On the Effective Capacity of an Underwater Acoustic Channel under Impersonation Attack
研究了认证对水声信道有效容量的影响。具体而言，UWA信道受到存在于合法节点对（Alice和Bob）附近的恶意节点（Eve）的冒充攻击; Eve试图通过使Bob相信她确实是Alice来将其恶意数据注入系统。为了阻止Eve的冒充攻击，Bob利用发送节点的距离作为特征/指纹，在物理层执行基于特征的认证。由于在Bob处的认证，由于在发送节点（Alice或Eve）处缺乏信道知识，并且由于基于阈值的解码误差模型，所考虑的系统的相关动态可以由马尔可夫链（MC）建模。因此，我们计算状态转移概率的MC，和时刻生成函数的服务过程对应于每个状态。这使我们能够得到一个封闭形式的表达EC的认证参数。此外，我们计算的最佳传输速率（在爱丽丝）通过梯度下降（GD）技术和人工神经网络（ANN）的方法。仿真结果表明，在严格的认证约束（即，更多的假警报和更多的传输由夏娃）。仿真结果还表明，（最佳传输速率）性能的人工神经网络技术是相当接近的GD方法。
2020-02-12 cs.CR cs.IT eess.SP
On the Order Optimality of Large-scale Underwater Networks
分析了$n$节点规则分布于正方形上的水声网络中的容量缩放定律，其中网络带宽和接收信号功率均受到显著限制。假设窄带模型，其中允许载波频率作为$n$的函数缩放。在网络中，我们表征的衰减参数，取决于频率缩放以及传输距离。在单位节点密度和单位面积的扩展网络和密集网络中，分别推导出吞吐量缩放的割集上界。首先分析了在扩展网络下，上界与衰减参数成反比，从而导致高度功率受限的网络。有趣的是，可以看出，扩展网络的上限是内在相关的衰减参数，但不是扩频因子。另一方面，在密集的网络中，我们表明，存在带宽或功率限制，或两者兼而有之，根据路径损耗衰减制度，从而产生的上限，有三个根本不同的操作制度。此外，我们描述了一个可实现的方案的基础上简单的最近邻多跳（MH）传输。我们表明，在扩展的网络，MH计划是为了最优的所有操作制度。在稠密网络中，保证顺序最优性的操作制度，也提出了一个可扩展性的结果。因此，事实证明，频率缩放是朝着实现制度的顺序最优。最后，这些缩放结果扩展到一个随机网络实现。其结果是，重要的信息，各种水下网络的情况下的基本限制提供了显示能力缩放定律。
2011-03-28 cs.IT math.IT
Secrecy Performance Analysis of Integrated RF-UWOC IoT Networks Enabled by UAV and Underwater-RIS
该研究针对融合无人机射频非地面网络与水下RIS辅助光无线通信的6G物联网，推导了三种窃听场景下多项保密性能指标的闭式表达式，分析了系统参数对安全性的影响，为网络保密设计提供了指南。
2024-07-26 cs.IT eess.SP math.IT
Unified Statistical Channel Model for Turbulence-Induced Fading in Underwater Wireless Optical Communication Systems
基于实验数据，提出了一种统一的统计模型，用于描述在淡水和咸水中存在气泡和温度梯度时，水下无线光通信（UWOC）信道的相干衰落特性。在该模型中，通道辐照度波动的特点是混合指数广义伽玛（EGG）分布。我们使用期望最大化（EM）算法，以获得新模型的最大似然参数估计。有趣的是，所提出的模型显示，提供一个完美的拟合与测量数据在所有通道条件下的两种类型的水。新模型的主要优点是，它具有简单的数学形式，从性能分析的角度来看，它具有吸引力。事实上，我们表明，EGG模型的应用导致封闭形式和分析听话的表达式关键UWOC系统的性能指标，如中断概率，平均比特出错率，遍历容量。据我们所知，这是有史以来第一个全面的信道模型，解决了由于气泡和温度梯度引起的水下无线光信道中光束辐照度波动的统计数据。
2018-10-15 cs.IT math.IT
Maximal Ratio Combining Diversity Analysis of Underwater Acoustic Communications Subject to $κ-μ$ Shadowed Fading Channels
