Occupancy distributions of homogeneous queueing systems under opportunistic scheduling
我们分析了机会主义计划的传输调度从$n$同质队列的信道状态波动独立。所考虑的方案包括LCQ策略，它从整个系统中最长的连接队列中传输，以及它的低复杂度变体，从连接队列的随机选择的子集内的最长队列中传输。研究了一个马尔可夫模型，其中平均分组传输时间为$n^{-1}$，分组到达率为每个队列的$λ<1$。当系统规模$n$趋于无穷大时，得到了系统在极限情况下的瞬态和平衡的排队占用率分布。
2008-10-01 cs.NI cs.PF
Modified Opportunistic Deficit Round Robin Scheduling for improved QOS in IEEE 802.16 WBA networks
自WiMAX网络诞生以来，WiMAX的分组和流调度算法一直是人们感兴趣的话题。WiMAX提供了优势，特别是在MAC级的较长范围内提供的服务质量方面。在我们的工作中，我们提出了两个信用的调度方案，其中一个完成的流分配剩余的信用平等地所有高优先级未完成的流（ODRREDC），另一个完成的流放弃所有多余的信用的最高优先级未完成的流（ODRRSDC）。这两种方案都与802.16 MAC协议兼容，并能有效地服务于实时的突发业务，减少了延迟，从而提高了实时的流的QOS。我们比较了这两种方案的延迟，带宽利用率和吞吐量的实时的突发流与基于机会的赤字轮循调度方案。虽然ODRR调度程序的重点是减少信用的错误流，我们的方法也分配这些剩余的信用与信用从完成的流之间的高优先级未完成的流或完全的最高优先级未完成的流。
2009-12-04 cs.NI
Scheduling Opportunistic Links in Two-Tiered Reconfigurable Datacenters
可重构光拓扑是一种很有前途的提高数据中心网络效率的技术。本文考虑的问题，调度机会链路在这样的可重构网络中心。我们研究了在线设置，旨在最大限度地减少流程完成时间。该问题是一个两层的经典开关调度问题的推广。我们提出了一个稳定的匹配算法，这是$2\cdot (2/\varepsilon+1)$竞争力对最佳离线算法，在资源增加模型：在线算法运行速度快$2+\varepsilon$倍。我们的算法和结果是相当普遍的，并允许不同的链路延迟，也适用于混合拓扑结构相结合的固定和可重构的链接。我们的分析是基于LP松弛和对偶拟合。
2020-10-15 cs.DC cs.DS cs.NI
TDMA Achieves the Optimal Diversity Gain in Relay-Assisted Cellular Networks
在多址无线网络中，传输调度是决定无线频谱分配效率和公平性的关键环节。在一个极端，贪婪的机会调度，分配空中时间的用户具有最大的瞬时信道增益实现最佳的频谱效率和传输可靠性，但最差的用户级公平性。在另一个极端，固定TDMA调度实现了最公平的空中时间分配，但最低的频谱效率和传输可靠性。为了平衡这两个相互竞争的目标，大量的研究工作已经花费在设计机会调度方案，达到一定的折衷点之间的两个极端。在本文中，与传统的智慧相比，我们发现，在中继辅助蜂窝网络，固定TDMA实现了相同的最佳分集增益贪婪的机会调度。此外，通过将非常有限的机会主义，一个简单的松弛TDMA方案渐近实现相同的最佳系统可靠性的中断概率贪婪的机会主义调度。这揭示了一个令人惊讶的事实：在中继辅助系统中，传输可靠性和用户公平性不再相互矛盾。它们都可以通过简单的TDMA方案来实现。对于实际的实现，我们进一步提出了一个完全分布式的算法来实现松弛TDMA方案。我们的研究结果可以在下一代无线通信系统的中继架构，如LTE高级和WiMAX的设计中找到应用。
2011-07-27 cs.NI
Robust And Optimal Opportunistic Scheduling For Downlink 2-Flow Network Coding With Varying Channel Quality and Rate Adaptation
