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
Construction of 1-Bit Transmit Signal Vectors for Downlink MU-MISO Systems: QAM constellations
在本文中，我们研究了具有大量天线阵列的基站在具有成本效益的1位数模转换器下的发射信号的构造。由于其粗糙的非线性特性，传统的预编码方法不能产生有吸引力的性能与严重的错误平层问题。此外，由于其组合性质，找到最佳发射信号在计算上是不可信的。因此，有效地构造1比特发射信号仍然是一个悬而未决的问题。作为我们早期工作的扩展，我们提出了一种有效的方法来构建一个1比特的正交幅度调制星座下的发射信号。为此，我们首先推导出所谓的可行性条件，确保每个用户的无噪声观测属于一个期望的决策区域，然后将其转换为线性约束。考虑到对加性噪声的鲁棒性，所提出的构造方法被配制成一个定义良好的混合整数线性规划问题。在此基础上，我们开发了一种低复杂度的算法来解决它（等效地，生成一个1比特的发送信号）。通过仿真，验证了该方法在计算复杂性和检测性能方面的优越性。
2021-04-22 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation for IRS-Enabled Secure Multiuser Multi-Carrier Downlink URLLC Systems
安全的超可靠低延迟通信（URLLC）最近已经研究了有限块长度（FBL）制度的基本限制。分析表明，当窃听者超过BS天线或享有更有利的信道条件相比，合法用户，基站（BS）的发射功率应过度增加，以满足服务质量（QoS）的约束。阴影和/或阻塞等由电子束引起的损伤也构成了类似的挑战。这些实际考虑可能会极大地限制FBL机制中的安全URLLC性能。智能反射表面（IRS）的部署可以赋予这种系统急需的弹性和鲁棒性，以满足严格的延迟、可用性和可靠性要求。针对这一问题，提出了IRS平台与安全URLLC网络的联合设计方案。我们通过同时设计波束形成器和人工噪声在BS和在IRS的相移，同时保证所需的安全传输位数与所需的数据包错误概率，信息泄漏，和最大的负担得起的延迟，最大限度地减少总BS的发射功率。所提出的优化问题是非凸的，我们采用块坐标下降和逐次凸逼近迭代求解一系列凸子问题。所提出的算法收敛到一个次优的解决方案，在几次迭代，并实现了大量的节能和鲁棒性相比，基线计划。
2021-11-27 eess.SP
Joint Design of Transmit Beamforming, IRS Platform, and Power Splitting SWIPT Receivers for Downlink Cellular Multiuser MISO
在下行链路模式下，考虑了具有智能反射面（IRS）平台的多天线基站（BS）和多个单天线用户。BS经由发射波束成形利用同时无线信息和功率传输（SWIPT）来向所有设备传送信息和功率。每个设备应用功率分割（PS）以将接收到的功率的单独部分专用于信息解码和能量收集。我们制定了一个总的发射功率最小化问题，共同设计的BS波束成形向量，IRS相移，PS比在接收机的最低速率和收获的能量服务质量（QoS）的约束在所有的接收机。首先，我们开发了一个块坐标下降算法，也被称为交替优化，可以减少目标函数的每一次迭代，保证收敛。之后，两个低复杂度的次优算法，依赖于著名的最大比传输和迫零波束形成技术的介绍。当BS天线的数量和/或用户的数量很大，或者信道的相干时间很小时，这些算法是有益的。仿真证实了这样的期望，即通过部署无源IRS，BS功率可以降低$10-20$ dBw，同时保持类似的保证QoS。此外，即使提出的次优算法优于全局最优的SWIPT解决方案，没有IRS的一个适度数量的IRS元素。
2020-07-25 cs.SY eess.SP eess.SY
Channel Capacity Enhancement of SWIPT based CNOMA Downlink Transmission with Orbital Angular Momentum over Rician Fading Channel
