An iALM-ICA-based Anti-Jamming DS-CDMA Receiver for LMS Systems
我们考虑一个陆地移动卫星通信系统，使用扩频技术的上行链路暴露于MT干扰攻击，和下行链路被破坏的多径衰落信道。我们提出了一种抗干扰接收机，它利用固有的低维的接收信号模型，通过制定一个强大的主成分分析（鲁棒PCA）为基础的恢复问题。仿真结果表明，该接收机优于传统的接收机的干扰信号的一个合理的秩。
2018-03-07 cs.IT math.IT
Blind Adaptive MIMO Receivers for CDMA Systems with Space-Time Block-Codes and Low-Cost Algorithms
针对多径信道下采用多发射天线和空时分组码（STBC）的直接序列码分多址（DS-CDMA）系统，提出了一种低复杂度的盲多输入多输出（MIMO）自适应线性多用户接收机。基于约束优化技术和低复杂度的随机梯度（SG）自适应算法，提出了一种空时码约束恒模（CCM）设计准则，用于空时线性接收机的参数估计。接收机的设计是利用扩频码和空时分组码的独特结构。提出了一种基于子空间方法的空时信道盲估计算法和一种高效的SG算法。针对下行链路的仿真结果表明，所提出的接收机结构和算法具有良好的性能，优于现有方法。
2014-10-21 cs.IT math.IT
Adaptive Interference Suppression for CDMA Systems using Interpolated FIR Filters with Adaptive Interpolators in Multipath Channels
在这项工作中，我们提出了一种自适应线性接收机结构的基础上，内插有限脉冲响应（FIR）滤波器与自适应插值直接序列码分多址（DS-CDMA）系统在多径信道。内插的最小均方误差（MMSE）和内插的约束最小方差（CMV）的解决方案描述了一种新的计划，在该计划中，为了减轻多址干扰（MAI）和多径传播的影响，呈现随时间变化的SNR。基于插值MMSE和CMV解决方案，我们提出了计算效率高的随机梯度（SG）和指数加权递归最小二乘型（RLS）算法的接收机和滤波器的监督和盲操作模式。算法的收敛性分析和讨论的收敛性的方法进行了两种模式的操作。下行链路的仿真实验表明，所提出的结构实现了优越的BER收敛和稳态性能，以前报告的降秩接收机在较低的复杂度。
2013-01-21 cs.IT math.IT
Downlink Achievable Rate Analysis in Massive MIMO Systems with One-Bit DACs
在这封信中，我们调查的大规模多输入多输出（MIMO）系统的下行链路性能的基站配备了一位模数/数模转换器（ADC/DAC）。考虑到基于训练的传输，我们假设基站（BS）采用线性最小均方误差（LMMSE）信道估计器，并将信道估计作为真实信道来预编码数据符号。我们推导出匹配滤波器（MF）预编码的下行链路可达速率的表达式。一个详细的分析所产生的功率效率追求使用我们的表达式的可实现的速率。数值结果验证了我们的分析。特别是，它示出，与传统的大规模MIMO系统相比，在一比特的大规模MIMO系统的性能损失可以通过在BS部署大约2.5倍多的天线来补偿。
2017-02-10 cs.IT math.IT
On the Achievable Spectral Efficiency of Spatial Modulation Aided Downlink Non-Orthogonal Multiple Access
本文提出了一种新的空间调制辅助非正交多址接入（SM-NOMA）系统。我们使用互信息（MI）来表征所提出的SM-NOMA系统的可实现的频谱效率（SE）。由于SM采用的有限字母表空间域输入，相应的MI的表达缺乏一个封闭的形式制定。因此，提出了一个下界来量化SM-NOMA系统的MI。此外，在低信噪比和高信噪比区域，它的渐近性质也从理论上进行了研究。仿真结果证实了我们提出的SM-NOMA系统的SE性能及其分析。
2017-05-18 cs.IT math.IT
On Multi-Cell Uplink-Downlink Duality with Treating Inter-Cell Interference as Noise
我们认为，在下行链路蜂窝网络建模为高斯干扰广播信道的小区间干扰作为噪声处理的信息理论的最优。建立一个新的上行链路-下行链路的对偶性，我们投在高斯干扰广播信道的问题，在高斯干扰多址接入信道，并描述了一个可实现的GDOF区域下的功率控制和治疗小区间干扰（高斯）噪声。然后，我们确定的条件下，这个可实现的GDoF区域是最佳的。
2019-01-17 cs.IT math.IT
Pilot Spoofing Attack on the Downlink of Cell-Free Massive MIMO: From the Perspective of Adversaries
该研究从攻击者视角分析无蜂窝大规模MIMO系统的下行导频欺骗攻击，推导攻击下的速率闭式解，优化攻击功率分配，并对比导频欺骗与随机干扰两类攻击的破坏效果。
2024-04-11 cs.IT math.IT
Interference Cancellation trough Interference Alignment for Downlink of Cognitive Cellular Networks
在这封信中，我们提出了通过干扰对齐在认知蜂窝网络的下行链路的干扰消除。干扰对齐有助于在主小区和辅小区之间共享空间资源，因此，它可以通过干扰消除提供更高的自由度。我们推导并描述了可实现的自由度。分析和计算了注水最优功率分配的可达和速率。
2014-11-24 cs.IT math.IT
Improved Achievable Rates for Regularized Tomlinson-Harashima Precoding in Multiuser MIMO Downlink
Tomlinson-Harashima预编码（THP）被认为是一种重要的预编码方案，因为它能够有效地消除发射机侧的已知干扰。因此，通过THP实现的信息速率优于通过常规线性预编码方案实现的信息速率。本文推导了在加性高斯白噪声（AWGN）信道下正则化THP方案的可达信息速率的一个新的下界。分析结果表明，在低信噪比范围内，该下界比原下界更紧，当信噪比趋于无穷大时，所有下界收敛到0.5xlog2（6SNR/πe）.
