Energy Efficient Node Deployment in Wireless Ad-hoc Sensor Networks
我们研究了一种无线自组织传感器网络（WESTERN），其中$N$传感器从周围环境中收集数据，并通过多跳无线通信将其感测到的信息发送到$M$融合中心（FC）。该节点部署问题被公式化为优化问题，以在网络的感知不确定性和能量消耗之间进行权衡。我们的主要目标是找到传感器和FC的最佳部署，以最大限度地减少传感不确定性和能源消耗的拉格朗日组合。为了支持WASNs中的任意路由协议，路由相关的必要条件进行了探索的最佳部署。基于这些必要条件，我们提出了一个路由感知的Lloyd算法来优化节点部署。仿真结果表明，平均而言，该算法优于现有的部署算法。
2019-04-24 cs.IT math.IT
Approximating Throughput and Packet Decoding Delay in Linear Network Coded Wireless Broadcast
在本文中，我们研究了无线分组广播系统，使用线性网络编码（LNC），以帮助接收器恢复数据包丢失，由于数据包擦除。我们研究了两个交织的性能指标，即吞吐量和平均分组解码延迟（AVDD），并建立强/弱近似关系的基础上，是否近似持有的每个接收器的性能（强）或所有接收器的平均性能（弱）。我们证明了强吞吐量近似和强APDD近似之间的等价性。我们证明，吞吐量最佳的LNC技术可以强烈近似APDD，基于分区的LNC技术可能会弱近似吞吐量。我们还证明了无记忆LNC技术，包括即时可解码的网络编码技术，不是强吞吐量和AVDD近似，也不是弱吞吐量近似技术。
2017-01-17 cs.IT math.IT
Coding Improves the Throughput-Delay Trade-off in Mobile Wireless Networks
我们研究了大规模无线自组织网络的吞吐量延迟性能权衡。已经表明，如果允许节点移动并且采用2跳中继方案，则每个源-目的地对的吞吐量可以从Theta（1/sqrt（n log n））提高到Theta（1）。这种吞吐量的提高所付出的代价是很大的延迟。实际上，在随机游走移动性模型下，2跳中继方案的延迟缩放是Theta（n log n）。在本文中，我们采用编码技术，以提高移动无线网络的吞吐量延迟权衡。对于随机移动模型，我们通过使用Reed-Solomon码将延迟从Theta（nlog n）改进为Theta（n）。我们的方法保持了移动性所获得的多样性，同时减少了延迟。
2009-08-28 cs.IT math.IT
Outage Probability of Wireless Ad Hoc Networks with Cooperative Relaying
在本文中，我们分析了随机节点位置的无线ad hoc网络中的协作传输的性能。根据消息传输的竞争概率，每个源节点可以发送自己的消息信号或充当其他源节点的潜在中继。因此，每个目的地节点可以潜在地接收消息信号的两个副本，一个来自直接链路，另一个来自中继链路。考虑到节点位置的随机性和干扰，我们推导出了目的节点处不同合并方案下的中断概率的闭式表达式。特别是，中断性能的最佳组合，最大比组合，并选择合并策略进行了研究和量化。
2013-01-24 cs.IT math.IT
Extracting the Most Weighted Throughput in UAV Empowered Wireless Systems With Nonlinear Energy Harvester
随着无人机技术的日益成熟，本文研究了无人机与无线通信系统的融合问题。由于无人机是由一个容量有限的电池供电，这项工作提出了使用无线电能量收集技术在无人机，以延长无人机授权基站的寿命。为提取无人机授权无线系统的最大加权吞吐量，利用脏纸编码方案和信息论上下行信道对偶性，提出了一种最大加权吞吐量提取算法。数值结果被用来验证所提出的算法。
2018-04-28 cs.IT math.IT
Wireless Throughput and Energy Efficiency with Random Arrivals and Statistical Queueing Constraints
研究了随机到达数据和统计衰落约束条件下衰落信道的吞吐量和能量效率。特别是，马尔可夫到达模型，包括离散时间马尔可夫，马尔可夫流体，马尔可夫调制泊松源被认为是。利用时变信源的有效带宽和时变无线传输的有效容量，刻画了在统计约束条件下的最大平均到达率.对于两状态（ON/OFF）源模型，吞吐量以封闭形式确定为源统计、信道特性和服务质量（QoS）约束的函数。在一定的渐近制度下，进一步研究了放。此外，能量效率进行了分析，通过确定每比特的最小能量和宽带斜率在低信噪比（SNR）的制度。总体而言，源特性，QoS要求，和信道衰落的相关性的吞吐量和无线系统的能源效率的影响被确定。
2015-09-14 cs.IT math.IT
Comments on Cooperative Density Estimation in Random Wireless Ad Hoc Networks
在Onur等人[“Cooperative density estimation in random wireless ad hoc networks，”IEEE Commun.信件：第16卷，第3期，269页。331-333，2012年3月]，Onur等人介绍了无线随机网络中的两种新颖的密度估计（DE）方法，分别以合作和个人的方式进行。这两种方法都是通过最大似然（ML）方法得出的。然而，在获得个体DE（I-DE）方法时出现了一个隐含但致命的错误。这封信评论了Onur等人，并指出了上述错误。通过研究随机网络中的距离顺序统计量（DOS）分布，提出并讨论了正确的I-DE方法。仿真结果也表明，正确的I-DE优于错误的。更重要的是，本文提出了一种新的方法，可以得到任意单变量或多变量的DOS分布，这将有助于无线通信和网络的研究。
2018-07-04 cs.IT math.IT
A Low-Complexity Algorithm for Throughput Maximization in Wireless Powered Communication Networks
