Multiple-Access Channels with no a Priori CSI
我们提供非渐近的上限和下限的总和速率容量的瑞利块衰落多址信道的先验信道状态信息是不可用的设置。上限依赖于一个双重公式的信道容量和假设，用户可以完美地合作。假设一个非合作的情况下，每个用户采用酉空时调制（独立于其他用户）推导出的下限。数值结果表明，在中等信噪比值下，上界和下界之间的差距已经很小。这表明通过用户合作可获得的和速率容量增益是最小的。
2015-08-09 cs.IT math.IT
On Achievable Rate Regions of the Asymmetric AWGN Two-Way Relay Channel
本文研究了加性高斯白噪声双向中继信道，其中两个用户通过中继交换消息。非对称信道被认为是用户可以以不同的速率和不同的功率电平发送数据。我们修改和改进现有的编码方案，以获得三个新的可实现的速率区域。比较了四种下行链路最优编码方案，结果表明：当两个用户都在低信噪比（SNR）下传输时，和速率性能最好的方案是完全译码前向编码方案，当两个用户都在高信噪比下传输时，和速率性能最好的方案是嵌套格码的函数译码前向编码方案，当两个用户都在低信噪比下传输时，和速率性能最好的方案是完全译码前向编码方案。（iii）当一个用户以低SNR发送而另一个用户以中高SNR发送时，具有速率分割和时分复用的功能解码转发。
2011-06-15 cs.IT math.IT
Optimal Beamforming and Outage Analysis for Max Mean SNR under RIS-aided Communication
研究了在莱斯多径衰落环境下，可重构智能地面（RIS）辅助多输入单输出（MISO）通信系统的波束形成问题。我们的目标是联合优化发射波束形成器和RIS相移矩阵，以最大限度地提高通过直接和间接链路接收的组合信号的平均信噪比（SNR）。虽然这种优化问题的数值解是已知的，这是第一篇论文，以获得封闭形式的表达式的最佳波束形成器和移相器的一个密切相关的问题。特别是，我们最大限度地精心构造的平均信噪比的下限，这是更有利于分析处理。此外，我们证明了最佳波束形成下的有效信道增益遵循莱斯分布。接下来，我们使用这些结果来表征所提出的波束成形方案下的中断概率的封闭形式的表达式，随后被用来推导遍历容量的解析表达式。最后，我们通过数值计算证明了所提出的波束形成器解决方案与现有算法获得的精确平均SNR最大化最佳解决方案的有效性。
2022-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-user Scheduling Schemes for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
在本文中，我们研究了一个时隙系统的下行链路多用户调度问题，同时无线信息和功率传输。特别地，在每个时隙中，单个用户被调度为接收信息，而其余用户机会性地收获环境射频（RF）能量。我们设计了新的调度方案，其中用户的遍历能力和他们的平均收获量的能量之间的权衡可以控制。为此，我们修改了两个公平的调度方案中使用的信息传输系统。首先，通过调度具有第j个升序（而不是最大）N-SNR的用户来修改成比例公平的最大归一化信噪比（N-SNR）调度。我们将此方案称为基于阶数的N-SNR调度。第二，通过在N-SNR阶数落入某个允许阶数集Sa（而不是所有用户的集合）的用户集合中调度具有最小移动平均吞吐量的用户来修改传统的等吞吐量（ET）公平调度。我们把这种方案称为基于订单的ET调度。并推导了用户利用该方案实现ET所需的可行性条件。我们表明，较小的选择顺序j为基于顺序的N-SNR方案，和较低的订单在Sa为基于顺序的ET方案，较高的平均能量由用户收获的减少在他们的遍历能力为代价。我们分析的性能所考虑的调度方案的独立和非同分布（i.n.d.）莱斯衰落信道，并提供了封闭形式的结果的特殊情况下，i.n.d.瑞利衰落
2013-09-30 cs.IT math.IT
Multiuser Diversity in Downlink Channels: When does the Feedback Cost Outweigh the Spectral Efficiency Gain?