针对$κ-μ$阴影衰落模型，给出了一种新的平均出错率（ABER）和平均信道容量（ACC）的统一解析表达式。这种新的阴影衰落模型已被证明是适合于水下无线信道建模的测量由海军研究实验室进行，并没有那么好地覆盖在公共文献。针对最大比合并（MRC）接收机，给出了接收机输出信噪比概率密度函数的一种新的简单解析表达式。在此基础上，推导出了新的统一的ABER和ACC表达式。为了进一步推广出错率分析，假设加性白广义高斯噪声模型对不同的噪声环境进行建模。新的统一表达式是准确的，简单和通用的，并适用于MRC分析在这种广义阴影衰落和噪声环境。数值技术和发表的技术文献的结果证实了我们的分析在不同的测试方案下的通用性和准确性。
2017-03-11 cs.IT math.IT
Unified Performance Assessment of Optical Wireless Communication over Multi-Layer Underwater Channels
本文将多层垂直水下链路建模为级联信道，并统一使用广义Gamma（GG）、指数GG（EGG）、指数Weibull（EW）和Gamma-Gamma（ΓΓ）海洋湍流模型对水下光通信（UWOC）系统进行性能分析。本文推导了考虑独立和非全同（i.ni.d.）湍流模型和瞄准误差的零孔径瞄准模型。我们开发的性能指标考虑UWOC系统使用中断概率，平均比特出错率（BER），遍历容量与渐近表达式中断概率和平均BER。我们开发的建议系统的多样性顺序，以提供一个更好的洞察在高信噪比的系统性能。我们还集成了一个地面OWC（TOWC）的综合效应的广义马拉加大气湍流，雾引起的随机路径增益，和指向错误的UWOC链路使用固定增益放大转发（AF）中继通信。我们分析了混合TWOC和多层UWOC系统的性能，推导PDF，CDF，中断概率，平均误码率使用双变量福克斯H函数。我们使用蒙特卡罗模拟结果来验证我们的精确和渐近表达式，并证明了所考虑的水下UWOC系统使用基于测量的参数数据湍流海洋通道的性能。
2022-03-29 cs.IT math.IT
Optical Wireless Transmissions over Multi-layer Underwater Channels with Generalized Gamma Fading
水下光通信（Underwater Optical Communication，UWOC）是一种潜在的解决方案，可在海洋和水下应用中提供高数据率、低延迟和高可靠性的传输。最近的测量活动表明广义伽玛分布作为一个可行的模式，海洋湍流。在本文中，我们分析了一个UWOC系统的性能，通过建模的垂直水下链路作为一个多层级联的信道，每个分布根据独立但不相同的分布（i.ni.d.）广义Gamma随机变量，并考虑瞄准误差的零瞄准模型。我们推导出概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的组合信道的信噪比（SNR）的解析表达式，并开发所考虑的UWOC系统使用中断概率，平均比特出错率（BER），遍历容量的性能指标。我们还推导出了中断概率和平均误码率的渐近表达式，以确定建议系统的分集阶数，以便更好地了解系统性能。我们使用蒙特卡罗模拟结果来验证我们的精确和渐近表达式，并证明了所考虑的水下UWOC系统使用基于测量的参数数据湍流海洋通道的性能。
2022-04-26 cs.IT eess.SP math.IT
Physical-Layer Security for Two-Hop Air-to-Underwater Communication Systems With Fixed-Gain Amplify-and-Forward Relaying
我们分析了一个安全的两跳混合射频（RF）和水下无线光通信（UWOC）系统使用固定增益放大转发（AF）中继。UWOC信道的建模使用统一的混合指数广义伽玛分布，考虑气泡和温度梯度的传输特性的综合影响。使用灵活的$α-μ$分布对合法和窃听RF信道进行建模。具体来说，我们首先推导出的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的接收信噪比（SNR）的混合RF和UWOC系统。在PDF和CDF表达式的基础上，推导出了保密中断概率（SOP）和保密容量非零概率（PNZ）的紧下界的封闭表达式，它们都用二元Fox $H$函数表示.为了利用这些解析表达式，我们推导出的SOP和PNZ的渐近表达式只使用初等函数。此外，我们使用渐近表达式来确定最佳的发射功率，以最大限度地提高能源效率。此外，我们深入调查的水平的气泡和温度梯度在UWOC信道的效果，并研究传输介质的非线性特性和多径集群的RF信道的保密性能的数量。最后，所有的分析进行了验证，使用Monte Carlo模拟。
