固定速率无线传输在受限和信道不确定性下的能量有效性

统计约束下的安全无线通信与最优功率控制

Secure Wireless Communication and Optimal Power Control under Statistical Queueing Constraints

本文研究了在存在统计约束条件下，衰落广播信道上信息的安全传输问题。采用有效容量作为性能度量来标识系统的安全吞吐量，即，有效安全吞吐量。假设完美的信道侧信息（CSI）在发射机和接收机处都是可用的。最初，考虑发送器向两个接收器发送公共消息并且向一个接收器发送机密消息的场景。对于这种情况下，有效的安全吞吐量区域，这是恒定的到达率的共同和机密的消息，可以支持的缓冲器约束的发射机和衰落的广播信道的区域，被定义。证明了该有效吞吐量区域是凸的。然后，最优功率控制策略，实现有效的安全吞吐量区域的边界点进行了研究，并提供了一个算法的数值计算的最优功率自适应方案。随后，更详细地讨论了发射机仅向一个接收机发送机密消息的特殊情况。对于这种情况下，有效的安全吞吐量制定和两种不同的功率适配策略进行了研究。特别地，应当注意，在缓冲器约束下，机会传输不再是最佳的，并且发射机不应该等待以高速率发送数据，直到主信道比窃听者信道好得多。

统计约束下固定速率传输的VLC系统

VLC Systems with Fixed-Rate Transmissions under Statistical Queueing Constraints

跨层分析作为研究和评估无线网络中不同服务质量（QoS）机制的有力工具，已经得到越来越多的关注。关于物理层和数据链路层，在本文中，我们提供了一个跨层的研究，可见光通信（VLC）系统的统计QoS约束下，这是造成的延迟违规和缓冲区溢出概率的限制。我们假设VLC接入点（AP）不知道信道条件，因此AP以固定速率发送数据。在此假设下，并考虑一个ON-OFF数据源，我们采用的最大平均数据到达率在AP缓冲区和缓冲延迟的非渐近界作为主要的性能指标。通过数值计算，我们说明了不同的物理和数据链路参数对系统性能的影响。

Locally Adaptive Scheduling Policy for Optimizing Information Freshness in Wireless Networks

Optimization of information freshness in wireless networks has usually been performed based on queueing analysis that captures only the temporal traffic dynamics associated with the transmitters and receivers. However, the effect of interference, which is mainly dominated by the interferers' geographic locations, is not well understood. In this paper, we leverage a spatiotemporal model, which allows one to characterize the age of information (AoI) from a joint queueing-geometry perspective, and design a decentralized scheduling policy that exploits local observation to make transmission decisi…

超可靠低时延无线接入网的跨层优化

Cross-layer Optimization for Ultra-reliable and Low-latency Radio Access Networks

在本文中，我们提出了一个跨层优化的框架，以确保超高的可靠性和超低的延迟在无线接入网络，其中传输延迟和排队延迟都考虑。在传输时间较短的情况下，信道码的块长度是有限的，不能用香农容量来表征在给定传输错误概率下的最大可达速率。对于随机到达的数据包，某些数据包可能会违反排队延迟。此外，由于在典型情况下，中继延迟比信道相干时间短，因此即使在空间分集的情况下，保证中继延迟和传输错误概率所需的发射功率也将变得无界。为了确保所需的服务质量（QoS）与有限的发射功率，主动丢包机制。然后，总的分组丢失概率包括传输错误概率、传输延迟违规概率和分组丢弃概率。在QoS约束下，我们优化了丢包策略、功率分配策略和带宽分配策略，以最小化发送功率。最优解的获得，这取决于信道和队列状态信息。仿真和数值结果验证了我们的分析，并表明设置分组丢失概率相等是一个接近最优的解决方案。

Minimizing the Age of Information in Wireless Networks with Stochastic Arrivals

We consider a wireless network with a base station serving multiple traffic streams to different destinations. Packets from each stream arrive to the base station according to a stochastic process and are enqueued in a separate (per stream) queue. The queueing discipline controls which packet within each queue is available for transmission. The base station decides, at every time t, which stream to serve to the corresponding destination. The goal of scheduling decisions is to keep the information at the destinations fresh. Information freshness is captured by the Age of Information (AoI) metri…

低SNR下分组衰落瑞利信道信息传输的一个特征

A Queueing Characterization of Information Transmission over Block Fading Rayleigh Channels in the Low SNR

与加性高斯白噪声（AWGN）信道不同，衰落信道除了受到加性高斯噪声的影响外，还受到随机信道增益的影响。结果，瞬时信道容量随时间随机变化，这使得仅使用数据率不足以表征衰落信道的传输能力。本文以恒定速率的输入数据流为例，研究了缓冲区辅助的块瑞利衰落信道的传输能力，并通过平均队列长度、稳态队列长度分布、分组时延和溢出概率等参数来反映信道的传输能力。考虑了无限缓冲区模型和有限缓冲区模型。利用信道在低信噪比（SNR）条件下提供的服务的无记忆特性，将信道上的信息传输问题转化为一个\textit{discrete time discrete state} $D/G/1$排队问题.结果表明，块衰落信道不能支持接近其遍历容量的数据率，无论缓冲区有多长，甚至从应用层来看。对于有限缓冲区模型，溢出概率推导出明确的表达式，并示出指数下降时，缓冲区大小的增加，即使当缓冲区的大小是非常小的。

