Further Analysis on Resource Allocation in Wireless Communications Under Imperfect Channel State Information
Dong Huang, Zhiqi Shen, Chunyan Miao, Zhihong Man, Cyril Leung
由于存在一些错误，本文已被作者撤回。
This paper has been withdrawn by the author due to some errors.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Achievable Rates and Optimal Resource Allocation for Imperfectly-Known Fading Relay Channels
本文研究了已知衰落中继信道的可达速率。假设通信开始于网络训练阶段，在该阶段中接收机估计它们各自信道的衰落系数。在数据传输阶段，考虑了放大转发和解码转发两种中继方式，得到了相应的可达速率表达式。然后利用可达速率表达式确定最优资源分配策略。
Cognitive radios hold tremendous promise for increasing the spectral efficiency of wireless communication systems. In this paper, an adaptive bit allocation algorithm is presented for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) CR systems operating in a frequency selective fading environment. The algorithm maximizes the CR system throughput in the presence of narrowband interference, while guaranteeing a BER below a predefined threshold. The effect of imperfect channel estimation on the algorithm's performance is also studied.
Achievable Rates and Optimal Resource Allocation for Imperfectly-Known Fading Relay Channels
本文研究了已知衰落中继信道下的可达速率和最优资源分配策略。假设通信开始于网络训练阶段，在该阶段中接收机估计它们各自信道的衰落系数。在数据传输阶段，考虑了不同协作程度的放大转发和解码转发中继方案，得到了相应的可达速率表达式。解决了三个资源分配问题：1）数据和训练符号之间的功率分配; 2）到中继的时间/带宽分配; 3）在存在总功率约束的情况下源和中继之间的功率分配。利用可达速率表达式确定最优资源分配策略。最后，通过研究在低信噪比制度的比特能量需求的能量效率进行了研究。
Wireless Network Coding with Imperfect Overhearing
网络编码不仅是实现单会话多播网络的容量所必需的，它还可以帮助提高具有多个单播会话的无线网络的吞吐量时，偷听到的信息是可用的。以往的研究大多是通过使用完美的偷听信息来实现这种改进，而在实际中，特别是在无线网络中，偷听信息往往是不完美的。到目前为止，还不清楚网络编码是否仍然应该在这种情况下使用不完美的偷听。在本文中，一个简单的，但无处不在的无线网络模型，两个单播会话被用来调查这个问题。从分集和复用折衷的角度，证明了即使在偷听信息不完善的情况下，网络编码仍然有助于提高系统的整体性能。这一结果意味着，网络编码应积极使用，而不管接收质量的偷听信息。
The impact of imperfect channel state (CSI) information in an energy harvesting (EH) cooperative non-orthogonal multiple access (NOMA) network, consisting of a source, two users, and an EH relay is investigated in this paper. The relay is not equipped with a fixed power source and acts as a wireless powered node to help signal transmission to the users. Closed-form expressions for the outage probability of both users are derived under imperfect CSI for two different power allocation strategies namely fixed and dynamic power allocation. Monte Carlo simulations are used to numerically evaluate t…
Distributed computing platforms typically assume the availability of reliable and dedicated connections among the processors. This work considers an alternative scenario, relevant for wireless data centers and federated learning, in which the distributed processors, operating on generally distinct coded data, are connected via shared wireless channels accessed via full-duplex transmission. The study accounts for both wireless and computing impairments, including interference, imperfect Channel State Information, and straggling processors, and it assumes a Map-Shuffle-Reduce coded computing par…
Wireless Physical Layer Security with Imperfect Channel State Information: A Survey
物理层安全是一种新兴的无线通信安全技术，被广泛认为是对密码技术的补充。为了在实际场景下设计物理层安全技术，需要考虑信道知识的不确定性和不完善性。本文提供了一个调查的最新研究和发展的物理层安全考虑到不完善的信道状态信息（CSI）在通信节点。我们首先提出了一个概述的主要信息理论的措施的保密性能与不完美CSI。然后，我们描述了安全传输设计中的几种信号处理增强，例如安全的开-关传输，人工噪声波束成形，以及中继节点或认知无线电系统中的安全通信。最后对大规模分散无线网络物理层安全的研究现状进行了总结。最后，对当前和未来研究中存在的问题进行了讨论。
Optimal Power Allocation for Artificial Noise under Imperfect CSI against Spatially Random Eavesdroppers
