本文考虑了多个Antenna基站和用户设备对上行链路性能的一般硬件障碍的影响。首先，当使用有限大小的信号星座时，有效通道是分析得出的失真感知接收器。接下来，设计和训练了深层喂食神经网络，以估计有效的渠道。将其性能与最先进的失真感和不知道的贝叶斯线性最小均时误差（LMMSE）估计器进行了比较。提出的深度学习方法通过利用损伤特性来提高估计质量，而LMMSE方法将失真视为噪声。

为了减轻阴影衰落和障碍物阻塞的影响，可重新配置的智能表面（RIS）已经成为一种有前途的技术，通过控制具有较少硬件成本和更低的功耗来改善无线通信的信号传输质量。然而，由于大量的RIS被动元件，准确，低延迟和低导频和低导架频道状态信息（CSI）采集仍然是RIS辅助系统的相当大挑战。在本文中，我们提出了一个三阶段的关节通道分解和预测框架来要求CSI。所提出的框架利用了基站（BS）-RIS通道是准静态的两次时间段属性，并且RIS用户设备（UE）通道快速时变。具体而言，在第一阶段，我们使用全双工技术来估计BS的特定天线和RIS之间的信道，解决信道分解中的关键缩放模糊问题。然后，我们设计了一种新型的深度神经网络，即稀疏连接的长短期存储器（SCLSTM），并分别在第二和第三阶段提出基于SCLSTM的算法。该算法可以从级联信道同时分解BS-RIS信道和RIS-UE信道，并捕获RIS-UE信道的时间关系以进行预测。仿真结果表明，我们所提出的框架具有比传统信道估计算法更低的导频开销，并且所提出的基于SCLSTM的算法也可以鲁棒地和有效地实现更准确的CSI采集。

由于其快速和低功率配置，可重新配置的智能表面（RISS）最近被视为未来无线网络的节能解决方案，这在实现大规模连通性和低延迟通信方面具有增加的潜力。基于RIS的系统中的准确且低空的通道估计是通常的RIS单元元素及其独特的硬件约束，这是最关键的挑战之一。在本文中，我们专注于RIS授权的多用户多用户多输入单输出（MISO）上行链路通信系统的上行链路，并根据并行因子分解提出了一个通道估计框架，以展开所得的级联通道模型。我们为基站和RIS之间的渠道以及RIS与用户之间的渠道提供了两种迭代估计算法。一个基于交替的最小二乘（ALS），而另一个使用向量近似消息传递到迭代的迭代中，从估计的向量重建了两个未知的通道。为了从理论上评估基于ALS的算法的性能，我们得出了其估计值CRAM \'ER-RAO BOND（CRB）。我们还通过估计的通道和基本站的不同预码方案讨论了可实现的总和率计算。我们的广泛仿真结果表明，我们的算法表现优于基准方案，并且ALS技术可实现CRB。还证明，使用估计通道的总和率总是在各种设置下达到完美通道的总和，从而验证了提出的估计算法的有效性和鲁棒性。

受到深度神经网络（DNN）的显着学习和预测性能的启发，我们应用了一种特殊类型的DNN框架，称为模型驱动的深度展开神经网络，可重新配置智能表面（RIS） - 提出的毫米波（MMWAVE）单个-Input多输出（SIMO）系统。我们专注于上行链路级联信道估计，其中考虑了已知和固定基站组合和RIS相位控制矩阵用于收集观察。为了提高估计性能并降低训练开销，可以在深度展开方法中利用MMWave通道的固有通道稀疏性。验证所提出的深度展开网络架构可以优于最小二乘（LS）方法，其具有相对较小的训练开销和在线计算复杂性。

