Reverse Compute and Forward: A Low-Complexity Architecture for Downlink Distributed Antenna Systems
我们考虑一个分布式天线系统，其中$L$天线终端（AT）连接到中央处理器（CP）通过数字无差错链路的有限容量$R_0$，并服务于$L$用户终端（UT）。该系统模型已被广泛研究的上行链路和下行链路，这是一般的多址中继和广播中继网络的实例。在这项工作中，我们专注于下行链路，并提出了一种新的下行链路预编码方案昵称为“反向量化计算和转发”（RQCoF）。对于这个计划，我们获得可实现的速率，并与现有的文献中的最先进的比较。我们还提供了一个现实的网络与衰落和路径损耗与$K > L$ UT的仿真结果，并表明，基于信道的用户选择产生很大的好处，基本上消除了秩不足的问题，在系统矩阵。
2012-02-07 cs.IT math.IT
Downlink Power Allocation for STAR-RIS-Assisted Cell-Free Massive MIMO with Multi-antenna Users
本文提出了一种基于ADMM的分数规划算法，用于STAR-RIS辅助的无中心大规模MIMO系统中多天线用户的下行链路功率分配，实现了20%以上的SE提升。
2025-12-20 cs.IT math.IT
Performance Analysis for Physical Layer Security in Multi-Antenna Downlink Networks with Limited CSI Feedback
发射端的信道状态信息（CSI）对基于多天线网络的物理层安全性能具有重要意义。具体地说，CSI不仅有利于提高合法信道的容量，而且可以用来降低窃听信道的性能。因此，保密率相应地增加。本文主要研究了多用户多天线下行链路网络中各态历经保密和速率随合法用户信道状态信息反馈量的变化规律。此外，还详细研究了遍历秘密和率在两种极端情况下的渐近性质。最后，我们的理论主张得到了数值结果的证实。
2013-06-17 cs.IT math.IT
Quantized Precoding for Multi-Antenna Downlink Channels with MAGIQ
提出了一种多天线、贪婪、迭代和量化（MAGIQ）的下行链路预编码算法。MAGIQ允许与正交频分复用（OFDM）直接集成。MAGIQ进行了比较，现有的三种算法的信息速率和复杂度：量化线性预编码（QLP），SQUID，和ADMM为基础的算法。信息速率通过使用有限调制集的下限来测量，并且复杂度通过乘法和比较的数量来测量。MAGIQ和ADMM实现了类似的信息速率，具有类似的复杂性瑞利平坦衰落信道和一个比特量化每实维，他们优于QLP和SQUID高阶调制。
2018-03-02 cs.IT math.IT
High-Mobility OFDM Downlink Transmission with Large-Scale Antenna Array
在这种通信中，我们提出了一种新的接收机设计高流动性的正交频分复用（OFDM）下行链路传输与大规模的天线阵列。下行链路信号经历具有挑战性的快速时变传播信道。时变性质源自由于收发器振荡器频率偏移（OFO）和多个多普勒频移而引起的多个载波频率偏移（CFO）。让接收到的信号首先通过精心设计的波束成形网络，该网络可以在空间域中用足够数量的接收天线分离多个CFO。进一步提出了多普勒频移和OFO的联合估计方法。然后，可以对每个波束形成分支执行常规的单CFO补偿和信道估计方法。该接收机设计避免了复杂的时变信道估计，这与传统方法有很大不同。更重要的是，该方案可以应用于常用的时变信道模型，如Jakes信道模型。
2017-05-18 cs.IT math.IT
Subcarrier-Chunk Assignment With Power Allocation and Multiple-Rate Constraints for Downlink OFDMA
我们考虑下行链路OFDMA中，用户施加不同的比例速率约束，和一个基站希望最大限度地提高用户速率的子载波分配（SA）和功率分配（PA）。为了达到这个目的，我们提出了一个基于块的SA和低复杂度PA算法。数值结果表明，无论是单小区系统还是多小区系统，所提出的SA和PA方案都能在保持与速率约束较小偏差的情况下，提供比现有方案更高的平均最小可达速率。
2017-07-21 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
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
Stepwise Transmit Antenna Selection in Downlink Massive Multiuser MIMO
由于大规模MIMO系统的RF电路中的大功率消耗，诸如能量效率或带宽效率的实际相关性能度量既不一定是总发射功率的单调函数，也不一定是有源天线的数量的单调函数。然而，在这些系统中，最佳天线选择在计算上是不可行的。在本文中，我们提出了一种迭代算法来优化发射功率和所选天线的子集受到非单调性能指标在大规模多用户MIMO设置。数值结果给出了能源效率，并表明，对于几个设置所提出的算法报告的选择的天线的最佳数量显着小于发射天线的总数。这一事实表明，在几个大规模MIMO场景中的天线选择不仅降低了硬件复杂度和RF成本，而且提高了系统的能量效率。
2018-02-19 cs.IT math.IT
Downlink Power Allocation for Stored Variable-Bit-Rate Videos
在本文中，我们研究了蜂窝网络下行链路中多个可变比特率（VBR）视频流的功率分配问题。我们考虑一个确定性模型的VBR视频流量和有限的播放缓冲区在移动用户。我们的目标是推导出最佳的下行链路功率分配的VBR视频会话，使得视频数据可以在不引起播出缓冲区上溢和下溢的情况下，以及时的方式交付。该问题是一个非线性非凸优化问题。我们分析了凸性条件的制定问题，并提出了一个两步贪婪的方法来解决这个问题。我们还开发了一个分布式算法的基础上的对偶分解技术。所提出的算法的性能进行了验证与仿真使用VBR视频轨迹在现实场景下。