2020-09-21 cs.IT math.IT
Joint power control and user scheduling in multicell wireless networks: Capacity scaling laws
我们解决了在多小区干扰限制单跳网络中的总速率性能的优化，其中接入点被允许在联合资源分配方面进行合作。这里考虑的资源分配策略结合了功率控制和用户调度。虽然从概念的角度来看非常有希望，但是原则上，每个链路速率的总和的优化取决于诸如计算复杂性和对跨所有网络小区的大量接收器到发射器信道信息反馈的要求之类的棘手问题。在本文中，我们表明，事实上，分布式算法实际上是可以获得的渐近制度，每个小区的用户数量允许增长大。此外，使用极值理论，我们提供了缩放定律的上限和下限的网络容量（所有小区的单用户速率的总和），对应于零干扰和最坏情况下的干扰情况。我们表明，缩放是主要由路径损耗统计或小规模衰落，这取决于政权和用户位置的情况。我们表明，上，下速率界的行为实际上是相同的，渐近的。这一显著的结果表明，不仅分布式资源分配实际上是可能的，而且多小区干扰对容量的影响（在缩放方面）实际上渐近消失。
2007-09-18 cs.IT math.IT
Selection Combining over Log-Logistic Fading Channels with Applications to Underwater Optical Wireless Communications
针对独立非同分布LL衰落信道，本文刻画SC接收机输出SNR统计特性，推导中断概率、误比特率和遍历容量的精确及高SNR渐近表达式，并通过水下光无线通信场景与Monte Carlo仿真验证。
2023-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Dual-Hop Underwater Wireless Optical Communication Systems over Mixture Exponential-Generalized Gamma Turbulence Channels
在这项工作中，我们提出了一个统一的框架的性能分析的双跳水下无线光通信（UWOC）系统的放大和转发固定增益中继气泡和温度梯度的存在下。在外差检测或强度调制与直接检测下操作，UWOC由统一混合指数-广义伽马分布建模，该分布是我们基于在室内实验室设置中进行的实验提出的，并且已被证明在所考虑的实验室信道场景下提供与测量数据的极好拟合。更具体地说，我们推导出的累积分布函数（CDF）和概率密度函数的端到端的信号噪声比（SNR）在确切的封闭形式的二元福克斯的H函数。基于此CDF表达式，我们提出了新的结果的基本性能指标，如中断概率，平均比特出错率（BER）的各种调制方案，和遍历容量。此外，在高信噪比下的中断概率和平均误码率得到了非常严格的渐近结果在简单的功能。此外，我们证明了双跳UWOC系统可以有效地减轻短距离和温度梯度和气泡引起的干扰，相比，单UWOC链路。所有的结果都通过基于计算机的Monte-Carlo模拟进行了验证。
2020-07-05 cs.IT math.IT
Coverage and capacity scaling laws in downlink ultra-dense cellular networks
在新型无线设备和带宽密集型应用激增的推动下，数据流量和相应的网络负载急剧增加。网络致密化已被认为是提供更高网络容量和增强覆盖的有前途和有效的方式。超密集网络（UDN）的性能分析的大多数先前的工作集中在随机空间部署与理想化的奇异路径损耗模型和瑞利衰落。在本文中，我们考虑一个更精确和一般的模型，它结合了多斜率路径损耗和一般衰落分布。我们推导了泊松域网络中考虑最强基站关联的覆盖概率和容量的尾部行为和缩放定律。我们的分析结果确定的制度中，信号与干扰加噪声比（SINR）的渐近增长，饱和，或随着网络密度的增加而减少。当UDN导致更差甚至为零的SINR覆盖范围和容量，我们建立一般的结果，我们提供清晰的见解无线网络致密化的基本限制。
2016-02-29 cs.IT cs.NI math.IT
