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
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
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
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
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 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
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
Throughput-Delay-Reliability Tradeoff with ARQ in Wireless Ad Hoc Networks
延迟可靠性（D-R），和吞吐量延迟可靠性（T-D-R）的权衡在ad hoc网络中的单跳和多跳传输与自动重传请求（ARQ）的每一跳。通过假设每个分组最多被允许端到端的$D$重传来建模延迟约束，并且可靠性被定义为分组在最多$D$重传中被成功解码的概率。自组织网络的吞吐量的特征在于传输容量，其被定义为满足每个发送器接收器速率的发送节点的最大允许密度，以及中断概率约束，乘以传输速率和成功概率。给定一个端到端的重传约束$D$，在每一跳允许的重传次数的最佳分配推导出最大限度地提高了传输容量的下限。优化的跳数，单跳传输被证明是最佳的最大限度地提高在稀疏网络制度的传输容量的下限。
2010-04-26 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
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
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
Mobility-Assisted Covert Communication over Wireless Ad Hoc Networks
研究了无线自组织网络中节点移动性对隐蔽通信吞吐量扩展的影响。假设$n$移动节点想要在单元盘中彼此通信，同时保持通信的存在对每个$Θ(n^s)$非共谋管理员（$s>0$）保密。我们的研究结果表明，节点的移动性大大提高了吞吐量的缩放，相比固定的节点位置的情况下。特别地，对于$0<s<1$，当每个管理员用于判断通信的存在的信道使用的数量与$n$相比不太大时，聚合吞吐量缩放在$n$中被示出为线性的。为了提高系统的隐蔽性，我们对Grossglauser和Tse（2002）提出的无隐蔽性约束的两跳自组网方案进行了改进，在每个节点周围引入了一个保护区域，在该区域内节点不允许进行传输，并仔细分析了隐蔽性约束对传输功率和传输速率的影响。该方案被证明是最佳的$0<s<1$的假设下，每个节点的保存区域外周围的看守使用相同的发射功率。
2020-04-21 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
Secure Communication in Dynamic Wireless Ad hoc Networks
我们考虑一个无线ad hoc网络中存在窃听者（ED），其中的节点分布根据独立的泊松点过程（PPP）。合法节点遵循半双工操作模式，采用时隙ALOHA协议进行传输。针对这样的网络，提出了一种新的通信方案，诱导一个时变的安全连通图（SCG），并研究了这种诱导SCG的连通性行为。特别是，对于网络中的合法节点，我们分析了（i）传入边缘的平均数量和传出边缘的平均数量;（ii）最近邻居安全连接的时间;以及（iii）允许信息渗透的ED密度的条件，{ \ie }，一个“巨人”组件存在的条件。在这个巨大的组件中的节点之间的安全连接的平均时间被证明是线性缩放的欧几里得距离。此外，我们表明，通过将数据包分成两个子数据包，并沿着相距足够远的路径路由每个子数据包，可以（a）潜在地提高安全连接性和（b）减少在巨型组件中的任何两个合法节点之间交换数据包所产生的整体延迟。
2019-05-06 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
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
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