在本文中，我们进行了单天线广播信道的多用户分集的成本效益分析。众所周知，多用户分集可以是有益的，但是存在与获取瞬时CSI相关联的显著成本。我们进行了成本效益分析的多用户分集的2种类型的CSI反馈方法，专用反馈和SNR依赖的反馈，量化有多少用户应该反馈CSI从净吞吐量的角度来看。专用反馈，其中正交资源分配给每个用户，具有显着的反馈成本，这限制了可用的多用户分集，可以使用的量。SNR相关的反馈方法，其中只有SNR高于阈值的用户尝试反馈，具有相对小得多的反馈成本，这允许使用所有可用的多用户分集。接下来，我们研究了减少信噪比变化的单用户多天线技术对反馈用户数的影响。可以看出，使用单用户多天线技术的广播信道应减少空间维度的反馈用户的数量。
2011-02-08 cs.IT math.IT
Relay vs. User Cooperation in Time-Duplexed Multiaccess Networks
在多接入网络中的用户合作的性能进行比较，使用无线中继。使用总的发送和处理功率消耗在所有节点作为成本度量，中断概率实现动态解码和转发（DDF）和放大和转发（AF）的两个网络进行比较。结合区域平均数值模拟的几何包容性高信噪比（SNR）中断分析表明，对于K用户多址网络，在DDF和AF下，用户和中继协作分别实现最大分集K和2。然而，当考虑处理和通信的能量成本时，中继协作可以比用户协作更节能，即，中继协作实现了编码（SNR）增益，特别是在低SNR状态中，其超越了用户协作的分集优势。
2008-09-12 cs.IT math.IT
Asymptotic regime analysis of NOMA uplink networks under QoS delay Constraints
在第五代及以后（B5G）技术中，延迟约束作为超可靠低延迟通信（例如，增强现实、触觉通信）。在这份报告中，我们研究了两个用户的上行链路非正交多址接入（NOMA）网络的性能下的服务质量（QoS）的延迟约束，通过每个用户的延迟指数在其有效容量（EC）。我们提出了新的封闭形式的表达式为EC的NOMA用户，并通过蒙特卡罗模拟验证它们。有趣的是，我们的研究表明，在高信噪比（SNR）的区域，强NOMA用户有一个有限的EC，无论多大的发送SNR，在相同的延迟约束下的弱用户。我们表明，对于弱用户OMA实现更高的EC比NOMA在小的值的发送SNR和NOMA变得更有益于在高值的发送SNR。对于强大的用户，我们表明，NOMA实现了更高的EC比OMA在小的值的发送SNR，并在高值的发送SNR OMA变得更加有益。通过引入用户配对时，有两个以上的NOMA用户，我们表明，NOMA与用户配对优于OMA的总链路层EC。最后，我们找到了一组对，它给出了最高的总链路层在上行链路中的NOMA与多个用户对。
2020-01-30 cs.IT cs.PF math.IT
Multi-User Diversity with Random Number of Users
当系统中的用户数是随机的时，考虑多用户分集。建立了出错率作为用户数（确定性）函数的完全单调性，并证明了在任意平均信噪比下，用户数的随机化总是导致系统平均性能的恶化。此外，使用随机排序理论，不同的用户分布的系统性能的比较框架。对于泊松分布的用户，在出错率的随机和确定性的用户数的情况下的差异示出渐近接近零的平均用户数趋于无穷大的任何固定的平均SNR。相反，对于有限的平均用户数和高信噪比，它被发现，用户数量的随机化显着恶化的性能，和衰落下的分集阶数是由最小可能的用户数占主导地位。对于在瑞利衰落信道上通信的泊松分布用户，进一步给出了平均出错率的封闭形式结果，并给出了遍历容量的渐近缩放定律.仿真结果证实了我们的分析结果。
2011-04-10 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Dual-User Macrodiversity MIMO Systems with Linear Receivers in Flat Rayleigh Fading
瑞利信道中存在同频干扰时线性接收机的性能是无线通信中的一个基本问题。这些系统的性能评估对于接收阵列是公知的，其中天线足够接近以经历来自源的相等平均SNR。相比之下，几乎没有分析结果可用于宏分集系统，其中源和接收天线被广泛分离。这里，接收天线经历来自源的不相等的平均SNR，并且单个接收天线从每个源接收不同的平均SNR。虽然这是一个非常困难的问题，但对于两个用户的场景来说，进展是可能的。在本文中，我们推导出的概率密度函数（pdf）和累积分布函数（cdf）的输出信号与干扰加噪声比（SINR）和信号噪声比（SNR）的最小均方误差（MMSE）和迫零（ZF）接收机在独立的瑞利信道与任意数量的接收天线。通过蒙特卡罗模拟验证了结果，并得到了高信噪比的近似值。该结果使得进一步的系统分析，如中断概率，比特出错率（BER）和容量的评估。
2012-09-20 cs.IT math.IT
Large-System Analysis of Multiuser Detection with an Unknown Number of Users: A High-SNR Approach
我们分析多用户检测的假设下，接入信道的用户数是未知的接收机。在这种环境中，用户的活动必须与任何其他参数（如数据、功率和位置）一起进行估计。我们的主要目标是确定的性能损失所造成的需要估计的身份的活跃用户，这是不知道的先验。为了防止最优性的损失，我们假设身份和数据是联合估计的，而不是在两个单独的步骤。我们研究的多用户检测器的性能时，潜在用户的数量是大的。统计物理方法用于确定检测器的多用户效率方面的宏观性能。特别注意的是不动点方程，其解决方案产生的最佳（最大后验）检测器在大的信号-噪声比制度的多用户效率。我们的分析产生封闭形式的近似界的最小均方误差在这个政权。这些图说明了固定点方程的解的集合，以及它们与最大系统负载的关系。接下来，我们研究检测器可以支持给定的服务质量（由错误概率指定）的最大负载。
