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
Scheduling of Multicast and Unicast Services under Limited Feedback by using Rateless Codes
许多机会调度技术是不切实际的，因为它们需要准确的信道状态信息（CSI）在发射机。在本文中，我们研究了在下行链路网络中的单播和组播服务的反馈信息量非常有限的调度。具体地，单播用户向基站发送不完美（或不发送）CSI和不频繁的确认（ACK），并且多播用户仅报告不频繁的ACK以避免反馈内爆。我们考虑使用物理层无比率码，这不仅打击信道的不确定性，但也减少了ACK反馈的开销。提出了一种联合调度和功率分配的方案，以实现单播业务的多用户分集增益和多播业务的多用户分集增益。我们证明，我们的计划实现了接近最佳的吞吐量区域。我们的仿真结果表明，我们的计划显着提高了网络吞吐量的计划采用固定速率的代码或仅使用单播通信。
2014-04-26 cs.IT math.IT
Rate-Splitting for Multi-Antenna Non-Orthogonal Unicast and Multicast Transmission
在叠加的单播和多播传输系统中，在每个接收器处需要一层连续干扰消除（SIC）以在解码单播流之前移除多播流。在本文中，我们表明，线性预编码的速率分裂（RS）的策略，在发射机可以有效地利用现有的SIC接收机架构。通过将单播消息分割成公共部分和私有部分并且将公共部分与多播消息一起编码成由所有用户解码的超公共流，SIC用于分离单播流和多播流以及更好地管理单播流之间的多用户干扰的双重目的。设计预编码器的目的是最大化受到多播消息的服务质量（QoS）要求和总功率约束的单播消息的加权和速率（WSR）。数值结果表明，RS优于现有的多用户线性预编码（MU-LP）和功率域非正交多址接入（NOMA）在广泛的用户部署（具有多样性的信道方向和信道强度）。此外，由于需要一层SIC来分离单播和多播流，因此与MU-LP相比，RS的性能增益不会增加接收机复杂度。因此，在这种非正交单播和多播传输中，RS为接收机提供了速率和QoS增强，而没有额外的成本。
2018-02-16 cs.IT math.IT
Rate-Splitting for Joint Unicast and Multicast Transmission in LEO Satellite Networks with Non-Uniform Traffic Demand
针对LEO卫星网络非均匀业务需求与资源受限问题，提出基于RSMA的NOUM速率匹配框架及GPI-RS-NOUM算法，以缩小供需速率差并优于多种基准。
2024-08-06 cs.IT cs.NI math.IT
NOMA-Aided Joint Radar and Multicast-Unicast Communication Systems
研究了非正交多址（NOMA）辅助的雷达与多播-单播联合通信（Rad-MU-Com）新概念。多输入多输出（MIMO）双功能雷达通信（DFRC）基站使用相同的频谱资源检测雷达中心用户（R用户），同时向R用户和通信中心用户（C用户）发送混合的多播-单播消息。特别地，多播信息旨在用于R用户和C用户两者，而单播信息仅旨在用于C用户。更明确地说，NOMA用于促进这种双频谱共享，其中多播和单播信号在功率域中叠加，并且叠加的通信信号也被用作雷达探测波形。首先，提出了一种基于波束形成器的NOMA辅助的联合Rad-MU-Com框架，用于具有单个R用户和单个C用户的系统。基于此框架，单播速率最大化问题，制定通过优化所采用的波束形成器，同时满足组播的速率要求和预定义的精度的雷达波束图案。由此产生的非凸优化问题的解决基于惩罚的迭代算法，以找到一个高质量的近优解。接下来，该系统被扩展到多对R-和C-用户的情况下，提出了一个基于簇的NOMA辅助联合Rad-MU-Com框架。联合波束形成器的设计和功率分配优化问题，制定在每个C-用户的单播速率的总和最大化，每个R&C对的最小组播速率和检测多个R-用户的雷达波束方向图的准确性的约束。由此产生的联合优化问题有效地解决了另一种基于惩罚的迭代算法。
2022-01-25 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Joint Unicast and Multicast Beamforming with Multi-Antenna User Terminals
本文研究多小区多用户多输入多输出系统中能量有效的联合发射接收波束形成。我们认为传统的网络能源效率的度量，其中用户可以接收单播流，除了特定于组的共同组播流有一定的速率约束。目标是当用户配备有多个天线时，更有效地使用传输资源以提高能量效率。数值结果表明，通过使用额外的自由度的多播传输到私人消息单播所实现的能源效率增益。
2017-05-10 cs.IT math.IT
Hybrid Multicast/Unicast Design in NOMA-based Vehicular Caching System with Supplementary Material
在本文中，我们研究了一个多输入单输出缓存辅助非正交多址接入（NOMA）车辆的情况下，面对快速波动的车载无线信道的混合组播/单播方案。考虑到更实际的情况，不完全信道状态信息被考虑在内。在本文中，我们制定了一个优化问题，以最大限度地提高单播和速率的约束下的峰值功率，峰值回程，最小单播速率，最大组播中断概率。为了解决非凸问题，提出了一种下界松弛方法，它使原来的问题分为两个凸子问题。计算机模拟表明，提出的缓存辅助NOMA优于正交多址对应。
2020-11-22 cs.IT math.IT
Unicast-Multicast Cell-Free Massive MIMO: Gradient-Based Resource Allocation
本文研究无小区大规模MIMO中单播与多组组播联合传输的资源分配问题，提出基于加速投影梯度的AP选择与功率控制联合优化算法，在满足QoS和功率约束下将总频谱效率提升最高58%。
2024-10-04 cs.IT math.IT
Is the Performance of NOMA-aided Integrated Sensing and Multicast-Unicast Communications Improved by IRS?