该文研究了一种基于“先收后发”协议的无线供电通信网络（WPCN），在该网络中，采用恒功率供电的混合接入点在下行链路中通过无线功率传输对被动用户节点进行供电，然后每个用户节点在上行链路中以时分多址（TDMA）方案向混合AP发送独立的信息。研究了WPCN的吞吐量最大化问题，基于Jensen不等式给出了吞吐量和最大化的最优时间分配，为WPCN的设计提供了更好的思路，并给出了最小吞吐量最大化问题的低复杂度不动点迭代算法，该算法的计算复杂度远低于现有算法，仿真结果验证了该算法的有效性。
2014-03-14 cs.IT math.IT
Throughput-Delay Trade-off for Hierarchical Cooperation in Ad Hoc Wireless Networks
分层合作最近已被证明可以实现更好的吞吐量缩放比经典的多跳方案在一定的假设下，在静态无线网络的信道模型。然而，该方案的端到端延迟结果是显着大于多跳方案。这里提出了该方案的修改，其在$Θ(\sqrt{n}/\log n)$和$Θ(n/\log n)$之间实现了对于T（n）的吞吐量-延迟折衷$D(n)=(\log n)^2 T(n)$，其中D（n）和T（n）分别是n个节点的网络中的每比特平均延迟和总吞吐量。这种权衡补充了El Gamal等人先前的结果，其示出了多跳方案的吞吐量-延迟折衷由D（n）=T（n）给出，其中T（n）位于$Θ(1)$和$Θ(\sqrt{n})$之间。同时，本文认为，网络多址接入问题，这可能是在其自身的权利感兴趣。
2009-09-15 cs.IT math.IT
Increasing the Throughput of an Unlicensed Wireless Network through Retransmissions
本文分析了无执照无线网络的吞吐量，在中断解码的消息可能会被重传。我们假设一些无线设备，如传感器是未经许可的用户，在授权的上行链路信道进行通信。在这种情况下，干扰未许可传输设备的许可用户是其空间分布被假设为相对于参考未许可链路遵循泊松点过程的移动设备。我们调查如何允许的重传次数和频谱效率共同影响吞吐量在[位/秒/赫兹]的参考未授权链路不同的授权网络密度，由一个给定的所需的出错率的约束。在这种情况下，作为网络密度的函数的最佳吞吐量。我们还证明了最优的约束吞吐量总是可以达到无约束的最优值。我们的数值结果证实了这些分析结果，也说明了如何允许的重传，导致最佳吞吐量的变化与出错率的要求。
2018-03-06 cs.IT math.IT
Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Energy Harvesting Nodes
当网络中的每个节点从自然界中获取能量时，如太阳能、风能、振动等，分析了ad hoc无线网络的传输容量。传输容量是节点的最大允许密度，满足每个发送器-接收器速率和中断概率约束。假设每个节点处的能量到达遵循伯努利分布，并且每个节点使用能量缓冲器/电池来存储能量。对于ALOHA媒体接入协议（MAP），最大化传输容量的最佳传输概率导出作为能量到达分布的函数。博弈论分析ALOHA MAP，其中每个发射机试图最大化自己的吞吐量，并对称纳什均衡推导。对于CSMA MAP，退避概率和中断概率是根据输入能量分布推导的，从而表征传输容量。
2012-05-25 cs.IT math.IT
Throughput Analysis of Buffer-Constrained Wireless Systems in the Finite Blocklength Regime
在本文中，无线系统的缓冲区违规概率的限制的形式下运行的限制。在这种约束下的吞吐量是捕获的有效容量配方。假设有限块长度码用于传输。在这种假设下，最近的结果在有限块长度制度的信道编码率被纳入分析和吞吐量实现与这样的代码中存在的约束条件和解码错误被确定。不同传输策略的性能（例如，可变速率、可变功率和固定速率传输）。吞吐量之间的相互作用，排队约束，编码块长度，解码错误概率，和信号噪声比的影响，并得出几个具有重要的实际意义的结论。
2010-09-15 cs.IT math.IT
Distributed Throughput-optimal Scheduling in Ad Hoc Wireless Networks
在本文中，我们提出了一个分布式的吞吐量最优的ad hoc无线网络调度算法，这是由著名的单纯形算法求解线性规划（LP）问题的动机。调度器存储一组稀疏的基本调度，并在每个时隙中选择最大权重的基本调度进行传输。同时，调度器试图通过在吞吐量增加方向上搜索新的基本调度来更新基本调度集。我们表明，上述两个过程可以实现分布式的方式。具体来说，我们提出了一个平均共识的链路竞争算法来实现分布式最大权重调度。此外，我们表明，基本的时间表更新可以实现使用CSMA机制，这是类似于由江等人提出的。相比，在江的论文中，时间表在随机游走的方式变化的最佳分布式调度器，我们的算法具有更好的延迟性能，通过实现更快的时间表过渡在稳定状态。仿真结果验证了算法的有效性。
2011-02-07 cs.IT math.IT
Capacity Scaling of SDMA in Wireless Ad Hoc Networks
我们考虑一个ad hoc网络中，每个多天线发送器发送独立的流到多个接收器中的泊松字段的接收器。针对空分多址（SDMA）的基本限制，给出了中断概率和传输容量的缩放定律。我们首先表明，超线性容量缩放的接收/发射天线的数量可以实现使用脏纸编码。然而，如果采用线性预编码，则多流、多天线通信的潜在益处迅速下降，从而在单天线接收器的情况下导致次线性容量增长。一个关键的发现是，接收天线阵列处理在SDMA ad hoc网络中是至关重要的，作为一种手段，以消除增加的残留干扰，并通过分集提高信号功率。
2009-01-16 cs.IT math.IT
Finite-Horizon Throughput Region for Wireless Multi-User Interference Channels