2010-10-08 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted OFDM Relaying: Subcarrier Matching with Balanced SNR
该文研究了一种基于可重构智能表面（RIS）的OFDM中继系统，并在两种情况下研究了RIS无源波束形成和子载波匹配的联合设计，其中Case-I忽略了源-RIS-目的信号，Case-II利用该信号进行速率增强。我们制定了一个混合整数非线性规划（MINIP）的问题，最大限度地提高所有子载波的总和可实现的速率，通过联合优化被动波束形成和子载波匹配。为了解决这个问题，我们首先开发了一个分支定界（BNB）为基础的交替优化算法，以获得一个接近最优的解决方案。在此基础上，提出了一种低复杂度的基于凸差惩罚的算法和学习优化方法。最后，仿真结果表明，RIS辅助OFDM中继系统实现了一个实质性的可实现的速率增益相比，没有RIS，因为RIS重铸子载波匹配和平衡的信噪比（SNR）之间的不同子载波对。
2022-10-05 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-RIS Communication Systems: Asymptotic analysis of best RIS selection for i.n.i.d. Random Variables using Extreme Value Theory
本文针对多RIS通信系统，利用极值理论推导了独立非同分布SNR随机变量最大值的渐近分布，并据此获得中断容量和平均吞吐量表达式，通过蒙特卡洛模拟验证了其有效性。
2023-12-24 cs.IT eess.SP math.IT
Gaussian Broadcast Channels under Heterogeneous Blocklength Constraints
未来的无线接入网络旨在同时支持大量具有异构服务要求的设备，所述异构服务要求包括数据率、出错率和时延。虽然可实现的速率和容量的结果存在高斯广播信道中的渐近块长度制度，二阶可实现的速率区域的异构块长度约束的特征是不可用的。因此，我们研究了两个用户的高斯广播信道（GBC）与异构块长度的限制，指定根据用户的信道输出信噪比（SNR）。我们假设具有较高输出SNR的用户具有较短的块长度约束。我们表明，具有足够大的输出SNR，较强的用户可以执行的\textit{early decoding}（ED）技术解码和减去干扰通过连续干扰消除（SIC）。为了实现这一目标，我们推导出一个显式的下界的必要数量的接收符号成功的ED，使用独立和相同分布的高斯输入。一个二阶速率的较弱的用户谁遭受的SNR的变化，由于异构块长度的约束，也来自。数值结果表明，ED可以优于混合非正交多址方案时，更强的信道是足够好的比弱的。在所考虑的设置下，可以实现约7 dB的SNR增益。这些结果表明，ED与SIC是一个很有前途的技术，为未来的无线网络。
2022-06-14 cs.IT math.IT
Exploiting Full/Half-Duplex User Relaying in NOMA Systems
该文提出了一种新的协作非正交多址接入（NOMA）系统，利用一个近端用户作为解码转发（DF）中继，在全双工（FD）和半双工（HD）模式之间进行切换，以帮助远端用户。深入研究了两种典型的协作中继场景。\emph{first scenario}是基站（BS）与远端用户之间不存在直接链路。所述\emph{second scenario}是基站与远端用户之间存在直接链路。为了表征FD NOMA在两种场景下的潜在增益性能，讨论了中断概率、遍历率和能量效率三个性能指标。更具体地说，我们推导出新的封闭形式的表达式，精确和渐近中断概率以及两个NOMA用户的延迟限制吞吐量。在此基础上，得到了用户所能达到的分集阶数。我们确认，直接链路的使用克服了零分集阶的远NOMA用户固有的FD中继。此外，我们推导出新的封闭形式的渐近遍历率的表达式。在此基础上，得到了FD NOMA下两个用户的高信噪比斜率。仿真结果表明：1）在低信噪比区域，FD NOMA的中断概率和遍历和率优于HD NOMA; 2）在时延受限传输模式下，FD NOMA在低信噪比区域的系统能量效率高于HD NOMA;而在时延容忍传输模式下，HD NOMA在高信噪比区域的系统能量效率高于FD NOMA。
2018-12-18 cs.IT math.IT
Capacity Theorems for the AWGN Multi-Way Relay Channel
研究了L用户加性高斯白噪声多路中继信道，多个用户通过一个中继站以相同的速率进行信息交换。现有的编码策略，即，完全解码前向和压缩前向被示出为在高信噪比（SNR）处远离割集上界。已知的是，在高SNR处，压缩转发速率与容量上限之间的间隙是恒定的，并且在高SNR处，完全解码转发速率与上限之间的间隙随着SNR而增加。本文提出了一种函数-解码-前向编码策略。结果表明，当L >= 3时，完全解码转发在SNR <= 0 dB时达到最大容量，而功能解码转发在SNR >= 0 dB时达到最大容量。对于L=$，函数解码前向实现的容量渐近SNR的增加。
2010-04-14 cs.IT math.IT
A Novel Transmission Scheme for the $K$-user Broadcast Channel with Delayed CSIT
研究了状态依赖的$K$ -用户无记忆广播信道BC的状态反馈问题。我们提出了一种新的传输方案，并推导出相应的可达速率区域，其中，相比一些一般的计划，处理反馈，具有相对简单的优点，因此很容易评估。特别是，它示出的容量区域的对称擦除BC与任意输入字母大小是可以实现的建议的计划。对于衰落高斯BC，我们推导出一个对称的可达速率作为信噪比和一个小的参数集的函数。除了实现最佳的自由度在高信噪比，所提出的计划，通过数值计算结果表明，优于现有的计划，从文献中的有限信噪比制度。
2017-05-15 cs.IT math.IT