2011-05-03 cs.IT math.IT
Interference Reduction in Multi-Cell Massive MIMO Systems II: Downlink Analysis for a Finite Number of Antennas
对于下行链路多小区预编码，通常假设在基站（BS）处共享全局信道信息。在每个BS配备有大量天线的大规模多输入多输出（MIMO）系统的背景下，共享瞬时衰落信道系数消耗大量资源。要考虑实际可实现的方法，我们在本文中研究的干扰减少预编码的基础上使用的大规模衰落系数，依赖于路径损耗模型和独立于一个特定的天线。我们专注于下行链路多小区预编码设计时，每个基站配备了一个实际上有限数量的天线。在这种操作制度下，导频污染不是主要的干扰源，需要减轻所有类型的干扰。本文使用优化方法设计预编码方法，使网络中的所有用户都能获得相同的服务质量（QoS），即，最大化所有用户之间的最小信号与干扰加噪声比（SINR）。所提出的优化问题被证明是拟凸的，并且可以得到最优解。我们还提出了低复杂度的次优算法，通过上行链路和下行链路的对偶。仿真结果表明，所提出的预编码方法提高了5%的中断率超过1000倍，相比其他已知的干扰抑制技术。
2014-11-15 cs.IT math.IT
Low-Resolution Precoding for Multi-Antenna Downlink Channels and OFDM
下行链路预编码被考虑用于多径多输入单输出信道，其中基站使用正交频分复用和低分辨率信令。提出了一种量化坐标最小化（QCM）算法，并将其性能与其他预编码算法进行了比较，包括平方无穷范数松弛（SQUID），多天线贪婪迭代量化（MAGIQ）和最大安全裕度预编码。MAGIQ和QCM实现了最高的信息速率，QCM具有最低的复杂度，以乘法的数量来衡量。计算导频辅助信道估计和数据辅助信道估计的信息速率。5G低密度奇偶校验码的比特出错率证实了信息理论计算。在发射机处具有不完善信道知识的仿真表明，QCM和SQUID的性能以与具有高分辨率量化器的迫零预编码类似的方式下降。
2022-08-29 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Optimization for Physical Layer Security in Multi-Antenna Downlink Networks with QoS Guarantee
在这封信中，我们考虑了一个多天线下行链路网络中的安全用户（SU）与被动窃听共存。这种网络有两个设计要求。第一，信息应以保密和有效的方式传递。第二，服务质量（QoS），即延迟敏感性，应该被考虑以满足实时无线业务的需求。为了满足这两个要求，我们结合了物理层安全技术的基础上切换波束形成的能量有效的功率分配。该问题被表述为最大化的保密能量效率受到延迟和功率约束。通过求解优化问题，我们得到了一个能量有效的功率分配方案。数值结果验证了该方法的有效性。
2013-02-20 cs.IT math.IT
A Comparative Study of Downlink MIMO Cellular Networks with Co-located and Distributed Base-Station Antennas
尽管人们普遍认为在蜂窝网络中通过在基站（BS）侧使用更多的天线可以实现实质性的容量增益，但是BS天线拓扑结构对容量缩放行为的影响却知之甚少。在本文中，我们提出了一个下行链路的单用户多输入多输出（MIMO）系统中，BS天线是共同位于中心或分组到均匀分布的天线簇在一个圆形小区的遍历容量的比较研究。通过假设BS天线的数量和用户天线的数量以固定比率$L\gg 1$趋于无穷大，渐近分析揭示了在这两种情况下的平均每天线容量随$L$而递增，但是对于共置和分布式BS天线布局，分别以$\log_2 L$和$\tfracα{2}\log_2 L$的数量级递增，其中$α>2$表示路径损耗因子。分析进一步扩展到多用户的情况下，其中一个1-tier（7-cell）MIMO蜂窝网络与$K\gg 1$均匀分布的用户在每个小区被认为是。通过假设BS天线的数量和用户天线的数量以固定比率$L\gg K$趋于无穷大，给出了在每个BS处采用块对角化（BD）的下行链路速率性能的渐近分析。它示出的平均每天线速率与共置和分布式BS天线布局的规模在$\log_2 \tfrac{L}{K}$和$\log_2 \frac{(L-K+1)^{α/2}}{K}$的顺序，分别。本文还讨论了小小区MIMO蜂窝网络的速率性能，指出了在下一代蜂窝网络中采用大量分布式基站天线的重要性。
2014-06-09 cs.IT math.IT
Asymptotic Rate Analysis of Downlink Multi-user Systems with Co-located and Distributed Antennas
人们对分布式天线系统的性能评估进行了大量的研究。它们中的大多数假设一个规则的基站（BS）天线布局的BS天线的数量通常是小的。随着蜂窝系统中基站天线阵列规模越来越大，研究基站天线布局对系统速率性能的影响变得越来越重要。本文提出了一种比较研究的渐近速率性能的下行链路多用户系统与多个基站天线是共同定位或均匀分布在一个圆形小区。研究了最大比传输（MRT）和迫零波束形成（ZFBF）两种典型的线性预编码方案，分析了基站天线布局对系统速率性能的影响。分析表明，当基站天线数$L$和用户数$K$无限增长，而$L/K{\rightarrow}\upsilon$，MRT和ZFBF的共址天线（CA）布局的渐近平均用户速率是比值$\upsilon$的对数函数。相比之下，对于分布式天线（DA）布局，平均用户速率的缩放行为密切依赖于预编码方案。例如，在ZFBF的情况下，平均用户速率随着$L, K{\rightarrow} \infty$和$L/K{\rightarrow}\upsilon{>}1$无限制地增长，这表明当BS天线$L$的数量大时，可以实现CA布局上的实质速率增益。然而，当采用MRT时，增益变得微不足道。
