Trading Wireless Information and Power Transfer: Relay Selection to Minimize the Outage Probability
研究了具有能量收集约束的多中继网络的中断概率最小化问题。中继器是用于从源射频（RF）信号同时传输无线信息和功率的混合节点。存在与中继节点用于能量和信息传输的时间量相关联的折衷。大的信息传输间隔意味着从RF信号中收集能量的时间很短，因此中断事件的概率很高。我们提出了一个合作系统的中继选择方案与固定数量的RF供电的继电器。我们解决因果和非因果信道状态信息的情况下，在中继-目的地链路和评估的权衡与信息/功率传输的中断概率最小化的上下文中。
2014-12-09 cs.IT math.IT
The Throughput-Reliability Tradeoff in MIMO Channels
本文研究了一种中断受限的MIMO信道。我们建立在郑和谢的优雅的多样性复用的权衡制定更好地理解错误的概率，传输速率和信噪比之间的渐近关系。特别是，我们确定的限制所施加的多路复用增益的概念，并制定了一个新的配方的吞吐量可靠性的权衡，避免了这种限制。新的特征，然后用来阐明MIMO信道的中断概率曲线所表现出的渐近趋势。
2005-09-07 cs.IT math.IT
Outage Probability in Network Coding Based Cooperative Wireless Networks over Nakagami-m Fading Channels
针对Nakagami-m衰落信道下基于网络编码的两源两中继协作网络，推导各S-D对中断概率闭式解，扩展至多中继多S-D对场景，并分析链路衰落因子影响及分集阶数。
2024-01-27 cs.IT math.IT
Outage Regions and Optimal Power Allocation for Wireless Relay Networks
我们研究了具有任意数目中继节点的能量受限多跳自适应多路由网络的中断区域。最优功率分配策略的意义上中断概率最小化的推导取决于发射节点之间的距离。我们进一步研究了自适应多路由多跳的直接传输的速率增益。结果表明，直接传输和自适应多路由的组合策略优于多跳的速率R的所有值。可以说，合作策略是有益的低速率系统的主要目标是一个非常低的中断概率的网络。随着速率的提高，直接传输变得越来越有吸引力。
2009-08-07 cs.IT math.IT
Outage Probability in Arbitrarily-Shaped Finite Wireless Networks
本文分析了有限无线网络中的中断性能。与大多数先前的作品不同，它们要么假设特定的网络形状，要么考虑参考接收器的特殊位置，我们提出了两个通用框架，用于分析计算任意形状的有限无线网络的任意位置处的中断概率：（i）基于矩生成函数的框架，其基于累积分布的拉普拉斯变换的数值反演，以及（ii）基于参考链路功率增益的框架，其利用参考发射机和接收机之间的衰落功率增益的分布。中断概率是在衰落分布和中断器的可能位置上空间平均的。边界效应准确地占使用的概率分布函数的距离的随机节点从参考接收器。对于由二项式点过程和Nakagami- $m$衰落信道建模的节点位置的情况下，我们演示了使用所提出的框架来评估在任何位置内的中断概率的磁盘或多边形区域。分析说明了有限的无线网络中的位置相关的性能，并强调了准确建模的边界效应的重要性。
2013-12-20 cs.IT math.IT
On the Outage Analysis and Finite SNR Diversity-Multiplexing Tradeoff of Hybrid-Duplex Systems for Aeronautical Communications
提出了一种混合双工航空通信系统（HBD-ACS），该系统由一个全双工（FD）地面站（GS）和两个半双工（HD）航空站（AS）组成，可直接解决航空业面临的频谱紧张问题。针对连续干扰消除（SIC）检测器，推导了莱斯衰落信道下航空通信中的中断概率和有限信噪比（SNR）分集增益的闭式表达式。类似的表达式也提出了一个干扰无知（II）检测器和HD等效模式在GS和AS。通过中断和有限的SNR分集增益分析进行的节点，和系统级，剩余SI和AS间干扰被发现是在建议HBD-ACS的主要限制因素。进一步的分析还表明，在拟议的HBD-ACS中的II和SIC检测器分别适用于弱干扰和强干扰场景。当与HD-ACS相比，建议HBD-ACS实现更低的中断概率和更高的分集增益在较高的复用增益时，在低SNR操作。有限的SNR分析也表明，建议HBD-ACS能够通过适当的管理剩余SI获得无干扰的分集增益的可能性。因此，所提出的HBD-ACS更可靠，并且与现有的HD-ACS相比，可以在低到中等SNR下提供更好的吞吐量。
2019-02-26 cs.IT math.IT
Outage Minimization for a Fading Wireless Link with Energy Harvesting Transmitter and Receiver
本文研究了具有能量收集发射机和接收机的衰落无线链路中最小中断的在线功率控制策略。当发射机或接收机没有足够的能量时，或者当信道处于中断时，发生中断，其中发射机仅具有信道分布信息。在无限电池容量和不重传的情况下，我们证明了基于阈值的功率控制策略是最优的。因此，我们提出了不相交/联合阈值为基础的政策，并没有电池状态之间的发射机和接收机共享，分别。我们还分析了实际的接收机检测和处理的中断性能的影响。当考虑重传时，采用线性功率电平的策略来调整每次重传的功率阈值。在电池容量有限的情况下，建立了一个三维有限状态马尔可夫链模型来计算所提出策略的最优参数和相应的性能。发射机和接收机之间的能量到达相关性解决有限和无限电池的情况下。数值结果表明，电池容量，能量到达相关性和检测成本的中断性能的建议政策，以及中断概率和平均传输时间之间的权衡的影响。