本文提出了一种基于协作非正交多址接入（HOCMA）和功率分裂的同时无线信息和功率传输（SWIPT）相结合的方法，以提高系统的频谱和能量效率。此外，本文还考虑了不同的轨道角动量（OAM）的信号发送额外的符号到小区中心用户（CCU）和小区边缘用户（CEU）。在所提出的技术中，CCU被用作能量受限的中继转发信号到CEU。CCU使用功率分割技术从BS发送的信号中获取能量。通过利用不同的OAM模式将附加符号从BS发送到CCU和CEU。本文研究了遍历和容量（ESC）的建议的技术，随着莱斯衰落信道的分析推导。最后，通过分析和仿真，证明了与传统多址接入相比，传统技术在ESC和能量效率方面的性能。
2019-10-21 cs.NI eess.SP
Joint Uplink and Downlink Resource Allocation and Antenna Activation for Pinching Antenna Systems
本文提出一种基于可重构天线系统的联合上下行框架，通过联合优化天线激活与功率分配，实现同频同时双向传输，相比TDD获得60-90%的性能提升。
2025-10-27 eess.SP
Energy Efficiency Maximization for FAS-Assisted Downlink Communication in Mobile Embodied AI Networks (MEAN) over Interference Channels
Zhejiang University（浙江大学）；King’s College London（伦敦国王学院）
针对干扰信道中FAS辅助的下行MEAN，该研究联合优化智能体位置、FAS端口选择与发射功率以最大化能效，提出的迭代算法在噪声严重时性能优于基准方案。
2026-08-14 eess.SP
Rate-Splitting Multiple Access for Downlink Multiuser MIMO: Precoder Optimization and PHY-Layer Design
速率分割多址接入（RSMA）最近已经作为用于下行链路多用户（MU）多天线通信的强大且鲁棒的多址接入和干扰管理策略出现。在这项工作中，我们研究了在下行链路MU系统中的RSMA方案的预编码器设计问题，完美和不完美的信道状态信息在发射机（CSIT）和评估的作用和好处发送多个公共流。与现有的作品，考虑单天线接收机（多输入单输出-MISO），我们提出并扩展了RSMA框架多天线接收机（多输入多输出-MIMO）和制定的预编码器优化问题的目的是最大限度地提高加权遍历和速率（WESR）。预编码器的优化解决了使用样本平均近似（SAA）连同建议的矢量化和加权最小均方误差（WMMSE）为基础的方法。RSMA的可扩展和自由度（DoF）是作为传输的公共和私有流的数量的递增函数导出的，这是进一步验证遍历和速率（ESR）性能使用蒙特卡罗模拟。基于线性预编码器和非正交多址（NOMA）方案的常规MU-MIMO被认为是基线。仿真结果表明，在CSIT不完善的情况下，RSMA的总DoF和ESR性能优于两种基线，并且随着传输公共流的数量增加而增加。此外，通过更好地管理干扰，RSMA不仅比基线方案具有显著的ESR增益，而且对CSIT不准确性、网络负载和用户部署更具鲁棒性。
2021-05-16 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Power Minimization in Intelligent Reconfigurable Surface-Aided Security Classification Wireless Communications System
用户隐私保护被认为是无线网络中的一个关键问题，这推动了对各种安全信息交互技术的需求。本文介绍了一种智能反射面（IRS）辅助的安全分级无线通信系统，该系统通过对具有不同安全要求的用户进行分级，降低了基站的发射功率。具体来说，我们将用户分为保密用户的安全通信需求和一般通信用户的简单通信需求。在通信期间，我们在保证一般通信用户的服务质量的同时，保证保密用户的保密速率，从而降低基站的发射功率。为了实现这种安全和绿色的信息传输，BS对叠加有人工噪声（AN）的传输信号实施波束成形设计，然后在IRS反射的帮助下将其广播给用户。我们开发了一个交替的优化框架，以最大限度地减少BS下行链路功率相对于BS的主动波束形成器，在BS的AN矢量，和IRS的反射相移。提出了一种逐次凸逼近（SCA）方法，将非凸波束形成问题转化为凸形式。仿真结果表明，该算法具有较好的收敛性，与最佳基准方案相比，发射功率可降低20%.