无线蜂窝网中具有用户移动性和自适应调制编码的单播IPTV的性能分析

Queueing Analysis of Unicast IPTV With User Mobility and Adaptive Modulation and Coding in Wireless Cellular Networks

近年来，可以通过宽带无线蜂窝网络支持直播TV、视频点播（VoD）、视频会议和在线游戏应用的单播IPTV服务已经变得流行。然而，视频流服务显著影响无线蜂窝网络的性能，因为它们占用带宽。为了维持系统性能，需要基于精确数学分析的有效的接纳控制和资源分配机制。另一方面，无线链路的质量通常由于用户移动性或时变信道特性而随时间变化。为了对抗这种时变信道，提高频谱效率，可以采用自适应调制编码（AMC）方案为移动用户提供单播IPTV服务。本文基于一种新的考虑用户移动性和AMC的单播IPTV业务接入模型，推导了无线蜂窝网络中单播IPTV业务的带宽利用率、阻塞率和丢包率的解析解。模拟也进行了验证分析结果的准确性。数值结果表明，所给出的解析结果是准确的。基于精确的闭合解，网络提供商可以对其网络实施精确的接纳控制和资源分配，以提高系统性能。

触觉互联网的跨层传输设计

Cross-layer Transmission Design for Tactile Internet

为了确保触觉互联网的低端到端（E2 E）延迟，5G系统将使用短帧结构。因此，应考虑有限块长度信道码的传输错误，以保证高可靠性要求。本文研究了触觉互联网的跨层传输优化问题，在E2 E延迟中考虑了传输延迟和发送延迟，并考虑了不同的丢包/错误概率来表征可靠性。我们表明，所需的发射功率变得无界时，允许的最大延迟小于信道相干时间。为了满足有限发射功率下的服务质量要求，引入了主动丢包机制，并优化了队列状态信息和信道状态信息相关的传输策略。由于传输的资源和策略以及丢包策略与分组错误概率、延迟违反概率和丢包概率有关，我们对这三种概率进行了优化，得到了与这些概率相关的策略。我们从单用户场景开始，然后将我们的框架扩展到多用户场景。仿真结果表明，优化后的三种概率在同一数量级。因此，我们在设计触觉互联网应用系统时必须考虑所有这些因素。

干扰对齐TDD无线网络的稳定性和CSI探测

Queueing Stability and CSI Probing of a TDD Wireless Network with Interference Alignment

本文描述了干扰对齐（IA）技术的性能，考虑到动态业务模式和探测/反馈成本。我们考虑一个时分双工（TDD）系统，其中发射机获取其信道状态信息（CSI）通过解码由接收机发送的导频序列。由于IA需要全局CSI知识，因此发射机还必须在有限容量的回程上交换它们估计的CSI（即，不完美的情况）。在这种情况下，我们在本文中的不完美和完美（即无限回程）的情况下，系统的稳定区域的特征，然后我们研究这两个区域之间的差距。此外，在每种情况下，我们提供了一个集中式探测算法（策略），实现了最大的稳定区域。这些稳定区域和调度策略给出的对称系统，其中所有的路径损耗系数是彼此相等的，以及为一般系统。对于对称系统，我们比较IA的稳定区域与一个实现的时分多址（TDMA）系统，每个发射机应用一个简单的奇异值分解技术（SVD）。然后，我们提出了一个调度策略，包括在这两种技术之间切换，导致系统，在某些条件下，实现更大的稳定区域。在一般的系统下，所采用的调度策略是一个高的计算复杂性为中等数量的对，因此，我们提出了一个近似的政策，具有降低的复杂性，但实现系统的稳定区域的一小部分。提供了该馏分的表征。

Optimizing Information Freshness in Wireless Networks: A Stochastic Geometry Approach

Optimization of information freshness in wireless networks has usually been performed based on queueing analysis that captures only the temporal traffic dynamics associated with the transmitters and receivers. However, the effect of interference, which is mainly dominated by the interferers' geographic locations, is not well understood. In this paper, we leverage a spatiotemporal model, which allows one to characterize the age of information (AoI) from a joint queueing-geometry perspective, for the design of a decentralized scheduling policy that exploits local observation to make transmission…

信道不确定性和干扰约束下的低信噪比能量有效性

Energy Efficiency in the Low-SNR Regime under Queueing Constraints and Channel Uncertainty

研究了在信道不确定性和传输约束条件下，固定速率传输的能量效率问题。假设发射机和接收机在传输之前都没有信道侧信息。信道系数在接收机处借助于训练符号经由最小均方误差（MMSE）估计来估计。进一步假设系统在缓冲区违规概率限制形式的统计约束下运行。确定分配给训练的功率的最佳分数。频谱效率-比特能量权衡分析在低功耗和宽带制度，采用有效容量公式。特别是，它示出的位能量增加，而没有约束，在低功率政权的平均功率为零。如果非交互子信道的数量随着带宽的增加而无限制地增长，则在宽带范围内得出类似的结论。另一方面，它被证明，如果可解析的独立路径的数量，因此非相互作用的子信道的数量保持有界的可用带宽增加，位能量减少到其最小值在宽带制度。对于这种情况下，表达式的最小比特能量和宽带斜率。总的来说，信道不确定性的能量成本和嵌入约束被识别，并且确定多径丰富度和稀疏度的影响。

具有接入约束的多源多目的中继网络的吞吐量

On the Throughput of Multi-Source Multi-Destination Relay Networks with Queueing Constraints