2015-03-14 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Probability Analysis of Multi-User Multi-Eavesdropper Wireless Systems
在本文中，我们探讨了多用户无线系统，包括多个用户打算发送到一个基站（BS），而多个窃听者试图利用用户传输的物理层安全性。本文研究了利用多用户调度提高传输安全性的方法，提出了一种只需要基站的信道状态信息而不需要被动窃听者的信道状态信息的多用户调度方案。我们还考虑了循环调度的比较目的。在瑞利衰落信道下，推导了该调度和多用户调度的保密中断概率的封闭表达式。数值结果表明，所提出的多用户调度优于轮询调度的秘密中断概率。随着用户数的增加，轮询调度的秘密中断概率保持不变。相比之下，所提出的多用户调度的保密中断性能显着提高与用户数量的增加。
2014-11-02 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in the Low-SNR Regime
流行的分集复用折衷框架的扩展，低信噪比（或宽带）制度的建议。分集增益的概念被证明是多余的，在这种制度，因为中断概率是SNR无关的，并取决于复用增益和信道功率增益统计。DMT框架下的中断概率得到了一个明确的，封闭的形式为广泛的一类信道。低和高信噪比制度的边界明确确定的标量瑞利衰落信道，表示一个显着的限制时，复用增益小的SNR渐近DMT。
2011-02-25 cs.IT math.IT
An Information-Theoretic Characterization of MIMO-FAS: Optimization, Diversity-Multiplexing Tradeoff and $q$-Outage Capacity
本文采用信息论方法研究MIMO-FAS的性能极限，提出QR MIMO-FAS次优方案最大化高SNR下速率，推导了最优分集复用折衷，并引入q-中断容量指标，证明MIMO-FAS显著优于传统MIMO。
2023-10-25 cs.IT math.IT
Optimal Delay-Outage Analysis for Noise-Limited Wireless Networks with Caching, Computing, and Communications -- Derivations and Proofs
由于许多新兴应用需要3C功能，因此联合执行缓存、计算和通信（3C）的网络的性能评估和优化最近引起了极大的关注。然而，在文献中的研究大多集中在特定的算法和设置这样的网络，而他们的理论理解和表征一直较少探索。为了填补这一空白，本文进行了渐近（标度律）分析的联合3C噪声限制的无线边缘网络的延迟中断权衡。特别是，假设用户请求不同的任务遵循Zipf分布，我们推导出最佳缓存策略的解析表达式。在此基础上，我们接下来推导出最佳中断概率作为延迟和其他网络参数的函数的封闭形式的表达式的情况下，Zipf参数小于1。然后，对于Zipf参数大于1的情况下，我们推导出最佳中断概率的上界和下界的封闭形式的表达式。我们提供的见解和解释的基础上派生的表达式。计算机模拟验证了我们的分析结果和见解。
2022-06-08 cs.IT math.IT
The Throughput-Outage Tradeoff of Wireless One-Hop Caching Networks
我们考虑无线设备到设备（D2 D）网络，其中节点具有来自可用文件库的预缓存信息。节点随机请求文件。如果请求的文件不在板载缓存中，则通过单跳“本地”通信从某个相邻节点下载。当在请求节点的邻域中没有找到所请求的文件时，或者如果网络准入控制策略决定不服务于该请求，则发生中断事件。当库中的节点数和文件数都增长到无穷大时，我们用系统参数的各种制度的紧缩放定律来描述最佳吞吐量-中断权衡。我们的分析是基于Gupta和Kumar { \em协议模型}的基础D2 D无线网络，广泛用于文献中的容量缩放定律的无线网络没有缓存。我们的研究结果表明，D2 D频谱重用和缓存在用户节点的组合产生的每个用户的吞吐量独立于用户的数量，对于任何固定的中断概率在$(0,1)$。这意味着D2 D缓存网络是“可扩展的”：即使用户数量增加，每个用户也能实现恒定的吞吐量。这种行为是非常不同的经典Gupta和Kumar的ad-hoc无线网络上的结果，其中每个用户的吞吐量为零的用户数量的增加。此外，我们表明，用户的吞吐量是成正比的缓存信息在整个文件库大小的分数。因此，我们可以得出结论，D2 D缓存网络可以将“内存”转化为“带宽”（即，使用户设备上的板载高速缓冲存储器加倍产生100%的用户吞吐量增加）。
2015-07-28 cs.IT math.IT
Outage-Limit-Approaching Protograph LDPC Codes for Slow-Fading Wireless Communications
块衰落（Block-fading，BF）信道，又称慢衰落信道，是一种简单实用的信道模型，它能够描述许多中低移动性无线通信应用的主要特征。虽然BF信道在过去的二十年里受到了极大的研究关注，但设计低复杂度的接近超限的纠错码（ECC）仍然是一个具有挑战性的问题。为此，一种新的原型图低密度奇偶校验（LDPC）码族，称为根原型图（RP）LDPC码，最近已经构思。RP码不仅可以实现线性复杂度的编码和高速解码的准循环（QC）结构的帮助下，但也实现了近中断极限性能在各种BF场景。在这篇文章中，我们简要地回顾了这样的原型代码的设计准则，旨在启发在这一领域的进一步研究活动。
2021-07-21 cs.IT math.IT
Finite-SNR Diversity-Multiplexing Tradeoff and Optimum Power Allocation in Bidirectional Cooperative Networks