本文研究IRS在NOMA辅助的ISMUC系统中是否提升性能，通过优化单播速率并采用Dinkelbach和交替优化算法，仿真表明完美SIC下速率提升，非完美SIC下几乎不变。
2023-07-26 cs.IT eess.SP math.IT
The Balanced Unicast and Multicast Capacity Regions of Large Wireless Networks
我们考虑的问题，确定缩放的$n^2$维平衡单播和$n 2^n$维平衡多播容量区域的无线网络与$n$节点均匀随机放置在一个正方形区域的区域$n$和高斯衰落信道通信。我们确定这种缩放的平衡单播和组播容量区域的$Θ(n)$方面，出$2^n$总的可能，削减。这些切割仅取决于源节点和它们的目的地节点的位置的几何形状以及它们之间的业务需求，并且因此可以容易地被评估。我们的研究结果是建设性的，并提供最佳的（在缩放意义上）的通信方案。
2010-01-21 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency of Unicast and Multigroup Multicast Transmission in Cell-free Distributed Massive MIMO Systems
在本文中，我们考虑联合单播和多组组播无小区分布式大规模多输入多输出（MIMO）系统，同时考虑基于信道估计的副导频分配策略，导频污染和不同的预编码方案。在导频分配策略下，我们推导了单播和多播用户的最小均方误差（MMSE）信道状态信息（CSI）估计。在给定信道状态信息的情况下，推导了最大比传输（MRT）、迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE）波束形成下的下行链路可达速率的闭式表达式。基于这些表达式，我们提出了一种有效的功率分配方案，通过解决多目标优化问题（MOOP）之间的最大化最小频谱效率（SE）的组播用户和最大化单播用户的平均SE与非支配排序遗传算法II（NSGA-II）。此外，MOOP被转换为深度学习（DL）问题，并通过无监督学习方法来解决，以进一步提高计算效率。数值结果验证了所推导的闭式表达式的准确性以及无小区分布式大规模MIMO系统中单播和多组组播联合传输方案的有效性。各种系统参数下的SE分析和这两个相互冲突的优化目标之间的权衡区域为系统优化提供了许多灵活性。
2022-03-09 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
Dirty Paper Coded Rate-Splitting for Non-Orthogonal Unicast and Multicast Transmission with Partial CSIT
非正交单播和多播（NOUM）传输系统允许在相同的时间-频率资源块中与单播流联合地发送旨在给所有接收机的多播流。虽然具有发射机处的完美信道状态信息（CSIT）的两用户多天线NOUM的容量是已知的并且通过具有叠加编码（SC）的脏纸编码（DPC）辅助的NOUM来实现，但是具有部分CSIT的多天线NOUM的容量和容量实现策略仍然未知。在这项工作中，我们专注于部分CSIT设置，并作出两个主要贡献。首先，我们表明，线性预编码的速率分割（RS），依赖于单播消息分成公共和私有部分，共同的部分与多播消息和线性预编码在发射机上一起编码，可以实现更大的速率区域比DPC辅助NOUM与部分CSIT。其次，我们研究了脏纸编码速率分裂（DPCRS），它结合了RS和DPC。我们发现，DPCRS辅助NOUM的速率区域扩大超过传统的DPC辅助NOUM和线性预编码的RS辅助NOUM与部分CSIT。
2020-12-14 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Hybrid Precoding Design for Integrated Multicast-Unicast Millimeter Wave Communications with SWIPT
在本文中，我们研究了能量有效的混合预编码设计的综合多播-单播毫米波（毫米波）系统中，同时考虑无线信息和功率变换在接收端。我们在基站（BS）处采用两个稀疏射频链天线结构，即，全连接和子阵列结构，并根据不同的结构设计基于码本的模拟预编码。然后，我们制定了一个联合的数字多播，单播预编码和功率分配比优化问题，以最大限度地提高系统的能量效率，而在BS的最大发射功率和最小收获的能量在接收机被认为是。由于直接求解公式化问题的困难，我们将分数阶目标函数等价地转化为减法形式，并提出了一种双循环迭代算法来求解，外循环采用经典的双截迭代算法。对于内循环，我们利用逐次凸逼近技术将问题转化为凸问题，并提出了一种迭代算法来求解;同时，为了降低内循环的复杂度，我们提出了一种基于迫零（ZF）技术的低复杂度迭代算法。具体地说，ZF技术被应用到消除单播间干扰和一阶泰勒近似被用于凸化的非凸约束在原问题。最后，通过仿真比较了不同方案下所提算法的性能.
2020-02-11 cs.IT eess.SP math.IT
Graph-Theoretic Characterization of The Feasibility of The Precoding-Based 3-Unicast Interference Alignment Scheme
最近提出了一种新的基于预编码的会话间网络编码（NC）方案，该方案将最初为无线干扰信道设计的干扰对齐技术应用于有向无环网络的3-单播问题。这项工作的主要结果是3-单播干扰对齐方案的可行性的图论表征。为此，我们首先研究了点对点网络信道增益与底层图结构之间的几个关键关系。这样的关系是至关重要的，当表征图形-理论上的可行性预编码为基础的解决方案。
2013-05-02 cs.IT math.IT
Rate-Splitting for Multi-Antenna Non-Orthogonal Unicast and Multicast Transmission: Spectral and Energy Efficiency Analysis