Capacity and Power Scaling Laws for Finite Antenna MIMO Amplify-and-Forward Relay Networks
在本文中，我们提出了一种新的框架，可用于研究线性多输入多输出（MIMO）$d\times d$天线放大转发（AF）中继网络的容量和功率缩放特性。特别是，我们将这些网络建模为随机动力系统（RDS），并计算其$d$李雅普诺夫指数。我们的分析可以应用于任何每跳信道衰落分布的系统，虽然在这方面的贡献，我们专注于瑞利衰落。我们的主要结果有两个方面：1）在第$n$节点处的总发射功率将遵循由网络的最大李雅普诺夫指数支配的通过网络的确定性轨迹，2）在第$n$节点处的第$i$本征信道的容量将遵循由网络的$i$第李雅普诺夫指数支配的通过网络的确定性轨迹。在结束之前，我们集中在我们的结果的一些应用。特别是，我们展示了如何的Lyapunov指数是密切相关的本征信道容量从彼此发散的速率，以及这是如何涉及到的放大策略和天线的数量在每个中继。我们还使用它们来确定与每个额外的多路复用数据流相关的额外功率成本。
2016-02-12 cs.IT math.IT
On the Physical Layer Security Performance over RIS-aided Dual-hop RF-UOWC Mixed Network
由于安全性一直是5G和6 G等高收益通信的关键问题之一，研究人员不断提出更新的技术来增强这些先进无线通信的安全性和性能。可重构智能表面（Reconfigurable intelligent surface，RIS）是人工重新排列和优化电磁波传播环境以提高无线网络频谱和能量效率的技术之一。此外，在水下通信中，水下光无线通信（UOWC）是传统的声学和射频（RF）技术的更好的替代/替代。因此，混合RIS辅助RF-UOWC可以被视为未来无线网络的一种有前途的技术。本文研究了混合双跳RIS辅助RF-UOWC网络在可能的窃听者拦截下的保密性能。RF链路在广义Gamma衰落分布下工作;同样，UOWC链路经历混合指数广义Gamma分布。保密分析包括推导封闭形式的平均保密容量，准确和下限的保密中断概率，严格的正保密容量，所有的梅杰G函数。利用这些推导，外差和强度调制/直接检测系统，水下湍流气泡水平，温度梯度和盐度梯度，造成的影响进行测量。与传统的模型，只是处理热均匀的情况下，该模型可能是唯一的处理的温度梯度RIS辅助RF-UOWC网络的保密性分析。最后，通过Monte-Carlo模拟验证了推导。
2021-12-13 cs.IT math.IT
Capacity and Delay Scaling for Broadcast Transmission in Highly Mobile Wireless Networks
我们研究广播容量和最小延迟缩放定律的高度移动的无线网络中，每个节点都传播或广播数据包到网络中的所有其他节点。特别是，我们考虑了一个小区划分的网络下的简化的独立同分布（IID）的移动模型，其中每个节点随机选择一个新的小区每个时隙。我们推导出广播容量和最小延迟的缩放定律作为小区大小的函数。我们提出了一个简单的先来先服务（FCFS）洪泛计划，几乎实现了容量和最小延迟缩放。我们的研究结果表明，高流动性并没有提高广播容量，容量和延迟都随着小区大小的增加而提高。与文献中的推测相反，我们发现容量和延迟之间（几乎）没有权衡。我们的分析利用马尔可夫演化图（MEGs）的理论和开发两个新的界限，通过放松以前所需的扩展器属性的假设，在MEGs的洪泛时间。
2018-08-11 cs.IT math.IT
Statistical Modeling of the Impact of Underwater Bubbles on an Optical Wireless Channel
在水下无线光通信（UWOC）中，气泡对光传播的随机阻挡会引起接收机入射光强的波动。在本文中，我们提出了一个统计模型，用于确定接收器中存在气泡的接收功率。首先，基于水下气泡行为的真实实验，我们提出了每个气泡的产生、大小和水平分布的统计模型。其次，我们从数学上推导出每个气泡经过光束区域时的阴影所造成的障碍。然后，我们计算所有生成的气泡的组合阻碍，以确定总的阻碍功率，这是一个随机变量，由于气泡行为的随机性。其次，利用矩量法求出总阻塞功率的一阶矩和二阶矩，模拟阻塞接收功率的统计分布，结果表明Weibull分布与仿真数据吻合较好。我们还估计的形状和尺度参数，通过使用两个派生的时刻。此外，我们还构建了一个统计模型的接收功率与完全堵塞的气泡的存在下，我们推导出的复合通道模型的分布相结合，建议的气泡阻塞模型与伽马-伽马湍流模型。最后，我们得到并验证了在这种新提出的复合信道模型下的平均比特出错率和UWOC系统容量的解析形式。