本文重点研究了双向协作网络中的两种主要协议--模拟网络编码（ANC）和时分广播（TDBC）。首先推导了这两种协议的中断概率的下界。这些下限在整个信噪比（SNR）范围内都是非常紧的，与信道方差的值无关。基于这些下界，有限SNR分集复用的ANC和TDBC协议的折衷。其次，我们研究如何有效地使用信道状态信息（CSI）在这两个协议。具体而言，提出了一种最佳的ANC协议的功率分配方案。它同时最小化中断概率和最大化该协议的总互信息。对于TDBC协议，在等功率分配的假设下，提出了一种在中继端合并接收信号的最优方法。该方法在最小化中断概率的同时，最大化TDBC协议的总互信息。
2008-10-15 cs.IT math.IT
Relay Selection for Simultaneous Information Transmission and Wireless Energy Transfer: A Tradeoff Perspective
在某些应用中，可以采用中继终端来分别向指定的接收器和射频（RF）能量采集器同时递送信息和能量。在这样的场景中，优选用于信息传输的中继不一定与具有到能量收集器的最强信道的中继一致，因为对应的信道独立地衰落。因此，中继选择需要在向接收机传送信息的效率与向能量采集器传送的能量的量之间进行权衡。这种权衡的研究是本工作主要关注的主题。具体来说，我们调查的行为的遍历容量和中断概率的信息传输到接收器，对于一个给定的能量转移到RF能量采集器。我们提出了两种适用于任何数量的可用中继的中继选择方法。此外，对于两个中继的情况下，我们开发的最佳中继选择方法在最大容量/最小中断概率意义下，对于给定的能量传输约束。一个接近最优的选择方法，更容易分析比最优的一个也检查。封闭形式的表达能力的能量和停电的能量权衡的开发计划，并通过模拟证实。有趣的见解上述权衡获得。
2014-01-09 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
Wireless-powered relaying with finite block-length codes
研究了具有无线信息和能量传输的放大转发中继网络的中断概率和吞吐量。我们使用有限块长码的一些最新结果来分析短码字情况下的系统性能。具体来说，考虑时间切换中继和功率分配中继协议来进行能量和信息传输。我们推导出紧近似的中断概率/吞吐量。然后，我们分析了在渐近高信噪比的中断概率。最后，我们使用数值结果来确认我们的分析的准确性，并评估在不同的情况下的系统性能。我们的研究结果表明，在延迟约束的情况下，码字长度影响中断概率/吞吐量的联合能量和信息传输系统相当大。
2016-11-18 cs.IT math.IT
Multicast Capacity Scaling of Wireless Networks with Multicast Outage
多播传输有几个独特的特点，而不是更普遍研究的单播网络。特别是，这些包括（i）相同的数据包必须成功地传递到几个节点，（ii）中断可能同时发生在不同的接收器，和（iii）组播速率是由接收器与最弱的链路，以尽量减少中断和重传。为了捕捉这些关键特征，我们利用一个泊松集群过程组成的一个独特的泊松点过程（PPP）的发射机和接收机，然后定义的多播传输容量（MTC）的最大可实现的多播速率乘以每单位体积的多播集群的数量，占中断和重传。我们的主要结果表明，如果$τ$传输尝试是允许在一个多播集群，MTC是$Θ\left(ρk^{x}\log(k)\right)$，其中$ρ$和$x$是$τ$的功能，这取决于网络的大小和密度，和$k$是预期的接收器在一个集群中的平均数量。我们还表明，适当的重传次数可以显着提高MTC。
2010-06-03 cs.IT math.IT
Outage-Constrained Robust Beamforming for Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Communication
在智能反射面（IRS）辅助的无线通信系统中，信道状态信息（CSI）是实现其有前途的无源波束形成增益的关键。然而，CSI误差在实践中是不可避免的，并且由于具有离散相移的有限训练而通常在IRS反射元件上相关，这降低了数据传输速率和可靠性。本文重点研究了IRS辅助多用户下行通信系统中CSI错误对中断性能的影响。具体来说，我们的目标是联合优化的接入点（AP）和被动离散相移在IRS的主动发送预编码向量，以尽量减少AP的发射功率，受约束的最大CSI错误引起的中断概率为用户。首先，我们考虑单用户的情况下，并推导出用户的中断概率的平均信号功率（MSP）和方差的接收信号在用户。由于有一个权衡调整这两个参数，以最大限度地减少中断概率，我们建议最大限度地提高他们的加权和与一维搜索找到的最佳权重。然后，针对一般多用户情况下，由于用户间干扰的存在，用户中断概率很难以封闭形式得到的问题，提出了一种新的约束随机连续凸近似（CSSCA）算法，该算法用适当设计的凸代理近似代替非凸中断概率约束。仿真结果验证了所提出的鲁棒波束形成算法的有效性，并显示其显着的性能改善各种基准计划。
2021-01-31 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
On the Feasibility of Wireless Energy Transfer Using Massive Antenna Arrays
我们说明了使用大规模天线阵列的无线能量传输（WET）的潜在好处。具体来说，我们分析了在衰落信道上的WET中断的概率时，基站（BS）与多天线波束形成能量的无线传感器节点（WSN）。我们的分析结果表明，通过使用大量的天线阵列，WET的范围可以增加给定的目标中断概率。我们证明，通过在BS使用多天线阵列，需要较低的下行链路能量，以获得相同的中断性能，从而节省辐射能量。我们表明，在WET中使用的能量水平，中断性能与最小二乘或最小均方误差信道估计是相同的，基于完美的信道估计。我们观察到，一个强大的视线之间的BS和WSN组件降低中断概率。此外，通过在BS处部署更多的天线，可以在给定的目标中断性能下将更大的能量可靠地传输到WSN，以使传感器能够执行其主要任务。在我们的数值示例中，假设在传感器的输入处接收的RF功率为mW量级，使得整流天线以50%量级的效率操作。
2016-02-24 cs.IT math.IT