在非正交单播和多播（NOUM）传输系统中，在单播流上的功率域中叠加针对所有接收器的多播流。在每个接收器处需要一层连续干扰消除（SIC）以在解码其预期单播流之前移除多播流。在本文中，我们首先表明，线性预编码的1层速率分裂（RS）的策略在发射机可以有效地利用现有的SIC接收机架构。我们进一步提出了基于广义RS和功率域非正交多址接入（NOMA）的多层传输策略。两个不同的目标进行了研究的预编码器的设计，即，最大化的加权和速率（WSR）的单播消息和最大化的系统能量效率（EE），都受到服务质量（QoS）的所有消息的速率要求和总功率约束。提出了一种基于加权最小均方误差（WMMSE）的算法和一种基于连续凸逼近（SCA）的算法来分别解决WSR和EE问题。数值结果表明，建议的RS辅助NOUM传输策略是更频谱和能量效率比传统的多用户线性预编码（MU-LP），正交多址（OMA）和功率域NOMA在广泛的用户部署（具有多样性的信道方向，信道强度和质量的信道状态信息在发射机）和网络负载（欠载和过载制度）。对于下行链路多天线NOUM传输，它是优越的。
2019-09-19 cs.IT math.IT
Two-Layered Superposition of Broadcast/Multicast and Unicast Signals in Multiuser OFDMA Systems
我们研究了在无线环境中，一个共同的和$K$独立的消息从一个源到多个用户的最佳传递策略。特别地，在下行链路多用户OFDMA系统中考虑广播/多播和单播信号的两层叠加。在文献和工业中，两层叠加通常被认为是在简单但次优的正交复用（OM）和最优但复杂的全层非正交复用之间做出折衷的实用方法。在这项工作中，我们表明，只有两个层是必要的，以实现最大的总和速率时，共同的消息具有更高的优先级比$K$个人单播消息，和OM不能在一般情况下的总和速率最优。我们开发了一种算法，找到了最佳的功率分配在两个层和整个OFDMA无线电资源在静态信道和一类衰落信道。考虑两个主要用例：i）当具有上行链路能力的$K$用户请求公共和独立消息时的多播和单播复用，以及ii）当公共消息以仅接收设备为目标并且具有上行链路能力的$K$用户另外请求独立消息时的广播和单播复用。最后，我们开发了一种基于LTE-A-Pro物理层的广播/多播和单播叠加传输的收发器设计，并在具有多径传播的移动环境中通过数值评估表明，与正交方案相比，容量的提高可以转化为显着的实际性能提升3GPP规范中的方案。我们还分析了实际信道估计的影响，并表明，即使估计误差和不完善的干扰消除的两层叠加系统的频谱效率或覆盖区域方面的显着收益仍然可用。
2019-12-04 cs.IT math.IT
Multicast and Unicast Superposition Transmission in MIMO OFDMA Systems with Statistical CSIT
针对仅具备统计CSIT的MIMO OFDMA下行系统，本文提出多播与单播叠加传输及资源分配算法，证明其DoF优势并通过5G农村宏小区仿真验证网络吞吐量增益。
2023-09-29 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Non-Orthogonal Multicast and Unicast Transmission of Cell-Free Massive MIMO Systems with SWIPT
研究了无小区大规模多输入多输出（MIMO）系统中基于分层复用（LDM）的非正交多播和单播传输的能量有效资源分配，其中每个用户设备（UE）同时执行无线信息和功率传输。首先，以封闭形式导出多播和单播服务的可实现数据率以及每个UE处的接收射频（RF）功率。基于分析结果，非光滑和非凸优化问题的能源效率（EE）最大化，这是一个具有挑战性的分数规划问题的复杂约束。为了适应大规模访问的设置，一阶算法的发展，以寻找初始可行点和近最优解。此外，设计了一种加速算法，以提高收敛速度。数值结果表明，所提出的一阶算法可以获得与二阶算法几乎相同的EE，但具有更低的计算复杂性，这为无小区大规模MIMO系统中的大规模接入提供了新的算法优势。
2020-07-20 cs.IT math.IT
Joint User Grouping, Scheduling, and Precoding for Multicast Energy Efficiency in Multigroup Multicast Systems
针对单小区多用户MISO下行信道中的多组组播场景，研究了用户分组、调度（或接纳控制）和预编码的联合设计，以优化能量效率。注意到现有的EE的定义未能考虑组的大小，一个新的度量称为多播能量效率（multicast energy efficiency，EEE）的建议。在这种情况下，联合设计被认为是最大限度地提高了可持续发展，EE和预定用户。首先，在二进制变量（与分组和调度相关）的帮助下，将联合设计问题表示为混合布尔分式规划问题，从而便于分组、调度和预编码变量的联合更新。此外，提出了几种新的优化公式，以揭示目标和相关约束中凸/凹结构的隐藏差异。此后，我们提出了一个凹凸程序框架为基础的迭代算法，每个优化标准，分组，调度和预编码变量在每次迭代中共同更新。最后，我们比较了三个设计标准的性能，三个性能指标，即可扩展性，EE，并通过蒙特卡洛模拟预定用户。这些模拟确定了对系统优化的需求和改进。
2020-05-14 cs.IT eess.SP math.IT
Dynamic Joint Scheduling of Anycast Transmission and Modulation in Hybrid Unicast-Multicast SWIPT-Based IoT Sensor Networks
针对基于SWIPT的物联网传感器网络中分离式接收机能耗高的问题，结合集成接收机架构，提出UMSM联合调度算法，在满足吞吐量与采能约束下实现更优的采能与吞吐量性能。
2023-07-17 cs.IT cs.NI cs.SY
Distributed Precoding Design for Multi-Group Multicasting in Cell-Free Massive MIMO
我们考虑多组多播预编码设计无小区大规模多输入多输出（MIMO）系统。为了优化发送和接收波束成形策略，我们专注于最小化的最大均方误差（MSE）的总和在多播组，然后近似的总和MSE，以简化计算和信令。我们采用了一种迭代的双向训练方案与上行链路和下行链路预编码的导频协作设计的多组多播预编码器在每个基站和组合器在每个用户设备在分布式的方式。引入了附加的组特定上行链路训练资源，其完全消除了对用于信道状态信息（CSI）交换的回程信令的需要。我们还提出了一个更简单的分布式预编码设计，仅基于组特定的导频，这可能是有用的情况下，稀缺的训练资源。数值结果表明，所提出的分布式方法大大优于传统的无小区的大规模MIMO预编码设计，只依赖于本地CSI。