2013-12-02 cs.IT math.IT
Joint Downlink-Uplink Beamforming for Wireless Multi-Antenna Federated Learning
研究无线多天线联邦学习的联合下行-上行波束成形设计，提出基于交替优化的低复杂度算法最小化全局损失上界，显著优于传统分离链路设计并逼近无误通信的理想性能。
2023-07-01 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Multi-User Downlink URLLC-OFDMA Systems
在本文中，我们研究的资源分配下行正交频分多址（OFDMA）系统的目标，使超可靠的低延迟通信（URLLC）。为了满足URLLC对时延的严格要求，在资源分配算法设计中考虑了短分组通信的影响。特别是，资源分配设计制定为一个加权的系统和吞吐量最大化问题的服务质量（QoS）约束的URLLC用户。公式化的问题是非凸的，因此，找到全局最优解需要很高的计算复杂性。因此，提出了一种基于连续凸优化的算法，以寻找具有多项式时间复杂度的次优解。仿真结果表明，所提出的算法设施URLLC和显着提高系统的总吞吐量相比，两个基准计划。
2019-01-17 cs.IT math.IT
Dynamic Joint Uplink and Downlink Optimization for Uplink and Downlink Decoupling-Enabled 5G Heterogeneous Networks
第五代（5G）移动网络中以用户为中心和个性化服务的概念鼓励诸如动态非对称上行链路/下行链路资源分配和小区到具有解耦上行链路和下行链路（DeUD）接入的用户的弹性关联的技术解决方案。在本文中，我们开发了一种联合上行链路和下行链路优化算法DeUD使能的无线网络的自适应联合上行链路和下行链路带宽分配和功率控制，在不同的链路关联策略。基于小区间干扰的一般模型，我们提出了一个三步优化算法，以联合优化的上行链路和下行链路的带宽分配和功率控制，使用固定点的方法为非线性运营商的单调性或不单调性，最大限度地提高每个链路的服务质量满意度的最低水平，受到一般类的资源（功率和带宽）的约束。我们提出的数值结果说明了在现实世界中的网络模拟器的理论研究结果，并显示我们的解决方案相比，传统的比例公平资源分配计划在耦合的上行链路和下行链路（CoUD）接入和新的链路关联计划在DeUD的优势。
2016-12-15 cs.IT math.IT
Max-Min Power Control in Downlink Massive MIMO with Distributed Antenna Arrays
在本文中，我们研究了最优下行链路功率分配在大规模多输入多输出（MIMO）网络与分布式天线阵列（DAA）在相关和不相关信道衰落。在DAA大规模MIMO中，基站（BS）由多个天线子阵列组成。值得注意的是，天线子阵列部署在DAA大规模MIMO小区内的任意位置。因此，距离相关的大尺度传播系数是不同的，从用户到这些不同的天线子阵列，这使得功率控制的一个具有挑战性的问题。我们假设网络以时分双工模式操作，其中每个BS经由上行链路导频获得信道估计。基于信道估计，BS在下行链路中执行最大比传输。然后，我们推导出一个封闭形式的信号干扰噪声比（SINR）的表达式，其中的信道受到相关衰落。基于信干噪比表达式，我们提出了一种全网最大最小功率控制算法，以确保网络中的每个用户接收到统一的服务质量。数值结果表明DAA大规模MIMO提供的性能优势。对于某些特定场景，DAA大规模MIMO可以将平均每用户吞吐量提高高达55%。此外，我们表明，信道衰落协方差是一个重要的因素，在决定DAA大规模MIMO的性能。
2020-10-25 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Downlink Cellular OFDMA Systems: Part I - Optimal Allocation
在这对文件（第一部分和第二部分在这个问题），我们调查的问题，在扇区化的两个小区的下行链路OFDMA系统受到多小区干扰的功率控制和子载波分配。如WiMAX所建议的，我们假设可用带宽的第一部分可能被不同的基站重用（并且因此受到多小区干扰），并且带宽的第二部分以正交方式在不同的基站之间共享（并且因此受到保护免受多小区干扰）。虽然多小区资源分配的问题在这种情况下是非凸的，我们在第一部分中提供的全球解决方案的一般形式。特别是，最佳的资源分配原来是“二进制”的意义上说，除了在每个小区中的最多一个非授权用户，任何用户接收数据，或者在重用的带宽或在受保护的带宽，但不是在这两个。最优资源分配的确定实质上归结为后一个最优位置的确定。
2009-08-28 cs.IT math.IT
Max-Min Multi-Cell Aware Precoding and Power Allocation for Downlink Massive MIMO Systems
针对下行多小区大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种最大最小多小区正则迫零（Max-MinMCA-RZF）预编码和功率分配方案。一般相关信道模型被认为是，和所采用的信道状态信息（CSI）捕获模型包括估计误差和导频污染的影响。我们使用随机矩阵理论的结果，以获得确定性的等价物，建议的最大-最小功率分配在大系统的限制，这仅仅取决于统计CSI，但不是对个人的信道实现。我们的数值计算结果表明，建议的最大-最小MCA-RZF预编码器实现了一个显着更高的网络范围内的最小速率比MCA-RZF和传统的RZF预编码器与均匀的功率分配，分别，以及传统的RZF预编码器与最大-最小功率分配。
2017-04-30 cs.IT math.IT