由于其低复杂性和鲁棒性，机器学习（ML）吸引了对物理层设计问题的巨大研究兴趣，例如信道估计。通道估计通过ML需要在数据集上进行模型训练，该数据集通常包括作为输入和信道数据的接收的导频信号作为输出。在以前的作品中，模型培训主要通过集中式学习（CL）进行，其中整个训练数据集从基站（BS）的用户收集。这种方法引入了数据收集的巨大通信开销。在本文中，为了解决这一挑战，我们提出了一种用于频道估计的联邦学习（FL）框架。我们设计在用户的本地数据集上培训的卷积神经网络（CNN），而不将它们发送到BS。我们为常规和RIS（智能反射表面）开发了基于流的信道估计方案，辅助大规模MIMO（多输入多输出）系统，其中单个CNN为两种情况训练了两个不同的数据集。我们评估噪声和量化模型传输的性能，并表明所提出的方法提供大约16倍的开销比CL，同时保持令人满意的性能接近CL。此外，所提出的架构表现出比最先进的ML的估计误差较低。

最近在无线通信领域的许多任务中考虑了机器学习算法。以前，我们已经提出了使用深度卷积神经网络（CNN）进行接收器处理的使用，并证明它可以提供可观的性能提高。在这项研究中，我们专注于发射器的机器学习算法。特别是，我们考虑进行波束形成并提出一个CNN，该CNN对于给定上行链路通道估计值作为输入，输出下链路通道信息用于波束成形。考虑到基于UE接收器性能的损失函数的上行链路传输和下行链路传输，CNN以有监督的方式进行培训。神经网络的主要任务是预测上行链路和下行链路插槽之间的通道演变，但它也可以学会处理整个链中的效率低下和错误，包括实际的光束成型阶段。提供的数值实验证明了波束形成性能的改善。

最近，基于深层神经网络（DNN）的物理层通信技术引起了极大的兴趣。尽管模拟实验已经验证了它们增强通信系统和出色性能的潜力，但对理论分析的关注很少。具体而言，物理层中的大多数研究都倾向于专注于DNN模型在无线通信问题上的应用，但理论上不了解DNN在通信系统中的工作方式。在本文中，我们旨在定量分析为什么DNN可以在物理层中与传统技术相比，并在计算复杂性方面提高其成本。为了实现这一目标，我们首先分析基于DNN的发射器的编码性能，并将其与传统发射器进行比较。然后，我们理论上分析了基于DNN的估计器的性能，并将其与传统估计器进行比较。第三，我们调查并验证在信息理论概念下基于DNN的通信系统中如何播放信息。我们的分析开发了一种简洁的方式，可以在物理层通信中打开DNN的“黑匣子”，可用于支持基于DNN的智能通信技术的设计，并有助于提供可解释的性能评估。

本文提出了一种对无线通信中的一类主动感测问题的深度学习方法，其中代理在预定数量的时间帧上与环境顺序地交互以收集信息，以便为最大化一些实用程序函数来执行感测或致动任务。在这样的主动学习设置中，代理需要根据到目前为止所做的观察结果来依次设计自适应感测策略。为了解决如此挑战的问题，其中历史观察的维度随着时间的推移而增加，我们建议使用长期短期记忆（LSTM）网络来利用观察序列中的时间相关性，并将每个观察映射到固定的尺寸状态信息矢量。然后，我们使用深神经网络（DNN）将LSTM状态映射到每个时间帧到下一个测量步骤的设计。最后，我们采用另一个DNN将最终的LSTM状态映射到所需的解决方案。我们调查了无线通信中建议框架的性能框架的性能。特别地，我们考虑用于MMWAVE光束对准的自适应波束形成问题和反射对准的自适应可重构智能表面感测问题。数值结果表明，所提出的深度主动传感策略优于现有的自适应或非一种非应用感测方案。

在带有频划分双链体（FDD）的常规多用户多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中，尽管高度耦合，但已单独设计了通道采集和预编码器优化过程。本文研究了下行链路MU-MIMO系统的端到端设计，其中包括试点序列，有限的反馈和预编码。为了解决这个问题，我们提出了一个新颖的深度学习（DL）框架，该框架共同优化了用户的反馈信息生成和基础站（BS）的预编码器设计。 MU-MIMO系统中的每个过程都被智能设计的多个深神经网络（DNN）单元所取代。在BS上，神经网络生成试验序列，并帮助用户获得准确的频道状态信息。在每个用户中，频道反馈操作是由单个用户DNN以分布方式进行的。然后，另一个BS DNN从用户那里收集反馈信息，并确定MIMO预编码矩阵。提出了联合培训算法以端到端的方式优化所有DNN单元。此外，还提出了一种可以避免针对可扩展设计的不同网络大小进行重新训练的培训策略。数值结果证明了与经典优化技术和其他常规DNN方案相比，提出的DL框架的有效性。