2022-11-10 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficient Multicast Precoding for Multiuser Multibeam Satellite Communications
以最大化多播多波束卫星通信的能量效率为目标，研究了在总功率和服务质量约束下的预编码设计问题。由于原EE最大化问题是非凸的，通过引入一些变量并利用一阶Taylor下界逼近，将其转化为一个凹凸分式规划问题.基于Charnes-Cooper变换，将其转化为凸问题。然后提出了一种迭代算法来设计能量有效的预编码。为了找到算法的可行初始点并保证算法的收敛性，迭代求解了另一个具有非负松弛变量和正惩罚参数的凸优化问题。特别地，通过多波束卫星通信信道实测数据对算法进行了验证。
2020-02-17 cs.IT eess.SP math.IT
Precoding-Based Network Alignment For Three Unicast Sessions
我们考虑的问题，网络编码跨越三个单播会话的有向无环图，其中每个发送器和接收器连接到网络通过一个单一的边缘的单位容量。我们考虑一个网络模型，其中网络的中间部分只执行随机线性网络编码，并将我们的方法限制为基于预编码的线性方案，其中预编码器使用预编码矩阵对源符号进行编码。我们适应基于预编码的干扰对齐技术，最初开发的无线干扰信道，构建一个基于预编码的线性方案，我们称为{ \em基于预编码的网络对齐方案（PBNA）}。此设置与无线干扰信道之间的主要区别在于，网络拓扑可能会在传输矩阵的元素之间引入相关性，我们将其称为耦合关系，并且可能会影响PBNA的可实现速率。我们确定所有可能的这种耦合关系，并解释这些耦合关系的网络拓扑结构和多项式时间算法来检查这些耦合关系的存在。最后，我们表明，根据网络中存在的耦合关系，基于预编码的线性方案实现的最佳对称速率可以只取三个可能的值，所有这些都可以通过PBNA实现。
2014-05-21 cs.IT math.IT
On the Feasibility of Precoding-Based Network Alignment for Three Unicast Sessions
我们考虑了在有向无环图上的三个单播会话的网络编码问题，当每个会话都有最小割时。Das等人先前的工作采用了基于预编码的干扰对齐技术，该技术最初是针对无线干扰信道开发的，特别是针对该问题。我们将这种方法称为基于预编码的网络对齐（PBNA）。与无线设置类似，PBNA渐近地达到最小割的一半;与无线设置不同，其可行性取决于图结构。Das等人提供了关于特定预编码矩阵的PBNA的一组可行性条件。然而，该集合由无限数量的条件组成，这在实践中是不可能检查的。此外，这些条件是纯代数的，没有关于图结构的解释。本文首先证明了Das.等人对于PBNA关于任何预编码矩阵的可行性也是必要的。然后，使用两个图相关的属性和度计数技术，我们减少了设置只有四个条件。这种减少使一个有效的算法，用于检查PBNA的可行性在一个给定的图。
2012-05-19 cs.IT math.IT
Max-Min Fair Transmit Precoding for Multi-group Multicasting in Massive MIMO
研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统中物理层多播的下行预编码问题。我们研究的最大最小公平性（MMF）的问题，在发射机的信道状态信息（CSI）被用来设计预编码向量，最大限度地提高系统的最小频谱效率（SE），给定固定的功率预算的上行链路训练和下行链路传输。我们的系统模型占信道估计，导频污染，任意路径损耗，和多组组播。我们考虑六种不同的传输技术（单播和多播），不同的导频分配策略（专用或共享导频分配），和不同的预编码方案（最大比传输和迫零）的情况下，并得出可实现的频谱效率为所有可能的组合。然后，我们解决这些情况下的每一个的MMF问题，并为任何给定的导频长度，我们找到SE最大化上行链路导频和下行链路数据传输策略，所有在封闭形式。我们使用这些结果绘制大规模MIMO多播设计的一般准则，对于给定数量的基站天线，用户数量和相干间隔长度，我们确定的多播方案，应使用。
2017-05-31 cs.IT math.IT
Frame Based Precoding in Satellite Communications: A Multicast Approach
在目前的工作中，被认为是一个多波束卫星，采用积极的频率复用对增加所提供的吞吐量。针对前向链路，目标是采用多天线信号处理技术，即线性预编码，来管理波束间干扰。在这方面，基本的实际限制，即卫星通信标准的刚性框架结构和板上每个天线的功率限制，在这里被认为是。因此，讨论了在每个天线约束下的基于最佳帧的预编码的概念。这包括在不改变通信标准的基础成帧结构的情况下对发射信号进行预编码。在目前的工作中，建立了基于帧的预编码问题与通用信号处理问题的连接，该通用信号处理问题是将独立的公共数据集传送到不同的用户组。这种模型被称为物理层多播到多个同信道组。基于最近的研究结果，加权公平每天线功率受限的多组组播预编码器用于基于帧的预编码。这些解决方案的吞吐量性能相比，多播感知启发式预编码方法在一个现实的多波束卫星的情况下。因此，所提出的方法的收益是量化的，通过广泛的数值结果。
2015-07-09 cs.IT math.IT
Clustering Strategies for Multicast Precoding in Multi-Beam Satellite Systems
下一代多波束卫星通信体系结构将大量利用全频率重用方案以及干扰管理技术，例如，预编码或多用户检测，以大幅增加系统吞吐量。在这个框架中，我们解决了多播预编码的用户选择问题，制定它作为一个聚类问题。通过引入一种新的数学框架，我们设计了固定/可变大小的聚类算法，将用户分组为同时预编码和服务的集群，同时最大限度地提高系统吞吐量。数值模拟被用来验证所提出的算法，并确定主要的系统级权衡。
2019-01-28 cs.IT math.IT
Hybrid Precoding for Multi-Group Physical Layer Multicasting