Downlink and Uplink Decoupling in Two-Tier Heterogeneous Networks with Multi-Antenna Base Stations
为了提高未来蜂窝网络的上行链路性能，最近已经示出了将下行链路（DL）和上行链路（UL）关联解耦的想法，以在覆盖和速率性能方面提供显著的增益。然而，所有的工作都仅限于SISO网络。因此，为了研究在多天线基站（BS）设置中由DL和UL解耦提供的增益，我们研究了由多天线BS和单天线用户设备（UE）组成的两层异构网络。我们使用最大比合并（MRC）作为一个线性接收机在BS和随机几何工具，我们推导出易于处理的信号干扰比（SIR）覆盖概率和速率覆盖概率的表达式。我们观察到，随着两层的波束成形增益的差异增加，由解耦关联提供的SIR覆盖概率方面的增益比非解耦关联降低。我们进一步观察到，当两层的天线数量不对称时，那么我们需要在解耦关联的顶部进一步偏向毫微微层，以平衡负载并获得最佳速率覆盖概率。
2017-02-06 cs.IT math.IT
Close-Form Design of Antenna-Constrained Multi-Cell Multi-User Downlink Interference Alignment
本文研究了多小区多用户干扰网络中的下行信道。目标是提出封闭形式的设计，以获得自由度（DoF）在高信噪比区域的网络组成的基站（BS）作为发送器和移动台（MS）作为接收器。考虑到实际系统，BS和MS都具有有限的天线，使得干扰对齐的设计受到可行性条件的高度约束。设计的重点是从BS发送侧和MS接收侧两者探索子空间中的对准的潜在机会。新的IA计划蜂窝下行链路信道的因果动态过程的形式相反，传统的静态IA计划。对于不同的实现，从所有方面比较系统条件，包括天线使用、CSI开销和计算复杂性。本文的研究范围涵盖了多种典型的多小区多用户网络模型。第一种是$K$ -cell全连接蜂窝网络;第二种是具有两个相邻干扰链路的Wyner循环蜂窝网络;第三种是具有单个相邻干扰链路的Wyner循环蜂窝网络，分别考虑小区边缘和小区内部用户。
2012-11-18 cs.IT math.IT
Downlink Pilots are Essential for Cell-Free Massive MIMO with Multi-Antenna Users
针对多天线用户场景下有效信道矩阵不硬化的问题，提出基于导频的下行链路估计方案并推导迫零合并的SE表达式，证明下行链路导频对提升无小区大规模MIMO系统SE的必要性。
2024-04-29 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Robust MISO Downlink Precoder Design With Per-Antenna Power Constraints
本文考虑了多输入单输出（MISO）下行链路系统，旨在减轻在基站（BS）的信道状态信息（CSI）的不完善的影响的波束形成器的设计。该设计的目标是最小化指定的信号干扰噪声比（SINR）目标的中断概率，同时满足每天线功率约束（PAPC），并以较低的计算成本。基于对稳健波束形成的偏移最大化技术的见解，以及关于最优性条件的结构的观察，开发了涉及闭合形式表达式的评估的低复杂度迭代算法。为了进一步降低计算成本，算法被开发用于迫零（ZF）和最大比传输（MRT）波束成形方向的每个天线功率约束的变体。在MRT的情况下，我们的低复杂度版本的系统具有大量的天线可能是独立的利益。所提出的算法扩展到系统的PAPC和总功率约束。仿真结果表明，所提出的鲁棒设计可以提供显着的收益，在中断概率，同时满足PAPC。
2017-04-25 cs.IT math.IT
Downlink Spectral Efficiency of Cell-Free Massive MIMO Systems with Multi-antenna Users
本文研究了一种无小区的大规模多输入多输出（MIMO）系统，其接入点（AP）和用户都配备了多个天线。考虑两种传输协议。在第一传输协议中，不存在下行链路导频，而在第二传输协议中，提出下行链路导频以改善系统性能。在这两种传输协议中，用户使用基于最小均方误差的连续干扰消除（MMSE-SIC）方案来检测期望信号。对于分析，我们首先推导出一个一般的频谱效率公式与任意边信息的用户。然后推导出不同传输协议的频谱效率的解析表达式。为了提高系统的频谱效率（SE），最大-最小公平功率控制（PC）应用于第一协议通过使用其SE的封闭形式的表达式。由于推导第二种协议的SE的闭合形式的性能表达式的计算复杂度，我们将第一种协议的最优功率系数应用于第二种协议。数值结果表明，无论系统中的用户数量如何，两种协议结合多天线用户是实现次优SE的前提。
2020-04-24 cs.IT math.IT
Complexity Analysis of Joint Subcarrier and Power Allocation for the Cellular Downlink OFDMA System
考虑蜂窝下行链路正交频分多址（OFDMA）系统，其中单个发射机在多个离散子载波上向多个接收机发送信号。为了适应快速的信道波动，发射机应该能够动态地分配子载波和功率资源。假设完美的信道知识，我们制定的联合子载波和功率分配问题的两个优化问题：第一个是最小化的总发射功率受服务质量约束，第二个是最大化的系统效用函数受功率预算约束。在这封信中，我们表明，联合子载波和功率分配问题的上述配方一般是NP-困难的。我们还确定了几个子类的问题是多项式时间可解的。
2014-08-25 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Downlink NOMA Systems: Key Techniques and Open Issues