在这封信中，我们研究了安全的多天线传输与人工噪声（AN）下不完美的信道状态信息在空间随机分布的窃听者的存在。我们推导出最优的解决方案之间的信息信号和AN的功率分配最小化的秘密中断概率（SOP）下的目标保密率和最大化的保密率下的SOP约束，分别。此外，我们提供了一个有趣的见解，信道估计误差影响的最佳功率分配策略，以相反的方式为上述两个目标。当估计误差增加时，如果我们的目标是降低速率约束的SOP，则应该将更多的功率分配给信息信号，而如果我们的目标是增加SOP约束的保密率，则应该将更多的功率分配给AN。
Secure Wireless Information and Power Transfer in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI
在本文中，我们解决的问题，安全的无线信息和功率传输的大规模多输入多输出（LS-MIMO）放大转发（AF）中继系统。利用LS-MIMO中继的优势来提高无线安全性、传输速率和能量效率。特别是，短拦截距离和长传输距离带来的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息的情况下，研究了不完全CSI对保密中断容量的影响，得到了保密中断容量与发射功率和信道条件的显式关系。然后，我们提出了一个最佳的功率分配方案，在中继，以最大限度地提高保密中断容量。最后，我们的理论索赔进行了验证仿真结果。
In this letter, we analyze the performance of the intelligent reflecting surface (IRS) assisted downlink non-orthogonal multiple access (NOMA) systems in the presence of imperfect phase compensation. We derive an upper bound on the imperfect phase compensation to achieve minimum required data rates for each user. Using this bound, we propose an adaptive user pairing algorithm to maximize the network throughput. We then derive bounds on the power allocation factors and propose power allocation algorithms for the paired users to achieve the maximum sum rate or ensure fairness. Through extensive …
Optimal Resource Allocation for Power-Efficient MC-NOMA with Imperfect Channel State Information
本文研究了多载波非正交多址接入（MC-NOMA）系统中的功率有效资源分配。资源分配算法设计被公式化为非凸优化问题，其联合设计功率分配、速率分配、用户调度和连续干扰消除（SIC）解码策略以最小化总发射功率。该框架考虑了发射端信道状态信息（CSIT）的不完善性和用户对服务质量（QoS）的要求。为了便于设计每个子载波上的最佳SIC解码策略，我们定义了一个信道噪声比中断阈值。随后，所考虑的非凸优化问题被重铸为广义线性乘法规划问题，通过采用分支定界方法获得全局最优解。最优资源分配策略由于其高计算复杂性而用作系统性能基准。为了在系统性能和计算复杂性之间取得平衡，提出了一种基于凸规划差分的次优迭代资源分配算法。仿真结果表明，次优方案达到了接近最优的性能。此外，这两种方案提供了显着的传输功率节省比传统的正交多址接入（OMA）方案。
Energy-Efficient Power Allocation in Cognitive Radio Systems with Imperfect Spectrum Sensing
研究了感知频谱共享认知无线电系统中次用户能量有效的功率分配方案。假设次用户首先执行可能有错误的信道感测，然后基于感测决策以不同的功率电平发起数据传输。在总功耗中考虑了电路功率。在这种情况下，优化问题是最大化能量效率（EE）的峰值/平均传输功率约束和峰值/平均干扰约束。利用EE最大化问题的拟凹性，将原问题转化为等价的参数化凹问题，提出了一种基于Dinkelbach方法的迭代功率分配算法。在存在关于次级发射机处的传输链路和干扰链路的不同级别的信道侧信息（CSI）的情况下，即传输链路和干扰链路两者的完美CSI、传输链路的完美CSI和干扰链路的不完美CSI、两个链路的不完美CSI或两个链路的仅统计CSI，识别最优功率电平。通过数值计算，分析了感知性能、不同类型的CSI可用性以及发射和干扰功率约束对次用户EE的影响。
In this paper, a new optimization framework is presented for the joint design of user selection, power allocation, and precoding in multi-cell multi-user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) systems when imperfect channel state information at transmitter (CSIT) is available. By representing the joint optimization variables in a higher-dimensional space, the weighted sum-spectral efficiency maximization is formulated as the maximization of the product of Rayleigh quotients. Although this is still a non-convex problem, a computationally efficient algorithm, referred to as generalized power i…
Consider a distributed computing system in which the worker nodes are connected over a shared wireless channel. Nodes can store a fraction of the data set over which computation needs to be carried out, and a Map-Shuffle-Reduce protocol is followed in order to enable collaborative processing. If there is exists some level of redundancy among the computations performed at the nodes, the inter-node communication load during the Shuffle phase can be reduced by using either coded multicasting or cooperative transmission. It was previously shown that the latter approach is able to reduce the high-S…