2011-01-04 cs.IT math.IT
Multiuser MIMO Achievable Rates with Downlink Training and Channel State Feedback
我们考虑一个MIMO衰落广播信道和计算可实现的遍历速率时，信道状态信息是通过下行链路训练在接收机获得的，它是由信道状态反馈提供给发射机。在各种假设条件下，分析和比较了非量化（模拟）和量化（数字）信道状态反馈方案。当反馈信道使用的每信道状态系数大于1时，数字反馈被示出为潜在的优越性。此外，我们表明，通过适当的数字反馈链路的设计，在反馈中的错误有轻微的影响，即使是简单的未编码调制的反馈信道上使用。我们首先讨论的情况下，一个未衰落的AWGN反馈信道与正交接入，然后衰落MIMO多址接入（MIMO-MAC）的情况下。我们表明，通过利用MIMO-MAC性质的上行链路信道，一个更好的缩放的反馈信道资源与基站天线的数量可以实现。最后，对于延迟反馈的情况下，我们表明，在现实的情况下，衰落过程具有（归一化）最大多普勒频移0 < F < 1/2，最佳复用增益的分数1 - 2F是可实现的。这项工作的一般结论是，非常显着的下行链路吞吐量是可以实现的简单而有效的信道状态反馈，只要反馈链路设计得当。
2009-05-08 cs.IT math.IT
Quantized vs. Analog Feedback for the MIMO Downlink: A Comparison between Zero-Forcing Based Achievable Rates
我们考虑一个MIMO衰落广播信道和比较可实现的遍历速率时，在发射机的信道状态信息是由模拟噪声反馈或量化（数字）反馈。数字反馈的优越性示出，与完美或不完美的CSIR，每当每个信道系数的反馈信道使用的数量大于1。此外，我们表明，通过适当的数字反馈链路的设计，在反馈中的错误有轻微的影响，即使使用非常简单的未编码调制。最后，我们表明，模拟反馈实现的分数1 - 2F的最佳复用增益，即使在反馈延迟的存在下，当衰落属于类的多普勒过程与归一化的最大多普勒频移0 <= F <= 1/2。
2007-02-05 cs.IT math.IT
Joint Iterative Power Allocation and Linear Interference Suppression Algorithms in Cooperative DS-CDMA Networks
本文提出了一种联合迭代功率分配和干扰抑制算法，用于扩频网络，该网络采用多跳和放大转发协作策略，用于上行链路和下行链路。我们提出了一个联合约束优化框架，该框架考虑了中继器之间的功率水平分配受到个人和全球功率约束和干扰抑制的线性接收机的设计。我们推导出约束的线性最小均方误差（MMSE）的参数向量，确定跨中继和线性接收机的最佳功率电平的表达式。为了解决所提出的优化问题，我们开发了具有成本效益的自适应联合功率分配算法，并估计接收机和信道的参数。的优化问题进行了分析，并表明，该问题可以有其凸性，通过适当选择的功率约束参数，这使得算法，以避免局部极小值的问题。研究的复杂性和所提出的算法的反馈通道的要求也包括完整性。仿真结果表明，所提出的算法获得了显着的增益，在现有的非合作和合作计划的性能和容量。
2013-01-01 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency of Multiple Access Fading Channels with Adaptive Interference Cancellation
在快速时变衰落环境中可靠地估计用户的信道和数据是多用户检测（MUD）技术的一个非常具有挑战性的任务，该MUD技术承诺对于诸如非正交CDMA和基于空间复用MIMO的LTE的干扰受限系统的令人印象深刻的容量增益。本文分析了DS-CDMA上行链路中传统单用户和多用户接收机的相对信道估计误差性能，并给出了它们对输出信干噪比（SINR）性能的影响。信道估计的均方误差（MSE）和可实现的频谱效率，这些接收机从输出SINR计算得到的，然后与新的自适应干扰消除接收机实现比较。结果表明，自适应接收机使用连续（SIC）和并行干扰消除（PIC）的方法提供了更好的信道估计和SINR性能，从而显着增加可实现的和数据速率。
2012-05-13 cs.IT math.IT
Massive MU-MIMO-OFDM Downlink with One-Bit DACs and Linear Precoding
大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）是未来无线通信系统的关键技术。在本文中，我们分析了基于正交频分复用（OFDM）的大规模MU-MIMO系统的下行链路性能，其中基站（BS）配备了1位数模转换器（DAC）。使用Bussgang定理，我们的特点与线性预编码器（如最大比传输和迫零）的比特出错率（BER）的性能。我们的分析考虑了在DAC之前对时域发射信号进行过采样的可能性。我们进一步开发的信息理论的和速率吞吐量与高斯输入可实现的下限。我们的研究结果表明，1位DAC在大规模MU-MIMO-OFDM下行链路中实现的性能是令人满意的，前提是BS天线的数量足够大。
2017-09-06 cs.IT math.IT
Achievable Diversity Order of HARQ-Aided Downlink NOMA Systems
非正交多址接入（NOMA）和混合自动重传请求（HARQ）的结合能够实现超可靠性、高吞吐量和多并发连接，特别是对于新兴的通信系统。本文主要研究HARQ辅助NOMA系统中断概率与发射功率的渐近缩放定律，多样性秩序针对三种基本类型的HARQ辅助下行NOMA系统进行分集阶数分析，包括I型HARQ、具有追赶合并的HARQ（HARQ-CC）和具有增量冗余的HARQ（HARQ-IR）。推导了3种HARQ辅助下行NOMA系统的分集阶数，并给出了HARQ-CC和HARQ-IR辅助下行NOMA系统的中断概率界。分析结果表明，分集阶数是传输速率递减的阶跃函数，只有在足够低的传输速率下才能实现全时分集。HARQ-IR辅助的NOMA系统具有最大的分集阶数，其次是HARQ-CC辅助的NOMA系统，然后是I型HARQ辅助的NOMA系统。此外，用户的分集阶数根据其各自的平均信道增益遵循降序。此外，我们扩大讨论的情况下，功率有效的传输和不完善的信道状态信息（CSI）。蒙特卡洛模拟最终证实了我们的分析。
2022-09-23 cs.IT math.IT