深度神经网络（DNN）具有嘈杂的权重，我们将其称为嘈杂的神经网络（Noisynns），从DNN的存在下存在噪声的训练和推理。 Noisynns在许多新应用中出现，包括DNN的无线传输，模拟设备中的DNN的有效部署或存储，以及DNN权重的截断或量化。本文研究了Noisynns的根本问题：如何从嘈杂的表现形式重建DNN重量。虽然所有先前的作品都依赖于最大可能性（ML）估计，但本文提出了一种去噪方法来重建DNN，目的是最大化重建模型的推理准确性。我们的脱氮机的优越性在两个小规模问题中经过严格经过严格地证明，其中我们考虑了二次神经网络功能和浅前馈神经网络。当应用于具有现代DNN架构的高级学习任务时，我们的Denoiser表现出比ML估算器的性能显着更好。考虑去噪DNN模型的平均测试准确性与噪声功率比（WNR）性能的重量方差。当去噪产生从嘈杂推理引起的嘈杂的BERT模型时，我们的脱氮机以1.1 dB的估计优于ML估计，以获得75％的测试精度。当去噪产生从嘈杂训练产生的嘈杂reset18模型时，我们的丹机优于13.4 dB和8.3 dB的ML估计，以分别实现60％和80％的测试精度。

Link-Adaptation（LA）是无线通信的最重要方面之一，其中发射器使用的调制和编码方案（MCS）适用于通道条件，以满足某些目标误差率。在具有离细胞外干扰的单用户SISO（SU-SISO）系统中，LA是通过计算接收器处计算后平均值 - 交换后噪声比（SINR）进行的。可以在使用线性探测器的多用户MIMO（MU-MIMO）接收器中使用相同的技术。均衡后SINR的另一个重要用途是用于物理层（PHY）抽象，其中几个PHY块（例如通道编码器，检测器和通道解码器）被抽象模型取代，以加快系统级级别的模拟。但是，对于具有非线性接收器的MU-MIMO系统，尚无等效于平衡后的SINR，这使LA和PHY抽象都极具挑战性。这份由两部分组成的论文解决了这个重要问题。在这一部分中，提出了一个称为检测器的称为比特 - 金属解码速率（BMDR）的度量，该指标提出了相当于后平等SINR的建议。由于BMDR没有封闭形式的表达式可以启用其瞬时计算，因此一种机器学习方法可以预测其以及广泛的仿真结果。

混合模拟和数字波束成形收发器在解决下一代毫米波（MM波）大规模MIMO（多输入多输出）系统中的昂贵硬件和高训练开销的挑战。然而，在混合架构中缺乏完全数字波束成形和MM波的短相干时间对信道估计施加了额外的约束。在解决这些挑战的前提是，主要集中在窄带信道上，其中采用基于优化的或贪婪算法来导出混合波束形成器。在本文中，我们介绍了用于频率选择，宽带MM波系统的信道估计和混合波束形成的深度学习（DL）方法。特别地，我们考虑大规模的MIMO正交频分复用（MIMO-OFDM）系统，并提出包括卷积神经网络（CNN）的三种不同的DL框架，其接受接收信号的原始数据作为输入和产生信道估计和混合波束形成器在输出。我们还介绍了离线和在线预测方案。数值实验表明，与目前的最先进的优化和DL方法相比，我们的方法提供了更高的频谱效率，较小的计算成本和更少的导频信号，以及对接收的导频数据中的偏差较高的差异，损坏的信道矩阵和传播环境。

Over-the-air computation has the potential to increase the communication-efficiency of data-dependent distributed wireless systems, but is vulnerable to eavesdropping. We consider over-the-air computation over block-fading additive white Gaussian noise channels in the presence of a passive eavesdropper. The goal is to design a secure over-the-air computation scheme. We propose a scheme that achieves MSE-security against the eavesdropper by employing zero-forced artificial noise, while keeping the distortion at the legitimate receiver small. In contrast to former approaches, the security does not depend on external helper nodes to jam the eavesdropper's receive signal. We thoroughly design the system parameters of the scheme, propose an artificial noise design that harnesses unused transmit power for security, and give an explicit construction rule. Our design approach is applicable both if the eavesdropper's channel coefficients are known and if they are unknown in the signal design. Simulations demonstrate the performance, and show that our noise design outperforms other methods.