Throughput Analysis for Full-Duplex Wireless Networks with Imperfect Self-interference Cancellation
利用随机几何方法研究了全双工无线网络的吞吐量。全双工（FD）无线电可以彼此同时交换数据。另一方面，FD传输的缺点是与半双工（HD）传输相比，它将不可避免地对网络造成额外的干扰。此外，残余自干扰对网络吞吐量有负面影响。在本文中，我们专注于一个无线网络的节点与HD和FD的能力，并推导和优化在这样的网络的吞吐量。我们的分析结果表明，如果网络是适应ALOHA协议，最大的吞吐量是通过调度所有并发发送节点工作在FD模式或HD模式取决于一个简单的条件。此外，我们的数学模型的基础上，不完美的自干扰消除的信号干扰比（SIR）损失和吞吐量的影响进行了分析。我们严格量化不完美的自干扰消除对吞吐量增益，传输范围和其他指标的影响，我们建立的最小量的自干扰抑制需要FD是有益的。
Downlink Energy Efficiency of Power Allocation and Wireless Backhaul Bandwidth Allocation in Heterogeneous Small Cell Networks
无线业务的广泛应用和密集的设备接入引发了巨大的能源消耗。出于环境和经济的考虑，无线网络的节能设计成为必然趋势。据作者所知，综合考虑能量效率最大化、功率分配、无线回程带宽分配和用户服务质量的能量有效的正交频分多址异构小小区优化是一种新颖的方法和研究方向，尚未被研究。本文研究了正交频分多址异构小小区网络中能量有效的功率分配和无线回程带宽分配问题。与现有的以吞吐量最大化为目标的资源分配方案不同，该方案根据信道状态信息和电路功耗，同时为每个小小区基站向用户分配发射功率和回程带宽，以最大化能量效率。首先将问题转化为非凸非线性规划问题，然后将其分解为两个凸子问题。设计了一种近似最优的迭代资源分配算法来求解该资源分配问题。通过探索节能设计的内在结构和性质，提出了一种次优的低复杂度方法。仿真结果表明，所提出的算法的有效性，通过与现有的计划。
The basis of generating secret key from the common wireless channel at two communication parties is reciprocity. However, due to non-simultaneous measurements and unavoidable estimation error, bias always exists and key disagreement occurs. In this paper, performance analysis and improvements for key generation exploiting imperfect channel statement information (CSI) is studied. Firstly, the closed-form expression for key disagreement rate (KDR) is derived to evaluate the key mismatch caused by time delay and estimation error. Secondly, the energy efficiency involving power allocation between …
Optimal Storage Allocation for Wireless Cloud Caching Systems with a Limited Sum Storage Capacity
在无线云存储系统中，恢复失败概率不仅取决于无线信道条件，而且还取决于每个分布式存储节点的存储大小。为了有效地利用有限的存储容量和性能表征的分配策略，我们渐近分析的恢复失败概率的无线云存储系统的总存储容量的限制为高信噪比制度和低信噪比制度。然后，我们找到了最佳的存储分配策略跨分布式存储节点的渐近恢复失败概率。我们的分析表明，最大的对称分配是最佳的高信噪比制度和最小的分配（$\lfloor T\rfloor$完整的存储节点和一个不完整的存储节点）是最佳的低信噪比制度，其中$T$是总的存储容量。基于数值研究，我们还表明，在中等信噪比制度，之间的平衡分配的最小分配和最大的对称分配将不需要，如果我们选择它们之间根据信噪比。
The ever-increasing number of nodes in current and future wireless communication networks brings unprecedented challenges for the allocation of the available communication resources. This is caused by the combinatorial nature of the resource allocation problems, which limits the performance of state-of-the-art techniques when the network size increases. In this paper, we take a new direction and investigate how methods from statistical physics can be used to address resource allocation problems in large networks. To this aim, we propose a novel model of the wireless network based on a type of …
An emerging trend of next generation communication systems is to provide network edges with additional capabilities such as storage resources in the form of caches to reduce file delivery latency. To investigate the impact of this technique on latency, we study the delivery time of a cache-aided broadcast-relay wireless network consisting of one central base station, $M$ cache-equipped transceivers and $K$ receivers under finite precision channel state information (CSI). We use the normalized delivery time (NDT) to capture the worst-case per-bit latency in a file delivery. Lower and upper boun…
