Terahertz Wireless Transmissions with Maximal Ratio Combining over Fluctuating Two-Ray Fading
对于高速太赫兹（THz）无线链路，期望减轻信道衰落和收发器损伤。本文分析了多天线太赫兹无线系统的性能，同时考虑指向误差和波动双射线（FTR）衰落模型的综合影响。我们提供了一个统计特性的最大比合并（MRC）接收机在独立和不同的（i.ni.d.）通过使用不完全Gamma函数推导单链路THz链路的信噪比（SNR）的密度和分布函数，在多变量Fox's H方面的信道条件。我们开发的中断概率，平均误码率（BER），遍历容量为单天线和MRC接收机的精确解析表达式。我们还提出了系统的分集阶数，推导出在高信噪比下中断概率和平均误码率的渐近表达式，以深入了解系统性能。我们验证了我们推导的解析表达式与蒙特卡洛模拟，并证明了各种系统和信道参数对单天线和多天线太赫兹无线通信性能的影响。
2021-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of Underwater Wireless Optical Communications in Presents of Cascaded Mixture Exponential-Generalized Gamma Turbulence
水下无线光通信是实现基于垂直布置通信节点的高速跨海水面通信的关键技术之一。由于水下环境的垂直不均匀性，通常将海水垂直划分为具有不同参数的多个层，以反映真实环境。在这项工作中，我们考虑一个广义UWOC信道模型，其中包含$N$层。为了捕获气泡和温度梯度对通道统计的影响，我们通过混合指数广义伽马（EGG）分布对每一层进行建模。我们推导出的PDF和CDF的端到端的SNR在精确的封闭形式。推导了OOK和BPSK的统一误码率和中断表达式。通过适当的参数选择，深入分析了常见垂直水下光通信场景的性能和行为。所有推导的表达式通过蒙特卡罗模拟验证。
2020-08-06 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
A Note on the Sum of Correlated Gamma Random Variables
相关伽马随机变量的和出现在许多无线通信系统的分析中，例如在Nakagami-m衰落下的系统中。在这封信中，我们获得的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的任意相关的伽马变量的总和在某些劳里塞拉函数的精确表达式。
2011-03-02 cs.IT math.IT
Distribution of the Sum of Fisher-Snedecor $\mathcal{F}$ Random Variables and Its Applications
随机变量之和的统计特性对于研究无线通信系统的性能是非常有用的。我们推导出独立但不相同分布（i.n.i.d.）的和的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的精确封闭形式的表达式。Fisher-Snedecor $\mathcal{F}$房车。PDF和CDF都是用多变量Fox $H$函数给出的。此外，还提出了一种简单而精确的i. n. i. d. Fisher-Snedecor的$\mathcal{F}$变量使用矩匹配方法。利用所得到的PDF和CDF对无线通信系统在4种不同自适应传输策略下的中断概率、有效容量和信道容量进行了性能评估。此外，相应的近似表达式得到的无线通信系统的设计和部署提供了有用的见解。此外，我们推导出简单的渐近表达式，建议在高信噪比制度的数学分析。最后，数值结果验证了所推导的表达式的准确性。
2019-10-23 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
Extreme Eigenvalue Distributions of Some Complex Correlated Non-Central Wishart and Gamma-Wishart Random Matrices
令$\mathbf{W}$是通过$\mathbf{W}=\mathbf{X}^H\mathbf{X}$定义的相关复非中心Wishart矩阵，其中$\mathbf{X}$是具有非零均值$\boldsymbolΥ$和非平凡协方差$\boldsymbolΣ$的$n\times m \, (n\geq m)$复高斯。我们导出了极值特征值的累积分布函数（c.d.f.s）的精确表达式（即，最大值和最小值）。这些结果非常简单，涉及快速收敛的无穷级数，并适用于$\boldsymbolΥ$具有秩1的实际重要情况。对于一类伽玛-Wishart随机矩阵，$\boldsymbolΥ^H\boldsymbolΥ$服从矩阵变量Γ分布，我们也得到了类似的结果.本文中的特征值分布在无线通信系统中有各种应用，并出现在其他领域，如计量经济学，统计物理学和多元统计。
2011-01-05 cs.IT math.IT math.ST
Statistical Distribution of Intensity Fluctuations for Underwater Wireless Optical Channels in the Presence of Air Bubbles