本文研究了一个由多个发射机-接收机对组成的无线网络，其中干扰被视为噪声。以前，这种网络的吞吐量区域的特征在于一个时隙或无限的时间范围。我们的目标是通过调查在有限的时间范围内传输的吞吐量区域来填补这一空白。与无限时域吞吐量区域（其仅仅是一个时隙的吞吐量区域的凸包）不同，有限时域吞吐量区域通常是非凸的。代替直接表征有限时域吞吐量区域中的所有可实现速率元组，我们提出了称为速率裕度的度量，其不仅确定任何给定速率元组是否在吞吐量区域内（即，可实现的或不可实现的），而且还告知可以对给定的可实现的（不可实现的）速率元组进行缩放的量，使得所得的速率元组仍然在吞吐量区域内（被带回到吞吐量区域中）。此外，我们推导出一个有效的算法来找到任何给定的速率元组在有限时域吞吐量区域的速率实现策略。
2016-11-07 cs.IT math.IT
Throughput Analysis for Full-Duplex Wireless Networks with Imperfect Self-interference Cancellation
利用随机几何方法研究了全双工无线网络的吞吐量。全双工（FD）无线电可以彼此同时交换数据。另一方面，FD传输的缺点是与半双工（HD）传输相比，它将不可避免地对网络造成额外的干扰。此外，残余自干扰对网络吞吐量有负面影响。在本文中，我们专注于一个无线网络的节点与HD和FD的能力，并推导和优化在这样的网络的吞吐量。我们的分析结果表明，如果网络是适应ALOHA协议，最大的吞吐量是通过调度所有并发发送节点工作在FD模式或HD模式取决于一个简单的条件。此外，我们的数学模型的基础上，不完美的自干扰消除的信号干扰比（SIR）损失和吞吐量的影响进行了分析。我们严格量化不完美的自干扰消除对吞吐量增益，传输范围和其他指标的影响，我们建立的最小量的自干扰抑制需要FD是有益的。
2015-02-25 cs.IT math.IT
Information Flow in One-Dimensional Vehicular Ad Hoc Networks
我们认为在车辆ad hoc网络的内容分发。我们假设一个文件是用喷泉码编码的，编码后的信息被缓存在信息站。车辆可以从信息站下载数据包，这些信息站位于高速公路沿线。此外，两个车辆可以在它们接近时彼此交换数据包。只要车辆从信息站或其他车辆收到足够的数据包，就可以恢复原始文件。在这项工作中，我们表明，系统吞吐量随用户数线性增加，这意味着系统具有线性可扩展性。此外，我们分析了流动性对系统吞吐量的影响，考虑离散和连续的速度分布的车辆。在这两种情况下，系统吞吐量被证明是减少时，所有车辆的平均速度增加。换句话说，较高的整体移动性降低了系统吞吐量。
2010-03-04 cs.IT math.IT
Throughput of Large One-hop Wireless Networks with General Fading
考虑随机位于共享无线介质中的$n$源-目的地对，导致不同传输之间的干扰。所有的无线链路都由独立同分布（i.i.d.）随机变量，指示主要信道效应是随机衰落现象。我们描述了在这样的网络中的一跳通信的吞吐量。首先，我们提出了一个封闭形式的表达吞吐量缩放的启发式策略，一个完全一般的信道功率分布。这种启发式策略是基于激活源-目的地对最好的直接链接，并迫使其他人沉默。然后，我们提出了几个常见的例子，即伽马（Nakagami- $m$衰落），威布尔，帕累托，对数正态信道功率分布的结果。最后-通过提出一个上限的吞吐量的所有可能的战略超指数分布-我们证明了上述探试法是为了最佳的Nakagami- $m$衰落。
2013-06-22 cs.IT math.IT
Analysis of Uncoordinated Opportunistic Two-Hop Wireless Ad Hoc Systems
我们考虑一个时隙的两跳无线系统中，源发送到中继在偶数时隙（第一跳）和中继转发的数据包到目的地在奇数时隙（第二跳）。每个源可以在第一跳中连接到多个中继。在存在干扰并且没有中继器的紧密协调的情况下，不清楚哪个中继器应该发送分组。我们提出了四个分散的中继选择方法，一些基于位置信息和其他的接收信号强度（RSS）的基础上。我们提供了一个完整的分析表征这些方法使用随机几何工具。我们使用模拟结果来比较这些方法的端到端的成功概率。
2009-01-15 cs.IT math.IT
Throughput Scaling Laws for Wireless Networks with Fading Channels
考虑了在共享无线信道上操作的n个通信链路的网络。假设衰落是影响发射机和接收机终端之间信道强度的主要因素。假设每个链路可以是活动的并且以恒定功率P进行传输或者保持静默。我们的目标是最大限度地提高吞吐量的活动链路的选择。通过推导一个上界和一个下界，它表明，在瑞利衰落的情况下（i）的最大吞吐量规模一样$\log n$（ii）的最大吞吐量是可实现的分布式方式。上界是使用概率的方法，其中的关键点是上限的任何随机集的活动链路的卡方随机变量的吞吐量。为了获得下界，提出并分析了一种分散式链路激活策略。
2007-07-13 cs.IT math.IT
Nearly Optimal Scheduling of Wireless Ad Hoc Networks in Polynomial Time
在本文中，我们解决了无线自组织网络中的调度问题，利用计算的优势，这样的调度问题时，可以表示无爪冲突图，我们认为是无线广播媒体。网络编码流的调度问题可以表述为在网络冲突图中寻找最大加权独立集（MWIS）。求一般图的MWIS是NP难的，导致调度的复杂性是NP难的。在无爪冲突图中，MWIS可以在多项式时间内找到，从而导致吞吐量最优调度。我们证明了某些无线自组网的冲突图是无爪的。为了在一般网络中获得无爪冲突图，我们建议引入额外的冲突（边），同时保持MWIS大小的减少最小。为此，我们引入了一个迭代优化问题，以决定在哪里引入边缘，并调查其有效的实施。此外，我们提出了一些物理修改来操纵网络的冲突图，并提出了一个特定的网络的混合调度策略。我们得出结论，通过添加额外的边缘爪断裂方法可以执行近最佳的必要的假设。
2017-12-02 cs.IT math.IT
Enhancing Secrecy with Multi-Antenna Transmission in Wireless Ad Hoc Networks