2020-06-23 cs.IT eess.SP math.IT
Information-theoretic Capacity of Clustered Random Networks
我们分析了集群Ad Hoc网络的容量缩放定律，其中节点分布根据一个双随机散粒噪声Cox过程。我们确定了五种不同的操作制度，并为每一个制度，我们设计了一个通信策略，允许实现的吞吐量在一个多对数因子（节点数）的最大理论容量。
2010-06-08 cs.IT math.IT
Demystifying the Scaling Laws of Dense Wireless Networks: No Linear Scaling in Practice
我们优化的Ozgur，Leveque和Tse，这是应该产生几乎线性缩放的密集的无线网络的容量与用户数$n$的分层合作协议。利用最近的结果在高斯干扰信道中的“把干扰当作噪声”的最优性，我们能够优化可实现的平均每链路速率，而不仅仅是它的缩放定律。我们优化的分层合作协议显着优于原来提出的计划。在消极的一面，我们表明，即使是非常大的$n$，率缩放是远离线性的，最佳的阶段数$t$是小于4，而不是$t \rightarrow \infty$所需的几乎线性缩放。结合我们的研究结果和事实，即超出一定的用户密度，网络容量从根本上是由麦克斯韦定律，所示的Francheschetti，Migliore和Minero，我们认为，确实没有中间制度的线性缩放密集网络在实践中。
2014-04-25 cs.IT math.IT
Strictly Positive and Continuous Random Fibonacci Sequences and Network Theory Applications
我们激励研究的某一类随机斐波那契序列-我们称之为连续随机斐波那契序列-通过证明其指数增长率可以用来建立容量和功率缩放定律的多跳合作放大转发（AF）中继网络。有了这些定律，我们证明了有可能构建多跳协作AF网络，同时避免1）指数容量衰减和2）指数传输功率增长的网络。这通过确保网络的李雅普诺夫指数为零来实现。
2016-02-23 cs.IT math.IT
Capacity Scaling Laws for Boundary-Induced Drift-Diffusion Noise Channels
National Central University（中央大学）
本文研究了边界诱导噪声通道的容量缩放定律，揭示了几何驱动模型中漂移强度和边界维度对容量的影响，以及熵主导的普遍性。
2026-02-08 cs.IT math.IT math.PR
LLMs as Noisy Channels: A Shannon Perspective on Model Capacity and Scaling Laws
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
针对现有缩放定律无法解释非单调性能退化的问题，提出基于香农-哈特利定理的香农缩放定律，将LLM训练建模为噪声信道上的信息传输，通过信号噪声比解释模型规模与数据量对性能的影响。
2026-05-22 cs.AI cs.IT cs.LG
Information-Energy Capacity Region for SLIPT Systems over Lognormal Fading Channels: A Theoretical and Learning-Based Analysis
University of Cyprus（塞浦路斯大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
本文研究了无线光同时信息与功率传输系统在对数正态衰落通道中的信息-能量容量区域，提出了一种基于生成对抗网络的合作信息-能量容量学习框架，通过理论分析和数值结果验证了通道衰落对系统性能的显著影响。
2026-04-24 cs.IT math.IT
Time-Domain Hybrid PAM for Data-Rate and Distance Adaptive UWOC System