Power Splitting for Full-Duplex Relay with Wireless Information and Power Transfer
研究了具有无线信息和能量传输的全双工中继网络的功率分配问题。通过将功率分配应用为中继收发器架构，全双工信息中继可以由从源发射的射频信号收集的能量供电。为了最小化中断概率，功率分配比分别根据完整信道状态信息（CSI）和部分CSI进行动态优化。在强环路干扰下，基于完全CSI和部分CSI的功率分配方案比固定功率分配方案具有更好的中断性能，而基于部分CSI的功率分配方案在不需要第二跳链路的CSI的情况下能够确保具有竞争力的中断性能。它也被观察到，最坏的中断性能时，实现中继位于中间的源和目的地之间，而中断性能的部分CSI为基础的功率分配方案的方法，完全CSI为基础的方案时，中继被放置在靠近目的地。
2015-04-18 cs.IT math.IT
Fundamental Tradeoffs on Green Wireless Networks
传统的移动无线网络设计主要关注泛在接入和大容量。然而，随着节能环保成为全球需求和必然趋势，无线研究人员和工程师需要将重点转向以节能为导向的设计，即绿色无线电。在本文中，我们提出了一个绿色无线电研究的框架，并整合了目前分散的基本问题。该框架的骨架由四个基本的权衡组成：部署效率-能量效率权衡、频谱效率-能量效率权衡、带宽-功率权衡和延迟-功率权衡。在这四个基本权衡的帮助下，我们证明了关键的网络性能/成本指标都是串在一起的。
2011-01-23 cs.IT math.IT
Outage Probability Analysis of Wireless Paths with Faulty Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文研究了下一代无线网络中存在故障的RIS对路径中断概率的影响，推导了中断概率的闭式表达式，并通过数值结果揭示了其与RIS元件故障概率、元件数量及距离的函数关系。
2024-04-23 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Network Reliability Analysis for Arbitrary Network Topologies
研究了具有非结构化网络拓扑的无线网络的中断性能。从图论的网络可靠性角度出发，通过对不相关和相关无线信道的路径和割集进行计数，得到了广义无线网络的网络中断多项式.建立了最大流最小割定理和关键通信性能指标之间的关系。分集阶数等于源和目的地之间的最小割集的大小，并且编码增益是具有等于最小割集的大小的割集的数目。基于网络中断多项式，给出了任意拓扑网络的遍历容量分析。数值结果被用来说明技术定义和验证推导。
2019-04-29 cs.IT math.IT
Secret Key Generation from Sparse Wireless Channels: Ergodic Capacity and Secrecy Outage
本文研究了从互易无线信道生成秘密密钥的问题。特别是，我们认为在宽带制度和稀疏的秘密密钥容量的影响，表现出稀疏结构的无线信道。我们分两步来探讨这个问题。首先，我们研究了状态相关离散无记忆多源密钥生成问题。源的状态捕获信道稀疏性的效果。其次，我们考虑了一个无线信道模型，该模型捕获了信道稀疏性和合法用户信道与窃听者信道之间的相关性。这种依赖性可以显著地减少秘密密钥容量。根据系统的时延要求，考虑了两个性能指标：（i）遍历秘密密钥容量和（ii）中断概率。我们表明，在宽带制度时，采用白色的探测序列，稀疏的信道可以实现更高的遍历秘密密钥率比丰富的信道可以。对于中断性能，我们表明，如果用户产生的秘密密钥在遍历容量的一小部分，中断概率将呈指数衰减的信号带宽。此外，通过更丰富的通道实现更大的指数。
2012-08-18 cs.CR cs.IT math.IT
Outage of Periodic Downlink Wireless Networks with Hard Deadlines
我们考虑一个下行链路周期性无线通信系统，其中多个接入点（AP）合作传输数据包的数量的设备，例如在工业控制系统中的执行器。每个周期由两个阶段组成：上行链路训练阶段和下行链路数据传输阶段。每个执行器必须在单个传输阶段内成功接收其唯一的数据包，否则将宣布中断。这种中断可能由两个事件引起：由于以信道实际上不能支持的速率传输而导致的传输错误，或者时间溢出，其中下行链路数据相位太短，给定信道条件，无法成功地传送所有分组。我们确定封闭形式的表达式的时间溢出的概率时，只有两个现场设备，以及传输错误的概率为任意数量的设备。此外，我们提供的时间溢出概率为任意数量的设备上的上限和下限。我们提出了一种新的可变速率传输方法，消除了时间溢出。详细的系统级仿真被用来确定系统设计准则，如最佳量的上行链路训练时间，以及基准测试所提出的系统设计与非合作蜂窝，合作固定速率，和合作中继。
2018-06-25 cs.IT math.IT
Optimal Throughput-Outage Analysis of Cache-Aided Wireless Multi-Hop D2D Networks -- Derivations of Scaling Laws
与传统分发方法相比，高速缓存辅助的无线设备到设备（D2 D）网络已经展示了用于视频分发的有前景的性能改进。因此，理解这种网络的基本标度行为至关重要。然而，现有的多跳网络的缩放定律还没有被发现是最佳的，即使是Zipf流行度分布的情况下（上限和下限之间的差距不是常数）;此外，有没有缩放定律的结果，这样的网络更实际的情况下的Mandelbrot-Zipf（MZipf）流行度分布。因此，在这项工作中，我们研究了采用多跳通信的高速缓存辅助无线D2 D网络的吞吐量中断性能，根据泊松点过程分布的文件请求和用户的MZipf流行度分布。我们提出了一个可实现的内容缓存和交付方案，并分析其性能。通过证明可达到的性能是紧的建议的外边界，最佳的缩放定律得到。此外，由于Zipf分布是MZipf分布的一个特例，本文还得到了考虑Zipf流行度分布的网络的最优缩放定律，填补了文献中的空白.