本文考虑从一个基站到两个不同的客户端的下行链路业务。当假设无限积压，它是已知的，会话间网络编码（INC）可以显着增加每个流的吞吐量。然而，相应的调度解决方案（当假设动态到达，而不是需要有限的延迟）仍然是新生的。对于2流下行链路场景，我们提出了第一个机会INC +调度解决方案，该解决方案可证明对于时变信道是最优的，即，相应的稳定区域匹配最优香农容量。具体来说，我们首先介绍了一个新的二进制INC操作，这是明显不同于传统的智慧异或两个偷听到的数据包。然后，我们开发了一个基于长度的调度方案，它的帮助下，新的INC操作，可以鲁棒性和最佳地适应时变的信道质量。然后，我们表明，该算法可以很容易地扩展到速率自适应，它再次鲁棒地实现最佳吞吐量。我们的结果的一个副产品是随机处理网络（SPN）与随机离开，放松了现有的结果中的确定性离开的假设的调度计划。因此，新的SPN调度器可以进一步将SPN调度的应用扩展到其他真实世界的场景。
2014-10-07 cs.IT cs.NI math.IT
Exploiting Channel Memory for Joint Estimation and Scheduling in Downlink Networks
我们解决的问题，机会多用户调度在下行链路网络与马尔可夫模型中断信道。我们考虑的情况下，调度器不具有充分的知识的信道状态信息，而是估计信道状态信息，利用固有的存储器中的马尔可夫信道以及ARQ风格的反馈，从预定的用户。在两个阶段中优化主动调度：（1）信道估计和速率自适应，以最大化被调度用户的期望即时速率;（2）用户调度，基于优化的即时速率，以最大化下行链路的总体长期和吞吐量。调度问题是一个部分可观察的马尔可夫决策过程与经典的“剥削与探索”的权衡，是难以量化的。因此，我们研究的框架中的不安多臂土匪过程（RMBP）的问题，并进行惠特尔的可索引性分析。惠特尔的可索引性是传统上已知的难以建立和索引政策的基础上惠特尔的可索引性是已知的，在各种设置中具有最优属性。我们证明了不完全信道状态信息下的下行链路调度问题是Whittle可索引的，并推导出封闭形式的Whittle索引策略。通过大量的数值实验，我们表明，索引策略具有接近最优的性能。我们的工作表明，在不完整的信道状态信息下，利用信道内存的机会调度可以导致显着的性能增益，几乎所有这些增益可以实现使用一个易于实现的索引策略。
2011-12-07 cs.NI
Increasing Opportunistic Gain in Small Cells Through Energy-Aware User Cooperation
为了满足对无线容量的日益增长的需求，未来的网络可能由密集布局的小小区组成。因此，每个小区中的用户数量减少，这导致机会调度的增益减小，特别是在动态业务负载下。我们提出了一种用户发起的基站（BS）透明的业务扩展方法，利用用户-用户通信，以增加BS调度的灵活性。该方案可以增加机会增益，提高用户性能。对于一个指定的性能和功耗之间的权衡，我们的最佳政策的特点是通过建模系统作为一个马尔可夫决策过程，也提出了一个启发式算法，产生显着的性能增益。我们的模拟表明，在以性能为中心的情况下，平均文件传输延迟降低高达20%，即使在同质的情况下，和高达50%的异构用户。此外，我们表明，大部分的性能改善可以实现一个小的增加功率消耗，例如，在能量敏感的情况下，高达78%的性能改进通常可以仅以性能为中心的情况的20%的功率消耗来实现。
2014-03-30 cs.NI
Opportunistic Scheduling for Optimal Spot Instance Savings in the Cloud
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
本文提出了一种机会性调度方法，通过优化抢占实例和按需实例的使用，实现云环境中的延迟敏感作业调度，以最小化成本并满足延迟约束。
2026-01-18 cs.DC cs.NI cs.PF
Opportunistic Scheduling in Heterogeneous Networks: Distributed Algorithms and System Capacity
在这项工作中，我们设计和分析新的分布式调度算法的多用户MIMO系统。特别是，我们认为，不需要发送信道状态信息的中央处理单元的算法，也不需要用户之间的通信本身，然而，我们证明他们的性能非常接近的中央控制系统，这是能够调度最强的用户在每个时隙。我们的分析是基于一个新的应用程序的点过程近似。这种新的技术使我们能够检查非均匀的情况下，如非均匀分布的用户，或处理各种QoS的考虑，并给出精确的表达式，这些计划下的系统的容量，解决问题的解析迄今已被打开。可能的应用包括但不限于诸如3GPP LTE的现代4G网络或随机接入协议。