我们研究了无线自组织网络中的物理层安全性，并研究了两种类型的多天线传输方案，以提供保密增强。为了建立安全的传输对恶意窃听者，我们考虑生成的人工噪声与扇区或波束成形。对于这两种方法，我们提供了一个统计特性和权衡分析的中断性能的合法通信和窃听链路。然后，我们研究了这两种方案的保密传输容量方面的全网保密吞吐量性能，并研究了信息信号和人工噪声之间的最佳功率分配。我们的分析表明，在发射功率优化下，波束成形方案优于扇区化方案，除了发射天线的数量足够大的情况下。我们的研究还揭示了扇区化和波束成形方案的最优功率分配之间的一些有趣的差异。
2013-08-24 cs.IT math.IT
Throughput of One-Hop Wireless Networks with Noisy Feedback Channel
在随机连接模型下，研究了反馈信道误差对单跳无线网络吞吐量的影响。该传输策略基于激活具有最强直接链路的源-目的地对。虽然在接收侧基于信道状态信息（CSI）来识别这些激活的对，但是将经由反馈信道向发送侧提供该信息的噪声版本。这种错误会降低网络吞吐量，正如我们在本文中所调查的。我们的研究结果表明，如果反馈错误概率低于给定的阈值，网络可以容忍这样的错误没有任何显着的吞吐量损失。阈值取决于网络中的节点数量和信道衰落分布。这种分析对于设计这种网络中反馈信道的纠错码是至关重要的。
2013-08-11 cs.IT math.IT
Optimal Delay-Throughput Trade-offs in Mobile Ad-Hoc Networks: Hybrid Random Walk and One-Dimensional Mobility Models
在[23]中已经建立了二维i.i.d移动性模型的最佳延迟-吞吐量权衡，其中我们表明，当所需的延迟保证足够大时，可以使用无速率码实现最佳权衡。在本文中，我们将结果推广到其他的迁移模型，包括二维混合随机游动模型，一维独立同分布模型。迁移模型和一维混合随机游走模型。我们同时考虑了快速移动和慢速移动，并在一定条件下建立了最佳的延迟吞吐量权衡。联合编码调度算法也提出了实现最佳的权衡。
2007-05-02 cs.IT cs.NI math.IT
Compressive Sensing Based Opportunistic Protocol for Throughput Improvement in Wireless Networks
任何MAC协议设计中的一个关键特性是它可以提供的吞吐量。在无线网络中，用户的信道不是固定的，而是随机变化的。因此，为了在任何给定时间最大化MAC协议的吞吐量，应该仅允许具有大信道增益的用户进行发送。本文提出了一种基于压缩感知的机会协议，用于提高无线网络的吞吐量。该协议基于传统的R-ALOHA协议，允许用户在将信道预留给最佳用户之前竞争信道接入。我们使用压缩感知找到最佳用户，并表明，该协议需要更少的时间保留，所以它优于文献中提出的其他计划。这使得该协议特别适合于在快衰落环境中增强R-ALOHA。我们认为模拟和数字版本的协议，由用户发送的信道增益分别是模拟和数字。
2009-09-16 cs.IT math.IT
Network-Level Cooperative Protocols for Wireless Multicasting: Stable Throughput Analysis and Use of Network Coding
本文研究了多播协作无线网络中中继节点的网络编码对稳定吞吐率的影响。与传统的物理层协作协议相比，该协议采用网络级协作，并在中继节点采用随机线性网络编码。假设业务是突发的，中继节点在源静默期间转发其分组，这允许更好地利用信道资源。我们的研究结果表明，合作将导致更高的稳定吞吐率比传统的重传策略，并在中继使用随机线性网络编码可以进一步增加稳定的吞吐量，增加网络编码字段的大小或数量的数据包进行编码。
2010-08-31 cs.IT math.IT
Low Latency Wireless Ad-Hoc Networking: Power and Bandwidth Challenges and a Hierarchical Solution
本文研究了大规模无线自组织网络（WANET）中跳数的缩放问题，我们称之为网络延迟。大的网络延迟影响WANET中数据通信的所有方面，包括延迟、分组丢失、所需处理能力和存储器的增加。我们认为，在WANEQUALITY的网络管理和数据路由的挑战，可扩展的网络延迟。在物理方面，减少网络延迟对节点施加了显著更高的功率和带宽需求，这反映在一组新的界限中。在协议方面，设计能够保证数据包在可伸缩跳数内传递的分布式路由协议是一项具有挑战性的任务。为了解决这个问题，我们引入了多分辨率随机层次（MRRH），一种新的功率和带宽有效的WANET协议与可扩展的网络延迟。MRRH使用随机算法来建立和维护随机分层网络拓扑，该随机分层网络拓扑与所提出的路由算法一起可以保证数据分组在无线网络中的高效递送。对于大小为$N$的网络，MRRH可以提供仅为$O(\log^{3} N)$的平均延迟。MRRH的功率和带宽消耗被证明是\emph{nearly}最佳的延迟，它提供。因此，MRRH，是一个可证明的有效的候选人真正的大规模无线ad-hoc网络。
2006-04-06 cs.IT math.IT
On the Throughput Cost of Physical Layer Security in Decentralized Wireless Networks
研究了具有物理层安全约束的大规模分散无线网络的吞吐量问题。特别是，我们感兴趣的问题是需要牺牲多少吞吐量才能达到一定的安全级别。我们考虑随机网络中的合法节点和窃听者分布根据独立的二维泊松点过程。传输容量框架用于表征安全传输的区域频谱效率，同时约束服务质量（QoS）和安全级别。该框架说明了网络吞吐量对关键系统参数的依赖性，例如合法节点和窃听者的密度，以及QoS和安全约束。一个重要的发现是，实现中等安全级别的吞吐量成本相当低，而吞吐量必须显着牺牲，以实现高度安全的网络。我们还研究了使用一个保密的警卫区，这是一个显着的提高网络的吞吐量与高安全要求。
2011-06-06 cs.IT math.IT
Coding Improves the Optimal Delay-Throughput Trade-offs in Mobile Ad-Hoc Networks: Two-Dimensional I.I.D. Mobility Models