2020-10-09 cs.IT math.IT
Communication Tradeoffs in Wireless Networks
我们在各种衰落的假设下，在无线网络中的最大可实现的广播速率的特征。我们的结果表现出在这种情况下，通过协作波束形成策略和网络中可用的自由度的数量之间的性能的二元性。
2016-01-24 cs.IT math.IT
NOMA Design with Power-Outage Tradeoff for Two-User Systems
针对两用户多天线 NOMA 系统，提出基于信道相关系数门限和匹配滤波预编码的改进方案，推导平均最小功率、大规模 MIMO 缩放律及功率—中断权衡。
2020-02-25 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of RIS on Outage Probability and Ergodic Rate in Wireless Powered Communication
本文研究RIS与无线供电通信结合以提升能量受限用户性能，推导了中断概率和保密速率的闭式表达式，并通过理论与仿真分析揭示了系统见解与参数选择。
2024-01-03 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Throughput-Outage Trade-off in Wireless One-Hop Caching Networks
我们考虑无线设备到设备（D2 D）网络，其中节点已经从可能文件的库中缓存了信息。受第四代无线网络D2 D模式标准化的当前趋势的启发，我们限制为单跳通信：每个节点向库中的文件发出请求，并通过直接通信链路从其缓存中具有所请求文件的其他节点下载，而无需经过基站。我们通过一个简单的“协议模型”，基于干扰避免（独立集调度）的物理层通信。对于这个网络，我们定义的停电吞吐量权衡问题和表征的最佳缩放定律的各种制度，其中的节点和库中的文件的数量增长到无穷大。
2013-05-22 cs.IT cs.NI math.IT
Outage Exponent: A Unified Performance Metric for Parallel Fading Channels
由有限个子信道组成的并行衰落信道是非常重要的，因为它可以用来描述许多实际的通信系统。另一方面，中断概率被广泛用于分析通信效率、可靠性、信噪比和信道衰落之间的关系。据我们所知，以前的工作只研究了并行衰落信道的渐近中断性能，这只适用于大量的子信道或高信噪比。在本文中，一个统一的性能指标，我们将被称为中断指数，将被提出。我们的方法主要是基于大偏差理论和Meijer的G-函数。它表明，建议中断指数不仅是一个准确的估计中断概率为任何数量的子信道，任何SNR，和任何目标传输速率，但也提供了一种简单的方法来计算中断容量，有限SNR分集复用折衷，和SNR增益。通过使子信道数或信噪比趋于无穷大，可以直接得到系统的渐近性能指标，如时延受限容量、遍历容量和分集复用折衷。类似于Gallager的误差指数，也可以从中断指数定义用于并行衰落信道的可靠函数，其示出了传输可靠性和效率之间的基本关系。因此，建议中断指数提供了一个完整的和全面的性能测量并行衰落信道。
2013-07-18 cs.IT math.IT
Finite-SNR Diversity-Multiplexing Tradeoff via Asymptotic Analysis of Large MIMO Systems
对于i.i.d.，分集复用折衷（DMT）被渐近地表征（SNR->无穷大）。Rayleigh衰落信道[1]. SNR渐近DMT高估了有限SNR DMT [2]。本文概述了一些额外的限制和困难的DMT框架，并讨论了它们的影响。使用最近的结果上的大小渐近（在天线的数量）中断容量分布，有限的SNR，大小渐近DMT推导出一个广泛的一类衰落分布。的SNR范围内的有限SNR DMT是准确地近似的SNR渐近的特点。复用增益定义的影响严重这个范围内，因此应仔细选择，使SNR渐近DMT是一个准确的近似在现实的SNR值，因此具有操作意义，被用作设计标准。有限的SNR分集增益示出减少相关性和功率不平衡在一个广泛的一类衰落信道，这样的效果被描述在一个紧凑的，封闭的形式。完整的中断概率（或中断容量）的表征不仅需要有限的SNR DMT，但也SNR偏移，这是介绍和研究。这种偏移，这是不占在DMT框架中，被证明有一个显着的影响上的中断概率为广泛的一类衰落信道，特别是当复用增益是小的。通过大量的Monte-Carlo模拟验证了分析结果和结论。总的来说，大小渐近DMT是SNR渐近DMT的一个有价值的替代方案。
2010-09-20 cs.IT math.IT
Outage and Local Throughput and Capacity of Random Wireless Networks
中断概率和单跳吞吐量是已经针对某些特定类型的无线网络进行评估的两个重要性能度量。然而，有一个更大的类的网络缺乏全面的结果，也没有系统的方法，允许方便地比较网络的性能与不同的几何形状和随机性水平。引入不确定性立方体对网络中存在的不确定性进行分类。立方体的三个轴表示干扰受限网络中不确定性的三个主要潜在来源：节点分布、信道增益（衰落）和信道接入（传输节点集）。对于性能分析，定义了一个新的参数，即所谓的{ \em空间竞争}。它测量ALOHA网络中的中断概率的斜率作为在$p=0$的发送概率$p$的函数。中断被定义为在给定时隙中信号干扰比（SIR）低于某个阈值的事件。结果表明，空间竞争是足够的特征中断和吞吐量在大类的无线网络，对应于不同的位置上的不确定性立方体。现有的结果被放置在这个框架中，并得出新的。此外，解释中断概率的SIR分布，遍历能力的单位距离链路的确定和比较，可实现的吞吐量为固定的（但优化）传输速率。
2008-06-05 cs.IT cs.NI math.IT