2022-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
Flexible Intelligent Metasurface for Downlink Communications under Statistical CSI
New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；NYU WIRELESS, NYU Tandon School of Engineering（纽约大学坦登工程学院）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）
本文提出了一种基于统计CSI的FIM优化算法，用于提升FIM辅助下行多用户通信系统的频谱效率。
2025-12-28 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Symbol-Level Precoding for MU-MISO Downlink Systems with QAM Signals
本研究提出了一个大规模的天线系统的发射信号的建设具有成本效益的1位数模转换器在下行链路。在正交幅度调制星座中，如何克服由其固有特性引起的严重的误码平层问题仍然是一个有待解决的问题。为此，我们首先提出了一个可行性条件，保证每个用户的无噪声信号被放置在所需的决策区域。对于加性噪声的鲁棒性，我们提出了一个优化问题，然后将可行性条件转化为级联矩阵形式。我们提出了一个低复杂度的算法来产生一个1位的发送信号的基础上提出的优化问题制定为一个定义良好的混合整数线性规划。数值结果验证了该方法在检测性能和计算复杂性方面的优越性。
2021-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
D-STAR: Dual Simultaneously Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surfaces for Joint Uplink/Downlink Transmission
提出双STAR-RIS（D-STAR）架构，实现360度全平面覆盖，通过交替优化和DBAP方案解决联合上下行速率最大化问题，仿真证明其优于传统单RIS、单STAR-RIS和半双工网络。
2024-02-08 cs.IT eess.SP 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
Knowledge Distillation-aided End-to-End Learning for Linear Precoding in Multiuser MIMO Downlink Systems with Finite-Rate Feedback
针对下行多用户多输入多输出系统，提出了一种基于深度学习的信道估计、量化、反馈和预编码方法。在所提出的系统中，有限反馈的信道估计和量化由接收器深度神经网络（DNN）处理。预编码器选择由发送器DNN处理。为了模拟传统的信道量化，在每个接收器DNN处采用二值化层，并且二值化层还用于实现端到端学习。然而，这可能导致不准确的梯度，这可能会在训练期间将接收器DNN捕获在较差的局部最小值处。为了解决这个问题，我们考虑知识蒸馏，其中现有的DNN与辅助发送器DNN联合训练。使用辅助DNN作为教师网络允许接收器DNN额外地利用无损梯度，这在避免不良局部最小值方面是有用的。对于相同数量的反馈比特，我们基于DNN的预编码方案可以实现更高的下行链路速率相比，传统的线性预编码与基于码本的有限反馈。
2021-03-23 cs.IT eess.SP math.IT
Transmit Design for Joint MIMO Radar and Multiuser Communications with Transmit Covariance Constraint
在本文中，我们考虑设计的多输入多输出（MIMO）发射机，同时作为MIMO雷达和基站的下行链路多用户通信。为了保证MIMO雷达的性能，除了功率约束外，还要求发射波形的协方差等于给定的最优协方差。在此约束下，我们制定和解决信号干扰噪声比（SINR）的平衡问题，多用户发射波束成形通过凸优化。考虑到这种约束不能完全消除干扰，我们引入脏纸编码（DPC），以进一步消除干扰，并制定在DPC制度的SINR平衡和和速率最大化问题。虽然这两个问题都是非凸的，我们表明，他们可以重新制定凸优化通过拉格朗日和下行链路-上行链路的对偶。此外，我们提出了基于梯度投影的算法来解决等效的对偶问题的SINR平衡，在发射波束成形和DPC制度。仿真结果表明，DPC的发射波束形成的显着性能改善，也表明，通信发射机的自由度是由协方差的秩的限制。
2021-09-02 cs.IT eess.SP math.IT
Integrated sensing and full-duplex communication: Joint transceiver beamforming and power allocation