Auction-based Resource Allocation for Multi-relay Asynchronous Cooperative Networks
研究了多中继无线网络中协作传输的资源分配问题。提出了两种拍卖机制，SNR拍卖和功率拍卖，用于分布式协调多个中继之间的功率分配。在SNR拍卖中，用户选择具有最低加权价格的中继。在电力拍卖中，用户可以选择同时使用多个继电器，这取决于网络拓扑和继电器的价格。给出了纳什均衡的存在性（在两种拍卖中）和唯一性（在信噪比拍卖中）的充分条件。进一步讨论了SNR拍卖的公平性和功率拍卖的有效性。它也被证明，用户可以达到唯一的纳什均衡分布式通过最佳反应更新在一个完全异步的方式。
2008-01-20 cs.IT math.IT
On Power Control and Frequency Reuse in the Two User Cognitive Channel
本文考虑了广义认知无线电信道，允许次用户在主用户的空闲和活动期间重用频率，只要主速率保持不变。在这种情况下，单输入单输出（SISO）的主要和次要信道的最佳功率分配政策进行了探讨。有趣的是，所提供的增益所产生的频率复用期间的频谱的活跃期示出消失在低和高的信号噪声比（SNR）制度。然后，我们认为，在高SNR区域的这个缺点可以通过装备多个天线的主发射机和次发射机来避免。最后，SISO主信道和多输入多输出（MIMO）辅信道组成的情况下进行了研究。在这里，一个简单的迫零方法被证明是显着优于著名的解码转发脏纸编码策略（特别是在高SNR制度）。
2008-10-16 cs.IT math.IT
Cache Aided Communications with Multiple Antennas at Finite SNR
研究了有限信噪比下多用户多天线蜂窝网络中的缓存辅助通信问题。假设用户具有非对称链路，由宽带衰落信道建模。我们表明，这个问题可以制定为一个线性规划，其解决方案提供了一个联合缓存分配以及预取和提取方案，最大限度地减少在交付阶段的通信的持续时间。建议的方案使用迫零和缓存干扰减法，因此允许每个用户以其自己的信道的速率被服务。因此，该方案优于以前公布的方案，是妥协的最贫穷的用户在通信组。我们还考虑了一个特殊情况下的参数，我们可以推导出一个封闭的形式的解决方案，并制定最佳的功率，速率和缓存优化。这种特殊情况表明，MIMO编码缓存的增益超出了吞吐量。特别是，它示出，在这种情况下，缓存是用来平衡用户，使公平性和吞吐量不再矛盾。更具体地，在这种情况下，严格的公平性与最大化网络吞吐量联合实现。
2018-08-08 cs.IT math.IT
Performance Tradeoff Between Overhead and Achievable SNR in RIS Beam Training
本文分析RIS波束训练中训练开销与可达SNR的权衡，比较FS、HS和TS策略，揭示SNR与开销的不同缩放区间及其对有效速率的影响。
2024-02-26 cs.IT eess.SP math.IT
Asymptotic Capacity Analysis for Adaptive Transmission Schemes under General Fading Distributions
在一般分布的衰落信道上，对几种自适应传输方案，包括最佳功率和速率自适应、仅速率自适应、信道反转及其变体，在高信噪比和低信噪比下的各态历经信道容量进行了渐近比较。分析的高信噪比的前对数常数的遍历容量揭示了存在的恒定容量之间的差异差距的计划与前对数常数？1.这些高信噪比容量差异差距的封闭形式的表达式推导出来，这是成正比的SNR损失之间的这些计划在dB尺度。这些差距中最大的一个被发现之间的最佳功率和速率自适应方案和信道反转方案。基于这些表达式，它示出的空间分集或多用户分集的存在下，使信道反转任意接近实现最佳容量在高信噪比与足够大的天线或用户的数量。低SNR分析还表明，衰落的存在可证明总是在足够低的SNR提高容量相比，加性高斯白噪声（AWGN）的情况下。数值结果证实了我们的分析结果。
2011-04-10 cs.IT math.IT
Analytical and Simulation Performance of a Typical User in Random Cellular Network
空间泊松点过程（PPP）网络的基站（BS）按照泊松分布，目前被用作分析蜂窝网络性能的精确模型。目前对瑞利衰落信道下PPP网络性能的研究大多假设基站具有固定的发射功率，每个小区只有一个资源块（RB）或一个用户。在本文中，瑞利对数正态衰落信道中，它被认为是假设每个小区被分配$N$资源块（RB）服务于M个用户。此外，假设典型用户的服务BS和干扰BS以不同的功率电平进行发送。利用高斯-勒让德近似，推导了低信噪比和高信噪比下网络覆盖概率的封闭表达式。分析结果表明，当SNR<10 dB，λ<1时，典型用户的性能与基站的发射功率和密度成正比;当SNR>10 dB，λ>1时，典型用户的性能达到上界。考虑了蒙特卡罗模拟的方差，验证了模拟结果的稳定性和准确性。
2016-07-12 cs.IT math.IT
Optimal User Loading in Massive MIMO Systems with Regularized Zero Forcing Precoding
我们考虑下行链路多用户多输入多输出（MIMO）系统采用正则化迫零（RZF）预编码。我们推导出的渐近信号泄漏加噪声比（SLNR）的天线的数量和用户的数量在一个固定的比例趋于无穷大。聚焦于对称不相关信道，我们表明，SLNR是渐近等于信号与干扰加噪声比（SINR），这使我们能够优化用户负载的频谱效率。结果表明，最佳用户负载取决于信道信噪比（SNR），但在低或高信噪比的制度是等于一。
2016-09-11 cs.IT math.IT
NCR vs. Passive/Active RIS: How Much NCR Amplification is Required to Beat RIS?