2012-07-16 cs.IT cs.NI math.IT
Adaptive Mechanism for Distributed Opportunistic Scheduling
Hamilton Institute（汉密尔顿研究所）；University Carlos III of Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Institute IMDEA Networks（IMDEA网络研究所）
本文提出一种自适应算法，通过控制理论优化无线网络的吞吐量，实现机会调度的高效调度与稳定收敛。
2014-12-15 cs.NI cs.SY eess.SY
Opportunistic Scheduling Using Statistical Information of Wireless Channels
针对最大权重调度器依赖瞬时CSI导致权重收敛慢的问题，本文利用SNR均值和方差构建权重优化并提出迭代求解及在线自适应架构，显著减少时隙开销并提升平均速率。
2024-02-13 cs.IT cs.NI eess.SP
An Information-theoretic Model for Knowledge Sharing in Opportunistic Social Networks
在本文中，我们建立了机会主义社会网络中知识共享绩效的基本限制。特别是，我们引入了一种新的信息理论模型来描述知识共享政策的性能限制。为了实现这一目标，我们首先介绍了知识增益的概念和它的上限，知识增益限制，每个用户。其次，我们描述了许多网络拓扑和共享策略的这些量的特征。这项工作构成了第一步，界定和表征的性能限制和权衡与知识共享的机会主义社交网络。最后，我们使用公开的智能手机数据，给出了表征随时间推移累积知识增益及其上限的数值结果。结果证实了所提出的模型，以激励未来的研究在这个成熟的研究领域，以及新的知识共享政策的关键作用。
2015-05-13 cs.NI
LTE Cellular Networks Packet Scheduling Algorithms in Downlink and Uplink Transmission, A Survey
这篇综述论文提供了一个详细的解释长期演进蜂窝网络分组调度算法在下行链路和上行链路方向。首先解释在下行链路传输中使用的正交频分多址与在上行链路中使用的单载波频分多址之间的差异。然后，通过对用户与调度器之间的交互进行解释，说明了LTE下行链路和上行链路调度过程的区别。然后，通过分析上下行链路调度算法的公式、特点、最适用条件以及它们之间的主要区别，说明了最常用的上下行链路调度算法。本说明涵盖了最大载波干扰比、轮询、比例公平、最早截止日期优先、改进的EDF-PF、改进的最大加权延迟优先、指数比例公平、令牌交换机制、分组丢失率、质量保证、竞争性分组丢失公平、低复杂度、LC延迟、PF延迟、最大吞吐量、第一最大扩展和基于自适应资源分配的分组调度。最后，它提供了一些结论性意见。
2022-04-24 cs.NI
Low-Complexity Dynamic Resource Scheduling for Downlink MC-NOMA Over Fading Channels
在本文中，我们研究动态资源调度（即，联合用户、子信道和功率调度）用于时变衰落信道上下行链路多信道非正交多址（MC-NOMA）系统。具体来说，我们解决加权平均和速率最大化问题的服务质量（QoS）的约束。特别是，为了促进快速资源调度，我们专注于开发一个非常低的复杂度算法。为此，通过利用拉格朗日对偶和随机优化理论，我们首先开发了一个机会MC-NOMA调度算法，从而将原问题分解为一系列的子问题，每个时隙一个。因此，资源调度工作在一个在线的方式，解决一个子问题，每个时隙，使其更适用于实际系统。然后，我们进一步开发了一种启发式的联合子信道分配和功率分配（Joint-SAPA）算法，具有非常低的计算复杂性，称为Joint-SAPA-LCC，解决每个子问题。最后，通过仿真，我们表明，我们的联合SAPA-LCC算法提供了良好的性能相媲美，现有的联合SAPA算法，尽管需要低得多的计算复杂性。我们还表明，我们的机会MC-NOMA调度算法，其中的联合SAPA-LCC算法嵌入工作良好，同时满足给定的QoS要求。