针对具有全双工（FD）感测和半双工（HD）通信的集成感测和通信（ISAC）系统，已经广泛研究了波束成形设计。为了实现更高的频谱效率，在本文中，我们扩展现有的ISAC波束形成设计，考虑FD能力的雷达和通信。具体来说，我们考虑一个ISAC系统，其中基站（BS）执行目标检测，并与多个下行链路用户和上行链路用户重用相同的时间和频率资源进行通信。我们联合优化下行链路双功能发射信号和上行链路接收波束形成器在BS和在上行链路用户的发射功率。该问题被制定为最小化系统的总发射功率，同时保证通信和传感的要求。下行链路和上行链路传输紧密耦合，使得联合优化具有挑战性。为了处理这个问题，我们首先确定接收波束成形器在封闭的形式相对于BS发射波束成形和用户发射功率，然后提出一个迭代的解决方案，其余的问题。我们通过数值计算结果表明，优化的FD通信为基础的ISAC导致功率效率的改善相比，传统的ISAC与HD通信。
2023-02-19 cs.IT eess.SP math.IT
Throughput Maximization for Full-Duplex UAV Aided Small Cell Wireless Systems
研究了全双工无人机辅助的小小区无线系统，其中无人机作为基站同时向下行用户发送数据和从上行用户接收数据。为了最大化包括上行链路和下行链路容量的总系统容量，交替地优化UAV轨迹、下行链路/上行链路用户调度和上行链路用户发射功率。由此产生的优化问题是混合整数和非凸的，这是具有挑战性的解决。为了解决这个问题，利用块坐标下降法和逐次凸逼近技术。仿真结果表明，与其他设计相比，我们的设计可以实现显着的容量增益。
2019-12-10 cs.IT eess.SP math.IT
A Rank-Constrained Coordinate Ascent Approach to Hybrid Precoding for the Downlink of Wideband Massive (MIMO) Systems
针对宽带大规模MIMO系统下行链路混合预编码问题，提出RCCA方法，通过转化问题规避非凸约束，实现适配模数分解的预编码设计，性能优于基线方案。
2024-01-30 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 Spectral Efficiency of Massive MIMO with Dual-Polarized Antennas
研究了基站和用户均采用双极化天线的单小区大规模MIMO（多输入多输出）系统下行链路。我们考虑一个信道模型，考虑到几个实际的方面，出现时，利用双极化，如信道交叉极化歧视（XPD）和交叉极化接收和发送相关性（XPC）。我们推导出该模型的最小均方误差（MMSE）信道估计的统计特性。使用这些估计的最大比预编码，一个严格的封闭形式的下行链路频谱效率（SE）的表达式。我们比较了在双极化和单极化设置中实现的SE，并评估了XPD对下行链路SE的影响。
2022-06-16 cs.IT eess.SP math.IT
User-to-User Interference Mitigation in Dynamic TDD MIMO Systems with Multi-Antenna Users
本文针对动态TDD MIMO系统中多天线用户间的干扰问题，提出基于导频估计和组合矩阵设计的UUI抑制方法，并验证其可显著提升严重干扰下的频谱效率。
2024-08-07 cs.IT eess.SP math.IT
Power Adaptation for Suborbital Downlink with Stochastic Satellites Interference
针对亚轨道-地面通信的高可靠低时延需求，研究存在随机卫星干扰的亚轨道下行链路功率自适应问题，建模为功率阈值最小化问题，采用有限块长和混合波束成形，发现接收站仰角越高所需发射功率越低。
2023-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Analog-Digital Precoding for Interference Exploitation
研究了多用户大规模多输入单输出（MISO）系统，重点研究了基站（BS）采用混合模数预编码和低成本1比特数模转换器（DAC）的下行链路系统。在本文中，我们提出了一种混合下行链路传输方案，其中模拟预编码器是基于SVD分解形成的。在数字域中，我们利用相长干扰的概念直接设计发射信号，而不是设计线性发射预编码矩阵。最优化问题，然后制定调制星座的几何形状的基础上，被证明是非凸的。我们放松上述优化，并表明放松的优化可以转化为一个线性规划，可以有效地解决。数值结果验证了该方案在混合大规模多输入多输出下行链路系统中的优越性。
2018-10-29 cs.IT eess.SP 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
On the Performance of RIS-Aided Spatial Modulation for Downlink Transmission
本文研究RIS辅助空间调制下行传输系统，提出三种检测器，推导了成对错误概率、平均误比特率上界及遍历容量的闭式表达式，并通过蒙特卡洛仿真验证了理论分析与检测算法的复杂度和可靠性。
2024-09-03 cs.IT eess.SP math.IT
Stacked Intelligent Metasurfaces for Multiuser Downlink Beamforming in the Wave Domain
本文提出一种用于多用户MISO下行系统的堆叠智能超表面（SIM）波域波束成形设计，通过联合优化发射功率与离散相移，免除了传统数字波束成形，使总速率较传统系统提升约200%。