本文介绍了下行非正交多址（NOMA）系统中资源分配（RA）的研究进展，重点介绍了用户配对（UP）和功率分配（PA）算法。前者利用用户间的信道增益差异进行用户配对，以获得较高的容量增益;后者为每个簇内的用户分配功率，以平衡系统吞吐量和用户公平性。此外，本文引入了集群公平性的概念，并提出了divideand-next-largest difference为基础的UP算法，以分配容量增益之间的NOMA集群在一个控制的方式。此外，在用户具有预定义的服务质量时，多输入多输出NOMA（MIMO-NOMA）和MIMO-OMA的性能进行了比较。仿真结果验证了NOMA相对于OMA的优越性。最后，文章为下行NOMA中RA的进一步研究提供了思路。
2017-12-30 cs.IT math.IT
Impact of Underlaid Multi-antenna D2D on Cellular Downlink in Massive MIMO Systems
在本文中，我们考虑了一个大规模的多输入多输出（MIMO）下行链路系统下的多天线D2D用户设备（UE）的网络。每个D2D发射机（Tx）使用其所有天线来朝向其期望的D2D接收机对信息进行波束成形，该D2D接收机仅使用单个天线进行接收。虽然D2D Tx处的波束成形减少了对相邻蜂窝UE（CUE）的D2D干扰，但是由于大规模MIMO基站处的高度定向波束成形，蜂窝对D2D干扰也是可忽略的。对于以上提出的系统，我们分析CUE（$R^{c,d}$）的平均每用户频谱效率（SE）作为D2D区域频谱效率（ASE）的函数。我们的分析揭示，对于固定的D2D ASE（$R_0^{(d)}$）和固定数量的D2D天线（$N$），随着D2D Tx（$λ$）密度的增加，$R^{c,d}$增加（对于足够大的$λ$）并且接近基本极限$R_{\infty}^{c,d}$作为$λ\to \infty$。而且，$R_{\infty}^{c,d}$仅通过比率$\frac{R_{0}^{(d)}}{N-1}$依赖于$R_{0}^{(d)}$和$N$，即，对于给定的基本极限$R_{\infty}^{c,d}$，D2D ASE可以随着$N$的每次加倍而近似加倍。
2016-03-30 cs.IT math.IT
Nearly Optimal Resource Allocation for Downlink OFDMA in 2-D Cellular Networks
在本文中，我们提出了一个资源分配算法扇区化的二维（2-D）OFDMA蜂窝网络的下行链路假设统计信道状态信息（CSI）和分数频率复用。所提出的算法可以实现在一个分布式的方式，而不需要任何中央控制单元。在快衰落瑞利信道和高斯分布多小区干扰的条件下分析了其性能。我们表明，这种简单算法的发射功率往往随着用户数量增长到无穷大而达到与满足所有用户速率要求所需的最小功率相同的极限，即，所提出的资源分配算法是渐近最优的。作为这种渐近分析的副产品，我们表征的重用因子的相关值，仅取决于网络的平均状态。
2010-09-12 cs.IT math.IT
Analysis and Optimization of Inter-tier Interference Coordination in Downlink Multi-Antenna HetNets with Offloading
具有卸载的异构网络（HetNet）被认为是满足未来无线业务的高数据率需求的有效方式。然而，卸载的用户遭受强烈的层间干扰，这降低了卸载的益处，并且是系统性能的主要限制因素之一。在本文中，我们研究了干扰置零（IN）方案，通过仔细管理层间干扰的卸载用户在下行链路两层HetNet与多天线基站，以提高系统性能。利用随机几何的工具，我们首先推导出一个易于处理的表达率覆盖概率的IN计划。然后，通过研究其阶，我们得到了最优的设计参数，即，可以用于IN的自由度，以最大化速率覆盖概率。最后，分析了3GPP LTE中无干扰管理的简单卸载方案和多天线版本的几乎空白子帧（ABS）方案的速率覆盖概率，并比较了IN方案与这两种方案的性能。分析和数值计算结果表明，IN方案可以获得良好的性能增益，这两个计划，特别是在大天线制度。
2014-11-12 cs.IT math.IT
Joint Optimal Number of RF chains and Power Allocation for Downlink Massive MIMO Systems
本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统的下行链路，其中包括一个单小区基站（BS）配备了大量的天线服务于多个用户。由于射频链的数量越来越大，本文考虑的系统模型假设一个不可忽略的电路功耗。因此，这项工作的目的是找到RF链消耗的功率和发射功率之间的最佳平衡。首先，假设用户之间的功率分配相等，解析地得到了待激活的RF链的最优数目，然后，对于给定数目的RF链，解析地得到了用户之间的最优功率分配。基于这些分析，我们提出了一种迭代算法，联合计算最佳数量的RF链和最佳功率分配向量。仿真验证了分析结果，并显示了所提出的算法提供的高性能。
2015-07-20 cs.IT math.IT
Optimal Base Station Antenna Downtilt in Downlink Cellular Networks
根据最近的研究，当基站（BS）天线和用户设备（UE）天线之间的绝对高度差大于零时，下行链路（DL）蜂窝网络的面积频谱效率（ASE）性能将随着全负载超密集网络（UDN）中的网络密集化而持续降低并最终为零，这被称为ASE崩溃。我们重新审视这个问题，通过考虑的BS天线下倾的下行链路网络容量的影响。通常，在实际网络中，BS和UE之间存在高度差。通常利用天线下倾来调整垂直天线方向图的方向，从而增加接收信号功率或降低小区间干扰功率以改善网络性能。从覆盖概率和ASE两个方面研究了基站天线下倾与下行网络容量的关系。推导了覆盖概率和ASE的解析结果，发现对于每个基站密度，存在一个最优天线下倾以获得最大的覆盖概率。此外，我们推导出数值可解的最佳天线下倾，这是一个函数的基站密度的表达式。我们的理论和数值结果表明，应用最佳天线下倾后，网络性能可以得到显着改善。具体地，利用最佳天线下倾，ASE崩溃可以在基站密度方面延迟近一个数量级。