We consider online coordinated precoding design for downlink wireless network virtualization (WNV) in a multi-cell multiple-input multiple-output (MIMO) network with imperfect channel state information (CSI). In our WNV framework, an infrastructure provider (InP) owns each base station that is shared by several service providers (SPs) oblivious of each other. The SPs design their precoders as virtualization demands for user services, while the InP designs the actual precoding solution to meet the service demands from the SPs. Our aim is to minimize the long-term time-averaged expected precodin…
Wireless power charging enables portable devices to be permanently unplugged. Due to its low transmission power and low transmission efficiency, it requires much longer time slot to charge users compared with that for data transmission in wireless communication networks. Besides, each user's demand urgency needs to be taken into consideration for power allocation. Therefore, new algorithms are essential for wireless power allocation in multi-user wireless charging networks. In this paper, this problem is formulated as a static noncooperative game. It is shown that there exists a unique Nash eq…
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。
Multiple-input multiple-output (MIMO) systems greatly increase the overall throughput of wireless systems since they are capable of transmitting multiple streams employing the same time-frequency resources. However, this gain requires an appropriate precoder design and a power allocation technique. In general, precoders and power allocation schemes are designed assuming perfect channel estate information (CSI). Nonetheless, this is an optimistic assumption since real systems only possess partial or imperfect CSI at the transmitter (CSIT). The imperfect CSIT originates residual inter-user inter…
A New Training Protocol for Channel State Estimation in Wireless Relay Networks
信道状态信息（CSI）的准确性是提高无线网络容量的关键。在本文中，我们介绍了一个训练协议的无线中继网络，使用信道估计和前馈方法。前馈方法是所提出的协议的显着特点。正如我们所示，每个中继前馈不完美的CSI的目的地的方式，提供了更高的网络容量和更快的传输的CSI比现有的协议。此外，我们通过比较网络与完美的有效CSI，不完美的有效CSI，和嘈杂的不完美的有效CSI在目的地的无线中继网络容量的有效CSI的准确性的重要性。
Optimal Resource Allocation in Full-Duplex Wireless-Powered Communication Network
研究了无线供电通信网络（WPCN）中的最优资源分配问题，其中一个混合接入点（H-AP）在下行链路（DL）向一组分布式用户广播无线能量，同时在上行链路（UL）通过时分多址（TDMA）接收来自用户的独立信息。我们设计了一个有效的协议，以支持同时无线能量传输（WET）在DL和无线信息传输（WIT）在UL的建议FD-WPCN。我们联合优化针对DL WET的H-AP和针对UL WIT的不同用户的时间分配以及在H-AP处随时间的发射功率分配，以最大化具有所收获能量的UL信息传输的用户的加权和速率。我们认为这两种情况下，完美和不完美的自干扰消除（SIC）在H-AP，我们获得最佳和次优的时间和功率分配的解决方案，分别。此外，我们认为半双工（HD）WPCN作为一个基线计划，并得出其最佳的资源分配解决方案。仿真结果表明，FD-WPCN优于HD-WPCN时，有效的SIC可以实现和更严格的峰值功率约束应用在H-AP。
The combination of non-orthogonal multiple access (NOMA) and mobile edge computing (MEC) can significantly improve the spectrum efficiency beyond the fifth-generation network. In this paper, we mainly focus on energy-efficient resource allocation for a multi-user, multi-BS NOMA assisted MEC network with imperfect channel state information (CSI), in which each user can upload its tasks to multiple base stations (BSs) for remote executions. To minimize the energy consumption, we consider jointly optimizing the task assignment, power allocation and user association. As the main contribution, with…
Resilient Full-Duplex ISAC in the Face of Imperfect SI Cancellation: Globally Optimal Timeslot Allocation and Beam Selection
针对非理想自干扰消除下的全双工ISAC系统无线资源管理问题，提出将联合时隙分配与波束选择的MINLP重构为MILP的方法，可得到全局最优解，提升系统效率与抗残余自干扰能力。
Asymptotic Characterisation of Regularised Zero-Forcing Receiver for Imperfect and Correlated Massive MIMO Systems with Optimal Power Allocation