Bilkent University（比尔肯特大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文研究NCR与RIS在SNR上的权衡，发现NCR通过足够放大可超越RIS，其性能受限于中继链路噪声，而RIS的SNR随元素数增加无限制。
2026-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
A Unified Linear Precoding Design for Multi-user MIMO Systems
针对多用户多输入多输出广播系统中次优线性预编码器与最优线性预编码器之间的误出错率性能差距问题进行了研究。特别是，移动用户遭受噪声增强效应，由于次优的LP，可以抑制的最佳LP矩阵。诸如线性迫零（LZF）预编码器之类的次优LP矩阵仅在高信噪比（SNR）状态下执行，相反，诸如线性最小均方误差（LMMSE）预编码器之类的最优预编码器在低和高SNR场景两者中都表现优异。这些种类的预编码器示出了当其本身用于MU MIMO系统中时至少0.1的BER间隙距离。因此，我们提出并设计了一个统一的线性预编码（ULP）矩阵使用预编码选择技术，结合了次优和最优的LP矩阵的多用户MIMO系统，以确保零BER性能差距在本文中。数值结果表明，我们提出的ULP技术提供了显着的性能在低和高信噪比的情况下。
2016-12-07 cs.IT math.IT
Power Control and Scheduling In Low SNR Region In The Uplink of Two Cell Networks
本文研究了两小区网络上行链路子信道分配和功率控制问题，以最大化上行链路总速率。假设在每个小区中存在一些子信道，这些子信道应当在一些用户之间分配。此外，每个用户都受到功率约束。基本问题是一个非凸的混合整数非线性优化问题，没有平凡的解决方案。为了解决这个问题，固定每个用户的消耗功率，并假设低同信道干扰区域，子信道分配问题被重新制定成一个更数学上易于处理的问题，这是可以通过所谓的匈牙利算法来解决。然后，每个用户的消耗功率被重新制定为一个二次分式问题，可以数值推导。数值结果表明，该方法在低信噪比区域的优越性相比，现有的工作在文献中提出的
2018-01-20 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Placement of Active and Passive Elements in Hybrid RIS-assisted Communication Systems
混合可重构智能表面（HRIS）是具有有源和无源元件的RIS结构。HRIS辅助的通信系统中的接收信噪比（SNR）取决于有源元件的放置。在本文中，我们表明，接收到的SNR可以提高与信道感知的位置的有源元件。我们共同设计的发射预编码器，RIS系数，和HRIS的有源和无源元件的位置，以最大限度地提高信噪比。我们使用交替优化解决底层组合非凸优化问题，并提出了一个低复杂度的求解器，这是可证明的接近最优的。通过数值模拟，我们表明，所提出的方法提供了显着改善的性能相比，通信系统具有完全无源RIS阵列或混合RIS阵列与信道不可知的有源元件的位置和性能的通信系统与完全有源RIS阵列。
2023-01-17 cs.IT eess.SP math.IT
On the Corner Points of the Capacity Region of a Two-User Gaussian Interference Channel
本文研究了两用户高斯干扰信道容量域的角点。在双用户GIC中，一个用户以单用户容量（无干扰）传输其数据，另一个用户以可靠通信仍然可能的最大速率传输数据的速率对被称为拐角点。本文依赖于现有的外边界上的容量区域的两个用户GIC的容量区域的角点上的信息边界。新的界限指的是弱的两用户GIC（即，当标准形式的两个交叉链路增益都是正的并且低于1时），并且对于一个用户的传输速率在单用户容量的$\varepsilon > 0$内的情况，获得这些界限的细化。当发射功率趋于无穷大时，角点的界是渐近紧的，并且它们对于中等SNR和INR的情况也是有用的。推导了两个角点处的和速率与最大可达总速率之间的间隙（用$Δ$表示）的上界和下界。随后进行类似于广义自由度研究的渐近分析（其中SNR和INR缩放耦合，使得$\frac{\log(\text{INR})}{\log(\text{SNR})} = α\geq 0$），导致该间隙的渐近表征，该间隙对于$α$的整个范围是精确的。$Δ$的上界和下界是渐近紧的，因为它们实现了精确的渐近特征。在有限信噪比和国际标准化率的情况下，推导了改进的$Δ$的界，并用数值方法举例说明了其改进的紧度。
2015-04-07 cs.IT math.IT
Average Rate Analysis of RIS-aided Short Packet Communication in URLLC Systems