在本文中，我们研究了移动ad-hoc网络的延迟吞吐量权衡下的二维的【形】i.i.d.。流动性模型。我们考虑两个移动性时间尺度：（i）快速移动性，其中节点移动性与数据传输处于相同的时间尺度;（ii）缓慢移动性，其中假设节点移动性发生在比数据传输慢得多的时间尺度。给定延迟约束$D,$，主要结果如下：（1）对于二维的【形】独立同分布在具有快速移动台的移动性模型中，每个源-目的地（S-D）对的最大吞吐量被示出为$O(\sqrt{D/n}),$，其中$n$是移动台的数量。(2)对于二维的【形】i.i.d.在慢移动台的移动模型中，每个S-D对的最大吞吐量为$O(\sqrt[3]{D/n}).$。（3）针对每种情况，我们提出了一种联合编码调度算法，以实现最优的延迟-吞吐量折衷。
2007-05-02 cs.IT cs.NI math.IT
On The Capacity Deficit of Mobile Wireless Ad Hoc Networks: A Rate Distortion Formulation
路由协议所产生的开销减少了移动无线自组织网络中用于中继有用数据的容量。发现路由数据包所产生的协议开销量的下限对于开发高效的路由协议以及表征网络用户可用的实际（有效）容量是重要的。本文提出了一个信息理论的框架，用于表征网络中的移动节点的地理路由的最小路由开销。具体地，最小开销问题被公式化为速率失真问题。该公式可应用于具有任意流量到达和位置服务方案的网络。下界推导出维护目的节点的位置和一致的邻居信息的节点移动性和数据包到达过程中所产生的最小开销。这导致了对整体运输能力的路由开销所造成的赤字的表征。
2007-03-12 cs.IT math.IT
Maximizing Ergodic Throughput in Wireless Powered Communication Networks
本文研究了平坦衰落信道下的单天线无线供电通信网络（WPCN）。我们表明，通过使用我们的概率收获传输（PHAT）的策略，这需要的瞬时全信道状态信息（CSI）和衰落概率分布的知识，该系统的遍历吞吐量可能会大大增加相对于所实现的收获然后发送（HTT）协议。为此，不是将每个帧划分为上行链路（UL）和下行链路（DL），而是基于估计的信道功率增益将信道分配给UL无线信息传输（WIT）和DL无线功率传输（WPT）。换句话说，基于衰落概率分布，我们将导出确定帧与DL WPT或UL WIT的关联的一些阈值。更具体地，如果信道增益低于或超过这些阈值，则信道将被分配给WPT或WIT。仿真结果验证了我们提出的方案的性能。
2018-07-15 cs.IT math.IT
TreeExplorer: a coding algorithm for rooted trees with application to wireless and ad hoc routing
ad hoc和无线路由协议中的路由表可以用有根树表示。路由协议中对这些树的通信和存储的不断需求要求高效的根树编码算法。这种效率是根据平均代码长度定义的，并且通过将平均代码长度与源的熵进行比较来测量算法的最优性。在这项工作中，TreeExplorer被介绍为一个易于实现的和近最佳的算法编码有根树结构。该方法利用树的叶子数作为选择最佳编码方法的指标。我们展示了如何TreeExplorer可以改善现有的路由协议的ad hoc和无线系统，这通常需要一个显着的通信开销。
2022-07-12 cs.IT cs.NI math.IT
Two-Way Transmission Capacity of Wireless Ad-hoc Networks
ad-hoc网络的传输容量是每单位面积上活动发射机的最大密度，对于固定的传输速率，在每个接收机处给定中断约束。大多数以前的工作，发现自组织网络的传输容量只集中在单向通信，其中一个源与目的地通信，没有数据从目的地发送到源。然而，实际上，需要双向或双向数据传输来支持像分组应答和信道反馈这样的控制功能。本文扩展了双向无线ad-hoc网络的传输容量的概念，将一个双向中断的概念，在两个方向上的不同速率的要求。对于频分复用，推导了双向传输容量的严格上界和下界。推导出的界限是用来推导出最大限度地提高双向传输容量，这是执行比分配带宽成比例的期望速率在两个方向上的双向带宽分配的最佳解决方案。使用所提出的双向传输容量框架，与使用有限反馈的发射波束成形的双向传输容量的下限导出作为带宽的函数，和分配用于反馈的比特。
2010-09-08 cs.IT math.IT
Optimization of Energy-Constrained Wireless Powered Communication Networks with Heterogeneous Nodes
在本文中，我们研究的无线网络中，节点有两个能源，即电池和射频（RF）能量收集电路。我们制定了两个不同的目标函数的优化问题，即最大化的总和吞吐量和最大化的最小吞吐量，增强公平性。此外，我们通过表征的条件下，这两个制定的优化问题可以减少到不同的已知的无线网络，即传统的无线网络（电池供电）和无线供电的通信网络（WPCN），只有射频能量收集节点的相应问题，所提出的系统模型的通用性。此外，我们介绍了WPCN与两种类型的节点，有和没有RF能量收集能力，其中没有RF能量收集的节点被用来提高总吞吐量，甚至超过WPCN与所有能量收集节点。我们建立了凸性的所有制定的问题，打开了有效的解决方案，使用标准技术的空间。我们的数值结果表明，两种类型的无线网络，即WPCN只有RF能量收集节点和传统的无线网络，被认为是，分别作为下限和上限的广义问题设置的最大和吞吐量和最大吞吐量方面的性能。此外，结果揭示了新的见解和吞吐量公平性权衡独特的新问题设置。
2017-09-30 cs.IT math.IT
Throughput Maximization in Wireless Powered Communication Networks