2025-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Reinforcement Learning Based Joint Downlink Beamforming and RIS Configuration in RIS-aided MU-MISO Systems Under Hardware Impairments and Imperfect CSI
Bilkent University（比尔肯特大学）；KTH Royal Institute of Technology（KTH皇家理工学院）
我们引入了一种新的深度强化学习（DRL）方法，在多用户多输入单输出（MU-MISO）系统中联合优化发射波束成形和可重构智能表面（RIS）相移，以最大化相位相关反射幅度模型下的总下行链路速率。我们的方法解决了不完美的信道状态信息（CSI）和硬件损伤的挑战，考虑一个实际的RIS幅度模型。我们比较了我们的方法对香草DRL代理在两种情况下的性能：完美的CSI和相位相关的RIS幅度，和不匹配的CSI和理想的RIS反射。结果表明，该框架显着优于香草DRL代理下失配和接近黄金标准。我们的贡献包括修改DRL方法，以解决发射波束成形和相移和相位相关的幅度模型的联合设计。据我们所知，我们的方法是第一个基于DRL的方法，在RIS辅助MU-MISO系统中的相位相关反射振幅模型。我们在这项研究中的发现突出了我们的方法作为一个有前途的解决方案，以克服硬件损伤的RIS辅助无线通信系统的潜力。
2023-03-29 cs.LG cs.NI eess.SP
Distributed Downlink Precoding and Equalization in Satellite Swarms
在本文中，我们提出了一种新的方法，从卫星群到地面站（GS）的下行链路传输。这些集群的好处是发射天线的空间间隔比传统的天线阵列卫星高得多，有望大幅提高频谱效率。所得到的预编码器和均衡器对计算复杂性、星间协调和信道估计具有非常低的要求。这是通过考虑卫星和GS之间的几何知识来实现的。对于预编码，每个卫星仅需要其朝向GS的离开角（AoD），并且事实证明，如果卫星发送独立的数据流，则可以实现几乎最优的速率。对于均衡器，GS仅需要关于来自所有卫星的到达角（AoA）的知识。此外，我们表明，通过选择一个适当的星间距离，所提出的低复杂度的方法达到理论上界的数据率。该最优星间距离是在简化假设条件下解析得到的，为实际应用提供了启发。此外，提出了一种新的方法，以增加对不完美的AoD和AoA知识的鲁棒性的预编码器和均衡器，通过利用估计误差的统计。
2022-11-04 cs.IT eess.SP math.IT
Spectral Efficiency and Energy Efficiency Tradeoff in Massive MIMO Downlink Transmission with Statistical CSIT
作为未来无线网络的关键技术，大规模多输入多输出（MIMO）技术可以显著提高能量效率（EE）和频谱效率（SE），其性能高度依赖于信道状态信息（CSI）的可用程度。虽然关于大规模多输入多输出的大多数现有工作集中在发射机处的瞬时CSI（CSIT）可用的情况下，但是获得精确的瞬时CSIT通常不是一件容易的任务。在本文中，我们研究EE-SE权衡单小区大规模多输入多输出下行链路传输与统计CSIT。为此，我们的目标是优化系统资源效率（RE），这是能够达到EE-SE平衡。首先给出了不同用户终端的最优发射协方差矩阵的特征向量的闭式解，表明波束域有利于在大规模多输入多输出下行链路中进行RE最优传输。基于这一认识，RE优化预编码设计被简化为一个实值功率分配问题。利用序贯优化和随机矩阵理论，我们进一步提出了一种低复杂度的次优两层注水结构功率分配算法。数值结果表明，所提出的统计CSI辅助RE优化方法的有效性和接近最优的性能。
2020-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
ADMM for Downlink Beamforming in Cell-Free Massive MIMO Systems
本文针对无小区大规模MIMO系统下行链路波束成形优化问题，提出一种基于ADMM的分布式算法，各AP利用本地信道信息进行迭代优化并仅共享干扰项实值向量，在降低通信开销的同时有效满足每个用户的SINR约束并最小化总发射功率。
2024-09-09 cs.SY eess.SP eess.SY
Deep Learning for Uplink CSI-based Downlink Precoding in FDD massive MIMO Evaluated on Indoor Measurements
当操作具有处于不同频率的上行链路（UL）和下行链路（DL）信道的大规模多输入多输出（MIMO）系统（频分双工（FDD）操作）时，用于下行链路预编码的信道状态信息（CSI）的获取是主要挑战。由于除了收发器损伤之外，UL和DL CSI两者都由发射器和接收器周围的物理环境确定，因此理所当然的是，对于静态环境，可以存在从UL CSI到DL CSI的映射。首先，我们建议使用各种基于神经网络（NN）的方法来学习这种映射，并使用经典的信号处理提供基线。其次，我们引入了一个计划来评估所有方法的泛化性能和质量，区分已知和以前看不见的物理位置。第三，我们评估所有的方法在一个真实世界的室内数据集收集32天线通道探测器。