2018-02-21 cs.IT cs.NI 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
Multi-Antenna Users in Cell-Free Massive MIMO: Stream Allocation and Necessity of Downlink Pilots
本文研究了多天线用户在无中心大规模MIMO中的应用，提出了一种基于导频的下行链路估计方案，通过数值分析展示了下行链路导频对频谱效率的提升作用。
2025-12-29 cs.IT eess.SP math.IT
Receiver Concepts and Resource Allocation for OSC Downlink Transmission
基于单时隙自适应多用户信道的语音服务（VAMOS）已经被标准化为全球移动通信系统（GSM）的扩展。VAMOS的目标是增加GSM的容量，同时保持与传统系统的向后兼容性。为此，采用正交子信道（OSC）概念，其中两个高斯最小频移键控（GMSK）信号在相同时隙中以相同载波频率发射。为了充分利用OSC可能的容量增益，新的接收机概念是必要的。与可以采用多个天线的基站相反，移动站通常仅配备有一个接收天线。因此，下行链路接收机的设计是一个非常具有挑战性的任务。本文介绍了OSC下行链路传输的接收机处的信道估计、用户分离和均衡的不同概念。此外，必须通过合适的下行链路功率和资源分配算法来提高系统容量。对基站的可用信息做出现实的假设，提出了一种联合功率和无线电资源分配的算法。仿真结果表明，所提出的信道估计算法，均衡方案，联合无线资源和功率分配算法在现实的VAMOS环境中的优异性能。
2013-10-14 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
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
Receive Combining vs. Multi-Stream Multiplexing in Downlink Systems with Multi-Antenna Users
在具有许多用户的下行链路多天线系统中，复用增益受到发射天线$N$的数量和这些天线的使用的严格限制。假设在多天线用户处的接收天线的总数远大于$N$，可以利用许多不同的发送/接收策略来实现最大复用增益。例如，可以利用接收天线的多余数量来调度具有接近正交的有效信道的用户，用于对具有良好调节的信道的用户进行多流复用，和/或实现干扰感知接收组合。在本文中，我们试图回答的问题，如果$N$数据流应该被划分在几个用户（每个用户的许多流）或许多用户（每个用户的几个流，使接收组合）。分析结果表明，用户选择，空间相关性，异构用户条件，和不完善的信道采集（量化或估计误差）的影响性能时，发送最大数量的流或每个预定用户一个流-在数据流分配的两个极端。虽然在先前的工作中已经报道了关于这个主题的矛盾观察，但我们表明，选择许多用户并为每个用户分配一个流（即，利用接收合并）是现实条件下的最佳候选。这可以通过对空间相关性的可证明的更强弹性和多用户分集的更大益处来解释。这一基本结果对下行链路系统的设计具有积极意义，因为它降低了用户设备的硬件要求，并简化了吞吐量优化。
2014-07-24 cs.IT math.IT
Practical Channel Estimation for Pinching-Antenna Systems: Serial vs. Parallel and Downlink vs. Uplink?
Central China Normal University（华中师范大学）
本文研究了针尖天线系统中串行与并行信道估计协议的性能差异，指出在不同模型下串行和并行协议各有优劣，串行协议在实际损耗模型中表现更优，而并行协议在理想无损耗模型中表现更优。
2025-12-22 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Downlink URLLC in Massive MIMO systems with Power Allocation
大规模MIMO由于其高空间自由度而被视为低延迟通信的主要推动者。大规模MIMO的信道硬化和良好的传播特性对于多个URLLC设备的复用特别重要。然而，信道硬化和空间复用的实际效用严重依赖于信道知识的准确性。当多个低延迟设备被复用时，获取准确知识的成本变得至关重要，并且不清楚有多少设备可以被服务于延迟可靠性要求以及应该分配多少导频符号。本文研究了在下行链路中实现高频谱效率和高可靠性之间的权衡，通过采用各种功率分配策略，最大比和最小均方误差预编码器。结果表明，采用最大-最小SINR功率分配方式可以获得最佳的可靠性，但总频谱效率较低。
2020-07-09 cs.IT math.IT
On Channel Reciprocity to Activate Uplink Channel Training for Downlink Wireless Transmission in Tactile Internet Applications
我们确定，第一次，信道互易性的要求，以激活上行链路信道训练，而不是下行链路信道训练，以实现更高的数据率的下行链路传输从多天线基站到单天线用户。我们首先推导出新的封闭形式的表达式，通过考虑有限块长度的影响，实现了两个信道训练策略的数据率的下限。这两种策略的性能比较结果取决于在上行链路信道训练中使用的信道互易性的量。然后，我们推导出最小信道互易性的近似表达式，使上行链路信道训练优于下行链路信道训练。通过数值计算结果，我们证明了这种最小信道互易性随着块长度的减小或发射天线数量的增加而减小，这表明了激活具有多个发射天线的短分组通信的上行链路信道训练的必要性和益处。这项工作提供了关键的和前所未有的指导方针，选择通道训练策略和通道互惠校准，提供了宝贵的见解减少延迟的触觉互联网应用。
2018-01-10 cs.IT math.IT