本文研究了具有多个源-目的节点对的中继网络在转发约束下的吞吐量，包括可变速率和固定速率两种情况。当信道侧信息（CSI）在发射机侧可用时，发射机可以根据信道条件来调整它们的传输速率，并且实现瞬时信道容量。在这种情况下，在每个节点的离开率已被表征为不同的系统参数，控制的功率分配，时间分配和解码顺序。在发射机处没有CSI的另一种情况下，使用具有固定速率传输的简单自动重传请求（ARQ）协议来提供可靠的通信。在这个ARQ假设下，在每个节点的瞬时离开率可以被建模为一个ON-OFF过程，并识别ON和OFF状态的概率。在每个缓冲区的到达率和离开率的特性，确定稳定性条件和有效的容量分析进行两种情况下，以确定系统的吞吐量下的统计排队约束。此外，对于变速率方案，在一定的参数下，给出了和速率的平方，有助于提高参数优化的效率。最后，通过数值结果，系统参数的影响和系统吞吐量的行为进行了识别。

循环赛中的隐性竞争渠道

A Covert Queueing Channel in Round Robin Schedulers

本文研究了两个用户共享一个循环调度器的隐蔽共享信道（CQC）。当用户共享由循环策略仲裁的诸如计算机处理器或路由器之类的资源时，可以出现这样的隐蔽通道。我们提出了一个信息理论框架来建模和推导最大可靠数据传输速率，即，此通道的容量，用于无噪声和有噪声设置。我们的研究结果表明，看似孤立的用户可以通过隐蔽信道进行高速率通信，并证明了在循环调度器中CQC带来的重大信息泄漏和隐私威胁的可能性。此外，我们提出了实用的有限长度的代码的建设，实现了容量限制。

FCFS路由器中的一种隐蔽信道

A Covert Queueing Channel in FCFS Schedulers

我们研究了隐蔽排队通道（CQC），这是一种隐蔽的时间通道，可能会被利用在共享队列中跨假定孤立的用户。在我们的系统模型中，一个用户通过他对共享资源的访问模式向另一个用户发送消息，该共享资源根据先到先服务（FCFS）策略为用户提供服务。这种信道的一个示例是数据中心网络中的跨虚拟网络隐蔽信道，其由共享资源的嵌入效应产生。首先，我们研究了一个系统，包括一个发送器和一个接收器，共享一个确定性和工作保存FCFS调度器，我们计算这个通道的容量。我们还考虑了其他用户的存在对该信道的信息传输速率的影响。在这项研究中获得的可实现的信息传输速率证明了显着的信息泄漏的可能性和巨大的隐私威胁所带来的CQC在FCFS零售商。

多状态时变信道下突发业务的联合时延感知和延迟感知调度

Joint Queue-Aware and Channel-Aware Delay Optimal Scheduling of Arbitrarily Bursty Traffic over Multi-State Time-Varying Channels

本文的动机是观察到的平均时延可以减少牺牲功率效率的无线通信。从这个意义上讲，我们自然想知道当可用功率有限时，最小延迟是多少以及如何实现最小延迟。针对随机到达的数据包在多状态无线衰落信道中传输的情况，提出了一种概率跨层调度策略，并利用约束马尔可夫决策过程（MDP）对其进行了刻画。利用马尔可夫链的稳态概率，我们能够推导出所关心的度量，即平均延迟和平均功耗的数学表达式。为了描述延迟功率权衡，我们制定了一个非线性规划问题，然而，这是非常具有挑战性的解决。通过分析其结构，这个优化问题可以转化为一个等价的线性规划（LP）问题，通过变量替换，这使得我们能够得到最佳的延迟功率权衡以及最佳的调度策略。最优调度策略是基于双阈值的，这意味着传输决策应该基于对队列长度和信道状态施加的最优阈值。

衰落信道中时延敏感通信的误码特性及码参数选择

Delay-Sensitive Communication over Fading Channel: Queueing Behavior and Code Parameter Selection

本文研究了在不可靠信道上传输编码数据的通信系统的性能。一个适合于无线环境的衰落公式被认为是由一个离散的信道随着时间的推移与相关的行为所造成的错误。以随机码和BCH码为手段，研究了码率选择与点到点数据链路性能的关系。对于精心选择的信道模型和到达过程，确定了一个易于处理的马尔可夫结构组成的队列长度和信道状态。这有助于分析系统的静态行为，导致评估标准，如队列超过阈值的概率的界限。具体来说，本文重点介绍了可扩展的到达配置文件，这是基于泊松过程的系统模型，和有限状态信道与内存。这些假设允许严格的比较系统性能的代码与任意块长度和码率。基于所得到的表征，它是可能的，以选择最佳的代码参数的延迟敏感的应用在各种渠道。本文介绍的方法提供了一个新的视角的联合嵌入编码分析有限状态信道的记忆，它是支持的数值模拟。

并行网络的随机调度算法

Randomized Scheduling Algorithm for Queueing Networks

最近有相当大的兴趣，在设计低复杂性，近视，分布式和稳定的调度策略的约束路由网络模型中出现的背景下，新兴的通信网络。在这里，我们考虑两个代表性的模型。一种是通过共享介质进行通信的无线节点集合模型，它表示网络节点队列中随机变化的数据包数量。第二，一个缓冲电路交换网络模型，用于未来互联网的光核心，以捕捉网络中存在的呼叫或流的随机性。Tassiulas和Ephremide在1992年提出的最大权值调度策略导致了分组级无线网络模型的短视和稳定的策略。但在计算上，它是非常昂贵的（NP难）和集中的。它不适用于缓冲电路交换网络，因为该业务要求呼叫不被抢占。作为本文的主要贡献，我们提出了一个稳定的调度算法，这两个模型。该算法是近视的，分布式的，在单位时间内每个节点执行很少的逻辑操作。