Multicast Outage Probability and Transmission Capacity of Multihop Wireless Networks
多播传输，其中相同的数据包必须被传递到多个接收器，是传感器和战术网络的一个重要方面，并有几个独特的特点，而不是更普遍研究的单播网络。特别地，这些包括（i）相同的分组必须被成功地递送到几个节点，（ii）在任何接收器处的中断要求分组至少被重传到该接收器，以及（iii）多播速率由具有最弱链路的接收器支配，以便最小化中断和重传。本文的第一个贡献是开发一个易于处理的多播模型和吞吐量度量，捕捉这些关键特征在多播无线网络。我们利用一个泊松簇过程（PCP）组成的一个不同的泊松点过程（PPP）的发送器和接收器，然后定义的组播传输容量（MTC）的最大可实现的组播速率每次传输尝试的最大强度的组播集群解码延迟和组播中断的约束下。多播集群是分组在其上被多播的连续区域，并且为了减少中断，可以将其细分为$v$更小的多播区域。本文的第二个贡献是分析了这个模型的几个关键方面，我们开发了以下主要结果。假设$τ/v$传输尝试允许每个细分区域中的多播集群，我们表明，MTC是$Θ(ρk^{x}\log(k)v^{y})$，其中$ρ$，$x$和$y$是$τ$和$v$的功能，这取决于网络的大小和强度，和$k$是预期的接收器在集群中的平均数量。我们推导出$\{ρ, x, y\}$的一些制度的利益，也表明，适当的重传次数可以显着提高MTC。
2010-10-24 cs.IT math.IT
Outage Correlation in Finite and Clustered Wireless Networks
未来的无线网络预计将采用许多不同的网络技术和架构，这些网络技术和架构有望大大增强数据率并为最终用户提供无处不在的覆盖，同时实现更高的频谱效率。这些益处伴随着共信道干扰的增加的风险和聚合干扰中的可能相关性，这影响通信性能。本文介绍了一个数学框架，以量化的空间相关性的干扰在有限的和集群的无线网络中的信号受到瑞利衰落。推导出了当根据文献中用于对设备的空间分布建模的一些最常见的点过程来定位中断器时中断概率的相关系数的表达式：二项式点过程（即，具有固定用户的中继网络），泊松点过程（即，异构蜂窝网络），和托马斯点过程（即，设备到设备网络）。
2018-07-19 cs.IT cs.NI math.IT
On Wireless Energy and Information Transfer in Relay Networks
本文研究了具有无线信息和能量传输的中继网络的中断概率和吞吐量，其中中继从源发送的射频信号中获取能量。考虑到不同的功耗模型，我们推导出中断概率的自适应和非自适应功率分配在中继。在源的总能量消耗的约束下，我们提供了封闭形式的表达式的最佳分时和源能量和信息传输信号之间的功率分配，以及最佳的中继定位，使中断概率最小化。最后，我们将我们的分析扩展到多中继网络。我们发现，完美的信道状态信息（CSI），可在中继和$N$中继机会中继方案实现分集阶$\frac{N+1}{2}$。此外，我们分析了机会中继与部分CSI的源中继或中继目的地CSI提供在其相应的发送终端，并证明了中继选择的基础上的源中继CSI优于中继选择的基础上的中继目的地CSI，中断概率。分析和仿真结果表明，在不同的条件下，无线能量和信息传输系统的效率。
2016-07-24 cs.IT math.IT
Outage performance analysis of RIS-assisted UAV wireless systems under disorientation and misalignment
在本文中，我们分析了性能的可重构智能表面（RIS）辅助无人机（UAV）无线系统的混合伽马小尺度衰落，随机迷失方向，和未对准，以及收发器硬件的缺陷。首先，我们统计表征两种情况下的端到端信道，即，在没有以及在存在定向障碍和未对准的情况下，通过提取概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的封闭形式的公式。在上述表达式的基础上，我们提取了新的封闭形式的表达式中断概率（OP）的存在和不存在的定向和错位以及硬件缺陷。此外，高信号噪声比OP近似推导，导致提取的多样性顺序。最后，OP地板由于定向障碍和错位。
2022-01-28 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Energy and Information Transfer Tradeoff for Limited Feedback Multi-Antenna Systems with Energy Beamforming
在本文中，我们考虑了一个多天线系统，其中接收端应该通过无线能量传输从发射端获取能量，以支持其无线信息传输。为了最大化能量的收获，我们提出了执行自适应能量波束形成根据瞬时信道状态信息（CSI）。为了帮助发射端获得能量波束形成所需的信道状态信息，本文进一步提出了一种双赢的信道状态信息量化反馈策略，以提高能量和信息的传输效率。本文的重点是在总持续时间约束下，通过调整传输持续时间来权衡无线能量和信息传输。通过揭示发射功率、传输持续时间和反馈量之间的关系，分别通过最大化平均信息传输速率的上界和近似下界，得到了两种无线能量和信息传输的折衷方案.此外，在接收端的不完美CSI的影响进行了研究，并给出了相应的无线能量和信息传输的折衷方案。最后，数值结果验证了所提出的格式的有效性。
2013-07-24 cs.IT math.IT
On the Tradeoffs of Implementing Randomized Network Coding in Multicast Networks