本文研究了有限块长（FBL）域中可重构智能表面（RIS）辅助工厂自动化的平均可达速率。首先，复合信道包含直接路径加上通过RIS的反射路径的产物的特征。然后，接收到的信号噪声比（SNR）的分布匹配到伽马随机变量，其参数取决于RIS元件的总数以及信道路径损耗。其次，通过假设FBL模型，确定了可达速率表达式，并基于所提出的SNR分布详细阐述了相应的平均速率。在仿真中考虑了由于量化相移而引起的相位误差。数值结果表明，蒙特卡罗模拟符合匹配伽玛分布的接收信噪比为大量的RIS元素。此外，当RIS被利用时，特别是当仅存在反射信道时，由SNR分布的紧密度指示的系统可靠性增加。这突出了超可靠低延迟通信（URLLC）系统的RIS辅助通信的优势。由于工作在FBL制度相对于香农容量的平均可达速率的减少也被调查作为一个功能的总RIS元素。
2021-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Bounds for the $K$-User Gaussian Interference Channel
$K$ -用户高斯干扰信道（GIC）的容量域是一个长期存在的公开问题，甚至容量的外界一般都知之甚少。$K$ -用户GIC的自由度（DoF）分析（一阶容量近似）的重大进展为高信噪比（SNR）限制下的感兴趣问题提供了新的重要见解。然而，已经观察到这种容量近似在预测\emph{finite} SNR下的容量时具有一些限制。在这项工作中，我们开发了一种新的上限技术，利用一种新的类型的精灵信号和应用\emph{time sharing}精灵信号在$K$接收器。基于这种技术，我们推导出新的上限上的三个用户的GIC与恒定的，复杂的信道系数的总和容量，然后推广到$K$ -用户的情况下，以更好地了解在有限的SNR和速率的行为。我们还提供了封闭形式的表达式，我们的上限上的容量的$K$ -用户对称GIC容易计算\emph{any} $K$。从我们的结果的角度来看，在有限的SNR的一些总和速率的行为是符合已知的自由度的结果给出的见解，而其他一些则不是。特别地，对于几乎所有恒定实信道系数可实现的公知的$K/2$ DoF在$K$ -用户对称实情况下，特别是对于\emph{large} $K$，在一定范围的交叉信道系数上没有体现为实质的性能增益。我们进一步研究了直接信道系数和交叉信道系数之间的相位偏移对三用户\emph{complex} GIC的和速率上界的影响。因此，我们的目标是提供新的发现，不能预测的自由度…
2017-01-23 cs.IT math.IT
Multiple Access Outerbounds and the Inseparability of Parallel Interference Channels
众所周知，并行（多载波）高斯点对点、多址和广播信道的容量可以通过对每个子信道（载波）进行单独编码来实现，其中每个子信道（载波）受到跨载波功率分配的影响。在本文中，我们表明，这样的分离不适用于平行高斯干扰信道一般。以3用户干扰信道的形式提供了一个反例，其中单独编码只能实现每载波$\log({SNR})+o(\log({SNR}))$的总容量，而仅通过跨载波联合编码实现的实际容量是每载波$3/2\log({SNR}))+o(\log({SNR}))$。作为我们的分析的副产品，我们提出了一类多址外界的3用户干扰信道的容量。
2008-02-15 cs.IT math.IT
On the Capacity of Multiple Access and Broadcast Fading Channels with Full Channel State Information at Low SNR
本文研究了高斯多址（MAC）衰落信道在接收端和发送端具有理想信道状态信息（CSI）的低功率情况下的吞吐量容量域。我们表明，它有一个多维的矩形结构，从而简单地由单用户容量点的特点。更具体地说，我们表明，在低功率政权，容量区域的边界表面收缩到一个点对应的总和速率最大化，这一点的坐标与单用户容量界限相吻合。受此结果的启发，我们提出了一个开关计划，计算其可达到的速率，并表明，该计划实现了单用户容量的MAC信道的范围为广泛的一类衰落信道在渐近低功率制度。我们认为，这类衰落包括所有已知的无线信道的MAC信道的容量区域有一个更简单的表达，用户的平均功率约束。利用高斯MAC和广播信道（BC）的对偶性，我们推导出一个简单的表征BC容量区域在低功率制度，并表明，对于一类衰落信道（包括瑞利衰落），分时是渐近最优的。
2013-10-29 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Reconfigurable Intelligent Surface Design for Two-Way Relay Networks
在本文中，我们考虑了一个可重构智能表面（RIS）辅助双向中继网络，其中两个用户交换信息，通过基站（BS）的帮助下的RIS。通过联合设计的相位偏移在RIS和波束形成矩阵在BS，我们的目标是最大化的最小信噪比（SNR）的两个用户，在BS的发射功率约束下。首先考虑单天线基站的情况，提出了两种设计RIS相移和基站功率放大参数的算法，即SNR上限最大化（SUM）方法和遗传SNR最大化（GSM）方法。当在BS处存在多个天线时，可以通过连续地求解两个解耦子问题来近似地解决优化问题，一个子问题用于优化RIS相移，另一个子问题用于优化BS波束成形矩阵。第一个子问题可以使用SUM或GSM方法来解决，而第二个子问题可以使用优化波束形成或最大比波束形成方法来解决。通过数值计算和计算复杂性分析，验证了所提算法的有效性.