本文针对信道不完美且空间相关的大规模MIMO系统，推导了正则化迫零接收机MSE和BER的渐近表达式，并在此基础上求解了最优正则化因子和最优功率分配方案，仿真验证了渐近结果的准确性。
Rate splitting (RS) systems can better deal with imperfect channel state information at the transmitter (CSIT) than conventional approaches. However, this requires an appropriate power allocation that often has a high computational complexity, which might be inadequate for practical and large systems. To this end, adaptive power allocation techniques can provide good performance with low computational cost. This work presents novel robust and adaptive power allocation technique for RS-based multiuser multiple-input multiple-output (MU-MIMO) systems. In particular, we develop a robust adaptive …
Globally Optimal Resource Allocation Design for Discrete Phase Shift IRS-Assisted Multiuser Networks with Perfect and Imperfect CSI
本文研究了离散相移IRS辅助多用户MISO系统在完美与非完美CSI下的资源分配问题，联合优化基站波束成形与IRS相移以最小化总发射功率，提出基于GBD的全局最优算法和基于SCA的低复杂度次优算法，数值结果验证了其有效性与显著性能增益。
We consider a scenario where a base station (BS) attempts to collect fresh information from power constrained sensors over time-varying band-limited wireless channels. We characterize the data freshness through the recently proposed metric--the Age of Information. We consider a time-varying channel model with power adaptation. Unlike previous work, packet loss may happen due to imperfect channel estimation or decoding error. We propose an asymptotic optimal scheduling algorithm minimizing AoI performance and satisfying both bandwidth and power constraint in such networks. Numerical simulations…
Distributive Subband Allocation, Power and Rate Control for Relay-Assisted OFDMA Cellular System with Imperfect System State Knowledge
在本文中，我们考虑分布式子带，功率和速率分配的两跳传输中的正交频分多址（OFDMA）蜂窝系统与固定中继解码和转发策略。我们考虑到系统的公平性，考虑加权总吞吐量作为我们的优化目标。基于集群结构，我们得到了一个快速收敛的分布式解决方案，只有局部不完善CSIT通过使用分解的优化问题。为了进一步降低信令开销和计算复杂性，本文提出了一种减少反馈的分布式解决方案，该方案可以在每个用户具有任意小的反馈开销的情况下，对大量用户实现渐近最优性能。我们还推导出渐近平均系统吞吐量的中继辅助OFDMA系统，以获得有用的设计见解。
Resource Allocation and Interference Mitigation Techniques for Cooperative Multi-Antenna and Spread Spectrum Wireless Networks
本章介绍了联合干扰抑制和功率分配算法的DS-CDMA和MIMO网络的多跳和放大转发和解码转发（DF）协议。提出了一种中继间功率电平联合分配和线性干扰抑制的方案。我们还考虑了另一种策略，联合干扰抑制和中继选择，最大限度地提高系统中的多样性。仿真结果表明，所提出的跨层优化算法获得显着的增益在现有的计划的容量和性能。
Wireless Power Meets Energy Harvesting: A Joint Energy Allocation Approach in OFDM-based System
本文研究了一种基于正交频分复用（OFDM）的无线供电通信系统，其中一个用户从能量接入点（EAP）获取能量，以向数据接入点（DAP）传输信息。从EAP到用户的通道，即，无线能量传输（WET）链路，以及从用户到DAP，即，无线信息传输（WIT）链路通常在时隙和子信道（SC）上变化。为了避免DAP处的干扰，WET和WIT在任何时隙在正交SC上被调度。我们的目标是最大限度地提高可实现的速率在DAP通过联合优化SC分配随着时间的推移和功率分配随着时间的推移和SC的WET和WIT链路。假设信道状态信息（CSI）的可用性，最优SC/功率分配的结构性结果，并提出了一种离线算法来解决这个问题。此外，我们提出了一个低复杂度的在线算法时，因果CSI可用。
Alternating Optimization Techniques for Power Allocation and Receiver Design in Multihop Wireless Sensor Networks
在本文中，我们考虑一个多跳无线传感器网络与多个中继节点的每一跳的放大和转发方案。我们提出的算法策略，联合设计线性接收机和功率分配参数，通过交替优化方法受到不同的功率约束，其中包括全球，本地和个人的。两个设计标准被认为是：第一个最小化的均方误差和第二个最大化的无线传感器网络的总速率。我们推导出约束最小均方误差和约束最大和速率表达式的线性接收机和功率分配参数，包含每个中继节点的最佳复放大系数。对算法的计算复杂性和收敛性进行了分析。计算机模拟表明，我们所提出的方法在比特出错率和总和率相比，具有相同的功率分配和现有的功率分配方案的方法具有良好的性能。
Joint Precoding Design and Resource Allocation for C-RAN Wireless Fronthaul Systems
本文针对C-RAN无线前传系统容量受限问题，提出前传与接入链路联合预编码设计及正交资源分配优化算法，使RAU前传容量匹配接入需求并提升系统性能。
Potential Games for Energy-Efficient Resource Allocation in Multipoint-to-Multipoint CDMA Wireless Data Networks