在本文中，我们实验研究了不同的信道条件下，即新鲜和咸的水下信道，有和没有气泡的强度波动的统计分布的水下无线光信道。为此，我们首先测量具有大量样本的接收光信号。基于归一化的采集数据的信道相干时间和波动的概率密度函数（PDF）的不同信道的情况下得到的。我们的实验结果表明，盐衰减接收到的信号，而气泡主要引入严重的强度波动。此外，我们观察到，对数正态分布精确地拟合所获得的数据PDF闪烁指数（$σ^2_I$）值小于$0.1$，而伽马-伽马和K分布恰当地预测强度波动$σ^2_I>1$。由于这两种分布都不能预测$0.1<σ^2_I<1$接收到的辐照度，我们提出了一个指数和对数正态分布的组合，以完美地描述所获得的数据PDF闪烁指数等制度。
2016-03-13 cs.IT math.IT
Multihop Optical Wireless Communication Over ${\cal{F}}$-Turbulence Channels and Generalized Pointing Errors with Fog-Induced Fading
多跳中继是光无线通信中一种很有潜力的信道损伤抑制技术。在本文中，多个固定增益放大和转发（AF）中继，以提高OWC性能的大气湍流，指向误差和雾的综合影响下。我们考虑了一个远程OWC链路的大气湍流的Fisher-Snedecor ${\cal{F}}$分布，指向误差的广义非零bobbin模型，和随机路径损耗由于雾。我们还考虑了一个短距离OWC系统忽略大气湍流的影响。我们推导出新的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的端到端的信号噪声比（SNR）的短距离和长距离的多跳OWC系统的上界开发精确的统计结果下的${\cal{F}}$湍流信道，非零botherboard指向错误，和雾引起的衰落的综合影响下的单跳OWC系统。基于这些表达式，我们提出了中断概率（OP）和平均误码率（ABER）性能的分析表达式所考虑的OWC系统涉及单变量福克斯的H和梅杰的G功能。此外，在高信噪比区域的中断概率的渐近表达式，开发使用简单的伽马函数提供的信道和系统参数的影响的见解。推导出的解析表达式进行了验证，通过蒙特卡洛模拟，并与单跳传输的比较，OWC的性能与中继节点的数量的缩放证明。
2022-04-16 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
Flow-level performance of random wireless networks
我们研究了随机无线网络的流级性能。基站（BS）的位置遵循泊松点过程。活跃用户的数量和位置是动态的。我们将队列与每个BS相关联。BS的性能和稳定性取决于其负载。在某些情况下，可以导出载荷的全部分布。否则，我们推导出一阶和二阶矩的公式。网络上的线和平面上考虑。我们的模型是通用的，足以包括最近的无线网络，如4G（LTE）网络的功能。在密集的网络中，我们表明，小区间干扰功率成为正态分布，简化了许多计算。数值实验表明，在实际感兴趣的情况下，载荷分布可以很好地近似与已知的均值和方差的伽马分布。
2013-08-22 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
Opportunistic Relay Selection over Generalized Fading and Inverse Gamma Composite Fading Mixed Multicast Channels: A Secrecy Tradeoff
多径效应和阴影效应的同时出现会严重影响真实无线多播场景的保密性能。为了解决这一安全威胁，在这项工作中，提出了一个机会主义的中继为基础的双跳无线组播框架，在该框架中，源发送机密信息的一堆接收器下，通过中间中继窃听多个窃听者的尝试。两种情况下，即非视线（NLOS）和视线（LOS）通信以及乘法和LOS阴影被认为是其中第一种情况下假设的eta-mu和eta-mu/逆伽马（IG）复合衰落信道和后一个如下kappa-mu和kappa-mu/IG复合衰落信道作为源中继和中继接收机的以及窃听者的链路，分别。秘密分析是通过推导三个常见的保密措施，即安全中断概率组播，概率非零保密组播容量，遍历保密组播容量的封闭形式的表达式。我们进一步利用这些表达式来观察所有系统参数的影响，这些参数通过Monte-Carlo模拟再次得到证实。我们的观察表明，可以建立一个秘密的中继和接收器，窃听器和阴影参数的数量之间的权衡，以保持可接受的安全级别，通过减少衰落，阴影，组播接收器和窃听器的数量的不利影响。
2021-12-08 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis over Correlated Composite Nakagami-$m$/Gamma Fading Channels
分析了空间相关复合衰落信道下无线通信系统的保密中断性能。我们采用一个乘法复合信道模型的合法的通信链路和窃听者和合法的发射机之间的链接，由Nakagami- $m$分布式小尺度衰落和阴影（大尺度衰落）的伽玛分布建模。我们考虑的现实情况下，小规模衰落之间的链接是独立的，但阴影是任意相关的，并提出了新的分析表达式的概率，保密能力低于目标保密率。所提出的数值评估结果，验证了等效计算机模拟，提供了有用的见解的阴影相关性和复合衰落参数对系统的保密中断性能的影响。
2017-10-03 cs.IT math.IT
A Tight Channel-Capacity Lower Bound for the Simultaneous Wireless Information and Power Transfer Integrated Receiver
Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SnT), University of Luxembourg（卢森堡大学安全、可靠性与信任跨学科中心）