2021-08-15 cs.IT cs.NI math.IT
Proportional Fairness in Multi-channel Multi-rate Wireless Networks-Part II: The Case of Time-Varying Channels
这是两部分论文系列的第二部分，研究使用比例公平（PF）效用函数作为多信道多速率无线网络中容量分配和调度的基础。第二部分的贡献是双重的。(i)首先，我们扩展的问题制定，理论结果和算法的情况下，随时间变化的信道，机会的容量分配和调度可以利用，以提高系统性能。我们奠定了优化的理论基础，“耦合”的时变特性的通道与底层应用程序的要求到一个考虑。特别是，机会优化的程度是可能的，不仅是如何快速的信道特性变化的函数，但也延迟容量分配的基础应用程序的弹性的函数。(ii)第二，基于我们的理论框架和结果，我们研究了正交频分复用（OFDM）蜂窝无线网络中的子载波分配和调度。我们引入了W-归一化多普勒频率的概念，以捕获机会调度可以被利用来实现吞吐量公平性能增益的程度。我们表明，“回看PF”调度可以取得良好的平衡系统吞吐量和公平性，同时考虑到底层应用程序的要求。
2008-02-23 cs.IT cs.NI cs.PF
Enhancing Multiuser MIMO Through Opportunistic D2D Cooperation
我们提出了一种蜂窝架构，它结合了多用户MIMO（MU-MIMO）下行链路与机会使用的未授权ISM频段建立设备到设备（D2 D）的合作。该架构包括基于通过D2 D中继形成下行链路虚拟MIMO信道的物理层协作方案，以及用于这种D2 D使能网络的新颖的资源分配策略。我们证明了物理层方案的近似最优性，并证明了这种合作提高了系统中最弱用户的有效SNR，特别是在多用户制度中，由于多用户分集。为了利用这个物理层计划，我们制定了合作用户调度和中继选择问题，使用网络效用最大化框架。对于这样的合作网络，我们提出了一种新的实用工具度量，联合捕获公平的吞吐量和中继系统中的成本。我们提出了一个联合用户调度和中继选择算法，我们证明是渐近最优的。我们研究的架构，通过系统级模拟在广泛的场景。这些模拟的亮点是小区边缘（底部第五百分位）用户的数据率的大约$6$ x改进（在最先进的SU-MIMO上），同时仍然改进了总体吞吐量，并且考虑了各种系统约束。
2017-03-06 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Fair Scheduling Using Variable Transmission Lengths in Carrier-Sensing-based Wireless Networks
IEEE 802.11无线网络（包括无线局域网和Ad-hoc网络）的公平性由于MAC竞争和动态性的随机性和复杂性而难以预测和控制。此外，不对称的信道条件，如捕获和信道错误所造成的，往往会导致站之间的严重不公平。在本文中，我们提出了一种新的分布式调度算法，我们称之为VLS，为“{ \em可变长度调度}”，提供加权公平的所有站点，尽管MAC层和物理信道的缺陷。VLS的独特功能包括使用基于分布式观测的可变传输长度，与802.11的竞争窗口算法的兼容性，在时变无线环境中实现高吞吐量的机会主义调度，以及灵活性和易于实现。此外，VLS使每个站的吞吐量更平滑，这对视频和语音等实时应用很有吸引力。虽然本文主要假设了802.11协议，但该思想通常适用于基于载波侦听多址接入（CSMA）的无线网络。
2007-12-12 cs.NI
Low-complexity Optimal Scheduling over Correlated Fading Channels with ARQ Feedback
我们研究了马尔可夫ON/OFF衰落信道下的下行链路调度问题，其中瞬时信道状态信息不能直接访问，而是通过ARQ型反馈来揭示。调度器可以利用马尔可夫信道中固有的时间相关性/信道记忆来提高网络性能。然而，设计低复杂度和吞吐量优化算法下的时间相关性是一个具有挑战性的问题。在本文中，我们发现，在平均传输次数的约束下，低复杂度的索引策略是吞吐量最优的。该政策使用惠特尔的索引值，这是以前用来捕捉时间相关的信道下的机会调度。我们的研究结果建立在有趣的发现，在复杂的队列长度和通道内存的演变，调度用户的重要性是捕获一个简单的乘法其队列长度和惠特尔的索引值。所提出的基于索引的索引策略具有可证明的低复杂度。数值结果表明，显着的吞吐量增益可以实现利用信道内存使用所提出的低复杂度的政策。