Wireless ad-hoc networks: Strategies and Scaling laws for the fixed SNR regime
本文研究了随机ad-hoc无线网络在强散射环境下的吞吐量缩放定律。我们开发计划，以优化的比率，$ρ(n)$的可实现的网络总容量的源-目的地对在隔离操作的点到点的能力的总和。对于固定SNR网络，即，在最坏的情况下，SNR的源-目的地对是固定的独立$n$，我们表明，合作策略产生的$ρ(n) = {\cal O}(\frac{1}{n^{1/3}})$的缩放定律相反，多跳策略产生的缩放定律$ρ(n) = {\cal O}(\frac{1}{\sqrt{n}})$。虽然，网络的最坏情况下的SNR为零，不排除合作的可能性，多跳策略实现最佳的吞吐量。合理的原因是，由于合作的收益不能抵消消失的接收SNR的影响。这表明，对于固定SNR的网络，网络设计人员应该寻找利用协作的网络协议。大多数当前网络在固定SNR干扰受限环境中操作的事实提供了考虑该机制的进一步动机。
2006-08-23 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
Effective Beam Width of Directional Antennas in Wireless Ad Hoc Networks
它是已知的，在一个定性的水平，定向天线可以用来提高无线自组织网络的容量。Lacking是量化这种优势并比较不同足迹模式的定向天线的一种措施。本文介绍了有效波束宽度的概念（和有效零宽度作为其对偶）作为一种措施，定量捕获的能力提升定向天线的能力。波束宽度通常被定义为主瓣波束功率高于某个阈值的方向角扩展。相比之下，我们的有效波束宽度定义将（i）天线方向图，（ii）活动节点分布和（iii）信道特性对网络容量的影响汇总为单个定量测量。我们调查的有效波束宽度的数学特性，并显示如何提供这些属性的便利，可以用来分析复杂的定向天线图案的有效性，在提高网络容量，考虑到衰落和多用户干扰。特别是，我们得出的网络容量可以扩展到何种程度与相控阵天线的使用。我们证明了具有N个单元的相控阵天线可以将类Aloha网络的传输容量提高N ^1.620阶。
2007-04-01 cs.IT math.IT
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。
2009-01-05 cs.IT math.IT
A High-Throughput Cross-Layer Scheme for Distributed Wireless Ad Hoc Networks
在无线自组织网络中，分布的节点可以协作形成天线阵列进行远距离通信，以实现高能量效率。在最近的工作中，Ochiai等人，已经表明这种协作波束形成可以实现具有窄主瓣和低旁瓣的统计上良好的波束图案。然而，协作的过程引入了显著的延迟，因为所有的协作节点需要访问相同的信息。在本文中，提出了一种技术，显着降低了协作开销。它包括两个阶段。在第一阶段中，节点以随机接入方式在本地发送。碰撞，当它们发生时，被视为碰撞的数据包的线性混合。在第二阶段中，一组协作节点充当分布式天线系统，并将接收到的模拟波形波束成形到一个或多个遥远的目的地。该步骤需要将接收到的模拟波形乘以复数，该复数由每个协作节点独立计算，并且使得能够基于冲突的分组的最终目的地来分离冲突的分组。该方案要求每个节点具有网络坐标的全局知识。所提出的方案可以实现高吞吐量，在某些情况下超过1。
2007-04-21 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Ad-Hoc Routing in Clustered Multi-hop Wireless Networks
本文分析了分簇解码转发多跳中继（CDFMR）无线瑞利衰落网络的性能，阐明了其能量和频谱效率的设计原则。重点是异构无线网络的一般性能分析（在所有SNR范围内），可能有不同数量的中继在集群中的各种分离。对于分簇多跳中继系统，ad-hoc路由是一种高效的分散式路由算法，它利用局部信道状态信息逐跳选择最佳中继节点。本文将ad-hoc路由和协作分集技术结合到CDFMR系统中，推导出了目的节点端到端信噪比概率分布的封闭表达式，以及在多种调制方式下的系统符号出错率性能，并给出了系统符号误码率的计算公式。以及（iii）系统各态历经容量、中断概率和SNR（功率）增益可达概率的精确解析表达式。我们还提供了简单的解析渐近表达式的SER和中断概率在高信噪比制度。仿真结果验证了分析的正确性。
2014-06-30 cs.IT cs.NI math.IT