研究了多点对多点蜂窝网络中的非协作资源分配问题。所考虑的场景是一般的，足以代表现代无线网络的几个关键实例，如多蜂窝网络，对等网络（干扰信道），和无线网络配备了毫微微小区。特别是，联合发射波形自适应，线性接收机设计，和发射功率控制的问题进行检查。几个效用函数被认为是最大化，其中，我们引用接收到的SINR，和发射机的能量效率，这是衡量比特/焦耳，并表示成功交付的比特数为每个能量单位用于传输。借助势博弈理论，设计了多点对多点蜂窝网络中不考虑信道系数实现的纳什均衡的非合作博弈。计算机模拟证实了所考虑的游戏是收敛的，并显示了巨大的好处，资源分配计划可以带来无线数据网的性能。
Variance Based Algorithm for Grouped-Subcarrier Allocation in OFDMA Wireless Systems
针对OFDMA分组接入无线系统下行链路的分组子载波和功率分配问题，提出了一种降低复杂度的算法。用于数据通信的可用子载波被分组为分区（组），其中每个组被定义为子信道。位于基站的调度器基于子信道增益的方差向用户分配子信道。所提出的组分配算法是一个两步算法，分配组的用户的方差的降序的基础上，以解决冲突的选择问题，其次是一个公平的比例增强的步骤。为了减少反馈负担和功率分配算法的复杂度，每个用户反馈每个组上的CSI，如果它内部的子载波的增益的方差小于预定义的阈值。为了显示所提出的方案的性能，选择的仿真结果。
In Vehicle-to-Everything (V2X) communication, the high mobility of vehicles generates the Doppler shift which leads to channel uncertainties. Moreover, the reasons for channel uncertainties also include the finite channel feedback, channels state information (CSI) loss and latency. With this concern, we formulate a joint spectrum and power allocation problem for V2X communication with imperfect CSI. Specifically, the sum capacity of cellular user equipments (CUEs) is maximized subject to the minimum Signal-to-Interference-and-Noise Ratio (SINR) requirements of CUEs and the outage probability c…
Most existing caching solutions for wireless networks rest on an unrealistic assumption that the file popularity distribution is perfectly known. In this paper, we consider optimal caching designs for perfect, imperfect and unknown file popularity distributions in large-scale multi-tier wireless networks. First, in the case of perfect file popularity distribution, we formulate the optimization problem to maximize the successful transmission probability (STP), which is a nonconvex problem. We develop an efficient parallel iterative algorithm to obtain a stationary point using parallel successiv…
Quantization and Bit Allocation for Channel State Feedback for Relay-Assisted Wireless Networks
研究了多源单中继协作蜂窝网络中信道状态信息（CSI）的量化和无线链路间的比特分配问题。我们的目标是最大限度地减少性能的损失，衡量可实现的总和速率，由于有限的量化率的CSI。我们开发了一个信道量化方案和分配有限的反馈位的各种无线链路。我们假设量化的CSI被报告给负责最优资源分配的中心节点。我们首先推导出严格的下限和上限之间的差异，完美的CSI和量化CSI的情况下的速率。这些界限，然后用于推导出一个有效的量化器为任意信道分布。接下来，我们使用这些界限来优化分配的比特在整个链路上的预算对总可用的量化比特。特别是，我们表明，最佳的比特分配算法分配更多的位在网络中的那些链接，最有助于总和速率。最后，本文研究了中心节点的选择，我们表明，这种选择起着重要的作用，在CSI位需要达到一个目标的性能水平。
Energy-Efficient Resource Allocation in Multiuser OFDM Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文研究了多用户正交频分复用（OFDM）下行链路系统中同时进行无线信息和功率传输的资源分配算法设计。算法设计被公式化为用于最大化数据传输的能量效率（传送到用户的比特/焦耳）的非凸优化问题。特别地，该问题公式化考虑了最小所需系统数据率、向用户的异构最小所需功率传输以及电路功耗。随后，通过利用分时方法和非线性分式规划的性质，所考虑的非凸优化问题是解决使用一个有效的迭代资源分配算法。对于每一次迭代，最优功率分配和用户选择的解决方案推导出基于拉格朗日对偶分解。仿真结果表明，所提出的迭代资源分配算法实现了系统的最大能量效率，并揭示了能量效率，系统容量和无线功率传输如何受益于系统中的多个用户的存在。
Joint Bandwidth and Power Allocation with Admission Control in Wireless Multi-User Networks With and Without Relaying
带宽和/或功率的相等分配对于具有有限带宽和功率资源的无线多用户网络可能不是高效的。本文提出了无线多用户网络中有中继和无中继的联合带宽和功率分配策略，目标是：（i）最大化所有用户的总容量;（ii）最大化最差用户容量;（iii）最小化所有用户的总功耗。结果表明，建议的分配问题是凸的，因此，可以有效地解决。此外，接纳控制的基础上联合带宽和功率分配。提出了一种次优贪婪搜索算法来有效地解决接纳控制问题。条件下，贪婪搜索是最佳的推导和证明是温和的。仿真结果表明，所提出的联合带宽和功率分配的性能改善。次优贪婪搜索算法的接纳控制的优点也显示出来。
Robust Resource Allocation for MIMO Wireless Powered Communication Networks Based on a Non-linear EH Model
在本文中，我们考虑了一个多输入多输出无线供电通信网络（MIMO-WPCN），其中多个用户收获能量从一个专用的发电站，以便能够将他们的信息信号发送到一个信息接收站。采用一个实用的非线性能量收集（EH）模型，我们提出了一个联合的时间分配和功率控制方案，考虑到信道状态信息（CSI）的不确定性，并提供对不完美的CSI知识的鲁棒性。特别是，我们制定了两个非凸优化问题，为不同的目标，即系统总吞吐量最大化和最大化的最小个人吞吐量在所有无线供电的用户。为了克服非凸性，我们应用了几个变换以及一维搜索，以获得一个有效的资源分配算法。数值结果表明，当资源分配的基础上采用的非线性EH模型，而不是传统的线性EH模型设计，可以实现显着的性能增益。此外，不同于一个非鲁棒的基线方案设计完美的CSI，建议的资源分配计划被证明是强大的对不完美的CSI知识。