Cooperative Pilot Spoofing in MU-MIMO Systems
在这封信中，我们考虑下行链路传输的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统与迫零（ZF）预编码器存在多个攻击者。我们提出了一种协作导频欺骗攻击（CPSA），攻击者在上行链路信道训练阶段协作损害信道估计，旨在降低整个小区的下行链路吞吐量。我们首先评估CPSA对信道估计和下行链路ZF预编码设计的影响，然后推导出可实现的下行链路和速率的解析表达式。此外，我们调查的最佳攻击策略，以尽量减少可实现的下行链路和速率。我们证明了所考虑的优化问题是一个凸优化问题，因此可以方便地获得全局最优解。数值结果表明，CPSA攻击导致严重的性能恶化的攻击功率和攻击者的数量的增加。
2020-07-14 cs.IT math.IT
Outage-Efficient Downlink Transmission Without Transmit Channel State Information
本文研究了在准静态衰落高斯广播信道（BC）下行链路传输，模型延迟敏感的应用程序在缓慢时变衰落信道。系统性能的特征在于中断可达速率区域。与以前的大多数工作相比，这里的问题是研究的关键假设下，发射机只知道衰落系数的概率分布，但不知道他们的实现。对于标量输入信道，提出了两种编码方案。第一种方案被称为盲脏纸编码（B-DPC），其利用脏纸编码的鲁棒性来在发射机处执行预编码。第二种方案被称为统计叠加编码（S-SC），其中每个接收器自适应地执行连续解码，其过程由实现的衰落统计地控制。B-DPC和S-SC方案导致相同的中断可达速率区域，该区域总是主导分时的中断可达速率区域，而不管特定的衰落分布。S-SC方案可以扩展到具有多个发射天线的BC。
2007-11-10 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
Downlink Training in Cell-Free Massive MIMO: A Blessing in Disguise
无小区大规模MIMO（多输入多输出）是指分布式大规模MIMO系统，其中所有接入点（AP）协作以相干地服务所有用户设备（UE），抑制小区间干扰并减轻多用户干扰。最近的工作表明，与共址的大规模MIMO不同，\textit{channel hardening}通常在无小区的大规模MIMO中不太明显，因此从估计下行链路信道中获益很多。在这项研究中，我们调查的增益引入的下行链路波束成形训练，延伸到非正交的上行链路和下行链路导频先前提出的分析。假设单天线接入点，共轭波束成形和独立的瑞利衰落信道，我们推导出一个封闭形式的表达式为每个用户可实现的下行链路速率，解决信道估计误差和导频污染都在AP和UE侧。性能评估包括最大-最小公平功率控制、贪婪导频分配方法，以及不同容量约束技术获得的可达速率之间的比较。数值结果表明，下行波束成形训练，虽然增加了导频开销，并引入额外的导频污染，显着提高可达到的下行链路速率。即使对于大量AP，依赖于统计信道状态信息进行数据解码的UE也不是完全有效的。
2019-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Delay-Doppler Domain Tomlinson-Harashima Precoding for OTFS-based Downlink MU-MIMO Transmissions: Linear Complexity Implementation and Scaling Law Analysis
正交时频空间（OTFS）调制是最近提出的一种延迟-多普勒（DD）域通信方案，在一般无线通信中，特别是在高移动性信道中表现出良好的性能。在本文中，我们研究了DD域汤姆林森-原岛预编码（THP）的下行链路多用户多输入多输出OTFS（MU-MIMO-OTFS）传输。而不是直接应用THP基于巨大的等效信道矩阵，我们提出了一个简单的实现THP，不需要任何矩阵分解或求逆。这种简单的实现是通过DD域信道属性来实现的，即，不同的可分辨路径不共享相同的延迟和多普勒频移，这使得可以以逐个符号的方式预先消除所有DD域干扰。我们还研究了可实现的速率性能的建议计划，利用信息理论的等效模型。特别是，我们表明，该方案可以实现在高信噪比（SNR）制度的近最佳性能。更重要的是，推导出了可达速率与天线数和用户数的缩放定律，表明可达速率随天线数和用户数线性增加。我们的数值结果与我们的研究结果一致，并且与OTFS和正交频分复用（OFDM）上现有的MU-MIMO方案相比，也表现出显着的改进。
2023-01-30 cs.IT math.IT
DFT-Based Hybrid Beamforming Multiuser Systems: Rate Analysis and Beam Selection
本文考虑基于离散傅里叶变换（DFT）的混合波束形成多用户系统，研究了模拟波束选择方案的使用。我们首先分析了莱斯衰落条件下迫零（ZF）接收机和最大比合并（MRC）接收机的上行链路各态历经可达速率。然后，我们检查下行链路遍历可实现的ZF和最大比发送（MRT）预编码器的速率。介绍了长期和短期归一化方法，分别利用长期和瞬时信道状态信息（CSI）来实现下行功率归一化。此外，近似和渐近表达式的上行链路和下行链路的速率，这有助于模拟波束选择解决方案，以最大限度地提高可实现的速率。一个穷举搜索提供了最佳的结果，但为了减少时间消耗，我们诉诸于派生的速率限制，并提出了第二个选择方案的基础上的投影功率的视线（LoS）路径。然后，我们结合这两个计划的优点，提出了一个两步的计划，达到接近最佳的性能，比穷举搜索少得多的时间消耗。数值结果证实了遍历可达速率的分析结果，并揭示了所提出的两步方法的有效性。
2018-04-20 cs.IT math.IT
Secure Simultaneous Information and Power Transfer for Downlink Multi-user Massive MIMO