Full-Duplex Radio for Uplink/Downlink Wireless Access with Spatially Random Nodes
研究了一种全双工（FD）多天线接入点（AP）与单天线半双工（HD）空间随机用户通信以支持同时上行（UL）/下行（DL）传输的问题。由于FD节点固有地受到干扰（LI）的约束，我们研究了基于最大比合并（MRC）/最大比传输（MRT）的AP的预编码方案，迫零以及使用随机几何工具的UL和DL和速率最大化的最佳方案。为了摆脱洞察系统的性能，简单的表达式为单天线/完美的LI消除/可忽略的节点间干扰的情况下也提出。我们表明，在AP处的FD预编码提高了UL/DL总和速率，因此可以实现HD模式的性能的加倍。特别是，我们的研究结果表明，这些令人印象深刻的性能增益基本上保持不变，即使LI取消是不完美的。此外，FD和HD模式之间的相对性能差距随着发射/接收天线的数量变大而增加，而对于MRC/MRT方案，增加FD AP处的接收天线数量在总速率方面比增加发射天线数量更有益。
2015-10-23 cs.IT math.IT
Downlink Multi-Antenna Heterogeneous Cellular Network with Load Balancing
我们建模和分析异构蜂窝网络与多天线BS（多天线HetNets）与K类或层的基站（BS），这可能会有所不同的发射功率，部署密度，发射天线的数量，服务的用户数量，传输方案，和路径损耗指数。我们表明，在多天线HetNet的小区选择规则可能会显着不同的单天线HetNet由于跨层的多天线传输方案的可能差异。虽然它是具有挑战性的，以获得确切的小区选择规则，即使最大化的信号与干扰加噪声比（SINR）在接收机，我们表明，添加适当选择的层相关的小区选择偏置在接收功率产生一个接近的近似。假设任意的选择偏差为每一层，简单的表达式，下行链路的覆盖范围和速率。对于覆盖率最大化，每个层所需的选择偏差以封闭形式给出。由于这种与偏置的连接，与单天线HetNet相比，多天线HetNet可以在某些机制中更自然地跨层平衡负载，其中通常需要大的小区选择偏置来将业务卸载到小小区。
2014-11-03 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Uplink-Downlink Resource Allocation for OFDMA-URLLC MEC Systems
本文研究了移动边缘计算（MEC）系统中多用户正交频分多址（OFDMA）超可靠低延迟通信（URLLC）的资源分配算法设计。为了实现严格的端到端的延迟和可靠性要求的URLLC MEC系统，我们提出了联合上下行资源分配和有限块长度传输。此外，我们提出了一个部分的时间重叠之间的上行链路和下行链路帧，以尽量减少端到端的延迟，这引入了新的时间因果关系的约束。然后，所提出的资源分配算法被公式化为在关于最大允许计算时间内计算的URLLC用户比特的数量的最小服务质量的约束下最小化网络的总加权发射功率的优化问题，即，计算任务的端到端延迟。由于优化问题的非凸性，找到全局最优解需要高的计算复杂性，这对于实时应用是不可容忍的。因此，提出了一种基于逐次凸逼近的低复杂度算法来寻找高质量的次优解。我们的仿真结果表明，所提出的资源分配算法设计，促进了应用程序的URLLC MEC系统中，并产生显着的功耗节省相比，基准计划。
2020-05-10 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
Movable Antenna Empowered Downlink NOMA Systems: Power Allocation and Antenna Position Optimization
针对 MISO 下行 NOMA 中用户配备可移动天线的场景，提出联合优化功率分配与天线位置的 SCA-AO 方案，提升平均和速率并降低中断概率。
2024-08-08 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Beamforming with Pinching-Antenna Assisted MIMO Systems
本研究探讨了多用户MIMO下行传输中采用夹持天线系统（PAS）的混合波束成形问题，通过联合优化数字预编码器和夹持元件激活位置以最大化加权和速率，并开发了一种基于分数规划的低复杂度迭代算法，显著提升了系统吞吐量。
2025-02-03 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Design of Digital and Analog Processing for Downlink C-RAN with Large-Scale Antenna Arrays
在具有大规模天线阵列的毫米波通信系统中，传统的数字波束成形可能不是成本有效的。一个有前途的解决方案是实现混合波束成形技术，它包括低维数字波束成形，然后是模拟射频（RF）波束成形。本文研究了云无线接入网（C-RAN）架构下混合波束赋形的优化问题。在C-RAN系统中，数字基带信号处理功能通过有限容量前传链路从远程无线电头端（RRH）迁移到“云”中的基带处理单元（BBU）。具体而言，这项工作解决了联合优化数字波束成形和前传量化策略在BBU，以及RF波束成形在RRH的问题，与最大化的加权下行链路总速率的目标。前传容量和每RRH功率约束连同对RF波束成形矩阵的恒模约束一起被强制执行。提出了一种基于逐次凸逼近和松弛恒模约束的迭代算法。数值仿真结果验证了该方法的有效性。
2017-04-03 cs.IT math.IT
On Optimal Power Allocation for Downlink Non-Orthogonal Multiple Access Systems