Physical Layer Security in Wireless Ad Hoc Networks Under A Hybrid Full-/Half-Duplex Receiver Deployment Strategy
本文研究了无线自组织网络中存在大量合法收发机和窃听者的物理层安全问题。提出了一种混合全双工/半双工接收机部署策略，通过让一部分合法接收机工作在全双工（FD）模式下发送干扰信号以迷惑窃听者，并让其他接收机工作在半双工模式下只接收他们想要的信号，来保护合法传输。本文的目的是选择适当的分数FD接收机，以实现最佳的网络安全性能。推导了任意合法链路的连接中断概率和保密中断概率的精确表达式和易于处理的近似表达式，并在此基础上分别优化了区域安全链路数、全网保密吞吐量和全网保密能量效率。进一步发展了对最优分数的各种见解，并在完全自干扰消除或密集网络中导出了其封闭形式的表达式。研究结果表明，FD接收机的数量在可靠性和保密性之间产生了重要的权衡，所提出的策略可以显著提高网络的安全性能。
2017-03-27 cs.IT math.IT
Capacity Scaling of Wireless Ad Hoc Networks: Shannon Meets Maxwell
在本文中，我们描述了无线ad hoc网络的信息理论容量缩放$n$随机分布的节点。通过使用麦克斯韦方程组的精确信道模型，我们成功地解决了文献中Özgür等人的线性容量缩放与Franceschetti等人给出的网络直径与波长之比$λ$的自由度限制之间的冲突。在网络面积固定的密集网络中，容量缩放被给出为$n$的最小值，并且自由度将$λ^{-1}$限制在任意小的指数内。在扩展网络中，网络区域在$n$中是线性的，容量缩放被给出为$n$的最小值，并且自由度将$\sqrt{n}λ^{-1}$限制在任意小的指数内。因此，如果$λ=O(n^{-1})$在密集网络中，如果$λ=O(n^{-1/2})$在扩展网络中，我们恢复了Özgür等人的线性容量缩放。否则，容量缩放被赋予的自由度的限制，其特征在于由Franceschetti等人。对于可扩展性，提出了一种改进的层次合作的基础上的两个节点集群之间的多输入多输出信道的容量使用我们的信道模型的下限。
2011-10-18 cs.IT math.IT
Interference and Outage in Clustered Wireless Ad Hoc Networks
在大型随机无线网络的分析中，底层节点分布几乎普遍假设为齐次泊松点过程。在本文中，节点的位置被假定为在平面上形成泊松聚类过程。我们推导出干扰的分布特性，并提供其CCDF的上界和下界。我们考虑的概率成功传输的干扰受限信道时，衰落建模为瑞利。我们给出了中断概率的数值可积表达式和闭合形式的上界和下界，并证明了当收发距离较大时，成功概率大于Poisson布置的成功概率。这些结果表征了系统在地理或MAC诱导的聚类下的性能。我们获得了给定中断约束下的发送节点的最大强度，即，的传输容量（这种空间安排），并表明它是等于一个泊松安排的节点。对于分析，从随机几何的技术，特别是概率生成功能的泊松集群过程，棕榈表征泊松集群过程和坎贝尔Mecke定理。
2007-06-16 cs.IT math.IT
Secrecy Transmission Capacity in Noisy Wireless Ad Hoc Networks
本文考虑了在嘈杂的无线ad hoc网络中传输机密信息，其中背景噪声和并发发射机的干扰都会影响接收到的信号。对于合法节点和窃听者均服从泊松点过程分布的随机网络，基于物理层安全性，研究了网络的保密传输容量、连接中断概率和保密中断概率。首先考虑固定传输距离的基本模型，建立STC的理论模型。然后，我们将上述结果扩展到一个更现实的随机距离传输模型，即最近的接收器传输。最后，提供了大量的仿真和数值结果，以验证我们的理论结果的效率，并说明如何STC是受噪声，连接和保密中断概率，发射机和窃听密度，和其他系统参数。值得注意的是，我们的研究结果表明，适量的噪声有助于保密传输容量。
2013-12-20 cs.CR cs.IT math.IT
A Theory of Routing for Large-Scale Wireless Ad-Hoc Networks