研究了大规模多输入多输出（MIMO）下的信息功率同时传输（SWIPT）系统下行链路安全传输问题。具有大量天线的基站（BS）向其预期用户发送能量和信息信号，但是这些信号也被主动窃听者接收。用户和窃听者采用功率分配技术，同时解码信息和收获能量。大规模MIMO有助于BS将能量集中到用户，并防止信息泄漏给窃听者。由每个用户收集的能量被用于解码信息和发送用于信道估计的上行链路导频信号。假设主动窃听者也在下行链路中收获能量，然后在上行链路训练阶段期间做出贡献。以可扩展的保密率为性能指标，给出了其封闭形式的下界。为了提供安全的传输，可实现的保密率，然后最大化，通过一个优化问题的最小收获的能量由用户和最大收获的能量由窃听者的约束。数值结果表明，使用大规模MIMO在SWIPT系统中提供物理层安全的有效性，也表明我们的保密率的封闭形式的表达式是准确的。
2020-08-10 cs.IT math.IT
Uplink and Downlink MIMO-NOMA with Simultaneous Triangularization
在本文中，我们考虑两个用户的功率域多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）系统的上行链路和下行链路预编码器的设计。我们提出了新的上行链路和下行链路的预编码和解码方案，通过分解成多个单输入单输出（SISO）-NOMA信道的用户的MIMO信道的同时三角化（ST）和低复杂度的自干扰消除在接收机处的接收机的MIMO-NOMA信道，降低解码复杂度。提出的ST MIMO-NOMA方案避免了发送端和接收端的信道反转，并充分利用了用户MIMO信道的零空间，有利于获得遍历的可达速率性能。我们的最大遍历可实现的速率区域的建议的上行链路和下行链路ST MIMO-NOMA方案的特征，并将它们与各自的上限，基线MIMO-NOMA预编码方案，和正交多址接入（OMA）。我们的研究结果表明，所提出的方案显着优于所考虑的基线MIMO-NOMA预编码方案和OMA，并有一个小的差距，以各自的上限为大多数信道条件和用户速率。此外，我们表明，一个混合方案，它执行建议的上行链路和下行链路ST MIMO-NOMA和单用户MIMO之间的分时，可以进一步提高性能。
2021-01-14 cs.IT math.IT
Sum-Rate Maximization for Linearly Precoded Downlink Multiuser MISO Systems with Partial CSIT: A Rate-Splitting Approach
研究了在发射端信道状态信息不完全的情况下，下行MU-MISO系统的和速率最大化问题。相反，现有的作品，我们认为，而非正统的传输方案。特别地，针对其中一个用户的消息被分成两部分：可以被所有用户恢复的公共部分，以及由相应用户恢复的私有部分。另一方面，其余用户通过私人消息接收他们的信息。当CSIT误差随着SNR的增加而衰减时，这种速率分裂（RS）方法被证明可以提高可实现的自由度（DoF）。在这项工作中，RS策略与线性预编码器设计和优化技术相结合，以实现在整个SNR范围内最大化的遍历SR（ESR）性能。预编码器设计的基础上部分CSIT知识，通过解决一个随机速率优化问题，使用样本平均近似（SAA）加上加权最小均方误差（WMMSE）的方法。数值结果表明，除了ESR增益，RS的好处还包括放宽CSIT质量要求和增强的可实现的速率区域相比，传统的传输与NoRS。
2016-08-24 cs.IT math.IT
Characterization of Capacity and Outage of RIS-aided Downlink Systems under Rician Fading
该研究针对莱斯衰落下RIS辅助的MISO下行系统，将容量最大化转化为L₁范数最大化问题，提出低复杂度的FD和FA最优波束成形算法，推导SNR上界与中断概率下界，验证了界的准确性。
2024-04-16 cs.IT math.IT
Optimized Training and Feedback for MIMO Downlink Channels
我们考虑MIMO衰落广播信道，其中信道状态信息是在用户终端通过下行链路训练和信道反馈被用来提供发射机信道状态信息（CSIT）的基站。反馈信道（对应的上行链路）被建模为在用户之间正交的AWGN信道。消耗的总带宽是用于下行链路训练、信道反馈和数据传输的带宽/资源的总和。假设信道遵循块衰落模型，并使用迫零波束成形，我们优化了未量化（模拟）和量化（数字）信道反馈的净可达速率。下行链路训练导频的最佳数量被认为是基本上相同的两种反馈技术，但数字反馈被示出提供一个更大的净速率比模拟反馈。
2009-05-22 cs.IT math.IT
Downlink Noncoherent Cooperation without Transmitter Phase Alignment
多小区联合处理可以减轻小区间干扰，从而提高蜂窝系统的频谱效率。大多数先前的工作已经假设来自不同基站收发器站（BTS）的相位对准（相干）传输，这在实践中难以实现。在这项工作中，非相干协作传输方案的下行链路进行了研究，它不需要相位对准。重点在于联合服务共享相同资源块的相邻小区中的两个用户。两个BTS通过回程链路部分地共享它们的消息，并且每个BTS发送两个码字的叠加，每个接收机一个码字。每个接收器解码自己的消息，并将另一个接收器的信号视为背景噪声。对于窄带传输，可实现的速率区域和最大可实现的加权和速率的特征在于优化每个BTS在其两个码字之间的功率分配（以及在多个发射天线的情况下的波束成形向量）。针对宽带（多载波）系统，提出了子载波间最优功率分配问题的对偶形式，该对偶形式可以通过数值方法有效地求解。实验结果表明，在中低信噪比的情况下，该协作方案可以显著提高和速率。
2012-09-10 cs.IT math.IT
Uplink-Downlink Duality for Integer-Forcing
考虑具有信道矩阵$\mathbf{H}$的高斯多输入多输出（MIMO）多址信道（MAC）和具有信道矩阵$\mathbf{H}^{\mathsf{T}}$的高斯MIMO广播信道（BC）。对于MIMO MAC，整数强制架构包括首先解码发送码字的整数线性组合，然后求解原始消息。对于MIMO BC，整数强制架构包括在发射机处对整数线性组合进行预反相，使得每个接收机可以通过解码整数线性组合来获得其期望的码字。在这两种情况下，整数强制提供比迫零更高的可实现速率，同时保持类似的实现复杂性。本文建立了整数强迫的上下行对偶关系，即，通过在MIMO MAC上进行整数强制可实现的任何和速率都可以通过在MIMO BC上进行整数强制而以相同的和功率来实现，反之亦然。使用这种对偶关系，它示出，整数强制可以在MIMO BC总和容量的恒定间隙内操作。最后，本文提出了一种基于对偶的迭代算法，用于选择最优波束形成和均衡向量的非凸问题，并证明了该算法收敛于局部最优。