本文针对集成接收机提出紧通道容量下界，通过四阶泰勒展开近似肖特基二极管的电流-电压特性曲线，发现Gamma分布输入比其他分布更紧，四阶项显著提升容量。
2026-04-21 cs.IT math.IT
Outage Probability Analysis of Mixed RF-FSO System Influenced by Fisher-Snedecor Fading and Gamma-Gamma Atmospheric Turbulence
本文研究了一种由射频（RF）和自由空间光（FSO）链路组成的双跳中继系统。采用解码转发（DF）中继来整合第一RF链路和第二视距FSO链路。假设RF信道服从最近提出的Fisher-Snedecor衰落模型，该模型在现实的无线通信场景中被证明是方便建模的。FSO信道受Gamma-Gamma分布大气湍流的影响。中断概率的表达式推导和利用目前的数值结果。根据所给出的结果，检查并讨论了各种RF和FSO信道参数对整体系统性能的影响。
2022-09-22 cs.IT cs.NI 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
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
Multi-RIS-aided Wireless Systems: Statistical Characterization and Performance Analysis
在本文中，我们研究了分布式多可重构智能表面（RIS）辅助无线系统的统计特性和建模。具体来说，我们考虑一个实际的系统模型，其中具有不同几何尺寸的RISs分布部署，并假设与不同RISs相关联的无线信道是独立的，但不相同的分布（i.n.i.d.）。我们提出了两个面向目的的多RIS辅助计划，即详尽的RIS辅助（ERA）和机会主义的RIS辅助（ORA）计划。一个数学框架，它依赖于矩的方法，提出了统计特征的端到端（E2E）的这些计划的信道。结果表明，无论是伽马分布或对数正态分布可以用来近似的E2E信道系数的大小分布在这两个方案。有了这些发现，我们评估的性能的中断概率（OP）和遍历容量（EC），其中紧近似封闭形式的表达式OP和EC的推导。代表性的结果表明，ERA计划优于ORA计划的OP和EC。此外，根据i.n.i.d.衰落信道、反射元件设置和RIS的位置设置对ERA或ORA方案的系统性能具有显著影响。
2021-09-30 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
Unified Framework for the Effective Rate Analysis of Wireless Communication Systems over MISO Fading Channels
本文提出了一个统一的框架，有效的速率分析在任意相关和不一定相同的多输入单输出（MISO）衰落信道，它使用矩生成函数（MGF）的方法和H变换表示。所提出的框架有可能简化繁琐的分析过程相比，概率密度函数（PDF）为基础的方法。此外，在两个特定的衰落情况下的有效速率进行了研究，即独立的，但不一定相同的分布式（i.n.i.d.）MISO超Fox H衰落信道和任意相关广义K衰落信道。这两种情况下的精确分析表示。通过代入相应的参数，可以得到瑞利、Nakagami-m、Weibull/Gamma和广义K衰落信道下的有效速率。此外，渐近近似所提出的H变换和MGF为基础的方法，以及有效率超过i.n.i.d. MISO超福克斯的H衰落信道。仿真结果表明了该方法的有效性。
2016-12-12 cs.IT math.IT
Performance of Two-Way Relaying over $α$-$μ$ Fading Channels in Hybrid RF/FSO Wireless Networks
本文研究了具有备用RF链路的RF/FSO混合通信系统中双向中继的性能。上行链路RF信道用于将$K$用户的数据发送到双向中继$R$，而FSO链路主要用于在基站$S$和$R$之间交换数据。我们建议在中继$R$和节点$S$之间具有备用RF链路，以在某些条件下提高可靠性。所有的上行链路RF信道遵循瑞利衰落模型，而$α$-$μ$被用来建模备份RF和FSO链路。我们近似的广泛使用的伽玛-伽玛衰落模型，使用$α$-$μ$分布的基础上基于矩的估计技术，假设发射机和接收机天线之间的完美对准。这种近似在一定的大气湍流条件下表现出良好的一致性。然后，我们推导出精确的封闭形式的表达式中断和平均符号错误概率，并在高信噪比（SNR）的近似。我们证实了我们的分析表达式与广泛的蒙特卡罗模拟，并证明完全匹配。此外，我们分析了节点的数量，$K$节点之间的机会调度，和$α$-$μ$参数对混合RF/FSO和备份RF系统的整体性能的影响。我们的数值结果说明了一个可实现的编码增益时，增加$K$，但是，性能下降发生的中继应用选择，有利于在系统中的特定链路的统治。
2019-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
Adaptively Directional Wireless Power Transfer for Large-scale Sensor Networks