Wireless Networks with Energy Harvesting and Power Transfer: Joint Power and Time Allocation
在本文中，我们认为，无线供电的通信网络，可以永久运行，作为基站（BS）广播能量的多个能量收集（EH）的信息发射机。这些采用“收集然后发送”机制，因为它们花费在先前BS能量广播期间收集的所有能量来向BS发送信息。假设时分多址（TDMA），我们提出了一种新的传输方案，联合优化分配的BS广播功率和无线节点之间的分时共享，最大化的整体网络吞吐量，在BS的平均发射功率和最大发射功率的约束下。所提出的计划显着优于“最先进的”计划，只采用最佳的时间分配。如果考虑单个EH发射器，则我们将固定电路功耗的情况下的最优解决方案概括为更实际的场景。
Performance Analysis of Inband FD-D2D Communications with Imperfect SI Cancellation for Wireless Video Distribution
对高数据率服务的巨大增长的需求是无线蜂窝网络中增加业务的主要驱动力。最近已经提出了设备到设备（D2D）通信以通过绕过蜂窝基站（BS）经由直接通信来卸载数据。这种卸载方案增加了容量并减少了蜂窝网络中的端到端延迟，并且有助于服务于对高数据率的急剧增长的需求。在本文中，我们的目的是分析带内全双工（FD）D2D性能的无线视频分配考虑不完美的自干扰（SI）消除。使用随机几何工具，我们分析中断概率和频谱效率。分析和仿真结果被用来证明其半双工（HD）对应可实现的增益。
Mobile edge computing (MEC) is an emerging paradigm that mobile devices can offload the computation-intensive or latency-critical tasks to the nearby MEC servers, so as to save energy and extend battery life. Unlike the cloud server, MEC server is a small-scale data center deployed at a wireless access point, thus it is highly sensitive to both radio and computing resource. In this paper, we consider an Orthogonal Frequency-Division Multiplexing Access (OFDMA) based multi-user and multi-MEC-server system, where the task offloading strategies and wireless resources allocation are jointly invest…
Power Allocation for Energy Efficiency and Secrecy of Interference Wireless Networks
考虑存在窃听者的多用户干扰网络，在满足链路安全性要求的前提下，以最差保密吞吐量或安全能量效率为目标，对网络链路进行功率分配.三种情况下的信道状态信息的访问被认为是：完美的信道状态信息，部分信道状态信息的信道从发射机到窃听者呈指数分布，和不完全已知的信道之间的发射机和用户呈指数分布的错误。本文开发了各种低复杂度和快速收敛的最优功率分配的路径跟踪程序。通过数值算例说明了它们的有效性和可行性。功率分配方案，以实现高保密吞吐量和能源效率。
In this letter, we consider a wireless-powered backscatter communication (WP-BackCom) network, where the transmitter first harvests energy from a dedicated energy RF source in the sleep state, and then backscatters information and harvests energy simultaneously through a reflection coefficient. Our goal is to maximize the achievable energy efficiency of the WP-BackCom network via jointly optimizing time allocation, reflection coefficient and transmit power of the dedicated energy RF source. The optimization problem is non-convex and challenging to solve. We develop an efficient Dinkelbach-base…
Power Allocation for Secure SWIPT Systems with Wireless-Powered Cooperative Jamming
本文考虑无线供电的合作干扰（CJ），以确保发送器（Tx）和信息接收器（IR）之间的通信，在存在的能量接收器（ER），这被称为潜在的窃听者。全双工干扰器从Tx的信息信号中获取能量，同时发送干扰信号，其中干扰信号不仅混淆ER（潜在窃听者），而且还对ER充电。我们的目标是最大限度地提高保密信息率，通过联合优化在Tx和干扰机的功率分配，同时保持收获的能量要求的ER。所研究的问题是非凸的，我们提出了基于拉格朗日方法的最优解。仿真结果表明，该方案的性能明显优于基准方案。
In recent years, energy harvesting has taken a considerable attention in wireless communication research. Nonetheless, the stochastic nature of renewable energy sources has become one of the research problems, and energy storage has been proposed as a solution to deal with it. Initially, researchers regarded a perfect battery model without energy losses during storage because of its simplicity and compatibility in wireless communication analysis. However, a battery model that reflects practical concerns should include energy losses. In this paper, we consider an energy harvesting wireless comm…