非正交多访问（NOMA）是一项有趣的技术，可以根据未来的5G和6G网络的要求实现大规模连通性。尽管纯线性处理已经在NOMA系统中达到了良好的性能，但在某些情况下，非线性处理是必须的，以确保可接受的性能。在本文中，我们提出了一个神经网络体系结构，该架构结合了线性和非线性处理的优势。在图形处理单元（GPU）上的高效实现证明了其实时检测性能。使用实验室环境中的实际测量值，我们显示了方法比常规方法的优越性。

正交频分复用（OFDM）已广泛应用于当前通信系统。人工智能（AI）addm接收器目前被带到最前沿替换和改进传统的OFDM接收器。在这项研究中，我们首先比较两个AI辅助OFDM接收器，即数据驱动的完全连接的深神经网络和模型驱动的COMNet，通过广泛的仿真和实时视频传输，使用5G快速原型制作系统进行跨越式-Air（OTA）测试。我们在离线训练和真实环境之间的频道模型之间的差异差异导致的模拟和OTA测试之间找到了性能差距。我们开发一种新颖的在线培训系统，称为SwitchNet接收器，以解决此问题。该接收器具有灵活且可扩展的架构，可以通过在线训练几个参数来适应真实频道。从OTA测试中，AI辅助OFDM接收器，尤其是SwitchNet接收器，对真实环境具有鲁棒，并且对未来的通信系统有前途。我们讨论了本文初步研究的潜在挑战和未来的研究。

巨大的多输入多输出（MIMO）通信系统在数据速率和能效方面具有巨大的潜力，尽管信道估计对于大量天线变得具有挑战性。使用物理模型允许通过基于传播物理来注入先验信息来缓解问题。然而，这种模型依赖于简化假设，并且需要精确地了解系统的配置，这在实践中是不现实的。在本文中我们呈现了MPNET，该展开神经网络专为大规模的MIMO信道估计而设计。它以无人监督的方式在线培训。此外，MPNET正在计算上高效，并自动将其深度与信噪比（SNR）相互作用。我们提出的方法通过允许基于传入数据自动校正其信道估计算法来增加物理信道模型的灵活性，而无需单独的离线训练阶段。它应用于现实毫米波通道并显示表现出色，实现频道估计误差几乎与一个完美校准的系统一起获得的频道估计误差。它还允许入射检测和自动校正，使BS弹性能够自动适应其环境的变化。

Effective and adaptive interference management is required in next generation wireless communication systems. To address this challenge, Rate-Splitting Multiple Access (RSMA), relying on multi-antenna rate-splitting (RS) at the transmitter and successive interference cancellation (SIC) at the receivers, has been intensively studied in recent years, albeit mostly under the assumption of perfect Channel State Information at the Receiver (CSIR) and ideal capacity-achieving modulation and coding schemes. To assess its practical performance, benefits, and limits under more realistic conditions, this work proposes a novel design for a practical RSMA receiver based on model-based deep learning (MBDL) methods, which aims to unite the simple structure of the conventional SIC receiver and the robustness and model agnosticism of deep learning techniques. The MBDL receiver is evaluated in terms of uncoded Symbol Error Rate (SER), throughput performance through Link-Level Simulations (LLS), and average training overhead. Also, a comparison with the SIC receiver, with perfect and imperfect CSIR, is given. Results reveal that the MBDL receiver outperforms by a significant margin the SIC receiver with imperfect CSIR, due to its ability to generate on demand non-linear symbol detection boundaries in a pure data-driven manner.