在这项工作中，我们开发了一个新的理论来分析在大规模的ad-hoc无线网络的路由过程。我们使用的路径积分公式来检查这些类型的网络中不同的路由策略所产生的路径的属性。使用这个理论框架，我们计算的统计分布之间的距离在网络中的任何源到任何目的地，因此，我们能够推导出一个长度参数，这是唯一的每个路由策略。该参数被定义为{ \it有效半径}，有效地对节点所需的路由信息进行编码。分析上述不同路由策略的统计分布，我们得到了实际大规模无线Ad-Hoc网络的三重结果：1）对于任何给定的路由策略，我们获得了网络中所有路径的长度分布，2）我们能够根据其有效半径的演变来识别“好的”路由策略，作为节点的数量，$N$，3）对于任何具有有限有效半径的路由策略，我们证明了在大规模网络中，等价于随机路由策略，并且其传输容量以每秒$Θ(\sqrt{N})$比特米为尺度，从而恢复了Gupta和Kumar（2000）作为单路由大规模无线网络的极限而获得的缩放定律。
2006-01-16 cs.IT cs.NI math.IT
Rethinking Information Theory for Mobile Ad Hoc Networks
本文的主题是长期存在的开放性问题，发展一个通用的无线网络容量理论，特别是一个理论能够描述的基本性能限制的移动自组织网络（MANDO）。MANET是一种没有预先存在的基础设施的对等网络。移动自组网是最一般的无线网络，单跳、中继、干扰、网状和星形网络包括特殊情况。MANET容量理论的缺乏阻碍了许多类型的无线网络的发展和商业化，包括应急、军事、传感器和社区网状网络。信息论对链路和集中式网络至关重要，但尚未成功地应用于分散式无线网络。即使这一点已经实现，这样一个理论要真正描述部署的人工智能的局限性，它必须克服三个关键的障碍。首先，大多数目前的容量结果依赖于无限延迟和可靠性的津贴。其次，空间和时间尺度分解尚未开发的无线网络的空间和时间动态的最佳建模。第三，一个有用的网络容量理论必须整合而不是忽视开销消息传递和反馈的重要作用。本文描述了一些思想的转变，可能需要克服这些障碍，并制定一个更一般的理论，我们称之为非平衡信息论。
2007-12-14 cs.IT math.IT
Cooperative Beamforming for Wireless Ad Hoc Networks
通过协作波束成形，无线网络中的节点能够以能量高效的方式在长距离上发送公共消息。然而，向所有协作节点提供相同消息的过程引入了延迟。在本文中，提出了一种MAC-PHY跨层方案，该方案能够以显著降低的协作开销实现协作波束成形。它包括两个阶段。在第一阶段中，节点以随机接入时隙方式在本地发送。从多个源节点的同时传输被视为所有传输的数据包的线性混合。在第二阶段中，充当分布式天线系统的一组协作节点将接收到的模拟波形波束成形到一个或多个遥远的目的地。该步骤需要将接收到的模拟波形乘以复数权重，该复数权重由每个协作节点独立计算，并且允许绑定到相同目的地的分组在目的地节点处相干地相加。假设每个节点都可以访问位置信息，所提出的方案可以实现高吞吐量，在某些情况下超过1。相应的符号错误概率的分析所提出的计划。
2007-08-06 cs.IT math.IT
On capacity of wireless ad hoc networks with MIMO MMSE receivers
无线ad-hoc网络在家庭、商业场所和热点地区被广泛采用，预计在不久的将来，它将提供与有线对等网络并行的宽带服务。为了解决这一需求，能够提供数倍容量增加的MIMO技术具有重大的前景。以前的工作的ad-hoc网络的容量分析是基于一个隐含的假设，每个节点只有一个天线。分析的核心是一个几何区域的特征，称为排除区域，它量化了一个链接占用的空间资源的量。然而，当在每个节点处部署多个天线时，多个链路可以同时在彼此附近进行传输，因为现在可以通过空间信号处理来抑制干扰。因此，链路不再独占地占据几何区域，使得“排除区域”的概念不再适用。在本文中，我们研究了MIMO ad-hoc网络的链路层吞吐量容量。与以前的工作相比，每个链路占用的空间资源量的特征在于它对其他链路施加的实际干扰。为了计算链路层容量，我们首先推导出接收机处的检测后SINR的概率分布。然后使用结果来计算活动链路的数量和区域内可以维持的相应数据率。我们的分析将作为MIMO ad-hoc网络的介质访问协议的设计指南。据我们所知，本文是第一次尝试通过考虑实际的物理层信号和干扰模型来表征MIMO ad-hoc网络的容量。
2008-02-24 cs.IT cs.NI math.IT
On Spatial Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Threshold Based Scheduling