In this paper, efficient resource allocation for the uplink transmission of wireless powered IoT networks is investigated. We adopt LoRa technology as an example in the IoT network, but this work is still suitable for other communication technologies. Allocating limited resources, like spectrum and energy resources, among a massive number of users faces critical challenges. We consider grouping wireless powered IoT users into available channels first and then investigate power allocation for users grouped in the same channel to improve the network throughput. Specifically, the user grouping pr…
Asymptotic Close to Optimal Resource Allocation in Centralized Multi-band Wireless Networks
本文研究多用户无线网络中的子信道分配问题，以期提高网络吞吐量。假设有一些子信道在活动链路之间被平均划分，使得总和速率增加，其中假设每个链路受到最大发射功率约束。这个问题被发现是一个非凸优化问题，是很难处理大量的子信道和/或用户。然而，依赖于一些近似方法，它被证明，所提出的次优问题的根源在组合优化，称为分配问题，可以通过所谓的匈牙利方法来解决。仿真结果表明，所提出的方法优于现有的工作在文献中。
Energy-Efficient Power Allocation in OFDM Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文考虑了一种同时具有无线信息和功率传输的正交频分复用（OFDM）下行链路点对点系统。假设接收机能够从噪声、干扰和期望信号中收获能量。我们研究的功率分配算法的设计，最大限度地提高数据传输的能源效率（位/焦耳交付给接收机）。特别地，算法设计被公式化为考虑电路功耗、最小所需数据率和对传送到接收器的最小功率的约束的高维非凸优化问题。随后，通过利用非线性分式规划的性质，所考虑的非凸优化问题，其目标函数是在分数形式，被转换成一个等价的优化问题，其目标函数在减法形式，这使得一个有效的迭代功率分配算法的推导。在每次迭代中，最优功率分配的解决方案是基于对偶分解和一维搜索。仿真结果表明，所提出的迭代功率分配算法收敛于最优解，并揭示了能量效率、系统容量和无线功率传输之间的权衡关系：（1）在低发射功率条件下，最大化系统容量可以最大化能量效率。(2)无线功率传输可以提高能量效率，特别是在干扰受限的情况下。
Multi-Objective Power Allocation for Energy Efficient Wireless Information and Power Transfer Systems
同时无线信息和功率传输（SWIPT）为实现永久无线网络提供了有前途的解决方案。能量效率是衡量系统性能的重要指标，本文研究SWIPT系统中能量有效的资源分配算法设计。我们首先调查之间的权衡EE的信息传输，EE的功率传输，并在一个基本的SWIPT系统与分离的接收器的总发射功率。在最大发射功率约束下，建立了多目标优化问题。我们提出了一种算法，实现灵活的资源分配的能量效率最大化和发射功率最小化。在仿真结果中示出了系统设计目标的折衷区域。此外，我们考虑在SWIPT系统与功率分配接收机的安全通信。人工噪声被注入到通信信道中，以对抗潜在窃听者的窃听能力。当系统中存在多个合法信息接收者和多天线潜在窃听者时，提出了一种功率有效的资源分配算法。仿真结果表明，显着的性能增益所提出的最佳算法相比，次优基线计划。
Joint Pilot Allocation and Robust Transmission Design for Ultra-dense User-centric TDD C-RAN with Imperfect CSI
研究了超密集云无线接入网（C-RAN）中完整信道状态信息（CSI）的不可用性问题。采用以用户为中心的簇来降低计算复杂性，而不完整的CSI被认为是减少沉重的信道训练开销，其中只有大规模的簇间CSI可用。还考虑了集群内CSI的信道估计，其中我们制定了一个联合导频分配和用户设备（UE）选择问题，以最大限度地增加具有固定导频数量的被接纳UE的数量。提出了一种新的考虑多用户导频干扰的导频分配算法。然后，我们考虑稳健的波束向量优化问题服从UE的数据率要求和前传容量约束，其中信道估计误差和不完整的簇间CSI被考虑。精确的数据率很难以封闭形式获得，相反，我们保守地用它的下限来代替它。由此产生的问题是非凸的，组合的，甚至是不可行的。基于UE选择、逐次凸逼近和半定松弛方法，提出了一种求解该问题的保证收敛的实用算法。我们严格证明了半定松弛是紧的概率为1。最后，大量的仿真结果表明，我们提出的算法的快速收敛性，并证明其优于现有的算法。
Traffic Driven Resource Allocation in Heterogenous Wireless Networks
无线网络资源分配的大多数工作使用物理层性能，如总速率和中断概率作为优值。由于具有复杂干扰条件的重叠小区中的大业务变化，这些度量可能不反映具有许多小小区的未来异构网络（HetNet）中的真实用户QoS。本文研究了HetNet中的频谱分配问题，使用平均分组逗留时间作为性能度量。具体而言，在具有$K$基站终端站（BTS）的HetNet中，我们确定频谱到$2^K$可能的频谱共享组合中的最优划分。我们使用一个交互式调度模型来描述流级性能，其中服务速率由频谱划分决定。频谱分配问题使用保守近似来制定，这使得优化问题是凸的。我们证明，在最佳的解决方案的频谱被分为最多$K$件。本文提出了一种数值算法来解决具有聚合业务和服务信息的慢时标频谱分配问题。仿真结果表明，所提出的解决方案实现了显着的收益相比，正交和全频谱复用分配与中等到重的业务。
Resource allocation in OFDMA networks with half-duplex and imperfect full-duplex users
最近的研究表明带内全双工（FD）无线通信的可行性，其中无线电在同一频带中同时发送和接收。由于其增加容量的潜力，分析包含全双工设备的蜂窝网络的性能至关重要。在本文中，我们考虑最大化的下行链路和上行链路的加权和速率的单小区OFDMA网络，该网络由一个不完美的FD基站（BS）和半双工和不完美的全双工移动用户的混合。为此，子信道分配和功率分配的联合问题进行了研究，并提出了一个两步的解决方案。提出了一种将每个子信道分配给一对上下行用户的启发式算法，该算法具有多项式复杂度。利用两凹函数差法将功率分配问题转化为凸性问题，并得到了迭代解。仿真结果表明，当所有用户和基站都是完美FD节点时，网络吞吐量可以提高一倍，否则，网络性能的提高会受到节点间干扰和自干扰的限制。我们还研究了自干扰消除能力和FD用户的百分比在室内和室外场景下对网络性能的影响。
Feasibility-Aware Learning-to-Optimize in Wireless Communication Resource Allocation
本文提出面向可行性的学习-优化技术，用于解决无线通信中大规模资源分配问题，通过学习方法提升计算效率并优化资源分配性能。
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