2022-09-22 cs.IT eess.SP math.IT
Outage Tradeoff Analysis in a Downlink Integrated Sensing and Communication Network
本文分析了下行链路MIMO通感一体化系统的随机性能，利用MRT波束成形器在感知与通信间共享资源，推导了用户速率与目标到达角估计CRLB的中断概率表达式，揭示了两者间的折中关系。
2023-05-24 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Downlink Interference Transmission and Cancellation for Cellular-Connected UAV: A Divide-and-Conquer Approach
视距空-地信道是无人机通信中的重要干扰源。在本文中，我们提出了一种新的基站（BS）合作波束形成（CB）技术的蜂窝下行链路，以减轻强干扰所造成的同信道地面传输到无人机。除了传统的CB通过合作发送UAV的消息之外，UAV的服务BS利用新颖的干扰传输方案来有效地抑制对UAV的地面干扰。具体地，同信道地面用户的消息与UAV的服务BS共享，并经由CB发送，以消除它们在UAV处产生的干扰。为了在用于UAV信号增强和干扰消除的CB增益之间进行平衡，我们的目标是通过联合优化用于发送UAV和同信道地面用户消息的所有服务BS处的功率分配来最大化UAV的接收信号与干扰加噪声比。首先，我们在一个特殊的情况下，推导出该问题的封闭形式的最优解，并得出有用的见解。然后，我们提出了一个算法，以解决问题的最佳在一般情况下。由于最佳解决方案需要集中实施与BS之间的过度消息/信道信息交换，我们进一步提出了一种分布式算法，适合于实际的实施，基于一种新的分而治之的方法，每个同信道BS将其感知到的干扰到无人机分成多个部分，每个部分将被取消由不同的服务BS的无人机与其最大的努力。数值结果表明，所提出的集中式和分布式CB计划与干扰传输和消除（ITC）可以显着优于传统的CB没有应用ITC。
2019-11-25 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Multi-Stream Beamforming in MIMO Multi-Relay Interference Networks
本文研究了干扰网络中存在直接链路时，多个放大转发（AF）中继辅助下的多流传输问题。目标是在流信号干扰噪声比（SINR）约束下，通过波束成形优化来最小化发射机和中继的总功率。对于发射波束成形优化，该问题是众所周知的非凸二次约束二次规划（QCQP），其是NP难求解的。在半定松弛（SDR）后，问题可以通过交替方向乘子法（ADMM）算法的分布式实现的最优解。分析和大量的数值分析表明，建议的ADMM解决方案收敛到最佳的集中式解决方案。该算法的收敛速度，计算复杂度和消息交换负载优于现有的解决方案。此外，通过在中继侧的SINR近似，还提出了分布式联合发射和中继波束成形优化，以增加的复杂度为代价，进一步提高了总的功率节省。
2018-12-15 cs.IT eess.SP math.IT
FDD Massive MIMO Without CSI Feedback
发射机信道状态信息（CSIT）对于大规模多输入多输出（MIMO）系统提供的频谱效率增益是必不可少的。在频分复用（FDD）大规模MIMO系统中，通常通过下行链路信道估计和用户反馈来获取CSIT，但是随着天线数量的增加，用于每个用户的CSI训练和反馈的开销增加，导致频谱效率的降低。在本文中，我们表明，在FDD中使用上行链路导频，下行链路和频谱效率增益与完美的下行链路CSIT是可以实现的，当在基站的天线数量是无限的一些温和的信道条件下。该方法的核心思想是利用上下行信道的几何互易性，提出了基于上行导频的均方误差最优下行信道重构方法。我们还提出了一个强大的下行链路预编码方法利用重建的信道与误差协方差矩阵。我们的系统级仿真结果表明，我们提出的预编码方法可以达到可比的总和频谱效率迫零预编码与完美的下行链路CSIT，没有CSI训练和反馈。
2023-02-09 cs.IT eess.SP math.IT
Efficient Quantized Constant Envelope Precoding for Multiuser Downlink Massive MIMO Systems
量化恒包络（QCE）预编码是一种在每个天线上只允许离散QCE发射信号的新的传输方案，由于其能够降低大规模多输入多输出（MIMO）系统的硬件成本和能量消耗而受到越来越多的研究兴趣。然而，QCE发射信号的离散性质极大地使预编码设计复杂化。在本文中，我们考虑QCE预编码问题的大规模MIMO系统与相移键控（PSK）调制和开发一种有效的方法来解决建设性干扰（CI）为基础的问题制定。我们的方法是基于一个定制设计的（连续）惩罚模型，相当于原来的离散问题。具体地说，惩罚模型放松了离散QCE约束，并在目标中用负的$\ell_2$ -范数项对其进行惩罚，这导致非光滑非凸优化问题。为了解决这个问题，我们求助于我们最近提出的交替优化（AO）算法。我们表明，AO算法承认封闭形式的更新，在每次迭代时，适用于我们的问题，从而可以有效地实现。仿真结果表明，该方法优于现有的算法。
2023-02-20 cs.IT eess.SP math.IT