可重新配置的智能表面（RIS）可以显着增强TERA-HERTZ大量多输入多输出（MIMO）通信系统的服务覆盖范围。但是，获得有限的飞行员和反馈信号开销的准确高维通道状态信息（CSI）具有挑战性，从而严重降低了常规空间分裂多次访问的性能。为了提高针对CSI缺陷的鲁棒性，本文提出了针对RIS辅助TERA-HERTZ多用户MIMO系统的基于深度学习的（DL）基于速率的多访问（RSMA）方案。具体而言，我们首先提出了基于DL的混合数据模型驱动的RSMA预编码方案，包括RIS的被动预编码以及模拟主动编码和基本站（BS）的RSMA数字活动预码。为了实现RIS的被动预码，我们提出了一个基于变压器的数据驱动的RIS反射网络（RRN）。至于BS的模拟主动编码，我们提出了一个基于匹配器的模拟预编码方案，因为BS和RIS采用了Los-Mimo天线阵列结构。至于BS的RSMA数字活动预码，我们提出了一个低复杂性近似加权的最小均方误差（AWMMSE）数字编码方案。此外，为了更好地编码性能以及较低的计算复杂性，模型驱动的深层展开的主动编码网络（DFAPN）也是通过将所提出的AWMMSE方案与DL相结合的。然后，为了在BS处获得准确的CSI，以实现提高光谱效率的RSMA预编码方案，我们提出了一个CSI采集网络（CAN），具有低飞行员和反馈信号开销，下行链接飞行员的传输，CSI在此处使用CSI的CSI反馈。 （UES）和BS处的CSI重建被建模为基于变压器的端到端神经网络。

在空中杂种大规模多输入多输出（MIMO）和正交频施加多路复用（OFDM）系统中，如何设计具有有限的飞行员和反馈开销的光谱效率宽带多用户混合波束，这是具有挑战性的。为此，通过将关键传输模块建模为端到端（E2E）神经网络，本文提出了一个数据驱动的深度学习（DL）基于时间划分双工（TDD）的基于数据驱动的深度学习（DL）的统一混合边际框架和具有隐式通道状态信息（CSI）的频分隔双链（FDD）系统。对于TDD系统，提出的基于DL的方法共同对上行链路飞行员组合和下行链路混合光束模块作为E2E神经网络。在FDD系统中，我们将下行链路飞行员传输，上行链路CSI反馈和下行链路混合光束形成模块作为E2E神经网络建模。与分别处理不同模块的常规方法不同，提出的解决方案同时以总和速率作为优化对象优化了所有模块。因此，通过感知空对地面大规模MIMO-OFDM通道样本的固有属性，基于DL的E2E神经网络可以建立从通道到波束形式的映射函数，以便可以避免使用显式通道重建，以减少飞行员和反馈开销。此外，实用的低分辨率相变（PSS）引入了量化约束，从而导致训练神经网络时棘手的梯度反向传播。为了减轻阶段量化误差引起的性能损失，我们采用转移学习策略，以基于假定理想的无限分辨率PSS的预训练网络来进一步调整E2E神经网络。数值结果表明，我们的基于DL的方案比最先进的方案具有相当大的优势。

可重新配置的智能表面（RIS）已成为近年来改善无线通信的有希望的技术。它通过控制具有较少硬件成本和较低功耗来控制可重新配置的被动元件来引导入射信号来创建有利的传播环境。在本文中，我们考虑了一个RIS辅助多用户多输入单输出下行链路通信系统。我们的目标是通过在接入点和RIS元件的被动波束形成向量中优化主动波束形成来最大化所有用户的加权和速率。与大多数现有的作品不同，我们考虑使用离散相移和不完美的信道状态信息（CSI）更实际的情况。具体而言，对于考虑离散相移和完美CSI的情况，我们首先开发一个深量化的神经网络（DQNN），同时设计主动和被动波束形成，而大多数报道的作品可选地设计。然后，我们基于DQNN提出改进的结构（I-DQNN），以简化参数决策过程，当每个RIS元素的控制位大于1位时。最后，我们将两种基于DQNN的算法扩展到同时考虑离散相移和不完全CSI的情况。我们的仿真结果表明，基于DQNN的两种算法比完美CSI案例中的传统算法更好，并且在不完美的CSI案例中也是更强大的。