无线能量传输通过电磁波为分布式传感器节点提供可持续的能量供应，延长了无线传感器网络的生命周期。为了提高大规模WPT系统中的能量传输效率，提出了一种自适应定向WPT（AD-WPT）方案，其中功率信标（PB）通过将发射功率集中在有效充电半径内的附近SN上，使能量波束形成策略适应SN的位置。借助随机几何理论，推导出了典型SN下总接收功率分布度量的封闭表达式，并进一步利用二阶矩匹配的Gamma分布近似了互补累积分布函数.为了设计最佳AD-WPT操作的充电半径，我们利用能量束的功率强度和要充电的SN的数量之间的折衷。根据不同的SN任务要求，最优AD-WPT可以分别最大化SN的平均接收功率或激活概率。结果表明，最大平均接收功率和最大传感器激活概率均随PBs部署密度和发射功率的增大而增大，随SN密度和能量波束宽度的增大而减小。最后，我们表明，最佳的AD-WPT可以显着提高能量传输效率相比，传统的全向WPT。
2015-09-04 cs.IT math.IT
RIS-Aided Free-Space Optics Communications in A2G Networks over Inverted Gamma-Gamma Turbulent Channels
本研究针对A2G网络中逆Gamma-Gamma湍流信道下的RIS辅助FSO通信，提出性能分析框架，推导含指向误差及窃听场景下多项性能指标的闭式表达式，并通过数值仿真验证结果。
2024-08-12 cs.IT eess.SP math.IT
Statistical Studies of Fading in Underwater Wireless Optical Channels in the Presence of Air Bubble, Temperature, and Salinity Random Variations (Long Version)
光信号在水下信道中的传播受到三种主要的衰减现象的影响，即吸收、散射和衰落。在本文中，我们实验研究了随机温度和盐度变化以及气泡的存在下，在水下无线光信道的强度起伏的统计分布。特别是，我们定义了不同的方案，以产生随机波动的水的折射率在整个传播路径，然后检查各种统计分布的准确性，他们的拟合优度的实验数据。我们还获得了信道相干时间，以解决衰落时间变化的平均周期。所考虑的情景涵盖了从弱湍流到强湍流的各种闪烁指数。实验研究了发射端光束准直器和接收端孔径平均透镜的作用。我们表明，使用发射器光束准直器和/或接收器孔径平均透镜适合单瓣分布，使广义伽玛和指数威布尔分布可以很好地匹配所获得的数据的直方图。我们的实验结果进一步揭示了信道相干时间的数量级为$10^{-3}$秒或更大，这意味着慢衰落湍流信道。
2018-02-05 cs.IT math.IT
Aerial Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Communication Systems
在本文中，我们提出并研究了一个空中可重构智能表面（aerial-RIS）辅助无线通信系统。具体而言，考虑到实际的复合衰落信道，我们的特点是空到地（A2 G）的Namkagami-m小尺度衰落和逆伽马大尺度阴影的链接。为了研究所提出的系统的延迟限制性能，我们推导出一个紧密的近似封闭形式的表达式的端到端中断概率（OP）。接下来，考虑到移动环境中，性能分析是棘手的，我们依靠机器学习为基础的性能预测来评估的移动空中RIS辅助系统的性能。具体来说，考虑到空中RIS的三维（3D）空间运动，我们建立了一个深度神经网络（DNN）来准确预测OP。（i）衰落和遮蔽条件对OP具有强烈影响，（ii）随着反射元件的数量增加，空中RIS实现更高的能量效率（EE），以及（iii）空中RIS辅助系统优于传统中继系统。
2021-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Active-IRS Aided Wireless Network: System Modeling and Performance Analysis
有源智能反射面（IRS）利用\emph{power amplification}实现了灵活的信号反射控制，有效地补偿了传统无源IRS辅助系统中的积距离路径损耗。在这封信中，我们描述了一个积极的IRS辅助单细胞无线网络的通信性能。为此，我们首先提出了一种\emph{customized} IRS部署策略，其中主动IRS均匀地部署在与小区同心的环内，以服务于远离基站的用户。接下来，给定$m$衰落信道，我们通过使用\emph{mixture Gamma distribution}近似来表征级联的有源IRS信道，并推导出在信道衰落上平均的用户处的平均信噪比（SNR）的封闭形式的表达式。此外，我们数值计算表明，为了最大限度地提高系统性能，有必要选择一个适当的主动IRS密度给定一个固定数量的总反射元件，这显着不同于被动IRS的情况下，集中式IRS部署方案是更好的。此外，当反射元件的总数小时，有源IRS辅助的无线网络比无源IRS对应物实现更高的空间吞吐量。
2022-11-08 cs.IT cs.NI math.IT
Performance Analysis of Outdoor THz Links under Mixture Gamma Fading with Misalignment
本文针对户外点对点太赫兹链路，结合混合伽马小尺度衰落与失准效应，推导了误码率、中断概率和遍历容量的闭式表达式及高信噪比渐近收敛条件，并通过基于实测信道参数的仿真验证了理论分析的准确性。
2024-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Statistical characterization of kappa-mu shadowed fading
针对视距分量受阴影影响的κ-μ衰落信道，本文推导其PDF、CDF、MGF及独立变量和与最大值分布的闭式表达式，并用于无线通信系统性能分析。
2013-04-28 cs.IT math.IT stat.AP