2018-01-07 cs.IT math.IT
Limited Feedback Over Temporally Correlated Channels for the Downlink of a Femtocell Network
异构网络是一种灵活的部署模型，其依赖于低功率节点以成本有效的方式改善用户宽带体验。Femtocell是异构网络的一个组成部分，其主要目的是提高室内容量。当限制对家庭用户的接入时，毫微微小区引起不能通过与宏小区基站的协调来减轻的实质性干扰问题。在本文中，我们分析了多天线通信的下行链路上的一个宏蜂窝网络，与毫微微蜂窝覆盖。我们评估了有限反馈波束形成的可行性，反馈信道上的延迟，量化误差和来自毫微微小区的不协调干扰。我们的毫微微蜂窝基站的空间分布作为一个泊松点过程和时间相关的信道根据高斯马尔可夫模型。我们推导出宏小区用户的中断概率作为时间相关性、毫微微小区密度和反馈速率的函数。我们提出了速率回退，以最大限度地提高网络中的平均可达速率。仿真结果表明，有限反馈波束成形是一个可行的解决方案，毫微微蜂窝网络，尽管CSI不准确和干扰。它们说明了如何正确设计的速率回退提高了宏小区系统的可实现的速率。
2011-01-25 cs.IT math.IT
Two-Way Passive Beamforming Design for RIS-Aided FDD Communication Systems
可重构智能表面（RIS）能够通过低成本的反射元件提供被动波束形成增益，从而提高无线链路质量。这项工作考虑了双向无源波束形成设计在RIS辅助频分复用（FDD）系统中的RIS反射系数是相同的下行链路和上行链路，并应同时优化两个方向。我们制定了一个联合优化的发射/接收波束形成器在基站（BS）和RIS反射系数。目标是最大化下行链路和上行链路速率的加权和，其中加权参数是可调整的，以获得不同的可实现的下行链路-上行链路速率对。我们开发了一个有效的流形优化算法，以获得一个稳定的解决方案。为了比较，我们还介绍了两种启发式设计的基础上单向优化，即分时和相位平均。仿真结果表明，提出的基于流形的双向优化设计显着扩大了可实现的下行链路和上行链路的速率区域相比，两种启发式设计。它也表明，相位平均是优于分时RIS元素的数量是大时。
2021-01-25 cs.IT math.IT
Impact of Mobility on Downlink Cell-Free Massive MIMO Systems
在本文中，我们分析了无小区大规模多输入多输出（CF-mMIMO）系统的下行链路频谱效率，占信道老化（由用户移动性引起的）和导频污染的影响。我们考虑两种情况，一种是用户设备（UE）依赖于由接入点（AP）波束成形的下行链路导频来估计下行链路信道，另一种是UE利用统计信道状态信息（CSI）进行数据解码。为了进行比较，我们还考虑了蜂窝mMIMO，并推导出其可实现的频谱效率与信道老化和导频污染在上述两种情况下。我们的研究结果表明，在CF-mMIMO，下行链路训练是优选的统计CSI时，选择最佳的数据序列的长度，以最大限度地提高频谱效率。然而，在蜂窝mMIMO中，取决于用户公平性或总频谱效率是否被优先化，两种方案中的任一种可能更好。此外，即使在考虑信道老化和导频污染的影响之后，CF-mMIMO系统通常也优于蜂窝mMIMO。通过数值计算结果，我们说明了各种系统参数，如最大用户速度，上行链路/下行链路导频长度，数据持续时间，网络密度的影响，并提供有趣的见解无细胞和蜂窝mMIMO系统之间的关键区别。
2022-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Transmission under Heterogeneous Blocklength Constraints: Discrete Signaling with Single-User Decoding
在本文中，我们考虑下异构块长度约束，每个用户体验不同的干扰统计在其接收符号的下行链路广播信道。与均匀块长度的情况不同，具有短块长度发送符号块的强用户通常不能等待接收整个传输帧并执行连续干扰消除（SIC），这是由于其严格的延迟要求。即使SIC是可行的，它可能不是完美的有限块长度的约束下。为了应对延迟和可靠性要求的异质性，我们提出了一种具有离散信令和单用户解码的实用下行链路传输方案，即，没有SIC。此外，我们推导出有限块长可达速率，并将其用于指导信道编码和调制的设计。可达速率和错误概率仿真结果表明，该方案可以运行接近的基准计划，假设容量实现信令和完善的SIC。
2023-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
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
Full-Duplex Radio for Uplink/Downlink Transmission with Spatial Randomness
我们考虑具有全双工（FD）接入点（AP）的无线系统，其在下行链路（DL）信道中向调度的用户发送，同时在相同频率上在上行链路（UL）信道中同时从用户接收数据。在该系统中，AP处的干扰（LI）以及上行链路（UL）用户与下行链路（DL）用户之间的用户间干扰会导致性能下降。为了表征LI和用户间干扰的影响，我们推导出系统的中断概率和可达到的和速率的封闭形式的表达式。此外，渐近分析，揭示了系统的行为和性能退化的见解。我们的研究结果表明，在某些条件下，FD传输产生的性能增益超过半双工（HD）的操作模式。
2015-03-29 cs.IT math.IT
Finite Blocklength Regime Performance of Downlink Large Scale Networks
本文针对5G及超5G低时延需求，结合有限块长度编码理论与随机几何，分析大规模下行网络在短码字下的可达速率、中断概率与可靠性，并验证MLPCM接近最优性能。
2023-05-25 cs.IT math.IT
Exploiting Location Information to Enhance Throughput in Downlink V2I Systems