随机网络编码（RNC）大大降低了在大规模异构网络中实现网络编码的复杂性。本文探讨了两个权衡在应用RNC：第一个研究RNC的性能如何变化与节点的随机化能力。具体而言，有限的随机网络编码（L-RNC）方案-其中中间结点执行随机编码的基础上，只有有限数量的随机系数-提出了其性能界限进行了分析。这样的L-RNC方法适用于节点具有有限的计算/存储容量或者具有关于下游边缘连接性的模糊性（例如，如在adhoc传感器网络中）。这里研究的第二个权衡检查了广义RNC的可靠性和容量增益之间的关系，即，RNC的中断概率与源节点处的传输速率的关系。这种权衡表明，显着减少中断概率是可能的，当源故意发送，仅略低于网络容量。该方法为在有限域大小固定的情况下提高RNC的可行概率提供了一种有效的手段。
2009-02-18 cs.IT math.IT
Outage Tradeoff Analysis in a Downlink Integrated Sensing and Communication Network
本文分析了下行链路MIMO通感一体化系统的随机性能，利用MRT波束成形器在感知与通信间共享资源，推导了用户速率与目标到达角估计CRLB的中断概率表达式，揭示了两者间的折中关系。
2023-05-24 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Strategies for Interference-Limited Wireless Networks
考虑在大型无线网络中，节点形成齐次泊松点过程的情况下，由附近的中继辅助的单用户通信。由于该网络是干扰受限的，因此渐近错误概率由用户经历的中断概率从上而下限定。我们研究了著名的合作计划，即解码和转发（DF）和压缩和转发（CF）的中断行为。在这种情况下，中断事件是由衰落和相邻节点的空间接近度引起的，这些相邻节点产生最强的干扰，因此是最差的通信情况。在某些情况下是紧的渐近误差概率的上限和下限。结果表明，存在一个明确的权衡网络密度和用户合作的好处。这些结果是有用的，以评估性能和优化中继方案的背景下，大型无线网络。
2011-03-11 cs.IT math.IT
Reliability Analysis of Large Intelligent Surfaces (LISs): Rate Distribution and Outage Probability
大型智能表面（LISs）最近被提出作为一种有效的无线通信解决方案，可以利用部署在整个人造结构（如墙壁）上的天线阵列。LIS可以提供空间密集型和可靠的通信，使所需的无线信道能够呈现完美的视线。然而，LIS的中断概率，这是一个重要的性能指标，以评估系统的可靠性，仍然没有特征。本文对LIS系统上行链路和速率的分布进行了渐近分析。给出推导出的渐近分布，中断概率推导出所考虑的LIS系统。仿真结果表明，在大量天线和设备存在的情况下，所提出的渐近分析的结果与精确的互信息非常一致。
2019-08-24 cs.IT math.IT
On the Energy and Data Storage Management in Energy Harvesting Wireless Communications
无线通信中的能量收集（EH）已成为近年来传输技术研究的焦点。在此，储能建模是必须仔细对待的关键设计基准之一。了解能量存储动态和吞吐量水平是必不可少的，特别是对于通信系统，其中的性能完全取决于收集的能量。虽然应避免能源中断，但也应防止能源溢出，以便利用所有收获的能源。因此，一个简单的，但全面的，分析模型，可以代表的EH无线通信系统的一般类别的特性需要建立。在本文中，调用工具，从大偏差理论随着马尔可夫过程，一个牢固的连接之间的能量状态的电池和数据传输过程通过无线信道建立了EH发射机。特别是，一个简单的指数近似的能量溢出的概率制定，其特征在于在电池中的能量衰减率作为能量使用的措施。然后，将能源中断和供应映射到马尔可夫过程上，建立了离散状态模型，给出了给定能源到达和需求过程的能源中断概率表达式。最后，在能量溢出和中断约束下，在无线信道上的平均数据服务（传输）率得到和系统的有效容量，它表征的最大数据到达率下的服务质量（QoS）的约束施加在数据缓冲区溢出概率的发送器缓冲区，推导出。
2019-08-05 cs.IT math.IT
Throughput-Outage Scaling Behaviors for Wireless Single-Hop D2D Caching Networks with Physical Model -- Analysis and Derivations
在协议模型的假设下，已经广泛地研究了用于单跳高速缓存辅助的设备到设备（D2 D）通信的吞吐量-中断缩放定律。然而，物理模型下的相应性能还没有被探索，特别是它仍然不清楚是否链路级功率控制和调度可以提高渐近性能。因此，本文研究了考虑一般物理信道模型的高速缓存辅助单跳D2 D网络的吞吐量中断缩放定律。通过考虑网络的等吞吐量的假设和没有，我们分析了相应的外边界，并提供可实现的性能分析。结果表明，当考虑等吞吐量假设时，使用链路级功率控制和调度不能改善缩放定律。另一方面，当不考虑等吞吐量的假设，我们表明，提出的双时隙框架与适当的链路级功率控制和调度可以显着提高吞吐量中断缩放定律，其中的基本概念是首先区分链路根据其通信距离，然后提高吞吐量的链路与小通信距离。
2021-06-01 cs.IT cs.NI 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
Analytical Derivation of Outage Correlation in Random Media Access with Application to Average Consensus in Wireless Networks: Extended Paper Version