Multihop RIS-Assisted FSO-RF System Over Double Generalized Gamma Fading
可重构智能表面（RIS）是一种很有前途的技术，以避免信号阻塞，通过创建虚拟的视线（LOS）连接的自由空间光学（FSO）和射频（RF）无线系统。本文考虑了一种混合的FSO-RF系统，通过在两条链路中使用多个RI进行多跳传输来扩展通信范围。我们开发的概率密度函数（PDF）和累积密度函数（CDF）的信号噪声比（SNR）的级联信道，考虑双广义伽马（dGG）湍流与指向错误的FSO链路和dGG分布模型的信号衰落的RF。我们推导出精确的封闭式表达式的中断概率，平均误码率（BER），遍历容量使用解码和转发（DF）中继的混合系统。我们还提出了渐近分析的性能在高信噪比政权描绘的影响，信道参数的多样性秩序的系统。我们使用计算机模拟来演示系统和信道参数对RI辅助多跳传输的影响。
2021-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Monte-Carlo based non-line-of-sight underwater wireless optical communication channel modeling and system performance analysis under turbulence
针对水下非视距光通信缺乏综合信道模型的问题，本文用蒙特卡洛模拟求解反射-散射信道冲激响应，提出加权双伽马函数建模，并分析湍流下误码率与中断概率。
2025-01-22 cs.IT math.IT physics.ao-ph
A Survey of Typical-Cell Volume Distributions in Poisson--Voronoi and Poisson--Delaunay Tessellations: Analytical Theory, High-Dimensional Limits, and Wireless Applications
School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University（中山大学电子与信息工程学院）；Techphant Technologies Company Ltd.（天舟科技有限公司）
本文综述泊松-沃罗诺伊与泊松-德劳内镶嵌的典型单元体积分布，梳理分析方法、相关结果与高维极限，探讨其在无线网络的应用并指出开放问题。
2026-08-17 cs.IT math.IT
Investigation of Prediction Accuracy, Sensitivity, and Parameter Stability of Large-Scale Propagation Path Loss Models for 5G Wireless Communications
本文比较了三个候选的大规模传播路径损耗模型，用于整个微波和毫米波（毫米波）无线电频谱：α-β-γ（ABG）模型，近（CI）自由空间参考距离模型，和CI模型与频率加权路径损耗指数（CIF）。这些模型中的每一个最近都被研究用于诸如3GPP的标准机构中，并且用于城市宏小区、城市微小区以及室内办公室和购物中心场景中的第五代（5G）无线系统的设计中。在这里，我们比较这些模型的准确性和灵敏度，使用测量数据从30个传播测量数据集从2 GHz到73 GHz的距离范围从4米到1238米。对这三个模型的一系列敏感性分析表明，基于物理的双参数CI模型和三参数CIF模型提供了计算简单性，具有非常相似的拟合优度（即，阴影衰落标准偏差），在频率和距离上表现出更稳定的模型参数行为，并且当与四参数ABG模型相比时，在距离和频率上的灵敏度测试中产生更小的预测误差。结果表明，CI模型适合室外环境，CIF模型更适合室内环境。CI和CIF模型通过进行非常微妙的修改-通过用表示传播的第一米中的自由空间路径损耗的频率相关常数替换浮动的非物理常数，可以在现有的3GPP模型中轻松实现。
2016-06-10 cs.IT math.IT
Composite IG/FTR Channel Performance in Wireless Communication Systems
本文提出融合 FTR 衰落与 IG 阴影的复合信道模型，利用 RS 表示推导 GMGF、PDF、CDF 及中断概率，并以蒙特卡洛仿真验证。
2022-05-09 cs.IT eess.SP math.IT
The $α$-$η$-$κ$-$μ$ Fading Model: An Exact Statistical Representation
针对现有$α$-$η$-$κ$-$μ$ 衰落模型包络统计结果含无穷级数、应用受限的问题，本文提出用单个Fox's H函数推导其精确统计量，给出渐近分析与系统性能表达式，经仿真验证更具实用性。
2023-06-10 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Cooperative Relaying for Multi-Antenna RF Transmissions over THz Wireless Link
