摘要：针对可重构智能超表面(RIS)辅助多用户系统中基站和RIS联合波束成形设计问题,该文提出通用低复杂度联合波束成形设计方案。首先,分析RIS辅助多用户系统以最大化和数据速率为目标的联合波束成形非凸优化问题。其次,利用波束导向矢量近似正交性设计RIS反射矩阵,进一步利用迫零方法设计基站发射波束成形,并对多用户进行功率分配优化。最后,讨论该方案适用性并对比该方案的计算复杂度相比现有方案降低了一个数量级。仿真结果表明,所提通用低复杂度波束成形设计可以获得较高和数据速率,并且采用最优功率分配可以进一步提高和数据速率。此外,仿真结果和理论分析都表明系统和数据速率随RIS位置的变化而变化,该结论为RIS位置的选择提供参考依据。

摘要：针对农村偏远地区通信不畅的临时突发性问题,该文提出一种自适应的多无人机(UAV)辅助通感一体化(ISAC)机制,在地面用户和感测目标呈簇状随机分布的情况下,通过合理调度多无人机实现覆盖式通信保障,为无人机使能的通感一体系统提供了一种新的解决思路和方案。该文主要研究了无人机空间部署及其对地面设备的波束成形等问题,在空地关联约束条件下,系统可通过优化无人机的通信和感知波束成形变量组,最大限度地提高用户传输可达速率的下限,同时保证基本的通感需求。为了有效解决所考虑的非凸优化问题,该文借助基于高斯核的均值漂移算法(MS),用以处理关联策略中的混合整型线性问题,此外,结合2次变换与连续凸逼近(SCA)的相关技巧,采用块坐标下降(BCD)的方式优化波束成形,以获取次优解。数值结果验证了自适应机制的有效性。

摘要：针对无线携能通信系统中存在能量获取不均衡的问题,提出了一种基于能量获取比例公平的波束成形设计方案.该方案在满足信息接收者的信干噪比以及发送端的最大发送功率等约束条件的基础上,通过优化波束矢量实现能量获取的比例公平.此设计在数学上是一个很难直接求解的非凸优化问题.为此,本文首先利用半定松弛技术将其转换为半定规划问题,然后结合二分法提出了可以获得最优波束矢量的迭代算法.此外,在发送端仅知道部分信道状态信息且知道信道误差范围的情况下,采用最差性能最优的方法对原优化问题进行了鲁棒波束成形设计,并提出了相应的迭代算法.仿真结果表明所提算法均可实现能量获取的比例公平且性能达到全局最优.

摘要：在多小区干扰信道中,基于分布式竞争设计,提出两种优化基站发射波束成形矩阵的设计,使每个小区的最差信干噪比最大.一种是基于干扰控制的设计,利用差异化的干扰系数,抑制小区间的干扰,提高系统性能.另一种是基于功率控制的设计,通过调整各基站的发射功率,提高系统性能.这两种设计,都能保持算法的分布式特性,又能有效地提高用户信干噪比.仿真分析表明,基于功率控制的设计在功率大的情况下,性能优于基于干扰控制的设计.

摘要：为了解决传统基于最优化方法所设计的无线网络资源管理策略通常复杂度较高且实时性差,不利于在线决策制定的问题,针对基于SWIPT的传感云系统,建立汇聚(sink)节点能效最大化问题及其数学模型,然后引入深度学习方法,通过对最优化算法的学习实现更低复杂度与更高实时性的算法设计。为了实现深度学习算法在网络资源分配中的应用,首先将sink节点最优能效模型转化为高维可求解形式,设计具有迭代形式的SWIPT-WMMSE算法实现最优波束成形矢量的求解,同时证明了算法的收敛性。然后基于DNN逼近误差的传递过程推导了DNN设计准则,并通过对DNN的训练实现其对SWIPT-WMMSE算法的逼近。最后通过仿真实验分别验证了SWIPT-WMMSE算法与DNN算法的有效性,及DNN算法的逼近效果和在提升系统性能方面的优势。

摘要：为解决非视距场景下毫米波多用户多输入单输出(MU-MISO)系统下行链路的可靠性通信问题,提出一种分布式智能反射表面(IRS)辅助多用户通信的联合波束成形设计方案。考虑功率和恒模约束,以用户加权和速率最大为目标,将基站有源波束成形和多个IRS无源波束成形联合建模为非凸优化问题。利用闭式分式规划技术解耦该联合优化问题为易于求解的等价问题。根据近似线性规则和分布式连续凸近似规则,采用非凸块坐标下降算法分别交替优化有源波束成形和无源波束成形矩阵,并给出了所提算法的收敛性证明和复杂度分析。仿真结果表明,所提算法可以快速收敛,并且与2种基线算法相比,在降低复杂度的情况下能有效地提高系统传输速率。

摘要：由于实际很难获得理想信道状态信息(CSI),传统协同波束成形算法性能严重下降。设计对信道误差具有鲁棒性的波束成形算法具有重要的实际意义。针对放大转发协同系统最大化目的节点信噪比(SNR)准则下的波束成形设计,提出对应鲁棒算法。该算法从最坏情况鲁棒设计思想出发,建立保证鲁棒性的最优化问题,应用扩展S引理和Schur补定理将该问题由初始不可解转化为可解的准凸问题,进而求解出保证鲁棒性的波束成形因子。仿真表明:同等CSI偏差下,所提鲁棒算法的中断概率性能优于传统波束成形算法。

摘要：针对城市街道场景下蜂窝用户和D2D通信用户共享频谱以及城市街道下无线信道特性,该文提出一种IRS辅助的联合波束成形设计方法。在D2D链路信号与干扰加噪声比的约束下,以最大化蜂窝用户容量为目标,设计了最优的波束形成向量、相移矩阵和D2D链路发射功率。引入松弛变量将非凸且变量耦合的优化问题转换为解耦后的凸优化问题和二分法搜索功率分配,采用黎曼共轭梯度算法对反射相移矩阵进行优化。仿真结果表明,所提算法收敛性较好,且与基准方案相比能有效地提升用户信道容量。

摘要：双向中继网络的波束成形设计大都基于对称信道的假设。该文考虑非对称信道的情况,通过合理设计波束成形因子,使得系统在中继总功率约束下,其和速率最大化。为解决此非凸的最优化问题,首先提出了一种基于分支定界(branch-and-bound)思想的优化算法,并证明了该算法可获得全局最优解。然后提出了一种次优算法,该算法假设次优解为两个已知向量的线性组合,因而求解次优解只需优化两个实数系数,具有较低的复杂度。仿真表明,分支定界算法性能优于现有其他算法;次优算法相对于分支定界算法有一定的性能损失,但是在节点数较小或中继节点平均功率较低时,次优算法优于其他现有算法。

摘要：基于分布式天线的全双工中继系统结合了全双工中继两跳同时同频传输的能力和分布式天线高效覆盖的特性,为提升小区边缘和严重阴影衰落区域的频谱效率提供了一种有效途径。在自干扰抵消非理想的多用户场景下,利用分布式多天线波束成形可实现对系统中自干扰和多用户干扰的联合抑制。为此,该文首先建立了在各分布式天线节点独立发射功率约束下最大化多用户端到端和速率的最优化系统模型,进而提出一种双层迭代算法,解决原问题的非凸性求解难题。仿真结果验证了算法的有效性,表明在多用户分布式天线全双工中继系统中,所提波束成形设计能够有效抑制自干扰和多用户干扰,显著提高系统频谱效率。