2015-03-24 cs.NI
Smart Scheduling and Feedback Allocation over Non-stationary Wireless Channels
众所周知，机会调度算法在动态信道和网络条件下是吞吐量最优的。然而，这些算法实现了一个假设的速率区域，该区域没有考虑与在每个时隙获得完整信道状态信息所需的信道探测和反馈相关联的开销。在这项工作中，我们设计了一个联合调度和信道探测算法，通过考虑获得信道状态信息的开销。我们采用了相关和非平稳信道模型，这是比文献中使用的更现实。我们使用的概念，从学习和信息论，以准确地跟踪信道的变化，以尽量减少在每个时隙的信道探测的数量，同时调度用户，以最大限度地提高网络的可实现的速率区域。更具体地说，我们采用高斯过程回归，使我们能够预测未来的信道状态，并提供一种方法来衡量学习和预测中的不确定性。仿真结果表明，采用该算法后，网络能够承载更高的用户业务量.所提出的解决方案可以用于更复杂和异构的环境，如5G和需要无模型方法的其他网络。
2019-11-09 cs.NI
Wireless Peer-to-Peer Scheduling in Mobile Networks
本文考虑了多个无线设备的网络对等调度。设备的子集是需要特定文件的移动用户。每个用户可能已经在其缓存中拥有某些流行的文件。其余设备是通常可以访问较大文件集的访问点。用户可以从接入点或附近的用户下载其请求文件的数据包。我们以前的工作优化对等调度在一般情况下，但由此产生的延迟可以很大，当应用于移动网络。本文着重于移动的情况下，并开发了一种新的算法，通过机会主义地抓住当前邻居的数据包，以减少延迟。然而，它处理了一个更简单的模型，其中每个用户都希望有一个无限长的单个文件。一个算法，可证明优化吞吐量效用，同时激励参与开发这种情况下。该算法扩展为一个简单的启发式在更一般的情况下，有限的文件大小和随机的活动和空闲期间。
2012-02-19 cs.NI
Fair Scheduling for Data Collection in Mobile Sensor Networks with Energy Harvesting
我们考虑的问题，数据汇集从一个大陆规模的网络的能量收集传感器，适用于跟踪移动资产在农村环境中。我们的应用限制有利于一个高度不对称的解决方案，重占空比传感器节点与供电基站通信。我们研究了一种新的调度优化问题的能量收集移动传感器网络，最大限度地提高无线电链路质量和能量收集效率的约束下收集的数据量，同时确保公平的数据接收。我们证明了该问题是NP-完全的，并提出了一个启发式算法来近似的最优调度解决方案在多项式时间。此外，我们的算法在处理渐进式能量收集事件（例如太阳能电池板）或机会主义和突发事件（例如无线电力传输）方面非常灵活。我们使用经验的链路质量数据，太阳能和WPT效率，以评估所提出的算法在广泛的模拟和比较其性能的国家的最先进的。我们表明，我们的算法实现了高的数据接收率，在不同的公平性和节点寿命的限制。
2016-03-08 cs.NI
Learning to Harness Bandwidth with Multipath Congestion Control and Scheduling
多路径TCP（MPTCP）已经作为用于利用和汇集无线/有线通信网络和数据中心中的可用带宽的促进器而出现。诸如链接增加算法（LIA）、启发式LIA（OLIA）和平衡链接自适应（BALIA）的MPTCP的现有实现包括用于拥塞控制和分组调度的单独算法，具有预先选择的控制参数。我们提出了一种基于深度Q学习（DQL）的框架，用于MPTCP的联合拥塞控制和分组调度。该解决方案的核心是一个智能代理的接口，学习和驱动，它从经验中学习最佳的拥塞控制和调度机制，使用DQL技术与策略梯度。我们提供了严格的系统动力学稳定性分析，提供了重要的实际设计见解。此外，所提出的DQL-MPTCP算法利用“递归神经网络”，并将其与“长短期记忆”集成，用于连续i）学习子流（路径）的动态行为，以及ii）使用优先经验重放对其行为迅速做出响应。通过大量的仿真实验，我们证明了所提出的基于DQL的MPTCP算法优于MPTCP LIA，OLIA和BALIA算法。此外，DQL-MPTCP算法是鲁棒的时变网络特性，并提供动态探索和开发的路径。