最近的研究集中在单天线射频（RF）和太赫兹（THz）无线系统，以混合接入链路与回程。在本文中，我们评估的混合RF-THz系统采用多天线辅助接入点（AP）的RF链路和单天线THz传输的性能。我们在AP处采用等增益合并（EGC）接收器，并使用固定增益放大和转发（AF）中继协议来连接RF和THz链路。我们推导出的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的端到端的SNR所考虑的系统假设独立和非同分布（i.ni.d.）$α$ - $μ$分布，用于对RF和THz信道以及THz链路中的指向误差进行建模。我们使用中断概率，平均比特出错率（BER），遍历容量涉及二元福克斯的H-函数的系统性能进行分析。我们使用的残留物的方法来开发渐近分析，使用伽马函数显示的中断概率和平均BER在高信噪比制度的各种信道和系统参数的影响。我们使用计算机模拟来描述随着接入链路中用于信号接收的AP处的天线数量的增加，性能的缩放。
2022-05-01 cs.IT eess.SP math.IT
The $α$-$η$-$\mathcal{F}$ and $α$-$κ$-$\mathcal{F}$ Composite Fading Distributions
本文提出了$α$ - $η$-$\mathcal{F}$和$α$ - $κ$-$\mathcal{F}$复合衰落分布.这两个分布概括了两个公知的复合衰落分布，即$η$ - $μ$ /逆伽马分布和$κ$ - $μ$ /逆伽马分布。对于这两种分布，我们推导出新的精确的封闭形式的瞬时信噪比（SNR）的概率密度函数（PDF）和累积密度函数（CDF）的表达式。此外，无线通信系统在新的复合衰落信道上的中断概率（OP）得到。此外，我们推导出渐近OP，在高信噪比制度，以获得更多的了解衰落参数的影响。给出了包络PDF和OP的数值计算结果，并与Monte-Carlo仿真结果进行了比较，验证了分析的正确性。
2020-05-14 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Coverage Analysis for a Finite 3D Wireless Network of Unmanned Aerial Vehicles
在本文中，我们考虑一个有限的网络无人机（UAV）服务于一个给定的区域。将该网络建模为均匀二项点过程（BPP），在假设所有无线链路均为Nakagami- $m$衰落的情况下，推导出位于地面任意位置的参考接收机的下行链路覆盖概率。假设参考接收机连接到其最近的发射节点，这在蜂窝系统中通常是这种情况。在推导出从参考接收机到服务节点和干扰节点的距离分布之后，我们推导出了干扰功率分布的拉普拉斯变换的导数方面的下行链路覆盖概率的精确表达式。在该系统的下行链路中，遇到视线（LOS）分量明显强于反射的多径分量的情况并不罕见。为了模拟这种情况下，我们也得到了覆盖概率在没有衰落的Nakagami-$m$衰落的结果，通过采取限制$m \to \infty$。利用不完全伽玛函数的渐近展开式，我们具体地证明了这一极限归结为一个冗余条件。因此，我们推导出一个准确的覆盖概率近似这种情况下，使用占主导地位的干扰的方法，其中占主导地位的干扰的效果被准确地捕获和其他干扰的残留干扰仔细近似。然后我们利用Berry-Esseen定理推导出近似覆盖概率的界。我们的分析揭示了几个有用的趋势，覆盖概率的函数的高度的发射节点和参考接收器在地面上的位置。
2017-01-05 cs.IT cs.NI math.IT
Secrecy Outage Analysis of Mixed RF-FSO Downlink SWIPT Systems
分析了一种安全的双跳混合无射频空间光（RF-FSO）下行链路同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统。FSO链路和所有RF链路分别经历伽马-伽马、独立和相同的Nakagami- $m$衰落。我们分析了大气湍流，指向误差，检测技术，路径损耗和能量收集对保密性能的影响。合法和非法接收器的信噪比不是独立的，因为它们同时受到FSO链路的影响。我们推导出保密中断概率（SOP）的封闭形式的表达式，以及当中继和合法目的地的信噪比趋于无穷大时，SOP的渐近结果。Monte-Carlo模拟验证了我们的分析的准确性。结果表明，秘密分集阶数（SDO）取决于中继-目的链路的衰落参数和目的天线的数目。此外，SDO还取决于衰落参数、指向误差参数和FSO链路的检测类型。
2019-09-01 cs.IT math.IT
Performance Analysis of NOMA-based Cooperative Relaying in α - μ Fading Channels
非正交多址（NOMA）被广泛认为是第五代（5G）无线通信标准中用于有效无线电频谱利用的潜在多址技术。在本文中，我们研究的平均可达速率和中断概率的合作中继系统（CRS）的基础上NOMA（CRS-NOMA）的无线链路由$α$ - $μ$广义衰落模型，这里$α$和$μ$指定的非线性和聚类参数，分别为每个链路。平均可达速率用Meijer的G-函数和扩展的广义二元Fox的H-函数（EGBFHF）表示，中断概率用较低的不完全Gamma函数表示。我们的研究结果证实，CRS-NOMA优于CRS与传统的正交多址（CRS-OMA）在频谱效率方面在高发送信噪比（SNR）。从我们的结果中也可以看出，随着非线性/聚类参数值的增加，CRS-NOMA优于其基于OMA的对应物的SNR变得更高。此外，中断概率的渐近分析揭示了CRS-NOMA系统中每个符号的分集阶数对衰落链路的$α$和$μ$参数的依赖性。
2019-03-05 cs.IT math.IT
Unified Composite Distribution and Its Applications to Double Shadowed $α-κ-μ$ Fading Channels