非正交多址接入（NOMA）通过连续干扰消除（SIC）实现功率域复用，并且已被视为用于5G通信的有前途的技术。NOMA的全部益处取决于所有用户的资源分配，包括功率分配和信道分配，然而，这导致混合整数规划。在文献中，最优功率分配仅在某些特殊情况下才能找到，而功率分配和信道分配的联合优化通常需要穷举搜索。在本文中，我们研究了下行NOMA系统中的资源分配。作为主要贡献，我们分析了在不同的性能标准下，给定的信道分配在多个信道上的最优功率分配。具体地，我们考虑了NOMA系统中的最大最小公平性、加权和速率最大化、带服务质量（QoS）约束的和速率最大化、带权值或QoS约束的能量效率最大化。我们还明确考虑到顺序约束的权力，用户在每个通道上，这是经常被忽视的现有作品，并表明他们有一个显着的影响SIC在NOMA系统。然后，我们提供了封闭或半封闭形式的考虑标准的最优功率分配。我们还提出了一个低复杂度的有效方法，联合优化的信道分配和功率分配NOMA系统中的匹配算法与最优功率分配。仿真结果表明，联合资源优化使用我们的最优功率分配产生更好的性能比现有的计划。
2017-07-20 cs.IT math.IT
Echo State Networks for Self-Organizing Resource Allocation in LTE-U with Uplink-Downlink Decoupling
其中用户可以在异构小小区网络（SCN）的上行链路和下行链路中与不同基站相关联的上行链路-下行链路解耦最近引起了极大的关注。然而，大多数现有的工作集中在LTE SCN中的简单关联机制，其仅在授权频带中操作。相比之下，在本文中，针对在未许可频带（LTE-U）中并入LTE的SCN研究了具有上行链路-下行链路解耦的资源分配的问题。这里，用户可以在与不同的基站相关联的同时接入授权和未授权频带。这个问题被制定为一个非合作的游戏，结合用户关联，频谱分配，和负载均衡。为了解决这个问题，提出了一种基于回声状态网络的机器学习框架的分布式算法，使用该算法，小型基站在仅具有关于网络和用户状态的有限信息的情况下自主地选择其最优频带分配策略。结果表明，所提出的算法收敛到一个平稳的混合策略分布，构成一个混合策略纳什均衡的研究游戏。仿真结果表明，所提出的方法产生了显着的收益，在第50百分位数的用户，达到60%和78%，分别相比，Q学习和Q学习没有解耦的总和率。结果还表明，ESN显着提供了一个相当大的减少信息交换的无线网络。
2016-10-11 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Secure Multi-User Downlink MISO-URLLC Systems
本文研究了安全多用户下行超可靠低延迟通信（URLLC）的资源分配算法设计。为了增强物理层安全性，基站（BS）配备有多个天线，并且由BS注入人工噪声（AN）以削弱窃听者的信道。为了满足安全URLLC系统中严格的延迟要求，采用短分组传输（SPT），并考虑资源分配设计。资源分配算法设计被公式化为最小化总发射功率的优化问题，同时保证关于URLLC用户的发射比特数、分组错误概率、信息泄漏和延迟的服务质量（QoS）约束。由于优化问题的非凸性，找到全局解需要高的计算复杂性。因此，我们提出了一个低复杂度的算法，基于逐次凸逼近（SCA）找到一个次优的解决方案。我们的仿真结果表明，所提出的资源分配算法设计，确保了保密的URLLC用户的传输，并产生显着的功率节省相比，基线方案。
2020-02-26 cs.IT math.IT
Constant Envelope Precoding for Power-Efficient Downlink Wireless Communication in Multi-User MIMO Systems Using Large Antenna Arrays
我们考虑具有N个天线的基站（BS）和M个单天线用户之间的下行链路蜂窝多用户通信，即，N × M高斯广播信道（GBC）。在仅平均总发射功率约束（APC）下，BS处的大型天线阵列（具有数十个到数百个天线）最近已经被示出为利用简单的预编码技术实现显著的多用户干扰（MUI）抑制。然而，在实践中构建大型阵列将需要廉价/功率高效的射频（RF）电子组件。有助于使用最省电的RF组件的发射信号的类型是恒定包络（CE）信号。在某些温和的信道条件下（包括i.i.d.衰落），我们分析表明，即使在严格的每天线CE传输约束（与APC相比），MUI抑制仍然可以实现与大型天线阵列。我们的分析还表明，与一个固定的M和增加的N，总的发送功率可以降低，同时保持恒定的信号干扰噪声比（SINR）的水平在每个用户。我们还提出了一种新的低复杂度CE预编码方案，使用它，我们确认我们的分析观察i.i.d.瑞利衰落信道，通过蒙特卡罗仿真。在每天线CE约束下的信息和速率的仿真示出，对于固定的M和固定的期望和速率，所需的总发射功率随着N的增加而线性地减小，即，时间复杂度为O（N）此外，就实现固定的期望信息总速率所需的总发射功率而言，尽管有严格的每天线CE约束，所提出的CE预编码方案的性能接近于GBC总容量（在APC下）实现方案。
2011-11-04 cs.IT math.IT
Downlink Performance of Pilot-Reused HetNet with Large-Scale Antenna Arrays
针对宏基站（BS）和小小区（SC）节点均配备大量天线的异构网络（HetNet），研究了宏基站和小小区共享相同频谱并相互干扰时多输入多输出（MIMO）下行链路的性能。假设在宏BS和SC节点处的大规模天线阵列采用最大比传输（MRT）或迫零传输（ZFT）预编码，并且同时向所服务的用户发送数据流。提出了一种新的SC之间的导频复用模式用于信道估计。考虑到不完美的信道状态信息（CSI），MRT和ZFT的容量下限分别推导出，在封闭形式的表达式只涉及统计CSI。然后在特定的幂次缩放定律下给出了大规模阵列的渐近分析。随后，基于推导出的容量下界和渐近分析，提出了两种用户调度算法，贪婪调度算法和渐近调度算法（ASA）。ASA被证明在渐进机制中是接近最优的，并且复杂度较低。最后，推导出的封闭形式的表达式被验证是准确的预测系统性能的蒙特卡洛模拟。数值结果证明了渐近分析和用户调度方案的有效性。
2016-08-11 cs.IT math.IT