平衡排队与重传：面向时延最优的大规模MIMO设计

Balancing Queueing and Retransmission: Latency-Optimal Massive MIMO Design

针对5G URLLC中大规模MIMO系统的总时延优化问题，提出低复杂度闭式策略LYRRC，联合设计目标误码率与传输速率，平衡排队与重传时延，经测试可满足URLLC的时延可靠性要求。

混合RF/VLC系统中统计约束下的链路选择

Link Selection in Hybrid RF/VLC Systems under Statistical Queueing Constraints

射频（RF）和可见光通信（VLC）技术的共同部署已经在室内环境中进行了研究，以提高网络性能，并解决特定的服务质量（QoS）的约束。在本文中，我们探讨了采用这两种技术的好处时，QoS要求的缓冲区溢出和延迟违规概率，这是设计低延迟无线网络的重要指标的限制。特别是，我们考虑了一个多机制的情况下，利用RF和VLC链路在室内环境中的数据传输，然后提出了一个链路选择过程，通过该过程，发射机发送数据的链路，维持所需的QoS保证最。考虑到一个ON-OFF数据源，我们采用的最大平均数据到达率在发送器缓冲区和数据缓冲延迟的非渐近界的主要性能指标。我们制定的性能指标的假设下，这两个链路的平均和峰值功率的限制。此外，我们调查的性能水平时，两个链接之一被用于数据传输，或当两者同时使用。最后，通过数值分析，分析了不同物理层参数对系统性能的影响。

具有异构业务的无线系统中状态更新生成的最优策略

Optimal Policies for Status Update Generation in a Wireless System with Heterogeneous Traffic

大量涉及监控、决策制定和预测的应用程序需要及时的状态更新，以确保其高效运行。信息时代（AoI）是一个新提出的指标，有效地捕捉这一要求。最近的研究已经得出了AoI最佳的政策，产生的状态更新和AoI最佳的数据包分发的纪律。与以前的研究不同，我们专注于低端设备，这些设备通常支持物联网环境中的监控应用。我们承认，这些设备托管各种应用程序，其中一些是AoI敏感的，而另一些则不是。此外，由于其有限的计算资源，它们通常利用简单的先进先出（FIFO）排序规则。我们考虑的问题，最佳控制的状态更新生成过程的系统与源-目的地对，通过无线链路进行通信，其中源节点是由一个FIFO队列和两个应用程序，一个是AoI敏感，一个是不。我们制定这个问题作为一个动态规划问题，并利用马尔可夫决策过程的框架，以获得最佳的政策，产生的状态更新数据包。由于缺乏可比的方法在文献中，我们比较派生的最佳政策对基线政策，如零等待政策，并调查各种网络配置的所有政策的性能。结果表明，现有的状态更新策略无法捕捉之间的权衡频繁生成的状态更新和排队延迟，从而表现不佳。

Analysis of Transmission Rate of Wireless Networks under the Broadcast Approach with Continuum of Transmission Layers

In this letter, we characterize the performance of broadcast approach with continuum of transmission layers in random wireless networks where the channel state information (CSI) is assumed to be known only at the receiver. By modeling the transmitter-receiver pairs using bipolar Poisson point process, we derive analytical expressions for the mean and variance of achievable transmission rate and the network transmission capacity under broadcast approach. Our analysis shows that the broadcast approach provides better mean transmission rate with lower variance compared to outage strategy.

Transmission Scheduling for Multi-loop Wireless Networked Control Based on LQ Cost Offset

In this paper, transmission scheduling for multiloop wireless networked control systems sharing the wireless channel is considered. A linear quadratic cost offset has been proposed to evaluate the performance gap induced by the nonideal communication. A functional relationship between linear quadratic offset metric and Age of Information has been built up. Based on the offset metric, we come up with an age-based scheduling policy and numerical simulations show that there is a significant improvement compared to the former work.

Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Energy Harvesting Nodes

Transmission capacity of an ad hoc wireless network is analyzed when each node of the network harvests energy from nature, e.g. solar, wind, vibration etc. Transmission capacity is the maximum allowable density of nodes, satisfying a per transmitter-receiver rate, and an outage probability constraint. Energy arrivals at each node are assumed to follow a Bernoulli distribution, and each node stores energy using an energy buffer/battery. For ALOHA medium access protocol (MAP), optimal transmission probability that maximizes the transmission capacity is derived as a function of the energy arrival…

海洋无线大数据：高效传输、相关应用和挑战

Marine Wireless Big Data: Efficient Transmission, Related Applications, and Challenges

海量的海洋无线采样数据及其持续爆发式增长预示着海洋无线大数据时代的到来。这些数据带来的两个挑战是如何在极端恶劣的海洋环境中快速、可靠和可持续地提供这些数据，以及如何在收集后应用这些数据。在这篇文章中，我们首先提出了一个异构海洋网络的架构，灵活地利用现有的水下无线技术作为一个潜在的解决方案，快速数据传输。然后，我们调查的可能性，并制定计划，能源效率和可靠的海底传输没有或略有数据率降低。在讨论了数据传输的基础上，总结了大数据的应用前景，重点讨论了大数据在海面目标检测和海洋目标识别中的应用问题。文章还讨论了在传播和检测/识别方面需要进一步探讨的开放性问题和挑战。