本文研究了一种新出现的无线供电通信网络（WPCN），在该网络中，一个具有恒定电源的混合接入点（H-AP）协调来自/去往没有能源的分布式用户的无线能量/信息传输。提出了一种“收集然后发送”协议，其中所有用户首先在下行链路（DL）中收集由H-AP广播的无线能量，然后通过时分多址（TDMA）在上行链路（UL）中向H-AP发送它们的独立信息。首先，我们研究了所有用户的总吞吐量最大化，通过联合优化DL无线功率传输与用户的UL信息传输的时间分配，给出了基于用户的DL和UL信道以及它们的平均收获能量值的总时间约束。通过应用凸优化技术，我们得到了封闭形式的最佳时间分配，以最大化总吞吐量的表达式。我们的解决方案揭示了由于DL和UL距离相关的信号衰减而导致的“双近远”现象，其中距离H-AP较远的用户（其在DL中接收到的无线能量比较近的用户少）必须在UL中以更多的功率进行传输以实现可靠的信息传输。因此，最大的总吞吐量是通过分配更多的时间给附近的用户比远的用户，从而导致在不同的用户之间的不公平的速率分配。为了克服这个问题，我们还提出了一个新的性能指标，所谓的共同吞吐量与额外的约束，所有用户都应该被分配以平等的速率，而不管他们的距离的H-AP。我们提出了一个有效的算法来解决公共吞吐量最大化问题。仿真结果表明，共同吞吐量的方法来解决新的WPCN双远近问题的有效性。
2014-07-21 cs.IT math.IT
Throughput Scaling of Wireless Networks With Random Connections
本文研究了无线自组网在节点数较多的情况下的吞吐量缩放定律。假设一个随机连接模型，其中节点之间的通道连接独立于一个共同的分布。发送节点服从开-关策略，接收节点采用传统的单用户解码。证明了：1）对于一类均值和方差均为有限的连接模型，单跳方案的吞吐量缩放上界为$O(n^{1/3})$，两跳（和多跳）方案的吞吐量缩放上界为$O(n^{1/2})$. 2)对于特定的连接模型，通过两跳机会中继方案可以实现$Θ(n^{1/2})$吞吐量缩放，该方案在接收机处采用全部但仅局部信道状态信息（CSI），并且在发射机处采用部分CSI。3)通过放松连接模型的有限均值和方差的约束，线性吞吐量缩放$Θ(n)$是可实现的Pareto型衰落模型。
2010-02-22 cs.IT math.IT
On Throughput Scaling of Wireless Networks: Effect of Node Density and Propagation Model
本文推导了当n个源-目的地对随机分布在半径为$n^γ$，$ γ\geq 0$的圆盘上时，无线网络可实现的每个节点吞吐量的下限，传播由$1/(1+d)^α$，$α>2$的形式的衰减来建模，并且当接收到的信号与噪声和干扰比大于某个阈值$β$时，成功传输以固定速率W发生，否则速率为0。当为$γ< 1/2$时，下限的形式为$n^{1-γ}$，当为$γ\geq 1/2$时，下限的形式为$(n \ln n)^{-1/2}$。这些方法与Gupta和Kumar的开创性论文中的方法类似，但稍微简单一些。
2007-07-31 cs.IT math.IT
Spatial Throughput of Mobile Ad Hoc Networks Powered by Energy Harvesting
设计手机来收集周围的能量，如动能活动或电磁辐射，将使无线网络能够自我维持，除了缓解全球变暖。本文采用随机几何模型分析了由能量收集驱动的移动自组网的空间吞吐量。在该模型中，发射机分布为泊松点过程，能量以均匀的平均速率随机到达每个发射机，称为能量到达速率;在收获足够的能量后，每个发射机在目标信号与干扰和噪声比的中断概率约束下以固定功率发送到预期接收机。假设发射器将能量存储在具有无限容量的电池中。应用随机游走理论，证明了当能量到达率大于发射功率或等于发射功率与能量到达率之比时，发射机发射的概率等于1，称为发射概率。这一结果和工具，从随机几何适用于最大化网络吞吐量为一个给定的能量到达率，通过优化传输功率。示出的最大网络吞吐量是成比例的最佳传输概率，这是等于一个，如果发射机密度是低于能量到达率的导出函数，否则小于一个，并解决了一个给定的多项式方程。最后，在高能量到达率和密集网络的极端情况下，得到了最大网络吞吐量的极限。
2013-06-27 cs.IT math.IT
Elastic Routing in Wireless Ad Hoc Networks With Directional Antennas
分析了在每个节点上安装定向天线的adhoc网络的吞吐量缩放定律。更具体地说，本文考虑了一个一般的框架，其中每个节点的波束宽度可以以任意速率相对于节点的数量扩展。我们引入了一个弹性路由协议，它能够根据波束宽度弹性地增加每跳距离，同时保持每个接收器的平均信号干扰噪声比为常数。然后，我们确定基本的操作制度，其特征在于根据光束宽度缩放和分析吞吐量缩放定律为每个制度。弹性路由实现了更好的吞吐量缩放定律比传统的最近邻多跳的所有操作制度。增益来自于这样的事实，即随着波束宽度变窄，可以同时激活更多的源-目的地对，这最终导致线性吞吐量缩放定律。此外，我们的框架被应用到一个混合网络组成的无线自组织节点和基础设施节点。因此，在混合网络中，我们分析了进一步提高吞吐量的缩放定律，并确定了使用定向天线是有益的操作制度。
2015-05-17 cs.IT math.IT
Ergodic Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Interference Management
大多数关于无线网络吞吐量的工作忽略了无线信道固有的时间相关性，因为它降低了可处理性。为了更好地建模和量化无线网络吞吐量的时间变化，本文介绍了一种称为遍历传输容量（ETC），它包括空间和时间遍历性的度量。网络中的所有发射机形成一个齐次泊松点过程，所有信道由有限状态马尔可夫链建模。刻画了中断概率和ETC的界，并讨论了它们在稀疏网络和稠密网络中的标度行为。从这些结果中，我们表明，ETC的特点是信道状态相关向量和不变的马尔可夫链的概率向量的内积。这表明，信道感知的机会传输并不总是增加ETC。最后，我们看看中断概率与干扰管理从随机几何的角度来看。由于干扰管理中断概率和ETC的改进界限的特点，他们提供了一些有用的见解，如何有效地管理稀疏和密集网络中的干扰。
2011-03-31 cs.IT math.IT
Hierarchical Resource Allocation: Balancing Throughput and Energy Efficiency in Wireless Systems