本文研究了随机无线自组网中的空间容量问题，在随机无线自组网中，探测和数据传输是按顺序进行的。我们提出了一种新的信号干扰比（SIR）阈值为基础的调度方案，其中通过与第一次探测开始，每个发射机迭代地决定进一步探测或保持空闲，这取决于是否在进行中的探测估计的SIR大于或小于预定义的阈值。尽管可以假设发射机最初根据齐次泊松点过程（PPP）来部署，但是基于SIR的调度使得PPP不再适用于在随后的探测和数据传输阶段中对保留的发射机的位置进行建模，这是由于在它们的决策中的干扰引起的耦合。我们首先专注于单级探测，发现当SIR阈值设置得足够小，以确保在网络中的可接受的干扰水平，所提出的方案可以大大优于非调度参考方案的空间容量。通过提出一种新的近似方法来处理非泊松点过程上的相关SIR分布，我们清楚地描述了空间容量，并获得了精确/近似的封闭形式表达式。然后，我们成功地扩展到多阶段的探测，通过适当地设计多个SIR阈值，以确保逐步提高的空间容量。此外，我们分析了多阶段探测开销的影响，并提出了一个探测能力的调度设计权衡。最后，大量的数值结果表明，所提出的调度相比，现有的计划的性能。
2014-09-09 cs.IT math.IT
A Secure Approach for Caching Contents in Wireless Ad Hoc Networks
缓存的目的是将数据本地存储在网络中的某些节点上，以便能够在较短的时间内检索内容。然而，网络中的缓存并不总是考虑安全存储（由于时间性能和安全性之间的折衷）。本文提出了一种新的分散式安全编码缓存方法。在该方案中，节点只传输编码文件，以避免窃听者窃听和保护用户的内容。在该技术中，随机向量用于使用XOR操作来组合内容。我们模拟建议的编码缓存方案的香农密码系统，以表明编码缓存实现渐近完美保密。建议的编码缓存方案显着简化了缓存网络中的路由协议，同时它减少了过度缓存，并实现了更高的吞吐量相比，未编码的缓存反应式路由。结果表明，与建议的编码缓存方案，任何内容都可以通过选择一个随机的路径，同时实现渐近最优解检索。我们还研究了缓存命中概率，并表明编码缓存命中概率显着高于未编码缓存。提出了一种安全的缓存更新算法。
2017-09-01 cs.IT math.IT
Spatial and Temporal Correlation of the Interference in ALOHA Ad Hoc Networks
干扰是无线自组织网络性能的主要限制因素。干扰的时间和空间相关性使得中断在时间上相关（对于重传很重要）并且在空间上相关（对于路由很重要）。在这封信中，我们量化的时间和空间相关性的干扰在无线ad hoc网络的节点分布作为一个泊松点过程的平面上时，ALOHA被用作多址接入方案。
2009-04-08 cs.IT cs.NI math.IT
Quantifying Link Stability in Ad Hoc Wireless Networks Subject to Ornstein-Uhlenbeck Mobility
移动ad hoc网络的性能一般和路由算法，特别是，可以受到很大的影响的内在动态本质的底层拓扑结构。在本文中，我们建立了一个新的分析/数值框架，其特征在于节点的移动性和它们之间的链接的演变。这个公式是基于一个平稳的马尔可夫链表示的链接连接。两个节点之间的链路的存在取决于它们的距离，这是由移动模型决定的。在我们的分析中，节点随机移动根据Ornstein-Uhlenbeck过程使用一个调谐参数，以获得不同程度的随机性的移动模式。最后，我们提出了一个基于熵率的度量，量化链路的不确定性，并评估其稳定性。数值结果表明，该方法可以准确地反映网络中的随机移动性，并充分捕捉链路动态。因此，它可以被认为是一个有价值的性能指标，用于评估这些网络中的链路稳定性和连通性。
2018-11-08 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Optimization of Area Spectral Efficiency and Delay Over PPP Interfered Ad-hoc Networks
由于对用户数据速率的需求不断增加，未来的无线通信网络需要更高的频谱效率。为了达到更高的频谱效率，无线网络技术协作并以增加的同信道干扰为代价在多层架构之间构建无缝互连。为了评估基于同信道传输的通信的性能，假设节点按泊松点过程（Poisson point process，PPP）随机分布，提出了一种新的干扰受限Ad-hoc网络区域频谱效率（Area Spectral Efficiency，ASE）度量方法.我们引入一个效用函数，U = ASE/延迟，并推导出最佳ALOHA传输概率p和SIR阈值τ，共同最大化ASE和最小化本地延迟。最后，数值结果已经进行了确认，联合优化的基础上的U度量实现了显着的性能增益相比，传统的系统。
2015-08-10 cs.IT math.IT