与毫米波（mmW）网络相结合的车辆到基础设施（V2I）技术可以支持用于车辆通信的高数据率，并且因此提供一组全新的服务。然而，在密集的城市环境中，行人或建筑物对毫米波窄波束造成强烈阻塞，严重恶化了传输速率。在这项工作中，我们将下行链路mmW V2I系统建模为简单的擦除广播信道，其中擦除（阻塞）事件被认为是信道的状态。虽然状态反馈可以通过协议，如自动重传请求（ARQ），我们还假设，可以通过共享的通信对等体的位置信息来估计当前的状态。我们评估，通过信息理论的方法，在这样的系统中，可实现的下行链路速率。尽管其高度的理论性质，我们的结果揭示了多少位置信息可以有助于提高下行链路数据速率，例如，作为车辆移动性（速度）的函数。
2018-05-10 cs.IT math.IT
Achievable Rate maximization by Passive Intelligent Mirrors
本文研究了使用无源智能镜（PIM）来操作多用户MISO下行链路通信。的发射功率和镜像反射系数的总和速率最大化的移动用户受到个人的QoS保证。由此产生的问题是非凸的，并解决交替最大化与优化最小化方法相结合。数值结果表明所提出的方法的优点，特别是PIM的使用增加了系统的吞吐量至少$40\%$，而不需要任何额外的能量消耗。
2018-07-19 cs.IT math.IT
Training and Feedback Optimization for Multiuser MIMO Downlink
我们考虑MIMO衰落广播信道，其中衰落信道系数在跨越相干时间$\times$相干带宽的时频块上是恒定的。在闭环系统中，通过基站发送的下行链路训练和来自每个用户终端的显式反馈来获取发射机处的信道状态信息（CSIT）。在开环系统中，CSIT通过利用上行链路训练和信道互易性来获得。我们使用一个紧密的封闭形式的下限遍历可实现的速率在CSIT错误的存在下，以优化系统的整体吞吐量，考虑到明确的开销，由于信道估计和信道状态反馈。基于实际系统的三个时频块模型，我们提供了一些有用的指导方针，为整个系统的优化。特别是，数字（量化）反馈被发现提供了一个很大的优势超过模拟（非量化）反馈。
2009-12-10 cs.IT math.IT
Performance of Downlink and Uplink Integrated Sensing and Communications (ISAC) Systems
这封信分析了综合传感和通信（ISAC）系统的基本性能。对于下行链路和上行链路ISAC，分集阶数进行了分析，以评估的通信速率（CR）和高信噪比（SNR）的斜率被揭露的CR以及感测速率（SR）。此外，可实现的下行链路和上行链路CR-SR区域的特征。结果表明，ISAC可以提供更多的自由度的CR和SR比传统的频分传感和通信系统，其中隔离的频带用于感测和通信，分别。
2022-06-16 cs.IT eess.SP math.IT
An uplink-downlink duality for cloud radio access network
上行链路-下行链路对偶性是指在相同的和功率约束下，高斯广播信道与对偶高斯多址信道具有相同的容量区域。本文研究了云无线接入网络（C-RAN）的上行链路和下行链路之间类似的二元关系，其中中央处理器（CP）通过使用有限容量前传链路连接到CP的多个远程无线电头端（RRH）协作为多个移动用户提供服务。这种C-RAN模型的上行链路对应于多址中继信道;下行链路对应于广播中继信道。本文考虑在上行链路和下行链路C-RAN中基于压缩的中继策略，其中量化噪声水平是前传链路容量的函数。如果前传容量是无限的，则应用传统的上行链路下行链路对偶。本文的主要结果是，即使当前传容量是有限的，对偶性继续保持的情况下，独立的压缩应用在每个RRH的意义上，当传输和压缩设计联合优化，上行链路和下行链路的可实现的速率区域保持相同的总功率和个人前传容量约束下。作为对偶结果的一个应用，下行链路C-RAN的功率最小化问题可以有效地解决其上行链路的基础上。
2016-06-29 cs.IT math.IT
Demo: Non-classic Interference Alignment for Downlink Cellular Networks
我们的演示旨在证明最近提出的干扰管理方案的概念，该方案在没有复杂协调的情况下减少下行链路中的小区间干扰，称为非经典干扰对齐（IA）方案。我们假设一个主基站（BS）需要服务三个用户设备（UE）而另一个BS正在引起干扰的情况。主要目标是构建对准方案;即，每个UE估计主信道系数和受干扰信道系数，计算由干扰BS丢弃的最佳无干扰方向，并将它们反馈给主BS，主BS进而应用调度以选择最佳的无小区间干扰方向。一旦该方案被建立，我们就能够测量下行干扰信道的总容量。我们运行该计划在CorteXlab;位于法国里昂的一个控制硬件设施，具有远程可编程无线电和多节点处理能力，我们说明了不同的信道实现可实现的容量增益。
2015-11-04 cs.IT math.IT
The Effect of Spatial Correlation on the Performance of Uplink and Downlink Single-Carrier Massive MIMO Systems
针对频率选择性高斯多用户信道，分析了单载波大规模MIMO系统的上行链路和下行链路。当基站天线间存在空间相关性时，我们给出了可实现的和速率的表达式。已知信道匹配滤波器预编码器（CMFP）在空间不相关的下行链路信道中性能最好。然而，我们发现，在空间相关的下行链路信道具有两个不同的相关模式，并在高的长期平均功率，其他两个预编码器有更好的性能。对于上行链路信道，信道中的部分等效噪声消失，并且与信道匹配滤波器均衡器（CMFE）相比，实现两个常规均衡器导致更好的性能。对均匀线阵和均匀平面阵的计算结果进行了验证。在后者中，由于更多的相关性，空间相关信道的性能下降更大，但相对于信道匹配滤波器预编码器或均衡器的性能增益也更大。在高度相关的情况下，性能可以是信道匹配滤波器预编码器或均衡器的性能的显著倍数。
2019-10-08 cs.IT math.IT
An Upper Bound on the Sum Capacity of the Downlink Multicell Processing with Finite Backhaul Capacity
在本文中，我们研究了上界的下行链路多小区处理模型的回程容量有限的简单情况下，2个基站和2个移动用户的总容量。它被建模为两个用户的多路访问钻石通道。它包括通过有限容量的正交链路从中央处理器到基站的第一跳，以及通过高斯干扰信道从基站到移动用户的第二跳。使用多址菱形信道和高斯MIMO广播信道的逆工具导出逆。数值结果表明，在中等回程容量范围内，该上界比现有的上界有了很大的提高，其结果是，上界与已知可实现方案的分时速率之和之间的差距显著减小.