下一代无线网络将可能依赖于大规模天线系统，无论是大规模多输入多输出（MIMO）还是毫米波（mmWave）系统。因此，传统的全数字预编码器不适合于物理层多播，因为它们需要每个天线元件的专用射频链。在本文中，我们表明，在一个多组多播系统中，任意数量的发射天线，$G$多播组，和任意数量的用户在每个组中，可以实现任何全数字预编码器的性能，只有$G$无线电频率链使用建议的混合多组多播结构。
2017-03-30 cs.IT math.IT
Hybrid Precoding for Multi-Group Multicasting in mmWave Systems
已知多播波束成形可以提高频谱效率。然而，它的好处和挑战的混合预编码器设计在毫米波（mmWave）系统仍然研究不足。为此，本文研究了混合发射预编码器（具有任意数量的有限分辨率相移）和接收组合器的毫米波多组多播的第一联合设计。我们提出的设计利用半定松弛（SDR），交替优化和Cholesky矩阵因式分解，依次优化数字/模拟预编码器在发射机和组合器在每个接收机。通过考虑多天线架构的接收器，我们的设计显着提高了系统的整体性能。具体地说，在只有两个接收天线的情况下，每个接收消息的平均发射功率提高了$ 16.8\% $，而成功的信息接收提高了$ 60\% $。我们通过大量的模拟证明，即使在具有挑战性的场景下（即，当共处一地的用户属于不同的多播组时）。
2020-02-03 cs.IT eess.SP math.IT
Pilot-Aided Distributed Multi-Group Multicast Precoding Design for Cell-Free Massive MIMO
该研究针对无蜂窝大规模MIMO系统，提出基于双向导频训练的全分布式多组多播预编码方案，通过组特定上行训练资源消除CSI回程信令，本地优化预编码器，性能显著优于传统仅依赖本地CSI的方案。
2024-01-31 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Power Allocation and Precoding for Network Coding based Cooperative Multicast Systems
针对采用非再生网络编码的2-N-2协作多播系统，提出了两种分别基于发送端统计信道状态信息（CSI）和瞬时s->r CSI的功率分配方案，并分别采用隔离预编码器和分布式预编码器，以获得全分集增益，进一步提高系统性能。最后，我们证明了联合瞬时s-> rCSI的功率分配和分布式预编码器的设计达到最佳性能。
2020-03-16 cs.IT math.IT
Hybrid Precoding for Physical Layer Multicasting
本文研究了在有限射频链路数下物理层组播的下行链路传输预编码问题。为了解决RF硬件约束，我们考虑被划分为高维RF预编码器和低维基带预编码器的混合预编码器。考虑RF链上的总发射功率约束，目标是最大化所有用户之间的最小（最大-最小）接收信噪比（SNR）。我们提出了一种低复杂度的算法来计算RF预编码器，实现接近最佳的最大-最小性能。此外，我们推导出一个简单的条件，在此条件下，由有限数量的RF链驱动的混合预编码相对于全数字预编码的情况不会导致最优性损失。最后，数值结果验证了算法和理论研究的有效性。
2015-11-20 cs.IT math.IT
HydraWave: Multi-Group Multicast Hybrid Precoding and Low-Latency Scheduling for Ubiquitous Industry 4.0 mmWave Communication
工业4.0预期工业设备的大规模互连（例如，传感器、执行器）来支持工厂自动化和生产。由于有线连接与自动化相协调的刚性，无线信息传输引起了极大的关注。然而，制造业的现有解决方案在应对关键性能需求方面面临着关键问题：超低延迟，高吞吐量和高可靠性。此外，无线毫米波技术的最新进展倡导混合预编码，具有可负担的硬件和出色的空间复用性能。因此，我们提出了HYDRAWAVE-一种新的范式，考虑联合设计的组调度和混合预编码多组组播，以支持无处不在的低延迟通信。我们的混合预编码器，半定松弛和Cholesky矩阵分解的基础上，有利于稳健的设计的恒模相移呈现强大的性能在一小部分的全数字预编码器所需的功率。此外，我们的新的组调度公式最大限度地减少了调度窗口的数量，同时考虑到共同调度的多播接收器的信道相关性。相比穷举搜索，这使得在高开销的最佳调度，HYDRAWAVE只会产生9.5%以上的延迟。众所周知，与其他基准方案相比，HYDRAWAVE的增益高达102%。
2020-09-02 cs.IT eess.SP math.IT
Learning-based Max-Min Fair Hybrid Precoding for mmWave Multicasting
本文研究了毫米波系统中单组多播的混合发射预编码器和模拟接收合并器的联合设计。我们提出了LB-GDM，这是一种低复杂度的基于学习的方法，它利用梯度下降与动量和交替优化来设计（i）混合发射机的数字和模拟组成部分以及（ii）每个接收机的模拟组合器。此外，我们还扩展了我们提出的方法来设计全数字预编码器。我们通过数值计算表明，实施LB-GDM在混合或数字预编码器达到最好的性能相比，竞争对手的设计基于半定松弛。具体而言，在最小信噪比方面，我们报告了全数字和混合预编码器分别高达105%和101%的增益的显着改善。
2020-02-27 cs.IT eess.SP math.IT
Symbol-level and Multicast Precoding for Multiuser Multiantenna Downlink: A Survey, Classification and Challenges
预编码通常被认为是减轻干扰和有效利用多天线下行链路信道中可用的有效手段，其中多个用户在相同的信道资源上同时被服务于独立的信息。这一领域的早期工作集中在通过构造符号块（码字）的加权线性组合来向每个用户发送单独的信息流。然而，最近的工作已经通过以下方式超越了这种传统观点：i）向用户组发送不同的数据流，以及ii）在每个符号的基础上应用预编码。在此上下文中，当前调查呈现了关于两个主轴的预编码技术的统一视图和分类：i）预编码权重的切换速率，导致块级和符号级预编码的类别，ii）每个流被寻址到的用户的数量，因此单播/多播/广播预编码。此外，分类技术进行了比较，通过代表性的数值结果，以证明其相对性能和揭示基本的见解。最后，一个开放的理论问题和实践挑战的清单，以启发在这一领域的进一步研究。