General Capacity for Deterministic Dissemination in Wireless Ad Hoc Networks
在广义物理模型（GphyM）下，研究了随机无线网络中确定性传播（DD）的容量缩放定律.这确实不是一个新话题。我们重新处理这个问题的动机是双重的：首先，我们的目标是提出一个更一般的结果，通过研究系统的不同参数对网络容量的影响，统一一般齐次随机模型的网络容量。其次，我们的目标是关闭在文献中的网络容量的上限和下限之间的差距。（1）研究一般节点密度$λ\in [1,n]$的齐次随机网络，而不是文献中的随机稠密网络（RDN，$λ=n$）或随机扩展网络（REN，$λ=1$）。(2)我们解决了一般的确定性传播会话，\ie，一般的组播会话，它统一的单播和广播会话的能力，通过设置为一个通用值$n_d\in[1,n]$为每个会话的目的地的数量。(3)我们允许会话的数量在$n_s\in(1,n]$的范围内变化，而不是像文献中那样假设$n_s=Θ(n)$。通过引入Poisson布尔连续渗流模型，得到了任意情形下$(λ, n_d, n_s)$的容量的一般上界，并根据文献中已有的一般下界证明了它们是紧的.
2015-04-17 cs.IT math.IT
Scalable and Efficient Geographic Routing in Mobile Ad Hoc Wireless Networks
我们提出并评估了一个可扩展的位置发布和伴随的路由协议，这是有效的，尽管与不完善的信息有关的目的地的位置。我们的位置发布协议所产生的流量适合大型移动自组织网络（MANDO）的传输容量与恒定的通信带宽分配的路由开销，即使网络规模的增加。路由协议保证，以高概率，路由的长度是在一个恒定的“拉伸”因素的最短路径从源到目的地。发布协议的可扩展性的关键思想是每个潜在的目的地节点发送位置更新（频率随距离衰减）到网络节点的子集，其结构为围绕它的环形区域（以距离相关的方式更新圆形区域的自然方法不会扩展）。因此，路由协议必须考虑源和/或中继节点可能没有目的地位置的估计（或者可能具有陈旧的估计）的事实。空间和时间尺度的协议参数的选择，以保证可扩展性，路由可靠性和路由拉伸，这些分析设计处方进行了验证，使用模拟。
2014-07-15 cs.IT cs.NI math.IT
A Selection Region Based Routing Protocol for Random Mobile ad hoc Networks
提出了一种基于选择区域的随机移动自组织网络多跳路由协议，其中选择区域由两个参数定义：参考距离和选择角度。在每一跳，中继被选择为距离位于选择区域内的发射机最近的节点。通过假设中继节点是随机放置的，我们推导出一个上限的最佳参考距离，以最大限度地提高预期密度的进展和调查之间的关系，最佳选择角度和最佳参考距离。我们还注意到，优化的预期密度的进展规模为$Θ(\sqrtλ)$，这与文献中的先前结果相匹配。与Baccelli \emph{et al.}最近提出的\cite{Baccelli:Aloha}中的空间复用多跳协议相比，我们的新协议中涉及的节点数量和每个中继选择的计算复杂度都显著减少，这对于能量受限的无线自组织网络（例如，无线传感器网络）。
2010-07-19 cs.IT math.IT
Performance Guarantees of Distributed Algorithms for QoS in Wireless Ad Hoc Networks
考虑无线网络，其中每个通信链路具有最小带宽服务质量要求。某些无线链路对由于在同一附近而相互干扰，并且这种干扰由冲突图来建模。给定冲突图和链路带宽要求，目标是仅使用本地化信息来确定是否可以满足所有链路的需求。在一个极端，每个节点只知道其邻居的需求;在另一个极端，存在一个具有全局信息的最佳集中式调度器。本工作通过量化分散化程度和分布式算法的性能之间的权衡，在这两个极端之间进行插值。这个开放的问题是解决的主要干扰模型，并得到以下一般结果：如果每个节点知道的要求，在一个球的半径$d$集中在节点，然后有一个分布式算法的性能是远离的最佳，集中式算法的一个因素，最多$(2d+3)/(2d+2)$。分析了分布式算法的性能和复杂度之间的折衷。结果表明，对于线路网络的协议干扰模型下，行约束是一个因素，最多$3$远离最优。这两个边界都是最好的。
2020-02-18 cs.DM cs.IT math.IT
When Does Relay Transmission Give a More Secure Connection in Wireless Ad Hoc Networks?