2016-09-03 cs.IT math.IT
Joint User Association and Power Control for Load Balancing in Downlink Heterogeneous Cellular Networks
在传统的关联中，我们利用有效速率来代替可达速率，设计了两种异构蜂窝网络中的负载均衡关联方案，这两种关联方案都是以最大化有效速率之和为目标的问题。在这两种方案中，一种只考虑用户关联，而另一种在进行用户关联的同时引入功率控制以减轻干扰和降低能量消耗。由于有效速率与某个基站的负载和某个用户的可达速率密切相关，因此它可以作为HCN中负载均衡的关联方案的关键因素。为了解决无功率控制的关联问题，我们设计了一个单层迭代算法，将原优化问题的比率和形式转化为参数化的多项式形式。将该算法与功率控制算法相结合，提出了一种求解带功率控制的关联问题的两层迭代算法。特别地，外层使用无功率控制问题的算法来执行用户关联，并且内层使用功率更新函数（PUF）来更新每个BS的发射功率。最后，我们给出了算法的收敛性和复杂性分析。仿真结果表明，所提方案的性能优于传统的用户关联方案，联合用户关联和功率控制的方案比传统方案和其他卸载方案具有更高的负载均衡增益和能量效率。
2016-07-04 cs.IT math.IT
Uplink-Downlink Duality Between Multiple-Access and Broadcast Channels with Compressing Relays
上行链路-下行链路对偶性是指在和功率约束下，具有厄米转置信道矩阵的高斯多址信道和高斯广播信道的容量区域是相同的。本文将这一结果推广到一个合作的蜂窝网络中，在该网络中，远程接入点被部署为中继，在中央处理器（CP）的协调下为用户提供服务。在该模型中，用户和中继通过有噪声的无线链路连接，而中继和CP通过无噪声但速率受限的前传链路连接。基于拉格朗日技术，本文建立了这样的多址中继信道和广播中继信道之间的对偶关系，假设中继使用基于压缩的策略。具体而言，我们表明，在相同的总发射功率约束和个人前传速率约束下，高斯多址接入和广播中继信道的可实现速率区域是相同的，当使用独立压缩或Wyner-Ziv和多变量压缩策略。关键的观察结果是，如果在中继器处的波束成形向量是固定的，则在上行链路和下行链路两者中的可实现速率和前传约束下的和功率最小化问题可以根据压缩技术被变换成线性规划或半定规划问题，并且上行链路和下行链路问题是彼此的拉格朗日方程。此外，对应于下行链路速率约束的对偶变量成为上行链路功率;对应于下行链路前传约束的对偶变量成为上行链路量化噪声。这种对偶关系使得能够实现用于基于上行链路优化下行链路传输和中继策略的有效算法。
2021-08-26 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Limits of a Cloud Radio
蜂窝网络中的协作被视为管理其他小区干扰以观察可实现速率的增益的关键技术。在本文中，我们提出了一个云无线电网络使用次优迫零均衡器与脏纸预编码的可实现的速率区域。我们表明，当完整的信道状态信息是在云，可以实现接近总干扰消除可实现的速率。在上行链路和下行链路中，平均容量增益超过传统蜂窝网络高达2倍，这种预编码方案显示出在云无线电网络中实现的巨大前景。为了简化分析，我们使用一个随机几何框架的泊松点过程，而不是传统的基于网格的细胞网络模型。我们还研究了限制信道状态信息和地理聚类限制云大小对可达速率的影响。我们已经观察到，使用这种迫零脏纸编码技术，可以最小化集群间干扰的不利影响，从而将干扰受限网络转换为噪声受限网络，如网络中的平均用户对于低操作信噪比所经历的。然而，对于更高的信噪比，平均可实现速率和小区边缘可实现速率都饱和，如文献中所观察到的。由于脏纸编码的实现实际上是不可行的，我们提出了一个实际的设计，云无线电网络使用云最小均方均衡器处理上行链路流，并使用汤姆林森-原岛预编码器作为次优替代脏纸预编码器在下行链路中。
2013-07-17 cs.IT math.IT
Multicell Zero-Forcing and User Scheduling on the Downlink of a Linear Cell Array
协作基站传输因其在提高无线网络容量方面的潜力而受到广泛关注。然而，在同一时间，可实现的总和速率与单小区处理（SCP）的规模最佳的用户数量在瑞利衰落条件下。因此，人们可能会问，从总速率的角度来看，BS协调的价值是否在多用户机制中受到限制。考虑到这一点，我们考虑多小区迫零波束成形（ZFBF）的下行链路上的线性单元阵列。我们首先确定波束成形的权重和最优调度策略下的每基地的功率约束。然后，我们比较了在最优调度之后，分别使用SCP和ZFBF实现相同平均SINR所需的每个小区的用户数量m和n。具体地说，我们证明了m/n的比值随n的增长呈几何增长。最后，我们证明了ZFBF和SCP之间的总速率的增益是显着的用户数的所有实际值。
2009-11-06 cs.IT math.IT
Uplink and Downlink Rate Analysis of a Full-Duplex C-RAN with Radio Remote Head Association
本文分析了全双工云无线接入网（C-RAN）在所有参与和单个最佳远程无线头端（RRH）关联方案下的上行链路（UL）和下行链路（DL）速率。具体地，假设根据泊松点过程分布的多天线装备的RRH。分别使用UL和DL RRH处的接收和发送波束成形器设计来最大化单个最佳RRH关联方案的UL和DL总和速率。在单一最佳策略的情况下，我们研究了基于最大比合并/最大比传输（MRC/MRT）和迫零/MRT（ZF/MRT）处理的最优和次优方案。数值结果表明，显着的性能改善，可以通过使用全双工模式相比，半双工模式。此外，波束成形设计和RRH关联方案的选择对可实现的全双工增益具有主要影响。