下一代水下光无线通信系统面临的挑战是开发光收发器，通过根据发射器和接收器之间的传输距离最大化传输容量，以低功耗工作。本研究提出了一种水下无线光通信（UWOC）系统，使用的光收发器的最佳传输速率的深海与近纯水的属性。作为在UWOC系统中实现具有最佳传输速率的光收发器的方法，考虑使用传输速率和距离自适应强度调制/直接检测光收发器的时域混合脉冲幅度调制（PAM）（TDHP）。在TDHP方法中，可变传输容量是通过改变两个具有不同噪声免疫力的强度调制信号在时域中的产生比来实现的。三种不同颜色的激光二极管（LD），红，蓝，绿用于水下信道传输收发器，包括LD和光电二极管。通过数值计算和仿真，阐明了在纯传输线中改变校准TDHP的PAM 2和PAM 4信号入射时的最大传输距离，以及当光发射/接收空间光学系统从最佳条件改变时最大传输距离的变化。据作者所知，没有其他关于数据率和距离自适应UWOC系统的研究，该系统应用具有两种调制格式之间的功率优化的TDHP信号。
2021-03-08 cs.IT cs.SY eess.SP
Scaling Laws for Gaussian Random Many-Access Channels
本文考虑了一个随机用户活动的高斯多址信道，其中用户总数$\ell_n$和平均活动用户数$k_n$随块长度$n$而增长.对于该信道，它研究作为$\ell_n$和$k_n$的函数的每单位能量可以可靠地传输的比特的最大数量。当所有用户以概率1活跃时，即，$\ell_n = k_n$，它表明，如果$k_n$是严格低于$n/\log n$的顺序，那么每个用户可以实现每单位能量$(\log e)/N_0$（其中$N_0/ 2$是噪声功率）的单用户容量通过使用正交接入方案。相反，如果$k_n$是严格高于$n/\log n$的数量级，则每单位能量的容量为零。因此，在无干扰通信可行的增长顺序和以每单位能量的正速率进行可靠通信不可行的增长顺序之间存在急剧的过渡。它进一步表明，正交接入方案与正交码本，实现单位能量的用户数量有界时，可以严格次优的容量相结合。当用户活动是随机的，即，当$\ell_n$和$k_n$不同时，证明了如果$k_n\log \ell_n$在$n$中是次线性的，则每个用户都可以达到单位能量$(\log e)/N_0$的单用户容量。相反，如果$k_n\log \ell_n$在$n$中是超线性的，则每单位能量的容量为零。因此，在无干扰通信可行的增长阶数和正速率的可靠通信不可行的增长阶数之间再次存在急剧的过渡，这取决于$\ell_n$和$k_n$两者的渐近行为。它进一步表明，正交接入方案，这…
2021-09-02 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
Spectral Scaling Laws in Language Models: How Effectively Do Feed-Forward Networks Use Their Latent Space?
New York University（纽约大学）
该研究将前馈网络宽度选择转化为谱利用问题，通过轻量诊断工具发现LLM中FFN存在非对称谱缩放定律，为推理高效的大语言模型设计提供指导。
2025-10-01 cs.IT cs.LG math.IT
The Capacity of a Family of Sticky Channels
Faculty of Technical Sciences, University of Novi Sad（诺维萨德大学技术科学学院）
该研究确定了一类q元粘性插入信道的容量，证明满足特定条件的重复信道的香农容量等于零错误容量，并给出了相关显式重复律，这是首次精确确定非平凡重复信道的香农容量。
2026-07-31 cs.IT math.IT
Dual Threats in RIS-Aided RF-UOWC Mixed Networks: Secrecy Performance Analysis under Simultaneous RF and UOWC Eavesdropping
针对6G中RIS辅助的RF-UOWC混合网络的安全问题，提出分析框架，推导三种窃听场景下的保密性能闭式表达式，分析多因素影响并通过仿真验证。
2024-08-12 cs.IT math.IT
On the Low SNR Capacity of Peak-Limited Non-Coherent Fading Channels with Memory