中继传输可以增强覆盖范围和吞吐量，但由于中继处的源消息的附加传输，它可能容易受到窃听攻击。因此，是否应该使用中继传输的安全通信是一个有趣的和重要的问题。在本文中，我们考虑的机密信息从一个源到一个目的地在一个分散的无线网络中的存在随机分布的窃听。源-目的地对可以潜在地由随机分布的中继辅助。对于任意中继，我们推导出了合谋窃听者和非合谋窃听者的安全连接概率的精确表达式。我们进一步得到的安全连接概率的下界表达式，这是准确的窃听者密度时是小的。利用这些下界表达式，我们提出了一个中继选择策略，以提高安全连接概率。通过分析比较直接传输和中继传输的安全连接概率，提出了是否进行中继的重要问题，并从中继密度和源-目的地距离两个方面讨论了中继传输的条件。这些分析结果是准确的小窃听密度政权。
2014-01-06 cs.CR cs.IT math.IT
Anti-Jamming Games in Multi-Band Wireless Ad Hoc Networks
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
针对多用户的多频段无线自组织网络，研究了用户与干扰源之间的抗干扰博弈问题。在这个游戏中，用户（resp。干扰器）想要最大化（相应地，最小化）用户的预期回报，考虑到诸如通信速率、跳频成本和干扰损失的各种因素。我们分析了军备竞赛的游戏和推导出最佳的跳频策略在军备竞赛的每个阶段的马尔可夫决策过程（MDP）的基础上。分析表明，军备竞赛经过几个回合后达到一个均衡，并在均衡点处给出了跳频策略和干扰策略的特征。我们提出了两种冲突避免协议，以确保在每个频带中最多有一个用户进行通信，并提供各种数值结果，显示奖励参数和冲突避免协议的最优跳频策略和期望的奖励在平衡的影响。此外，我们还讨论了干扰机采用一些不可预测的干扰策略的情况下的均衡。
2022-06-11 cs.GT cs.IT cs.LG
On some distributed scheduling algorithms for wireless networks with hypergraph interference models
结果表明，超图干扰模型下的无线自组织网络中的最大调度算法的性能可以进一步远离最优比以前已知的。这种分布式的，贪婪的调度算法的确切的最坏情况下的性能进行了分析。
2021-02-02 cs.IT cs.NI math.IT
Power Allocation in Team Jamming Games in Wireless Ad Hoc Networks
研究团队间干扰博弈中的功率分配问题，采用零和微分博弈模型和Isaacs方法，给出了纯策略纳什均衡存在的充分条件。
2011-01-31 cs.CR cs.GT cs.IT
Dynamic Connectivity in ALOHA Ad Hoc Networks
在无线网络中，由于MAC调度器和业务负载，发送节点的集合频繁地改变。以前，在无线网络中的连接分析使用静态几何图形，并如我们所示，导致过度约束的设计标准。发射集的动态性质在无线系统中引入了额外的随机性，这提高了连接性，并且该额外的随机性没有被静态连接性图捕获。在本文中，我们考虑一个ad hoc网络与半双工无线电，使用多跳路由和时隙ALOHA的MAC竞争，并引入一个随机动态多有向图来模拟其连接。我们首先提供分析结果的度分布的图。接下来，定义的路径形成时间为所需的最小时间的因果路径之间形成的源和目的地的动态图，我们推导出的连接延迟的分布特性，使用技术从第一次通过渗流和流行病过程。我们考虑的巨大组成部分的网络时，通信是噪声限制（忽略干扰）。然后，在干扰的存在下，我们证明了延迟的规模与源-目的地的距离在这个巨大的组件线性。我们还提供了模拟结果来支持理论结果。
2010-03-17 cs.IT cs.NI math.IT