2017-03-10 cs.IT math.IT
Characterization of SINR Region for Multiple Interfering Multicast in Power-Controlled Systems
本文考虑了一个无线通信网络，由多个干扰组播会话。与每个发送器仅具有一个接收器的单播系统不同，在多播系统中，每个发送器具有多个接收器。无线单播系统中，无功率约束的信干噪功率比（SINR）的可行性取决于非负矩阵的Perron-Frobenius特征值。我们推广这一结果，并提出必要和充分条件的可行性，在无线多播系统中的SINR有和没有功率约束。研究了可行的信干噪比域及其几何性质。此外，提出了一种迭代算法，可以有效地检查可行性条件和计算可行SINR区域的边界点。
2015-05-26 cs.IT math.IT
Globally Optimal Beamforming for Rate Splitting Multiple Access
我们考虑全局最优的预编码器设计速率分裂多址在高斯多输入单输出下行链路信道的加权和速率和能量效率最大化。该算法解决了一个实例的联合多播和单播波束成形问题，包括多播和单播波束成形的特殊情况。数值结果表明，它优于国家的最先进的算法在数值稳定性和收敛速度几乎两倍。
2021-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Bandwidth Allocation for Multicast-Cache-Aided on-Demand Streaming in Wireless Networks
我们认为一个混合的流媒体内容传输方案，结合缓存启用的正交多点组播（OMPMC）和按需单点单播（SPUC）传输异构网络。OMPMC服务通过整个网络向感兴趣的用户发送缓存的文件，并且将该服务不满意的用户分配给SPUC服务以单独地服务。SPUC从核心网络获取所请求的文件，并使用蜂窝波束成形传输将它们单播到UE。我们优化的交付方案，以最大限度地减少网络中的平均资源消耗。我们制定了一个约束优化问题的缓存放置和资源分配的OMPMC组件，以及多用户波束形成方案的SPUC组件。我们应用路径跟踪方法来找到最佳的流量卸载解决方案。该解决方案描绘了消耗的资源总量和服务中断概率之间的对比。仿真结果表明，该混合方案提供了一个更好的权衡网络范围内消耗的资源量和服务中断概率，从文献中的计划相比。
2022-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Network Coding in the Setting in Which a Non-Source Node May Generate Random Keys
在存在可以访问$z$网络链路的窃听者的安全多播网络编码的研究中，通常假设源节点是生成随机密钥的唯一节点。在这种情况下，安全多播速率是很好理解的。在所有网络节点都可以生成（独立的）随机密钥的更一般的设置中，计算安全多播速率或者甚至安全单播速率已知与计算多个单播网络编码实例的（非安全）容量一样困难-这是一个众所周知的公开问题。这项工作对待中间模型的安全单播，其中只有一个节点可以生成随机密钥，但该节点不需要是源节点。该设置的安全通信速率再次以能够访问$z$网络链路的窃听者为特征。
2019-07-08 cs.IT math.IT
A Multicast Approach for Constructive Interference Precoding in MISO Downlink Channel
本文研究了联合利用数据信息（DI）和信道状态信息（CSI）的概念，以设计用于多输入单输出（MISO）下行链路信道的符号级预编码器。在这个方向上，同时的数据流之间的干扰被转换为有用的信号，可以提高下行链路传输的信号干扰噪声比（SINR）。我们提出了一种基于最大比传输（MRT）的算法，该算法联合利用DI和CSI从这些有用的信号中获益。在这种情况下，提出了一种新的框架，以最大限度地减少功耗，通过形式化的建设性干扰下行链路信道和多播信道之间的对偶。数值结果表明，所提出的计划优于其他国家的最先进的技术。
2015-05-12 cs.IT math.IT
Generalized Multicast Multibeam Precoding for Satellite Communications
研究了多波束卫星通信系统中的预编码问题。与一般的多用户多输入多输出（MIMO）蜂窝方案相比，多波束卫星架构遭受不同的挑战。首先，卫星通信标准在每个帧中嵌入多于一个用户，以便增加信道编码增益。这导致了不同的所谓的多组多播模型，其优化需要计算复杂的操作。其次，当数据业务由几个地球站（网关）生成时，预编码矩阵必须分布式计算，并获得额外的有效载荷限制。第三，由于反馈信道是不利的（大延迟和量化误差），所以预编码必须能够处理这样的不确定性。为了解决上述问题，我们提出了两阶段预编码设计，以便限制多波束干扰并增强波束内最小用户信号功率（即，规定每个波束的速率分配的功率）。提出了一种基于第一扰动模型的鲁棒预编码器。当信道状态信息被破坏时，该机制表现良好。此外，我们提出了一个每个波束的用户分组机制，连同其强大的版本，以增加预编码增益。最后，提出了一种处理多网关体系结构的方法，该方法以低的网关间通信提供高吞吐量。在接近真实的波束方向图和最新的卫星通信宽带通信标准中对设想的设计进行了评估。
2015-09-04 cs.IT math.IT
Complex Rotation-based Linear Precoding for Physical Layer Multicasting and SWIPT
以提高频谱效率为目标，针对两种多输入多输出（MIMO）通信系统，即同步无线信息和功率传输（SWIPT）和物理层多播，提出了基于复数旋转的预编码和功率分配方案。虽然针对这些问题的最先进的解决方案使用非常不同的方法，但所提出的方法使用通用工具类似地对待它们，并且对于每个节点处的任何数量的天线都有效地工作。通过使用复旋转矩阵对预编码器进行建模，可以以类似的结构来公式化和求解上述系统的目标函数（传输速率）。因此，该方法简化了MIMO系统的信令设计，并且可以通过具有一组参数来优化来降低硬件复杂度。大量的数值结果表明，所提出的方法优于国家的最先进的解决方案，这两个问题。它提高了多播的传输速率，并在SWIPT情况下实现了更高的速率-能量区域。在这两种情况下，在用户具有一个或两个天线的实际重要设置中，改进是显著的（20%-30%）。此外，新的预编码器比现有的解决方案耗时更少。