2021-05-08 cs.IT math.IT
Optimal Feedback Rate Sharing Strategy in Zero-Forcing MIMO Broadcast Channels
在本文中，我们考虑一个多输入多输出广播信道有限反馈，所有用户共享反馈速率。首先，我们找到了最佳的反馈速率共享策略，使用迫零传输方案在发送端和随机矢量量化在每个用户。我们从数学上证明了在低信噪比（SNR）区域，所有用户平均共享反馈大小是最优策略，而在高信噪比区域，将整个反馈大小分配给单个用户是最优策略。对于中信噪比区域，我们提出了一个简单的数值方法来找到最佳的反馈速率共享策略的基础上，我们的分析，并表明，平均分配的总和反馈速率的一部分用户数是最佳的策略。研究还表明，所提出的简单的数值方法可以适用于寻找最佳的反馈速率共享策略时，考虑不同的路径损耗的用户。我们表明，我们提出的反馈速率共享方案可以扩展到流控制系统，仍然是有用的系统与其他技术，如正则化迫零和球冠码本。
2013-04-03 cs.IT math.IT
Generalized Degrees of Freedom of the Symmetric Gaussian $K$ User Interference Channel
我们的特点的$K$用户对称高斯干扰信道的广义自由度，其中所有期望的链接具有相同的信号-噪声比（SNR）和所有不期望的链接进行干扰具有相同的干扰-噪声比，${INR}={SNR}^α$。我们发现，每个用户，$d(α)$，广义自由度的数量不依赖于用户的数量，使表征是相同的2个用户干扰信道，除了在$α=1$的奇异性，其中$d(1)=\frac{1}{K}$。可实现的方案使用具有嵌套网格结构的多级编码，这使得即使干扰信号携带的消息不可解码，也可以在接收器处解码干扰信号的总和。
2008-04-28 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Optimization for Uplink Sparse Code Multiple Access
可重构智能表面（RIS）辅助稀疏码多址接入（RIS-SCMA）是未来无线网络的一种有吸引力的方案。在这封信中，第一次，上行链路RIS-SCMA系统的RIS相移优化交替优化（AO）技术的基础上，以提高接收的信噪比（SNR）的RIS相移的离散集。上行链路RIS-SCMA的系统模型被公式化以利用AO算法。为了进一步降低计算复杂性，提出了一种低复杂度自适应算法（LC-AO）。对这两种算法进行了复杂度分析。蒙特卡洛仿真和复杂度分析表明，与非优化的RIS-SCMA方案相比，所提算法显著提高了接收信噪比。LC-AO提供与AO算法相同的接收SNR，同时显著降低了复杂度。此外，部署的上行RIS-SCMA的RIS进行了研究。
2021-11-30 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Beamforming in Interference Channels with Imperfect Transmitter Channel Information
我们认为$K$链路在相同的频谱带中同时工作。每个发射器有多个天线，而每个接收器使用单个天线。此设置对应于多输入单输出干扰信道。我们假设在单用户解码接收机完美的信道状态信息，而发射机只有真实信道的估计。信道估计误差被假定为有界的椭圆形区域，其几何形状是已知的发射机。鲁棒波束成形优化最坏情况下的接收功率增益，并且帕累托最优点是最坏情况下可实现的速率元组，从该最坏情况下可实现的速率元组不可能在不降低另一链路的性能的情况下提高链路的性能。我们描述了在任何帕累托最优点操作所需的鲁棒波束形成向量。此外，这些波束成形向量由$K(K-1)$实值参数参数化。我们分析了系统在高信噪比和低信噪比下的频谱效率。只有当估计误差与逆SNR成线性比例时，迫零传输才能在高SNR下实现全复用增益。如果误差与SNR无关，则单用户传输在高SNR下是最佳的。在低SNR下，鲁棒的最大比率传输优化了可靠通信的每比特最小能量。数值模拟验证了理论结果。
2012-03-22 cs.IT math.IT
On Shared Rate Time Series for Mobile Users in Poisson Networks
本文重点对无线网络中移动用户所经历的时间性能变化及其对系统级设计的影响进行建模和分析。我们考虑一个简单的随机几何模型：基础设施节点是泊松分布的，而用户的运动是最简单的，即，在直线上保持恒定速度。我们首先表征的SNR过程中的变化，以及相关的下行链路香农速率，从移动看到的基础设施的几何形状的变化。具体而言，通过随机几何和排队论之间的连接的SNR过程的水平交叉，形成一个交替更新过程，其分布可以完全表征。对于大或小的SNR水平，以及相关的罕见事件，我们进一步推导出简单的分布（指数）模型。然后，我们描述的第二个主要贡献者的变化，与其他用户共享基础设施的数量的变化。结合这两个影响，我们研究了什么是主导因素（基础设施的几何形状或共享数量）给定的移动体验非常高或低的共享率。这些结果，然后用于评估和优化系统级的服务质量（QoS）和系统级的能力，以支持移动用户共享无线基础设施，包括移动设备流媒体视频的主动缓冲内容，以防止重新缓冲和手机下载大文件。最后，我们使用模拟来评估这个模型的保真度和它的鲁棒性的因素，目前考虑。
2016-09-28 cs.IT math.IT
Performance Analysis of a Two-Tile Reconfigurable Intelligent Surface Assisted $2\times 2$ MIMO System