在渐近弱信号条件下，研究了峰值功率约束下具有记忆性的非相干平稳高斯衰落信道的容量。假设发射机和接收机都知道衰落规律，但都不知道衰落的实现。一个连接被证明之间的渐近行为的信道容量在这个制度和预测误差的渐近行为在预测衰落过程中产生的非常嘈杂的观察其过去。这种联系可以被看作是Lapidoth & Moser和Lapidoth最近的结果的低信噪比（SNR）模拟，该结果证明了高SNR容量增长与无噪声或几乎无噪声的预测误差之间的联系。我们区分两类衰退定律：“缓慢遗忘”和“快速遗忘”。对于前一类中的信道，低SNR容量由IID输入实现，而在后一类中，这样的输入通常是次优的。相反，渐近容量可以通过具有IID相位但块恒定幅度的输入来接近。
2006-04-07 cs.IT math.IT
Scaling Laws and Techniques in Decentralized Processing of Interfered Gaussian Channels
研究了在干扰信号存在的情况下分布式接收的可达通信速率的缩放定律和相应的上界。该方案包括一个发射机通过两个中继与远程目的地通信，中继通过具有有限容量的可靠链路将消息转发到远程目的地。中继接收传输以及一些未知的干扰。我们专注于分布式接收的三个常见设置，其中容量的缩放定律（作为发射机的功率和干扰的前对数被取为无穷大）被完全表征。在大多数情况下，为了克服干扰，需要将关于干扰的一定量的信息与期望的消息一起转发到目的地。在一个场景中，割集上界是严格宽松的。结果是使用切割集以及一个新的边界技术，它依赖于多字母的表达式。此外，晶格被发现是一个有用的通信技术，在这种情况下，并用于表征的缩放定律的可实现的速率。
2009-12-07 cs.IT math.IT
Capacity of Three-Dimensional Erasure Networks
在本文中，我们介绍了一个大规模的三维（3D）擦除网络，其中$n$无线节点随机分布在一个长方体的$n^λ\times n^μ\times n^ν$与$λ+μ+ν=1$为$λ,μ,ν>0$，并完全刻画其容量缩放定律。两个基本的路径损耗衰减模型（即，指数和多项式幂律模型）用于适当地对分组传输的擦除概率建模。然后，在这两种擦除模型下，介绍了一种基于渗流高速公路的三维空间路由协议，并分析了其可达吞吐量的缩放定律。结果表明，在这两种擦除模型下，聚合吞吐量缩放$n^{\min\{1-λ,1-μ,1-ν\}}$可以在三维擦除网络中实现。这意味着聚合吞吐量缩放$n^{2/3}$可以在3D立方体擦除网络中实现，而$\sqrt{n}$可以在二维（2D）正方形擦除网络中实现。与2D空间相比，3D空间可以利用更多的地理多样性，这意味着可以同时生成更多的渗透高速公路。此外，截集上限的容量缩放推导出验证的基础上的三维渗流公路的可实现的计划是在一定的实际操作制度的衰减参数的多对数因子内的顺序最优。
2016-05-11 cs.IT cs.NI math.IT
Power Controlled Adaptive Sum-Capacity of Fading MACs with Distributed CSI
我们考虑的问题，找到最佳的，公平的和分布式的功率速率策略，以实现高斯多址块衰落信道的总容量。在这里，发射机只能访问它们自己的衰落系数，而接收机可以全局访问所有的衰落系数。在任何通信块中不允许中断。由此产生的平均和吞吐量也被称为“功率控制的自适应和容量”，这似乎是一个公开的问题，在文献中。本文提出了一类流行的MAC模型的功率控制自适应总容量。特别是，我们提出了一种功率速率策略，在分布式信道状态信息（CSI）的存在下，这是吞吐量最优时，所有用户都有相同的信道统计。所提出的方案也有一个有效的实施，使用连续取消和速率分裂。我们提出了一个上界时，通道的法律是不相同的。此外，最佳方案的情况下，每个发射机有额外的有限速率部分CSI的链路质量的其他扩展。
2012-08-23 cs.IT 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
Performance Analysis of UAV-based Mixed RF-UWOC Transmission Systems