2021-11-29 cs.IT math.IT
Geographical Scheduling for Multicast Precoding in Multi-Beam Satellite Systems
目前最先进的高吞吐量卫星系统通过多波束架构提供广域连接。由于下一代卫星通信（SatCom）期望实现的巨大的系统吞吐量要求，传统的4色频率复用方案不再足够，并且正在考虑用于多波束SatCom的更积极的解决方案，如全频率复用。这些方法需要先进的干扰管理技术来应对发射机处显著增加的波束间干扰，预编码，并且在接收机处，例如，多用户检测（MUD）。关于前者，在为卫星通信系统设计时出现了一些特殊的挑战。特别地，多个用户被复用在相同的传输无线电帧中，因此在计算预编码系数时必须考虑多个信道矩阵。在以前的工作中，主要集中在用户的聚类和预编码设计。然而，即使实现了显着的吞吐量增益，没有分析已执行的系统调度算法对多播预编码的影响，这通常是假设随机的。在本文中，我们专注于这方面的显示，虽然整体系统性能得到改善，随机调度程序不能正确地解决特定的情况下，预编码算法可以表现不佳。基于这些考虑，我们设计了一个地理调度算法（GSA），旨在提高在这些关键场景中的预编码性能，因此，在系统级的性能以及。通过大量的数值模拟，我们表明，建议的GSA提供了一个显着的性能改善与传统的随机调度。
2018-04-18 cs.IT math.IT
Multicast Multigroup Precoding and User Scheduling for Frame-Based Satellite Communications
目前的工作重点是宽带多波束卫星系统的前向链路，积极重用用户链路频率资源。两个基本的实际挑战，即需要帧多个用户每次传输和每个天线的发射功率限制，得到解决。为此，所谓的基于帧的预编码问题是最佳解决的物理层组播的原则下，每天线的约束下，多个同信道组。在此背景下，提出了一种新的优化问题，旨在最大化系统和速率下的个人功率约束。除此之外，该公式还进一步扩展到包括可用性限制。其结果是，和速率最优设计的高增益的权衡，以满足严格的卫星系统的可用性要求。此外，吞吐量最大化与粒度频谱效率与SINR函数，制定和解决。最后，一个多播感知的用户调度策略，基于信道状态信息，开发。因此，大量的多用户分集增益被收集。在一个现实的仿真环境中的数值结果表现出高达30%的增益超过传统的系统，即使对于7个用户每帧，而不修改传统的通信标准的帧结构。
2015-04-19 cs.IT math.IT
User Clustering for Multicast Precoding in Multi-Beam Satellite Systems
目前最先进的高吞吐量卫星系统通过多波束架构提供广域连接。然而，由于下一代卫星通信期望实现的巨大的系统吞吐量要求，传统的4色频率重用方案，即，具有两个正交极化的两个频带不再是足够的，并且随着全频率重用的发展，更积极的解决方案正在获得动力。这些方法需要先进的干扰管理技术来应对显著增加的波束间干扰，如多播预编码和多用户检测。关于前者，在为卫星通信系统设计时出现了一些特殊的挑战。特别地，为了在最小化延迟和等待时间的同时最大化资源使用，多个用户被复用在同一帧中，从而在计算预编码权重时强制考虑多个信道矩阵。在本文中，我们专注于这方面重新制定它作为一个聚类问题。在引入一个新的数学框架后，我们设计了一个基于k-均值的聚类算法，将用户分组为同时预编码和服务的集群。两个相似性度量用于此目的：用户的欧几里德距离和他们的信道距离，即，多维信道向量空间中的距离。通过大量的数值模拟，我们证实了所提出的算法，并确定驱动系统性能的参数。
2017-06-30 cs.IT math.IT
Max-Min Fair Hybrid Precoding for Multi-group Multicasting in Millimeter-Wave Channel
使用毫米波（mmWave）来应对当前带宽短缺的潜力已经促使在相同的物理尺寸中封装更多的天线元件，这允许用于mmWave通信的大规模多输入多输出（MIMO）的出现。然而，随着天线元件数量的增加，为每个天线分配单个RF链的能力变得不可行且负担不起。作为一种具有成本效益的替代方案，已经考虑了混合预编码的设计，其中有限散射信号由高维RF预编码器捕获，该预编码器由模拟移相器网络实现，随后是基带处的低维数字预编码器。本文考虑最大最小公平性问题，设计了一种低复杂度的混合预编码器，用于毫米波信道中的多组多播系统。由于两个主要原因，该问题是非平凡的：对于全数字预编码器的多组多播的原始最大-最小问题是非凸的，并且模拟预编码器在设计问题中放置了限制预编码器的可行集合的常数模块约束。因此，我们考虑一种低复杂度的混合预编码器设计来解决毫米波信道结构并从中受益。每个模拟波束形成器被设计为最大化给定组内的用户的最小匹配分量。一旦获得，数字预编码器通过求解等效信道的最大-最小问题来获得。
2021-02-14 cs.IT math.IT
Multigroup Multicast Precoding in Massive MIMO
最优物理层多播（PLM）是一个NP难问题，为了简单起见，已经在理想假设下研究了该问题，例如，在基站（BS）和用户终端（UT）处的完美信道状态信息（CSI）的可用性。随着大规模多输入多输出（MIMO）的出现，PLM已经变得更具挑战性，因为预编码器设计的计算复杂性与BS天线的数量成比例。在本文中，我们解决这些问题，通过引入计算效率的预编码器，占实际CSI采集。我们推导出可实现的频谱效率表达式的建议预编码器。然后，我们介绍了一个新的问题制定的最大-最小公平功率控制，帐户CSI采集开销，上行链路训练和下行链路传输功率。我们解决这个问题，并找到最佳的上下行链路功率控制策略的封闭形式。使用数值模拟，我们验证了我们提出的计划相比，国家的最先进的PLM计划的大规模MIMO系统的有效性。
2017-09-22 cs.IT math.IT
Distributed Decode-Forward for Relay Networks
提出了一种适用于一般N节点中继网络的单播、组播和广播编码方案。提出的分布式解码转发方案结合并推广了单跳广播信道的Marton编码和3节点中继信道的Cover-El Gamal部分解码转发编码方案。该方案的核心思想是在源端对整个网络的所有码字进行预编码，通过多个块进行多编码。该编码步骤允许这些码字隐含地携带消息的部分信息，而无需复杂的速率分割和路由。然后，在中继节点处恢复该部分信息并进一步转发。对于N节点高斯单播、多播和广播中继网络，该方案实现了从割集界到容量（区域）的0.5N比特内，而不管网络拓扑、信道增益或功率约束。粗略地说，分布式解码转发是有噪网络编码的对偶，它将压缩转发推广到单播、多播和多址中继网络。