我们考虑一个两瓦可重构智能表面（RIS）辅助无线网络与两个天线的发送器和接收器在瑞利衰落。我们表明，平均接收的信噪比（SNR）的最佳传输和组合向量的左，右奇异空间的RIS接收机和发射RIS信道矩阵，分别给出。此外，RIS的两个瓦片处的最佳相位由后一空间的元素的相位确定。为了进一步研究相位补偿的效果，我们统计特征的平均SNR的所有可能的组合的传输和组合方向有关后者的奇异空间推导出新的表达式的中断概率和吞吐量的每一个这些模式。此外，为了比较，我们推导出相应的表达式，在没有RIS。我们的结果表明，由于相位补偿在RIS的$2$ \，dB的近似SNR改善。
2020-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Opportunistic Interference Alignment for MIMO Interfering Multiple-Access Channels
我们考虑$K$ -小区多输入多输出（MIMO）干扰多址接入信道（IMAC）与时不变的信道系数，其中每个小区由一个基站（BS）与$M$天线和$N$用户具有$L$天线。在本文中，我们提出了两个机会干扰对齐（OIA）技术，利用多个发射天线在每个用户：天线选择为基础的OIA和奇异值分解（SVD）为基础的OIA。它们的性能进行了分析方面的\textit{user scaling law}需要实现$KS$度的自由度（DoF），其中$S(\le M)$表示每个小区的同时发送用户的数量。我们假设每个选定的用户在每个时隙发送单个数据流。结果表明，天线选择为基础的OIA不从根本上改变用户缩放条件，如果$L$是固定的，与单输入多输出（SIMO）IMAC的情况下，这是由$\text{SNR}^{(K 1)S}$，其中SNR表示的信号噪声比。此外，我们表明，基于SVD的OIA可以大大减少用户缩放条件$\text{SNR}^{(K-1)S-L+1}$通过优化每个用户的权重向量。仿真结果验证了所提出的OIA技术推导的标度律。在MIMO IMAC信道中，将所提出的OIA技术与传统技术的和速率性能进行了比较，结果表明，所提出的OIA技术优于传统技术。
2013-06-28 cs.IT math.IT
Ground-to-UAV and RIS-assisted UAV-to-Ground Communication Under Channel Aging: Statistical Characterization and Outage Performance
本文针对信道老化下RIS辅助无人机网络，建立综合信道模型，推导G2A和A2G信噪比的统计分布，验证RIS缓解信道老化的有效性，并提出自适应频谱效率方法以保证运动场景下的稳定性能。
2024-08-01 cs.IT eess.SP math.IT
Relay Assisted Cooperative OSTBC Communication with SNR Imbalance and Channel Estimation Errors
针对蜂窝系统下行链路通信，提出了一种两跳中继辅助的协作正交空时分组码（OSTBC）传输方案，其中基站（BS）和中继站（RS）协作，以分布式方式向用户设备（UE）发送数据。我们分析了BS-UE和RS-UE链路之间的SNR不平衡的影响，以及在UE接收器处的不完美的信道估计。在瑞利平坦衰落条件下分析了该算法的性能，结果表明信噪比不平衡对空间分集阶数没有影响。另一方面，信道估计误差对系统性能有较大的影响。仿真结果证实了分析的正确性。
2010-01-20 cs.IT math.IT
Error Performance Analysis of DF and AF Multi-way Relay Networks with BPSK Modulation
本文分析了解码转发（DF）和放大转发（AF）多路中继网络（MWRN）的误码性能。我们考虑一个MWRN与成对的数据交换协议，使用二进制相移键控（BPSK）调制在加性高斯白噪声（AWGN）和瑞利衰落信道。我们量化的$L$ -用户DF或AF MWRN中可能的错误事件，并推导出准确的渐近界的概率为一般情况下，用户不正确地解码的消息，正是$k$（$k\in[1,L-1]$）用户。我们表明，在高信噪比（SNR），高阶错误事件（$k\geq 3$）是不太可能在AF MWRN，但所有的错误事件是同样可能在DF MWRN。我们推导出在高信噪比条件下，在AWGN和瑞利衰落信道中，DF或AF MWRN中用户的平均BER。仿真结果验证了推导公式的正确性。我们的研究结果表明，在中高信噪比，DF MWRN提供更好的错误性能比AF MWRN在AWGN信道中，即使有大量的用户（例如，L=100）。然而，AF MWRN在瑞利衰落信道中甚至对于更少数量的用户（例如，$L > 10$）也优于DF MWRN。
2013-08-10 cs.IT math.IT
Robust Secure Transmission for Active RIS Enabled Symbiotic Radio Multicast Communications
本文针对有源RIS使能的共生无线电多播系统，在存在多窃听者和不完美CSI条件下，通过联合优化发射与反射波束成形最小化系统功耗，并提出交替优化算法求解，较无源RIS降低27.0%功耗。
2023-04-13 cs.IT eess.SP math.IT
On the Feedback Capacity of the Fully Connected $K$-User Interference Channel
考虑具有全连接拓扑的对称K用户干扰信道，其中（a）每个接收机受到来自所有其他（K-1）个发射机的干扰，并且（b）每个发射机具有来自其相应接收机的因果和无噪声反馈。广义自由度（GDoF）的数量用α表示，其中干扰噪声比（INR）由INR=SNR^α给出。结果表明，该网络的每个用户的GDoF与带反馈的2用户干扰信道的GDoF相同，除了α=1，反馈的存在对GDoF没有帮助。该网络提出的编码方案，称为合作干扰对齐，是基于两个关键成分，即，干扰对齐和干扰解码。此外，当SNR和INR彼此相距较远时，对网络的对称反馈能力提供了近似的表征。
2012-12-21 cs.IT math.IT