我们研究了一个有限的和固定的相对形成可能的移动无线网络节点。节点应用平均共识来商定一个共同的值，如编队的中心。在收敛速度方面的一致性性能受到由于路径损耗和干扰引起的消息损耗的影响。我们假设基于帧时隙ALOHA的广播通信。我们的工作有两个贡献。首先，我们分析了Nakagami衰落下无线网络中随机媒体接入的中断相关性。其次，将相关项应用到所谓的L2联合谱和数值半径中，分析了无线广播通信下平均一致性的收敛速度。这产生了一个统一的框架，研究联合优化的控制和网络参数的共识，在无线通信中的消息丢失。示例性的，我们在这项工作中示出了无线广播通信中的中断相关性与不相关情况下的共识相比，对平均共识的收敛速度有多大的积极影响。
2020-07-17 cs.IT cs.NI cs.SY
System Outage Performance for Three-Step Two-Way Energy Harvesting DF Relaying
无线能量收集是一种有效延长无线传感器网络中能量受限中继节点生存时间的技术。它在三步双向解码转发（DF）中继网络中的应用和相关性能研究引起了人们的高度兴趣，但仍然缺乏足够的研究。在本文中，我们提出了一个动态功率分裂（PS）计划，以最小化系统中断概率在三步双向能量收集DF中继网络，并推导出一个解析表达式的系统中断概率相对于最佳动态PS比。为了进一步提高系统中断性能，我们提出了一种改进的动态方案，PS比和功率分配比在中继动态调整根据瞬时信道增益。最后，对改进后的动态方案进行了相应的系统性能分析.仿真结果表明，我们提出的方案优于现有的方案的系统中断性能，改进的动态方案优于动态PS方案。
2019-02-28 cs.IT math.IT
Energy Efficiency of an Unlicensed Wireless Network in the Presence of Retransmissions
本文分析了一种无执照无线网络的能量效率，其中如果传输的消息在中断时被解码，则可以重传。无线传感器网络被认为是其中的传感器节点是无线网络的未授权用户，其在由授权用户使用的上行链路信道中发送其数据。采用泊松点过程对节点的分布和授权用户对传感器节点的干扰进行建模。在找到存在重传的最优吞吐量后，我们重点分析了网络的总功耗和能量效率，以及重传、网络密度和中断阈值如何影响网络的能量效率。
2018-03-07 cs.IT math.IT
Exploiting Tradeoff Between Transmission Diversity and Content Diversity in Multi-Cell Edge Caching
多小区网络中的高速缓存面临一个众所周知的困境，即，在多个边缘节点（EN）之间缓存相同的内容以实现传输协作/分集，从而获得更高的传输效率，或者缓存不同的内容以实现内容多样性，从而获得更高的缓存命中率。在这项工作中，我们引入了基于分区的缓存，利用传输分集和内容多样性之间的权衡，在一个多小区的边缘缓存网络与单用户。系统的平均中断概率可以看作是缓存命中中断概率和缓存未命中概率之和。我们表明，（i）在低信噪比（SNR）区域，鼓励EN缓存更多的分数的最流行的文件，以便更好地利用最流行的内容的传输分集;（ii）在高信噪比区域，鼓励EN缓存更多的文件，每个文件的分数更少，以便更好地利用内容多样性。
2018-02-20 cs.IT math.IT
Tradeoff between Diversity and Multiplexing Gains in Block Fading Optical Wireless Channels
分集复用折衷（DMT）为无线通信中不同的多输入多输出（MIMO）方案提供了基本的性能度量。在本文中，我们探讨了块衰落光无线通信（OWC）的信道，并在光峰值和平均功率约束的存在下，表征DMT。三种不同的衰落分布被认为是，这反映了不同的信道条件。在每种信道条件下，当块长度足够大时，我们得到了最优DMT，并且当块长度较小时，我们还推导了DMT曲线的上下界。这些结果与现有的射频（RF）信道DMT结果有很大的不同。这些差异可能是由于光输入信号是实数和有界的，而其RF对应物通常是复数和无界的。
2021-12-09 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Energy Harvesting based Opportunistic Cooperative Communication Systems
无线能量收集是延长无线网络寿命的有效途径。在本文中，机会解码和转发协作通信系统中，能量受限的中继收获能量从接收到的信息信号和共信道干扰（CCI）信号，然后使用收获的能量转发正确解码的信号到目的地。与传统的能量恒定的中继系统不同，能量受限中继系统的传输功率取决于中继系统所获取的可用能量，是一个随机过程。最佳中继选择，考虑到所有的影响因素，在目的地接收信号质量的部署。推导出了中断概率的精确闭式表达式，并数值研究了实现最小中断的能量收集比的最优值。分析了CCI信号对系统中断和分集性能的影响。结果表明，该中继方案可以实现全分集阶数等于中继的数量，而不需要固定的电源。
2018-01-21 cs.IT math.IT
Analysis of Fixed Outage Transmission Schemes: A Finer Look at the Full Multiplexing Point
本文研究的传输方案的性能，具有增加的平均SNR的速率，同时保持一个固定的中断概率。这与关注于增加速率和降低中断概率的经典Zheng-Tse分集复用折衷（DMT）相反。三种不同的系统进行了探讨：天线分集系统，时间/频率分集系统，和自动重传请求（ARQ）系统。为了准确地研究固定中断设置中的性能，必须超越粗略的渐进复用增益度量。在天线分集和时间/频率分集的情况下，对高SNR中断容量（即，复用增益加上功率/速率偏移）准确地描述了性能并显示了分集的非常显著的益处。ARQ也被认为是提供了一个显着的性能优势，但即使是一个仿射近似中断容量是无法捕捉这种优势和中断容量必须直接研究在非渐近制度。
2007-10-08 cs.IT math.IT