2016-06-01 cs.IT math.IT
On Performance of Quantized Transceiver in Multiuser Massive MIMO Downlinks
低分辨率数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）被认为是在多用户大规模多输入多输出（MIMO）中降低成本和功耗的方法。使用Bussgang定理，我们推导出DAC和ADC分辨率的渐近下行链路可达速率，即，在假设大天线数量$N$和固定用户负载比$β$的情况下，计算$b_{DA}$和$b_{AD}$。我们描述了由有限位分辨率转换器引起的速率损失，并揭示了在低信噪比（SNR）下，即使在两侧都有低分辨率转换器，量化失真也是可消除的。而为了在高信噪比下保持相同的速率损失，发现当$β$增加四倍时调度更多的用户时，需要多一比特的DAC分辨率。更具体地，对于一比特率丢失要求，给定$b_{AD}$，$b_{DA}$可以由$\left\lceil b_{AD}+\frac{1}{2}\logβ\right\rceil$设置。通过数值验证也得到了ADC的类似观察结果。
2017-06-21 cs.IT math.IT
Downlink Transmission with Heterogeneous URLLC Services: Discrete Signaling With Single-User Decoding
针对异构URLLC业务下行传输中SIC受限于时延或性能不完善的问题，提出无需SIC的离散信令单用户解码方案，推导二阶可达速率指导编码调制设计，短块长下性能接近完美SIC基准。
2023-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Performance of Massive MIMO under General Channel Aging Conditions
大规模多输入多输出（MIMO）是一种很有前途的技术，旨在通过部署大量的基站（BS）天线使用相干合并来实现高频谱效率。由于用户移动性而导致的信道老化是这种系统的显著降级因素。此外，大规模MIMO的成本效率是其部署的先决条件，这导致低成本天线元件引起高相位噪声。由于相位是时间依赖性的，它有助于通道老化。为此，我们提出了一种新的联合信道相位噪声模型，使我们能够研究在这些条件下的大规模MIMO与最大比传输（MRT）预编码器的下行链路的确定性等效的可实现的和速率。其中值得注意的结果是，由于用户移动性的退化占主导地位的相位噪声的影响。然而，我们证明了相位噪声和用户移动性的联合效应不会降低功率缩放定律$1/\sqrt{M}$（$M$是BS天线的数量），因为已经建立在大规模MIMO系统中具有不完善的信道状态信息。
2015-09-14 cs.IT math.IT
Channel State Feedback Schemes for Multiuser MIMO-OFDM Downlink
在频率平坦的情况下，MIMO广播下行链路的信道状态反馈方案已经被广泛研究。这项工作的重点是更相关的频率选择性的情况下，出现了一些重要的新方面。我们考虑了MIMO-OFDM广播信道，并比较了三种信道状态反馈方案下可实现的遍历速率：模拟反馈，方向量化反馈和“时域”信道量化反馈。前两个计划是以前提出的计划的直接扩展。第三种方案是新颖的，它直接受到高斯相关信源的率失真理论的启发。对于每一个方案，我们得出的条件下，系统实现充分的复用增益。与广泛处理的频率平坦情况的关键区别在于，在MIMO-OFDM中，频域信道传递函数是高斯相关源。新的时域量化方案充分利用了信道频率相关结构，性能优于其他方案。此外，它比复杂的球形矢量量化更容易实现。特别是，我们观察到，没有结构化的码本设计和矢量量化实际上是需要有效的信道状态信息反馈。
2008-04-03 cs.IT math.IT
Time-Switching Uplink Network-Coded Cooperative Communication with Downlink Energy Transfer
在这项工作中，我们考虑一个多用户合作的无线网络中，能量受限的源有独立的信息传输到一个共同的目的地，这是假设是外部供电，负责无线传输能量的来源。源节点可以在解码转发或基于网络编码的协议下进行合作。考虑到源节点所收获的能量是用户间信道和用户-目的地信道的衰落实现的函数这一事实，我们得到了系统中断概率的封闭形式近似，以及使这种中断概率最小化的最佳能量传输周期的近似。它还表明，即使可实现的分集阶数减少，由于无线能量传输过程中，它是非常接近的一个网络实现没有能量约束。数值结果也验证了理论结果。
2014-07-30 cs.IT math.IT
SERE: A Stabilized Element-Wise Method for Downlink Rate Estimation in Clustered Cell-Free Networks
Tsinghua University（清华大学）；Tongji University（同济大学）
本文提出了一种稳定元素级方法，用于在簇状无基站网络中准确高效地估计下行速率，通过建立残差矩阵的对角元素收敛性，推导出确定性等价于子网络干扰和下行等效速率，并引入稳定变量变换以解决正则化参数极小时的数值不稳定性，从而实现适用于正则化零干扰和零干扰预编码的统一公式。
2026-05-17 cs.IT math.IT