无线网络中基于拍卖的分布式协作传输资源分配

Auction-Based Distributed Resource Allocation for Cooperation Transmission in Wireless Networks

协作传输利用无线信道的广播特性，可以大大提高通信系统的性能。大多数以前的工作资源分配的合作传输是基于集中式控制。在本文中，我们提出了两个份额拍卖机制，信噪比拍卖和功率拍卖，分布式协调用户之间的资源分配。我们证明了拍卖结果的存在性、唯一性和有效性。特别地，SNR拍卖导致用户之间的公平资源分配，并且功率拍卖实现接近于有效分配的解决方案。

具有随机传输时延的无线网络容量研究

On the Capacity of Wireless Networks with Random Transmission Delay

在本文中，我们介绍了新的编码方案的无线网络与随机传输延迟。这些编码方案的同步性的需要，减少了传输的数量，并实现了最佳的速率区域在相应的有线模型的多个单播和多播的情况下，最多三个用户下的等速率约束。编码方案分为两个阶段，第一，编码方案线，星型和线星型拓扑结构的随机传输延迟。第二，任何一般的拓扑结构与多个双向单播和组播会话被证明是分解成这些规范的拓扑结构，以减少传输的数量，而没有速率冗余。因此，为线、星和线-星拓扑结构开发的编码方案可作为构建所有网络的更通用编码方案的构建块。所提出的方案被证明是实时的（RT）的无线网络的意义上，他们实现了最小的解码延迟。利用可忽略的大小报头，这些编码方案被示出为适用于非同步网络，即，随机传输延迟的网络。最后，我们通过大量的模拟证明了这些方案的适用性。在具有随机传输延迟的无线网络上实现这样的编码方案可以提高性能和功率效率。

无线小小区网络中支持缓存的上行链路传输

Cache-enabled Uplink Transmission in Wireless Small Cell Networks

在社交网络时代，人们通过无线网络制作用户生成的内容并将其上传到互联网，这开始成为一个大趋势，这给无线上行链路网络带来了巨大的负担。在本文中，我们有助于设计和理论理解的无线缓存启用上传传输在一个延迟容忍的小小区网络，以减轻负担，然后提出相应的调度策略的小基站（SBS）下的无限和有限的缓存大小。具体来说，SBS引入的缓存能力使SBS能够消除用户上传内容之间的冗余。该策略不仅缓解了SBS到宏基站的无线回传业务拥塞，而且提高了SBS的传输效率。然后，我们研究调度方案的SBS卸载更多的数据流量下缓存大小的限制。此外，两个操作区域的无线缓存使能上传网络，即，延迟有限的区域和缓存有限的区域，建立揭示的延迟容忍和缓存能力之间的基本权衡。最后，数值结果证明了所提出的无线缓存使能上传网络的显着的性能增益。

具有中断约束的覆盖无线自组网传输容量

Transmission Capacities for Overlaid Wireless Ad Hoc Networks with Outage Constraints

我们研究了两个共存的无线网络（一个主网络与二级网络），在同一地理区域内运行，并共享相同的频谱的传输能力。我们将传输容量定义为传输密度、传输速率和成功传输概率（1减去中断概率）之间的乘积。主（PR）网络具有更高的优先级来接入频谱，而无需特别考虑辅（SR）网络，其中SR网络通过仔细控制其发射机的密度来限制其对PR网络的干扰。假设节点按泊松点过程分布，两个网络使用不同的传输范围，我们量化了这两个网络的传输容量，并基于渐近分析讨论了它们之间的折衷.我们的研究结果表明，如果PR网络允许其中断概率略有增加，两个网络的总传输容量（即，每单位面积的总频谱效率）将比单个网络的频谱效率显著提高。

The Magic of Superposition: A Survey on Simultaneous Transmission Based Wireless Systems

In conventional communication systems, any interference between two communicating points is regarded as unwanted noise since it distorts the received signals. On the other hand, allowing simultaneous transmission and intentionally accepting the interference of signals and even benefiting from it have been considered for a range of wireless applications. As prominent examples, non-orthogonal multiple access (NOMA), joint source-channel coding, and the computation codes are designed to exploit this scenario. They also inspired many other fundamental works from network coding to consensus algorit…

延迟敏感数据在无线衰落信道中的安全传输

Secure Transmission of Delay-Sensitive Data over Wireless Fading Channels

本文研究了随机源产生的延迟敏感数据的安全无线传输的吞吐量和能量效率。考虑了一个衰落广播模型，在该模型中，发射机向两个接收机发送机密和公共消息。假设从马尔科夫源生成的公共和机密数据在传输之前存储在缓冲区中，并且发射机在缓冲区/延迟违规概率的约束下操作。在这样的统计服务质量（QoS）约束下，时变无线传输的有效容量和马尔可夫源的有效带宽被用来确定吞吐量。特别地，保密容量用于描述包含机密消息的缓冲器的服务速率。此外，每比特能量被用作能量效率度量，并且在低信噪比（SNR）状态下研究能量效率。具体地，确定公共和机密消息的可靠通信所需的每比特的最小能量，并且识别宽带斜率表达式。缓冲器/延迟约束，信道之间的相关性，源特性/突发性，在发射机的信道知识，功率分配和保密要求的吞吐量和能源效率的共同和机密的消息传输的影响被确定。