5G及以后无线系统的主要挑战是有效利用可用频谱，同时降低能耗。从无线电资源分配的角度来看，该问题的解决方案是最大化能量效率而不是吞吐量。这导致数据率和能耗之间的最佳效益-成本比。它还经常导致吞吐量的显著降低，并且因此导致可用频谱的未充分利用。基于多目标规划理论来平衡这些指标的当代方法通常缺乏操作意义，并且找到正确的操作点需要仔细的实验和校准。相反，我们提出了分层资源分配的新概念，其中冲突的目标是有序的重要性。这导致资源分配算法，该算法努力使发射功率最小化，同时保持数据率接近最大可实现吞吐量。在一个典型的多小区的情况下，这种策略被证明可以减少65%的传输功率消耗，在吞吐量减少5%的成本。此外，该策略还在全局能效最大化未能实现超过吞吐量最大化的任何增益的情况下节省能量。
2021-02-05 cs.IT math.IT
High Throughput Low Delay Wireless Multicast via Multi-Channel Moving Window Codes
无线多播的一个基本挑战是如何同时实现高吞吐量和低延迟，以可靠地服务于大量的用户。在本文中，我们将展示如何利用大量的吞吐量和延迟增益，利用多通道资源。提出了一种多信道移动窗口编码（MC-MWC）的多信道多会话无线组播方案。MC-MWC的突出特点有三个方面。(i)高吞吐量：我们表明，MC-MWC实现订单最佳的吞吐量在多用户多信道渐近制度。此外，传统的信道分配为基础的计划所需的信道的数量被证明是双指数大于所需的MC-MWC。(ii)低延迟：利用大偏差理论，我们证明了MC-MWC的时延随信道数的增加而线性减小，而传统方案的时延减小不超过一个有限常数。(iii)低反馈开销：MC-MWC的反馈开销是一个常数，它独立于每个会话中的接收机数量和网络中的会话数量。最后，我们的跟踪驱动的仿真和数值结果验证了分析结果，并表明MC-MWC的实现复杂度低。
2018-01-05 cs.IT math.IT
Capacity of Ultra Wide Band Wireless Ad Hoc Networks
吞吐量是ad-hoc无线网络设计和评估的关键参数。考虑n个相同的随机定位的节点，在一个单位面积上，形成一个ad-hoc无线网络。假设在固定范围内每个节点的传输能力固定为每秒T比特，已经表明每个节点的均匀吞吐量能力r（n）是Theta（（T）/（sqrt{n log n}）），是节点密度n的递减函数。然而，也可以考虑替代的通信模型，其中每个节点被约束到最大发射功率P_0并且能够利用W Hz的带宽。在极限情况W右箭头无穷大下，例如在超宽带（UWB）网络中，每个节点的均匀吞吐量为O（（n log n）^{（alpha-1}/2}）（上限）和Omega（（n^{（alpha-1）/2}）/（（log n）^{（alpha +1）/2}））（可实现的下限）。这些界限表明，吞吐量的增加与节点密度$n$，在以前发表的结果相反。这是大带宽以及假设的功率和速率自适应的结果，其减轻了干扰。因此，物理层属性的Ad Hoc无线网络的容量上的效果被证明。此外，UWB作为ad-hoc网络的物理层技术的承诺是合理的。
2005-08-22 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Routing in Multihop Wireless Ad-hoc Networks with Decode-and-Forward Relaying
在本文中，我们研究了在随机分布的窃听者存在的多跳无线ad-hoc网络中的安全路由问题。具体而言，窃听者的位置被建模为一个齐次泊松点过程（PPP）和源-目的地对是由中间中继使用解码和转发（DF）策略的协助。我们分析表征的物理层安全性能的任何选择的多跳路径使用端到端的安全连接概率（SCP）的合谋和非合谋窃听。为了便于找到一个有效的解决方案，安全路由，我们得到准确的近似SCP。基于SCP近似，我们研究了安全路由问题，它被定义为寻找具有最高SCP的多跳路径。采用改进的Bellman-Ford算法，以分布式方式寻找最优路径。仿真结果表明，所提出的安全路由方案达到了几乎相同的性能穷举搜索。
2015-12-26 cs.IT math.IT
Throughput Analysis for Wireless Networks with Full-Duplex Radios
利用随机几何方法研究了全双工无线网络的吞吐量。全双工（FD）无线电可以彼此同时交换数据。另一方面，FD传输的缺点是与半双工（HD）传输相比，它将不可避免地对网络造成额外的干扰。在本文中，我们专注于一个无线网络的节点与HD和FD的能力，并推导和优化在这样的网络的吞吐量。我们的分析结果表明，如果网络是适应ALOHA协议，最大的吞吐量总是通过调度所有并发发送节点工作在FD模式，而不是混合FD/HD模式或HD模式，无论网络配置。此外，在HD传输上使用FD传输的吞吐量增益在分析上有下限和上限。
2014-09-25 cs.IT cs.NI math.IT
Probabilistic Caching in Wireless D2D Networks: Cache Hit Optimal vs. Throughput Optimal
从传统的缓存命中优化在启用缓存的无线网络，我们认为一种替代的优化方法的概率缓存放置在随机无线D2D缓存网络考虑到D2D传输的可靠性。使用随机几何的工具，我们提供了一个封闭形式的近似缓存辅助吞吐量，它衡量的密度成功地服务于本地设备缓存的请求，我们得到了最佳的缓存概率与数值优化。与缓存命中最优的情况相比，通过缓存辅助吞吐量优化获得的最优缓存概率在成功服务的用户请求的密度方面显示出显着的增益，特别是在密集的用户环境中。
2016-11-09 cs.IT cs.NI math.IT
Caching Gain in Wireless Networks with Fading: A Multi-User Diversity Perspective
我们认为在无线网络中的衰落是占主导地位的信道效应的缓存的效果。首先，我们提出了一个一跳传输策略的缓存使能的无线网络，这是基于利用多用户分集增益。然后，我们推导出一个封闭形式的结果吞吐量缩放的建议方案在大型网络中，这揭示了缓存内存大小和网络吞吐量之间的内在权衡。我们的研究结果表明，大量的吞吐量的改善是可以实现的网络与配备大缓存大小的源。我们还通过仿真验证了我们的分析结果。
2013-08-31 cs.IT math.IT