在本文中，我们研究了混合射频-水下无线光通信（RF-UWOC）系统的性能，其中无人机（UAV），作为一个低空移动空中基站，通过固定增益放大转发（AF）或解码转发（DF）中继传输信息到自主水下航行器（AUV）。我们的分析占影响系统性能的主要因素，如无人机的高度，气泡，温度梯度，水的盐度变化，和检测技术。采用固定增益AF中继和DF中继，我们推导出一些关键性能指标的封闭式表达式，例如，中断概率（OP）、平均出错率（ABER）和平均信道容量（ACC）。此外，为了得到进一步的见解，渐近分析的OP和ABER也进行了。仿真结果表明，无人机飞行高度对系统性能有影响，存在一个最优飞行高度，使得系统的最小OP值最小。它表明，多样性秩序的固定-增益AF中继和DF中继分别由RF链路和UWOC链路的检测技术确定。
2020-11-18 cs.IT cs.PF math.IT
Hierarchical Cooperation Achieves Optimal Capacity Scaling in Ad Hoc Networks
随机位于一个区域中的n个源和目的地对想要彼此通信。从一个用户传输到相距r距离的另一个用户的信号会受到r^{-alpha}的功率损耗以及随机相位的影响。我们确定的缩放定律的信息理论容量的网络。在稠密网络的情况下，其中面积是固定的，节点的密度增加，我们表明，网络的总容量与n成线性比例。这改进了Aeron和Saligrama在2006年给出的n^{2/3}的最佳可解释性结果。在扩展网络的情况下，节点的密度是固定的，面积随n线性增加，我们证明了当2<alpha<3时，这种容量的尺度为n^{2-alpha/2}，当alpha>3时，这种容量的尺度为sqrt{n}。最著名的早期结果（Xie and Kumar 2006）确定了α> 4时的缩放定律。因此，在密集网络中以及在具有低衰减的扩展网络中，可以实现比多跳好得多的缩放。通过智能节点协作和分布式MIMO通信实现性能增益。关键的组成部分是一个层次化和数字化的结构，用于实现合作的节点信息交换。
2007-06-12 cs.IT math.IT
Information Theoretic Cut-set Bounds on the Capacity of Poisson Wireless Networks
本文提出了一种随机几何模型的基本信息理论在无线网络中的局限性的调查。我们得到了一个新的统一的多参数割集上的容量的任意泊松节点密度，大小，功率和带宽的网络，在快速衰落下，在丰富的散射环境。换句话说，我们上限的最佳性能方面的总通信速率，在任何方案下，可以实现网络节点的子集（由切割定义）与所有剩余的节点之间。此外，我们确定了四种不同的操作制度，这取决于远程和短程信噪比的大小。因此，我们确认了先前已知的缩放定律（例如，在带宽和/或功率受限的无线网络中），并且我们用特定的界限来扩展它们。最后，我们使用我们的结果提供具体的数值例子。
2013-04-30 cs.IT cs.NI math.IT
Scaling laws for molecular communication
在本文中，我们调查信息理论的缩放定律，独立于通信策略，点对点的分子通信，在那里它发送/接收纳米机器之间的信息编码分子。由于香农容量仍然是一个开放的问题，我们首先推导出一个单一坐标下的渐近阶，即，i）用恒定数量的分子$m$缩放时间，和ii）用恒定时间$t$缩放分子。对于一个单一的坐标的情况下，我们表明，渐近标度是对数在任一坐标，即，分别为$Θ(\log t)$和$Θ(\log m)$。我们还研究了标度在时间和分子中的渐近行为，并表明，如果分子和时间彼此成比例，则渐近标度是线性的，即，$Θ(t)=Θ(m)$。
2014-04-01 cs.IT math-ph math.IT
Spatial Interference Cancelation for Mobile Ad Hoc Networks: Perfect CSI
节点间的干扰直接限制了移动自组织网络的容量。本文重点研究了具有理想信道状态信息（CSI）的空间干扰消除技术，并分析了相应的网络容量。具体地，通过使用多个天线，在每个接收器处应用迫零波束成形以消除最强干扰。在空间干扰消除条件下，分析了网络传输容量，定义为在中断和信干噪比约束下的最大发送节点密度。假设网络节点的位置和空间i.i.d.瑞利衰落信道，数学工具，从随机几何推导出缩放定律的传输容量。具体来说，对于较小的目标中断概率，传输容量被证明遵循幂律增加，其中指数是天线阵列大小的倒数或更大，具体取决于通过损耗指数。如仿真所示，空间干扰消除将传输容量增加一个数量级或更多，即使仅向每个节点添加一个额外的天线。
2008-04-04 cs.IT cs.NI math.IT