无线与固网中传输-计算-能量的权衡

On the Transmission-Computation-Energy Tradeoff in Wireless and Fixed Networks

在本文中，一个框架的无线和固定网络中的传输计算能量权衡的分析。该折衷的分析考虑了传输能量以及在接收器处处理接收到的信号所消耗的能量。虽然以前的工作考虑线性解码器的复杂性，这是唯一实现的未编码的传输，本文声称，每个符号的平均处理（或计算）能量指数依赖于源消息的信息速率。所介绍的框架参数化的方式，它反映了固定和无线网络的属性一样。本文的分析表明，指数复杂度和因此更强的代码是优选的在低数据率，而线性复杂度和因此未编码的传输变得优选在高数据率。越强调计算能量（例如在固定网络中），越少的跳是最佳的，并且多跳的益处越低。另一方面，单跳网络的信息速率越高，多跳的好处就越高。分析结果强调了这两个结论。

无线Ad-hoc网络的双向传输容量

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。

文本引导的令牌通信用于无线图像传输

Text-Guided Token Communication for Wireless Image Transmission

本文提出一种利用预训练基础模型的文本引导令牌通信系统，通过离散令牌和5G NR极化编码实现低带宽无线图像传输，在ImageNet上优于ADJSCC，无需场景重训且泛化性强。

无线Ad Hoc网络中多天线传输的安全性增强

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。

用于无线能量收集节点的能量高效传输

Energy-efficient transmission for wireless energy harvesting nodes

能量收集作为对诸如传感器节点的电池供电设备充电的手段越来越重要。高效的传输策略必须开发无线能量收集节点（WEHN），同时考虑到节点中的能量和数据的可用性。我们考虑一个场景，其中数据和能量分组到达节点，其中分组的时刻和量是已知的（离线方法）。在本文中，最佳的数据传输策略，找到了一个有限的电池容量WEHN，必须满足一些服务质量（QoS）的约束，以及能源和数据的因果关系的约束。作为我们分析的结果，我们可以说，由于电池溢出而损失能量是低效的，除非没有更多的数据要传输，并且该问题可能没有可行的解决方案。最后，一个算法，计算的数据传输曲线最小化的总传输时间，满足上述约束已经开发。

具有干扰管理的无线Ad Hoc网络遍历传输容量

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。

服务约束下的稳定无线网络控制

Stable Wireless Network Control Under Service Constraints

我们认为，设计的无线网络控制策略，特别注重结合稳定性与其他应用程序相关的要求。因此，我们因此追求成本函数为基础的方法，提供了灵活性，将特定的服务或应用程序的约束和要求。作为这种要求的典型例子，我们考虑减少缓冲区下溢的情况下，流媒体业务，和电池供电的节点的网络中的能源效率。与经典的吞吐量最优控制问题相比，这样的要求显著地使控制问题复杂化。我们提供了易于验证的理论条件的稳定性，此外，比较各种候选成本函数应用于无线网络与流媒体流量。此外，我们演示了如何将该框架可以应用于能源效率的路由问题，我们展示了我们的框架中的应用程序在跨层控制问题的无线多跳网络，使用先进的功率控制方案的干扰缓解，基于逐次凸逼近。在所有情况下，我们的控制框架的性能进行评估，使用广泛的数值模拟。

迈向宁静的无线世界：多小区捏合天线传输

Toward a Quiet Wireless World: Multi-Cell Pinching-Antenna Transmission

本文提出利用捏合天线技术实现多小区干扰管理，通过低功耗传输实现宁静无线环境，提升用户服务质量。

全双工时延受限无线视频传输中质量驱动的资源分配

Quality-Driven Resource Allocation for Full-Duplex Delay-Constrained Wireless Video Transmissions

本文研究了在全双工信道上，在总带宽和最小质量要求约束下的无线视频传输问题。为了在实时视频传输中向终端用户提供期望的性能水平，还考虑了诸如统计延迟约束的服务质量（QoS）要求。有效容量（EC）被用来作为吞吐量的度量，在存在这样的统计延迟约束，因为确定性的延迟界限是很难保证由于无线衰落信道的时变性质。一个通信场景中的多对用户，其中不同的用户有不同的延迟要求的解决。根据率失真（R-D）理论的特征，质量-速率关系的对数模型用于在接收器侧根据峰值信噪比（PSNR）来预测重构视频的质量。由于优化问题不是凹的或凸的，最优的带宽和功率分配策略，最大化的加权和视频质量的总带宽，最大发射功率水平和最小要求的质量约束下，推导出使用单调优化（MO）理论。

广播电视系统稳定性的一个基本特征

A Fundamental Characterization of Stability in Broadcast Queueing Systems

相对于给定调度策略的稳定性已经成为无线通信系统的重要问题，但在特定场景中很难证明。本文导出了广播信道稳定性的两个简单条件，易于检验。启发式地，条件意味着，如果在系统中的队列长度变得很大，速率分配总是一个加权和速率最大化问题的解决方案。此外，两个时隙之间的权重因子的变化变得更小，并且队列有界而其他队列扩展的用户的权重因子趋于零。然后证明了对于遍历可达速率区域内的任意平均到达速率向量，当给定的调度策略满足条件时，系统是强稳定的。在这种情况下，该策略是所谓的吞吐量最优的。随后，一些结果的必要性所提出的条件。最后，在几个应用实例中，它表明，本文的结果提供了一个方便的方法来验证的吞吐量最优的政策。