Collaborative Beamforming for Distributed Wireless Ad Hoc Sensor Networks
利用随机阵列理论分析了协同波束形成的性能。在无线自组织传感器网络的框架下，推导了随机相控阵波束图的统计平均值和分布。假设每个传感器节点具有单个各向同性天线，并且集群中的节点协作地发送信号，使得目标方向上的信号在远场区域中相干地相加。结果表明，与N个传感器节点均匀分布在一个磁盘上，方向性可以接近N，只要节点是位于足够稀疏。研究了最大旁瓣峰值的分布。考虑到应用到ad hoc网络，两种情况下，闭环和开环，被认为是。结合这些场景，分析了相位抖动和位置估计误差对平均波束图的影响。
2005-05-10 cs.IT cs.NI math.IT
Connectivity of Ad Hoc Wireless Networks with Node Faults
无线传感器网络的连通性是一个基本的全局属性，即使一些传感器节点发生故障，也需要保持连通性。在本文中，我们研究了随机几何图（RGGs）的连通性的节点故障模型作为一个抽象的模型，无线传感器网络与不可靠的节点。在该模型中，假设每个节点在故障时是随机的，即，从图表中删除。作为可靠性的度量，网络故障概率被定义为所得到的生存图在RGG上断开的平均概率。我们研究的RGG一般连接功能作为一个传统的RGG模型的扩展，并提供两个数学分析：渐近分析无限RGG揭示了相变阈值的连接，和有限RGG的非渐近分析，提供了一个有用的近似公式。这些分析支持的瑞利SISO模型，反映了一个实际的无线信道的数值模拟。
2018-04-19 cs.IT cs.SI math.IT
Combinatorial Channel Signature Modulation for Wireless ad-hoc Networks
在本文中，我们介绍了一种新的调制和复用方法，有利于高效，同时在无线ad-hoc网络中的多个终端之间的通信。我们称这种方法为组合信道签名调制（CCSM）。CCSM方法在通信节点在高度时间分散的环境中操作的情况下特别有效。这一切都是以最小的MAC层开销实现的，因为所有用户都可以在相同的时间/频率上发送和接收（全同步双工）。CCSM方法的根源在于稀疏建模，接收器基于压缩采样技术。为此，我们开发了一种新的低复杂度的算法，称为组子空间追踪。我们的分析表明，CCSM至少增加了一倍的吞吐量相比，国家的最先进的。
2012-01-26 cs.IT cs.NI math.IT
A Unifying Framework for Local Throughput in Wireless Networks
随着电磁频谱竞争的加剧，表征干扰对无线网络性能的影响非常重要，传统上通过其吞吐量来衡量。本文提出了一个统一的框架，在无线网络中的本地吞吐量的特点。我们首先从连通性的角度分析了探测链路的吞吐量，其中，如果数据包不与来自其范围内的节点（称为可听包）的其他数据包发生冲突，则数据包被成功接收。然后，我们从信号与干扰加噪声比（SINR）的角度来表征吞吐量，其中，如果SINR超过某个阈值，则成功接收到分组，考虑到网络中所有发射节点的干扰。我们的主要贡献是推广和统一分散在文献中的各种结果。特别地，所提出的框架包括任意无线传播效应（例如，Nakagami-m衰落、Rician衰落或对数正态阴影）以及任意业务模式（例如，时隙同步、时隙异步或指数到达间隔业务），从而允许我们得出比先前在文献中可用的更一般的关于网络性能的结论。
2010-07-16 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Routing and Power Control for a Single Cell, Dense, Ad Hoc Wireless Network
我们考虑一个密集的，ad hoc无线网络，局限于一个小区域。无线网络作为单个小区来操作，即，一次只支持一个成功的传输。数据包通过多跳中继在源目的地对之间发送。我们假设节点自组织成一个多跳网络，使所有的跳跃长度为d米，其中d是一个设计参数。存在基于竞争的多址方案，并且假定每个节点总是具有要发送的数据，或者源自它，或者来自传输分组（饱和假设）。在这种情况下，我们试图最大限度地提高网络的传输容量的测量（以比特米每秒测量）在功率控制（在衰落环境中）和跳距d，受到平均功率约束。我们首先认为，对于一个密集的收集节点局限于一个小区域，单细胞操作是有效的单用户解码收发器。然后，密集的ad hoc无线网络（如上所述）作为一个单一的细胞，我们研究的跳长和功率控制，最大限度地提高了传输容量为一个给定的网络功率约束。
2009-07-21 cs.IT cs.NI math.IT
On the Joint Impact of Beamwidth and Orientation Error on Throughput in Directional Wireless Poisson Networks
我们引入了一个模型，用于捕获波束误导的覆盖范围和吞吐量的定向无线网络中使用随机几何的影响。在采用理想的扇区天线没有旁瓣的网络中，我们发现，方向误差分布是足够的，以证明单调性和准单调性（相对于天线波束宽度）的空间吞吐量和传输容量，分别。此外，我们确定的网络条件，产生相反的极端选择波束宽度（绝对定向与全向），最大限度地提高两个相关的吞吐量指标。最后，我们总结了我们的论文与平均方向误差，吞吐量最大化的波束宽度，和最大吞吐量之间的关系，在不同的复杂性的辐射模式的数值探索。
2014-06-12 cs.IT cs.NI math.IT
Throughput Maximization for Wireless Powered Communications Harvesting from Non-dedicated Sources
我们考虑无线供电通信，其中用户从非专用源获取能量。用户遵循一个收获然后发送协议：在时隙时间的第一阶段，源节点从附近的传统接入点收获能量，然后在第二阶段将信息发送到其目的地节点或中继节点。我们得到了最佳的\textit{ harvesting ratio}，以最大化的预期吞吐量直接传输（DT）和解码转发（DF）中继中断约束下，分别。我们的研究结果表明，DT的最佳收获率是由中断约束，而DF中继，由数据的因果关系。
2017-01-25 cs.IT cs.NI math.IT