本文提出了一种混合Gamma阴影（MGS）分布作为一种统一的复合模型，通过用一个逆Nakagami- $m$来表示阴影.因此，首先导出了MGS分布基本统计量的精确表达式和在高平均信噪比（SNR）条件下的渐近行为。然后，通过提供中断概率（OP）、平均误比特概率（ABEP）、平均信道容量（ACC）和有效容量（EC），将这些统计数据应用于分析无线通信系统在双阴影$α-κ-μ$衰落下的性能。还分析了能量检测（ED）的接收器工作特征曲线（AUC）下的平均面积。数值和仿真结果验证了我们的分析的有效性。
2020-11-16 cs.IT math.IT
Outage Probability of the Gaussian MIMO Free-Space Optical Channel with PPM
自由空间光信道具有在短部署时间内促进具有类似光纤带宽的廉价无线通信的潜力。然而，大气效应会显著降低自由空间光链路的可靠性。特别地，大气湍流导致接收到的激光束的辐照度的随机波动，通常称为闪烁。与光传输的典型大数据率相比，闪烁过程是缓慢的。因此，我们采用准静态块衰落模型，并研究了正交脉冲位置调制的假设下的信道中断概率。我们研究通过使用多个激光器和多个孔径，从而创建一个多输入多输出（MIMO）信道的闪烁缓解。非理想的光电探测也被假定为组合的散粒噪声和热噪声被认为是信号无关的加性高斯白噪声。假设理想的接收机信道状态信息（CSI），我们计算的信噪比指数的情况下，闪烁是对数正态分布，指数和伽玛-伽玛分布，其中涵盖了广泛的大气湍流条件。此外，我们示出了非常大的增益，在某些情况下大于15 dB，当发射机CSI也可通过调整发射的电功率。
2008-04-01 cs.IT math.IT
Optimal SNR Analysis for Single-user RIS Systems
在本文中，我们提出了一个SIMO可重构智能表面（RIS）辅助无线链路的最佳上行链路信噪比的分析。我们假设基站和RIS之间的信道是秩-1 LOS信道，而用户（UE）-RIS和UE-基站（BS）信道是相关的瑞利信道。我们推导出一个精确的封闭形式的平均SNR的表达式和SNR方差的近似导致一个准确的伽玛近似UL SNR的分布。此外，我们分析了相关性对SNR的影响，表明UE-BS信道中的相关性可能对平均SNR产生负面影响，而UE-RIS信道中的相关性提高了系统性能。对于具有大量RIS元素的系统，UE-RIS信道中的相关性可能会导致平均SNR相对于不相关信道增加高达27.32%。
2021-06-21 cs.IT math.IT
Unified Analytical Modeling of the Error Rates and the Ergodic Channel Capacity in $η$-$μ$ Generalized Fading Channels with Integer $μ$ and Maximal Ratio Combining Receiver
在本文中，我们介绍了一种新的性能分析的$η$ - $μ$广义无线衰落信道的$μ$衰落参数的整数值，即偶数个多径簇。该衰落模型包括作为特殊情况的其他衰落模型，例如Nakagami-m、Hoyt和Rayleigh。我们得到了新的统一的和通用的简单的封闭形式的平均出错率和遍历信道容量在加性白广义高斯噪声（AWGGN），其中包括加性高斯，伽玛，拉普拉斯，和脉冲噪声作为特殊情况下的表达式。接收机被假定为一个L-分支的最大比合并器，我们研究了具有更多部署的接收机天线的效果。数值评估以及无线技术文献的结果验证了所研究的测试情况下的通用性和准确性的统一表达式。
2017-03-11 cs.IT math.IT
Underwater Optical Communication System Relayed by $α-μ$ Fading Channel: Outage, Capacity and Asymptotic Analysis
研究了水下光通信系统，该系统由单个解码转发（DF）中继器通过指数广义伽马分布（EGG）中继到最终目的地。具体地，某个终端设备通过水下无线光链路（UWO）将数据发送到附近的中继器中，该中继器利用所谓的蓝色激光技术将接收到的信号的解码（和调制）版本发送到远程目的地。假设RF链路遵循广义$α-μ$分布;其包括作为特殊情况的许多分布，例如，瑞利在另一方面，UWO链路被假定为遵循最先进的指数广义伽马分布（EGG），这是最近提出的水下光学湍流模型。在假设采用外差检测技术的情况下，推导了系统中断概率、平均出错率和遍历容量的闭式表达式。此外，渐近中断表达式获得更多的性能见解。结果表明，在水下湍流条件较弱的情况下，高速水下通信系统可以获得较高的可达速率。此外，在弱光湍流环境下，射频链路对中断性能起主导作用，而在强光湍流环境下，UWO链路对中断性能起主导作用。
2019-11-11 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Active RIS-aided Systems in the Face of Imperfect CSI and Phase Shift Noise
针对有源可重构智能表面（RIS）辅助无线系统，提出了线性最小均方误差（LMMSE）估计器。基于矩匹配方法，采用Gamma分布来近似瞬时接收信干噪比（SINR）的分布，并在实际信道估计误差、RIS放大器热噪声和RIS相移噪声的影响下，推导了系统中断概率和各态历经信道容量的闭合表达式。我们的理论分析和仿真结果表明，RIS放大器的引入相当于增加发射功率，也呈现出性能下降所造成的信道估计误差和RIS相位噪声。
2023-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
Multiple RIS-Assisted Mixed FSO-RF Transmission Over Generalized Fading Channels