Wireless Transmission of Big Data: Data-oriented Performance Limits and Their Applications

The growing popularity of big data and Internet of Things (IoT) applications bring new challenges to the wireless communication community. Wireless transmission systems should more efficiently support the large amount of data traffics from diverse types of information sources. In this article, we introduce a novel data-oriented approach for the design and optimization of wireless transmission strategies. Specifically, we define new performance metrics for individual data transmission session and apply them to compare two popular channel-adaptive transmission strategies. We develop several inte…

Characterizing Energy Efficiency of Wireless Transmission for Green Internet of Things: A Data-Oriented Approach

The growing popularity of Internet of Things (IoT) applications brings new challenges to the wireless communication community. Numerous smart devices and sensors within IoT will generate a massive amount of short data packets. Future wireless transmission systems need to support the reliable transmission of such small data with extremely high energy efficiency. In this article, we introduce a novel data-oriented approach for characterizing the energy efficiency of wireless transmission strategies for IoT applications. Specifically, we present new energy efficiency performance limits targeting …

多衰落状态下无线链路的联合信道和队列感知调度

Joint Channel and Queue Aware Scheduling for Wireless Links with Multiple Fading States

在这项工作中，我们解决的延迟最优调度问题的无线传输固定调制在多状态衰落信道。我们提出了一种随机调度策略，调度源发送概率联合基于缓冲区和信道状态，在发射机的平均功率约束。我们的目标是通过选择最佳的传输概率来最小化平均延迟。利用马尔可夫链模型，我们制定了一个功率约束的延迟最小化问题，然后将其转化为线性规划（LP）。通过分析其性质，我们可以得到最佳的基于阈值的调度策略以及相应的传输概率。我们的理论分析证实了仿真结果。

无线体域网网络编码的图论方法

A Graph Theoretical Approach for Network Coding in Wireless Body Area Networks

现代医疗无线系统，如无线体域网（WBAN），是无线网络的应用，可用作患者和医生之间的数据传输工具。数据传输的准确性是这种系统的重要要求。在本文中，我们将提出一个WBAN，这是强大的对擦除和描述其性质，使用图论技术。

无线供电通信网络的空间吞吐量最大化

Spatial Throughput Maximization of Wireless Powered Communication Networks

无线充电是为无线节点的传输供电的有前途的方式。本文考虑了新的双功能接入点（AP），能够支持能量/信息传输到/从无线节点。本文以大规模无线供电通信网络为研究对象，利用随机几何方法分析了无线节点在能量收集和信息传输之间的性能权衡。我们研究了两种情况下，无电池和电池部署的无线节点。对于这两种情况下，我们考虑一个收获，然后发送协议，每个时间帧划分成一个下行链路（DL）阶段的能量传输，和一个上行链路（UL）阶段的信息传输。通过联合优化两个阶段之间的帧划分和无线节点的发射功率，我们最大化的无线节点的空间吞吐量受到成功的信息传输概率约束。对于无电池的情况下，我们表明，无线节点更喜欢选择小的发射功率，以获得大的传输机会。对于电池部署的情况下，我们首先研究了一个理想的无限容量的电池无线节点的情况下，并表明，最佳的充电设计是不是唯一的，由于足够的能量存储在电池中。然后，我们扩展到实际的有限容量电池的情况。虽然准确的性能是很难得到的分析，它被证明是上限和下限的无限容量电池的情况下和无电池的情况下，分别。最后，我们提供了数值结果来证实我们的研究。

无线协调中继中的中继预编码优化

Optimizing Relay Precoding for Wireless Coordinated Relaying

在无线系统中处理多个通信流已经引起了许多新颖的传输技术，特别是基于无线网络编码的双向中继。最近，出现了一组相关的技术，称为协调直接和中继（CDR）传输，其中的星座的业务流是更一般的比双向。无论实际的业务流如何，在CDR方案中，中继在管理干扰和提高整体系统性能方面具有核心作用。在本文中，我们研究了新的传输模式，放大转发的基础上，出现时，中继配备了多个天线，可以使用波束成形。

短分组码在稀疏跳变信道中的性能研究

On the Performance of Short Block Codes over Finite-State Channels in the Rare-Transition Regime

随着移动应用领域的扩展，无线网络的任务是支持不同的连接配置文件，包括实时流量和延迟敏感的通信。在许多随之而来的工程挑战是需要更好地了解在非渐近制度的前向纠错的基本限制。本文分析了有限状态信道下随机分组码的性能，并对它们在最大似然译码下的性能进行了评估。特别是，经典的结果从信息论的背景下，与罕见的转换通道，并推导出随机码的解码失败的概率上的界限。这创建了一个分析框架，其中保留了码字内和码字之间的信道依赖性。这些结果随后被整合到排队问题公式中。例如，它示出，对于随机编码的Gilbert-Elliott信道上，性能分析的错误概率的上界的基础上提供了很好的估计系统性能和最佳的代码参数。总的来说，这项研究提供了新的见解的影响信道相关性的延迟感知，点对点通信链路的性能。它还提供了新的指导方针，如何选择码率和块长度的实时流量在无线通信基础设施。

Optimal Online Transmission Policy for Energy-Constrained Wireless-Powered Communication Networks