2021-05-29 cs.NI
Scheduling Policies for the LTE Downlink Channel: A Performance Comparison
LTE系统中的分组调度器的一个关键特征是它可以在时域和频域中分配资源。此外，调度器了解由用户设备周期性地报告的信道状态信息，该信道状态信息或者以整个下行链路信道的聚合形式报告，或者针对每个可用子信道区分。这种机制允许在资源分配中有广泛的自由裁量权，从而促进了具有不同目的的几种调度算法的繁荣。因此，这是非常感兴趣的，在不同的情况下，这样的算法的性能进行比较。可以用于此目的的非常常见的仿真工具是ns-3，其已经支持用于LTE下行链路的一组众所周知的调度算法，尽管其仍然缺乏提供吞吐量保证的调度器。在这项工作中，我们有助于填补这一空白，通过实施一个调度算法，提供长期的吞吐量保证不同的用户，同时机会主义地利用瞬时信道波动，以增加小区容量。然后，我们进行了彻底的性能分析，通过广泛的NS-3模拟，无论是饱和的UDP和TCP流量源的不同的调度算法。该分析使得有可能欣赏调度算法之间的差异，并评估性能增益，无论是在小区容量和分组服务时间方面，通过允许调度器在频域上工作而获得。
2014-09-30 cs.NI
Opportunistic Network Decoupling With Virtual Full-Duplex Operation in Multi-Source Interfering Relay Networks
我们引入了一个新的可扩展性计划，称为机会网络去耦（OND），在虚拟全双工模式下工作。在该方案中，一种新的中继调度策略，利用在$K\times N\times K$信道与干扰中继，包括$K$源-目的地对和$N$半双工中继之间。一个子集的中继使用备用中继机会主义地选择在产生最小的总干扰水平，从而导致网络解耦。作为我们的主要结果，它表明，在一定的中继缩放条件下，OND协议实现$K$自由度，即使在中继之间存在干扰链路。数值计算结果也验证了所提出的OND的性能。我们的协议基本上操作在一个完全分布式的方式与本地信道状态信息，从而导致在一个相对容易的实现。
2016-09-24 cs.DC cs.IT cs.NI
An Information Theoretic Point of View to Contention Resolution
我们考虑一个时隙无线网络的基础设施设置与基站（或接入点）和N个用户。假设基站和用户之间的无线信道增益是i.i.d.，并且基站寻求在每个时隙中调度具有最高信道增益的用户（机会调度）。我们假设具有最高信道增益的用户的身份是使用一系列竞争时隙并利用来自基站的反馈来解决的。在此设置中，我们制定的竞争解决问题的机会主义调度确定一个随机阈值（信道增益），从其他样本中分离出最好的信道。我们发现，解决争用的平均延迟与随机阈值的熵有关。我们说明了我们的配方通过研究机会分裂算法（OSA）的i.i.d.无线信道[9]。我们注意到，OSA的阈值对应于最大概率分配方案。我们猜想，最大概率分配是一个熵最小化策略和延迟最小化策略的i.i.d.无线频道最后，我们讨论了其他几个网络场景的适用性，这个框架。
2013-07-31 cs.IT cs.NI math.IT
A Quantile-Based Sequential Feedback Scheme via Overhearing in Multicarrier Access Networks
我们提出了一种方案，以减少与信道状态信息（CSI）反馈所需的机会调度在多载波接入网络中的开销。我们研究的情况下，CSI是部分窃听的移动台和一个可以抑制传输CSI报告的时变信道质量低劣。作为一种手段来评估信道质量和利用多用户分集，我们采用最大分位数（MQ）调度。我们表明，最小化的平均反馈开销的问题可以制定为贝叶斯网络问题。提出了一种基于概率推理的贪婪启发式算法来处理该问题。利用MQ调度的特性，我们首先表明，网络具有树状偷听图承认简单的推理。然后，我们提出了一类更一般的网络结构，精确的推理是计算上容易处理的。仿真结果证明了所提出的启发式算法的改进。
2010-12-30 cs.NI
Distributed SIR-Aware Opportunistic Access Control for D2D Underlaid Cellular Networks