2017-01-11 cs.IT math.IT
Signaling Design for MIMO-NOMA with Different Security Requirements
研究了两用户多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）网络中安全传输的信令设计问题。基站向所有用户广播多播数据，并且还集成附加服务、针对某些用户的单播数据以及防止窃听者的机密数据。我们将上述具有不同安全需求的MIMO-NOMA分为几种通信场景。每个场景中的相关问题都是非凸的。我们提出了一个统一的方法，称为功率分配方案，优化率方程对应的情况。该方法将安全MIMO-NOMA信道的优化问题分解为一组简单的问题，包括多播、点对点和窃听MIMO问题，对应于三种基本消息：多播、私有/单播和机密消息。然后，我们利用现有的解决方案来设计上述问题的信令，使消息传输具有高的安全性和可靠性。数值结果表明，所提出的协方差矩阵设计的安全MIMO-NOMA传输的有效性。在适用的情况下，所提出的方法也优于现有的解决方案。在没有组播消息的情况下，我们也将非凸问题转化为加权和速率（WSR）最大化问题，通过应用块连续最大化方法和推广的零对偶间隙。这两种方法各有其优点和局限性。功率分配是一个通用的工具，可以应用于MIMO-NOMA的任何组合的三个消息（组播，私人和机密），而WSR最大化显示更大的潜力，安全的MIMO-NOMA通信没有组播。在这种情况下，WSR最大化提供比功率分割方法稍好的速率。
2021-12-22 cs.IT eess.SP math.IT
Artificial-noise-aided Secure Multicast Precoding for Directional Modulation Systems
在多播场景中，所有期望的用户被划分为$K$组。每个组接收其自己的个人机密消息流。EASHINGdropper组的目标是拦截$K$机密消息流。为了实现安全传输，提出了两种安全方案：最大组接收功率加零空间（NS）投影（Max-GRP加NSP）和泄漏。前者通过在正交约束下最大化其自身的组接收功率来获得其每个组的预编码向量，并且其AN投影矩阵由来自所有组的所有期望导向向量的NS的所有基组成。后者通过将当前机密消息功率驱动到其组操纵空间来获得其期望的每组预编码向量，并且通过最大化信号泄漏噪声比（Max-SLNR）来减少其对窃听者组和其他$K-1$期望的组的功率泄漏。通过将AN视为对窃听者群有用的信号并最大化AN与泄漏噪声比（Max-ANLNR），将AN功率强制引入窃听者导向空间，设计了AN投影矩阵。仿真结果表明，所提出的两种方法在误码率（BER）和分组保密和速率方面均优于传统方法。此外，泄漏方案的性能优于Max-GRP-NSP，特别是在存在方向测量误差的情况下。然而，后者不需要信道统计参数，因此与前者相比更简单。
2017-12-27 cs.IT math.IT
Unicast Barrage Relay Networks: Outage Analysis and Optimization
阻塞中继网络（BRN）是建立在快速合作洪泛原语上的自组织网络，而不是传统的点对点链路抽象。受控阻塞区域（CBR）可用于包含用于单播和多播的此洪泛原语，从而实现空间重用。在本文中，个人CBR的行为被描述为一个马尔可夫过程，模型潜在的合作中继传输。对于给定的拓扑结构，CBR的中断概率以封闭形式存在，并且该概率考虑了相邻CBR之间的衰落和共信道干扰（CCI）。通过这种准确的分析框架，本文着手优化BRN通过找到最佳的大小，每个CBR中包含的中继的数量，最佳的中继位置时，他们被约束为躺在一条直线上，和码率，最大限度地提高运输能力。
2015-10-23 cs.IT cs.NI math.IT
GSVD-Based Precoding in MIMO Systems With Integrated Services
这封信认为，两个接收机多输入多输出（MIMO）高斯广播信道模型与综合服务。具体来说，我们结合了两种服务消息，并同时为他们服务：一个多播消息的目的是为两个接收器和一个机密消息的目的是只有一个接收器。机密信息对未经授权的接收者来说是绝对安全的。由于业务消息的耦合性，寻求满足容量要求的发送协方差矩阵是一个困难的问题。因此，我们提出了一种基于广义奇异值分解（GSVD）的次优预编码方案。GSVD在发射机和接收机之间产生几个虚拟正交子信道。在满足组播服务质量（QoMS）约束的前提下，以最大化保密率为目标，对组播消息和保密消息的子信道分配和功率分配进行联合优化。由于这个问题本身是复杂的，一个差分凹（DC）算法，连同一个穷举搜索，被利用来处理功率分配和子信道分配，分别。数值结果来说明我们所提出的策略的有效性。
2016-11-26 cs.IT math.IT
Taming the latency in multi-user VR 360$^\circ$: A QoE-aware deep learning-aided multicast framework
沉浸式虚拟现实（VR）应用需要超高数据率和低延迟以实现平稳操作。因此，在本文中，旨在改善多用户VR无线视频流中的VR体验，提出了一种深度学习辅助方案，用于最大限度地提高低延迟交付视频块的质量。其中，预测的视场（FoV）和观看360 $^\circ$ HD VR视频的观看者的位置的相关性被利用来实现主动的以FoV为中心的毫米波（mmWave）物理层多播传输。该问题被视为一个帧质量最大化问题，受到严格的延迟约束和网络稳定性。然后，该问题被解耦成一个HD帧请求准入和调度子问题和匹配理论游戏制定解决的调度子问题相关联的请求从集群的用户毫米波小小区基站（SBS）的单播/组播传输。此外，为了逼真的建模和仿真目的，利用了真实的VR头部跟踪数据集和基于门控递归单元（GRU）的深度递归神经网络（DRNN）。大量的仿真结果表明，内容重用的用户群高度重叠的FoV带来的组播减少VR帧延迟在12%。主动性进一步推动了这种减少，主动性将反应式单播和多播基线的平均延迟减少了一半，同时将HD传输率保持在98%以上。最后，强制执行严格的延迟界限缩短了延迟尾部，如第99百分位数中13%的低延迟所示。
2020-01-10 cs.IT math.IT