This work considers the design of online transmission policy in a wireless-powered communication system with a given energy budget. The system design objective is to maximize the long-term throughput of the system exploiting the energy storage capability at the wireless-powered node. We formulate the design problem as a constrained Markov decision process (CMDP) problem and obtain the optimal policy of transmit power and time allocation in each fading block via the Lagrangian approach. To investigate the system performance in different scenarios, numerical simulations are conducted with variou…

无线电力传输的通信和信号设计

Communications and Signals Design for Wireless Power Transmission

辐射无线功率传输（WPT）是一种很有前途的技术，可以为无线设备提供具有成本效益的实时功率供应。虽然辐射WPT与广泛研究的无线信息传输或通信有许多相似的特性，但它们在设计目标、发射器/接收器架构和硬件约束等方面也有很大不同。在这篇文章中，我们首先概述了各种WPT技术、辐射WPT技术的历史发展以及设计当代辐射WPT系统的主要挑战。然后，我们将重点讨论可用于应对这些挑战的新通信和信号处理技术。讨论的主题包括能量采集器建模、WPT的能量波束成形、信道捕获、多用户WPT中的功率区域表征、线性和非线性能量接收器模型的波形设计、WPT的安全和健康问题、大规模MIMO（多输入多输出）和毫米波（mmWave）使能的WPT、无线充电控制以及无线功率和通信系统协同设计。我们还指出了未来研究的方向是有希望的。

用于超可靠和低延迟通信的节能资源分配

Energy-Efficient Resource Allocation for Ultra-reliable and Low-latency Communications

超可靠和低延迟通信（URLLC）预计将得到支持，而不会影响资源使用效率。在本文中，我们研究了如何最大限度地提高能源效率（EE）的URLLC下严格的服务质量（QoS）的要求，施加在端到端（E2E）延迟和整体的数据包丢失，其中E2E延迟包括排队延迟和传输延迟，和整体的数据包丢失包括排队延迟违规，有限块长度的信道编码的传输错误，并在深衰落主动丢包。发射功率，带宽和激活天线的数量联合优化，以最大限度地提高系统的EE下的QoS约束。由于有限块长度信道码的可达速率在无线电资源中不是凸的，因此优化资源分配是具有挑战性的。通过分析优化问题的性质，得到了全局最优解。仿真和数值结果验证了分析的正确性，并表明与现有策略相比，该策略可以显著提高能效。

一种无线协同通信的自适应传输协议

An Adaptive Transmission Protocol for Wireless-Powered Cooperative Communications

在本文中，我们考虑了一个无线供电的协作通信网络，其中包括一个混合接入点（AP），一个源和一个中继，以协助信息传输。与传统的合作网络，源和中继被假定为没有嵌入式能源供应所考虑的系统。因此，在上行链路（UL）中的信息传输之前，它们需要首先从AP在下行链路（DL）中辐射的射频（RF）信号中收获能量。受最近提出的先收获后传输（HTT）和先收获后合作（HTC）协议的启发，我们提出了一种新的自适应传输（AT）协议。在所提出的协议中，在每个传输块的开始，AP向源收费。AP和源然后执行信道估计以获取它们之间的信道状态信息（CSI）。基于CSI估计，AP自适应地选择源以直接或与中继协作地执行UL信息传输。我们推导出一个近似的封闭形式的平均吞吐量的建议在Nakagami-m衰落信道的AT协议的表达式。然后通过Monte Carlo模拟验证了分析。实验结果表明，该协议的性能明显优于HTT和HTC协议。

无线网络中多个单播传输的实用编解码方法

Practical Wireless Network Coding and Decoding Methods for Multiple Unicast Transmissions

我们提出了一种简单而有效的无线网络编码和解码技术。它通过节点之间的合作来利用空间分集，节点执行由线性分组码的生成矩阵决定的分布式编码操作。为此，我们利用贪婪码的二进制字段，并表明，所需的多样性订单可以灵活地分配给节点在多个单播网络，在文献中的发现相反。此外，我们提出了最佳的检测规则为给定的模型，占中间结点错误，并建议使用和积算法的网络解码器。所提出的和-积检测器具有接近最佳的性能。

Robust Transmissions in Wireless Powered Multi-Relay Networks with Chance Interference Constraints

In this paper, we consider a wireless powered multi-relay network in which a multi-antenna hybrid access point underlaying a cellular system transmits information to distant receivers. Multiple relays capable of energy harvesting are deployed in the network to assist the information transmission. The hybrid access point can wirelessly supply energy to the relays, achieving multi-user gains from signal and energy cooperation. We propose a joint optimization for signal beamforming of the hybrid access point as well as wireless energy harvesting and collaborative beamforming strategies of the rel…

多址信道中资源分配的信息论与共享论

Information Theory vs. Queueing Theory for Resource Allocation in Multiple Access Channels

本文研究了在固定发射功率的衰落高斯多址信道中的速率分配问题。我们的目标是最大化一般凹效用函数的预期实现率的用户。在文献中有不同的方法来解决这个问题。从信息论的角度来看，速率分配只使用信道状态信息。排队论方法利用全局队列长度信息进行速率分配，以保证吞吐量最优以及最大化速率的效用函数。在这项工作中，我们使这两种方法之间的连接表明，信息理论容量区域的多址信道和其稳定区域是等价的。此外，我们的数值结果表明，一个简单的贪婪的政策，不使用的长度信息可以优于基于长度的政策的收敛速度和公平性。