在本文中，我们提出了一种分布式的干扰和信道感知的机会接入控制技术的D2D底层蜂窝网络，其中每个潜在的D2D链路是活跃的，每当其估计的信号干扰比（SIR）是高于预定阈值，以最大限度地提高D2D区域的频谱效率。我们的SIR感知机会接入方案的目标是提供足够的覆盖概率，并通过利用由密集的下层D2D用户使用自适应决策激活阈值引起的干扰来增加D2D链路的聚合速率。我们确定最佳D2D激活概率和阈值，建立在使用随机几何推导的D2D链路的覆盖概率和区域频谱效率的解析表达式上。具体地，我们提供了用于最优SIR阈值的两个表达式，其可以以分散的方式应用于每个D2D链路，以便分别使用无条件和有条件D2D成功概率来最大化D2D区域频谱效率。在不同的网络设置中的仿真结果示出了与现有的信道感知接入方案相比，两种SIR感知阈值调度方法在D2D链路覆盖概率、区域频谱效率和平均和速率方面的性能增益。
2014-10-10 cs.IT cs.NI math.IT
Interference-Aware Opportunistic Random Access in Dense IoT Networks
在分散传输的多小区随机接入系统中，由于协调的困难，设计一种能够获得最优吞吐量的随机接入协议是一项具有挑战性的任务。在本文中，我们提出了一个分散的干扰感知的机会随机接入（IA-ORA）协议，使我们能够获得最佳的吞吐量缩放在超密集的多小区随机接入网络与一个接入点（AP）和一些用户。与其中用户由基站选择的蜂窝多址接入的机会调度形成鲜明对比，在IA-ORA协议下，如果不仅到服务AP的期望信号功率足够大而且到其它AP的生成干扰泄漏功率足够小（即，满足两个阈值条件）。作为主要结果，示出了最优聚合吞吐量缩放（即，小区中$\frac{1}{e}$的MAC吞吐量和功率增益）。此外，它是通过计算机模拟的数值证明，在实际设置下，建议IA-ORA协议优于传统的机会随机接入协议的总吞吐量。
2020-06-15 cs.DC cs.IT cs.NI
Coexistence and Interference Mitigation for Wireless Body Area Networks: Improvements using On-Body Opportunistic Relaying
随着WBAN变得越来越普遍，跨多个无线体域网（WBAN）的共存以及因此的干扰减轻是一个重要问题。在这里，两跳中继辅助协作通信使用机会中继（OR）提出了增强共存的WBAN。合适的时分多址（TDMA）方案被用于WBAN内和WBAN间接入协议。为了模拟WBAN使用的实际条件，采用了广泛的身体上和身体间“日常”信道测量。此外，一个现实的WBAN间的信道模型进行了模拟，以调查身体阴影和集线器的位置上的WBAN性能，使共存的效果。与单链路通信相比，发现机会中继可以提供显着的改善，在信号干扰噪声比（SINR），中断概率和电平交叉率（LCR）到中断。但是，平均停机持续时间（AOD）不受影响。此外，对数正态分布示出了当信道相干时间小时对接收到的SINR的更好拟合，并且当信道更稳定时，Nakagami-m分布是更常见的拟合。根据估计的信干噪比分布，理论中断概率，LCR和AOD的经验结果吻合得很好。
2013-05-30 cs.NI
When Channel Bonding is Beneficial for Opportunistic Spectrum Access Networks
通过组合成一个逻辑信道的多个频带的传输加快了无线网络的数据传输。另一方面，将多个信道分配给单个用户降低了为新连接找到空闲逻辑信道的概率，这可能导致网络范围的吞吐量损失。虽然这种关系已被实验研究，特别是在WLAN配置，很少有人知道如何分析模型这种现象。随着主动频谱接入（OSA）网络的出现，更重要的是理解将主用户占用的信道与动态占空比模式绑定在一起是有益的情况。在本文中，我们提出了一个分析框架，允许调查的平均信道吞吐量在媒体访问控制层的OSA网络与信道绑定启用。我们发现，信道绑定是普遍有益的，虽然受益的程度取决于OSA网络的功能，包括OSA网络的大小和可用于绑定的信道总数。此外，我们表明，性能的好处，可以通过自适应地改变绑定信道的数量取决于网络条件来实现。最后，我们评估信道绑定考虑物理层的约束，即吞吐量减少相比，一个单一的虚拟信道的理论吞吐量由于任何绑定大小的传输功率限制。