针对混合FSO-RF多跳系统，研究采用多个单元件RIS及DF/FG中继，在dGG、阴影、湍流与指向误差模型下推导SNR统计、中断和BER性能，并通过仿真验证。
2023-07-16 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal SNR Analysis for Single-user RIS Systems in Ricean and Rayleigh Environments
我们提出了一个SIMO可重构智能表面（RIS）辅助无线链路的最佳上行链路（UL）SNR的分析。我们假设基站（BS）和RIS之间的信道是秩-1 LOS信道，而用户（UE）-RIS和UE-BS信道是相关的Ricean。对于最佳的RIS矩阵，我们推导出一个精确的封闭形式的平均SNR的表达式和SNR方差的近似导致准确的伽玛近似UL SNR的分布。进一步分析了相关性和莱斯K因子对信噪比的影响，结果表明，在UE-BS信道中增加K因子和相关性会对平均信噪比产生负面影响，而在UE-RIS信道中增加K因子和相关性会提高系统性能。我们还提出了有利和不利的信道情况下，提供洞察到的环境，提高或降低平均信噪比的排序。我们还表明，当从不利环境过渡到有利环境时，平均SNR的相对增益饱和为$(4-π)/π$
2021-10-07 cs.IT math.IT
Beamforming Through Reconfigurable Intelligent Surfaces in Single-User MIMO Systems: SNR Distribution and Scaling Laws in the Presence of Channel Fading and Phase Noise
我们考虑一个衰落信道中，多天线发射机与多天线接收机通过可重构智能表面（RIS），这是由$N$可重构被动散射受损的相位噪声通信。发射机处的波束形成向量、接收机处的组合向量以及$N$散射体的相移被优化，以便最大化接收机处的信噪比（SNR）。通过假设瑞利衰落（或视线传播）的发射机RIS链路和瑞利衰落的RIS接收机链路上，我们证明了SNR是一个随机变量，相当于在分布的产品的三个（或两个）独立的随机变量，其分布近似由两个（或一个）伽马随机变量和两个缩放的非中心卡方随机变量的总和。建议的分析框架，使我们能够量化的鲁棒性的RIS辅助传输衰落信道。例如，我们证明了发射机-RIS-接收机信道上经历的衰落量随$N$线性减小。这证明了大尺寸的RISs可以有效地用于使衰落不那么严重并且无线信道更可靠。
2020-05-15 cs.IT 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
A Unified Effective Capacity Performance Analysis of Lp-norm Diversity Reception over Arbitrary and Correlated Generalized Fading Channels
有效容量（EC）最近已被建立为一个严格的替代经典香农的遍历容量，因为它占未来的无线应用所施加的延迟约束和它们对整体系统性能的影响。本文提出了一种新的矩生成函数（MGF）为基础的统一EC性能分析框架的一般Lp范数分集合并方案在任意相关的广义衰落信道和最大延迟约束。Lp范数分集是一种通用的分集结构，其包括作为特殊情况的各种公知的分集方案，诸如等增益合并（EGC）和最大比合并（MRC）。对于MRC，所提出的方法减少到以前发表的基于MGF的方法来评价EC，而对于EGC，所提出的分析方法是新颖的，并且相关的性能评估结果以前没有在公开的技术文献中发表。基于这种方法，推导出了双分支Lp范数分集接收机在Gamma阴影广义Nakagami-m衰落信道下的EC性能的新的解析闭式表达式。对于多样性阶数大于2，一种新的分析方法的渐近EC性能分析也开发和评估，揭示了基本系统参数如何影响系统的整体性能。整体的数学形式与选定的数值和等效的仿真性能评估结果进行了验证，从而证实了所提出的统一的分析方法的正确性。
2019-10-23 cs.IT math.IT
Enhancing Security of TAS/MRC Based Mixed RF-UOWC System with Induced Underwater Turbulence Effect
在第五代（5G）技术的商用部署之后，对第六代（6 G）网络的考虑引起了研究界的极大关注。研究人员认为，与5G类似，6 G技术必须以人为中心，高保密性和高数据率将是关键特征。这些挑战可以很容易地克服利用物理层安全技术在高频自由空间或水下光无线通信（UOWC）技术。但在长距离通信中，湍流分量会严重影响光信号，导致射频（RF）链路与光链路相结合的发明。本文研究了一个混合的RF-UOWC系统的保密性能，其中窃听者试图拦截RF通信。RF和光链路分别经历$η-μ$和混合指数广义伽马分布。为了跟上高数据率的光技术，我们利用天线选择方案在源和最大比合并分集在中继和窃听，而窃听者是不知道的天线选择方案。我们推导出平均保密容量，保密中断概率，严格正保密容量的封闭形式的表达式来证明系统参数对保密行为的影响。最后，通过Monte-Carlo模拟证实了表达式。
2021-11-21 cs.IT eess.SP math.IT
A Tractable Statistical Representation of IFTR Fading with Applications
针对IFTR衰落模型原始统计函数参数受限且含多重超几何函数的问题，提出Gamma分布可数混合表示及GMGF闭式解，并推导容量、中断概率和BER等性能指标。
2023-07-12 cs.IT eess.SP math.IT