2012-08-29 cs.NI
Low-complexity joint user and power scheduling in downlink NOMA over fading channels
非正交多址（NOMA）被认为是下一代蜂窝网络最有前途的无线电接入技术之一。本文研究了衰落信道下NOMA下行链路的用户和功率联合调度问题。具体来说，我们专注于一个随机优化问题，以最大限度地提高加权平均和率，同时确保给定的最低平均数据率的用户。为了解决这个问题，我们首先开发了一个机会主义的用户和功率调度算法（OUPS）的对偶和随机优化理论的基础上。通过OUPS，随机问题转化为一系列的确定性的瞬时加权和速率最大化的每个时隙。因此，我们另外开发了一种启发式算法，具有非常低的计算复杂性，称为用户选择和功率分配算法（USPA），瞬时加权和速率最大化问题。通过仿真结果，我们证明了USPA提供了接近最佳的性能与非常低的计算复杂性，和OUPS很好地保证给定的最小平均数据率。
2021-01-08 cs.IT cs.NI cs.SY
Energy-Optimal Scheduling in Low Duty Cycle Sensor Networks
Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University（萨班哲大学工程与自然科学学院）
针对低占空比无线传感器网络，提出一种类MaxWeight的睡眠-活动调度算法，在时变信道和流量条件下实现能量消耗任意接近全局最小值。
2011-03-22 cs.NI cs.SY eess.SY
Joint Cell Muting and User Scheduling in Multi-Cell Networks with Temporal Fairness
针对多小区网络中的干扰协调问题，提出了一种基于两种不同时间公平性准则的半集中式联合小区静默和用户调度方案。所提出的方案背后的主要原理是，中央实体在决策时刻从模式集合中选择小区静音模式，并且随后未静音的基站机会主义地调度相关联小区中的用户，这两个决策都是在时间公平的基础上做出的。虽然一些模式集可以很容易地从静态频率复用系统中获得，我们提出了一个更一般的模式集构造算法。对于第一公平性标准，所有小区被分配以接收相同的时间份额，其中小区中心部分的时间份额与小区边缘部分的时间份额之间的比率对于所有小区被设置为固定的期望值。第二个公平性准则是基于最大-最小时间公平性，对于该最大-最小时间公平性，最大化网络范围的最坏情况用户的时间份额。数值结果验证了所提出的计划的有效性，这两个标准。还通过各种蜂窝拓扑结构的数值例子研究了小区静音模式集的选择的影响。
2017-07-04 cs.IT cs.NI math.IT
Universal Packet Scheduling
在本文中，我们解决一个看似简单的问题：是否有一个通用的数据包调度算法？更确切地说，我们分析（理论和经验）是否有一个单一的数据包调度算法，在网络范围内的水平，可以匹配任何给定的调度算法的结果。我们发现，总的来说，答案是否定的。然而，我们从理论上表明，经典的最小松弛时间优先（LSTF）调度算法最接近于普遍的经验表明，LSTF可以密切，但不完美，重放广泛的调度算法在现实的网络设置。然后，我们评估是否可以使用LSTF { \em在实践中}，以满足各种网络范围内的目标，通过查看三个流行的性能指标（平均FCT，尾部数据包延迟，公平性），我们发现，LSTF执行相当于国家的最先进的每一个。
2015-10-13 cs.NI
Fundamental Limits of CDF-Based Scheduling: Throughput, Fairness, and Feedback Overhead
在本文中，我们调查的基本性能限制的累积分布函数（CDF）为基础的调度（CS）在下行链路蜂窝网络。CS被认为是一种高效的调度方法，它可以为用户分配不同的时间片段，或者等价地，满足用户的不同信道接入比（CAR）要求，同时利用多用户分集。我们首先从数学上分析了CS在任意衰落统计和数据率函数下的吞吐量特性。结果表明，CS的吞吐量增益增加的CAR的一个用户或在一个小区中的用户数的增加或减少。对于Nakagami-m衰落信道，我们得到了封闭形式的平均吞吐量，并研究了平均信噪比，形状参数m和CAR对吞吐量性能的影响。此外，我们提出了一个基于阈值的机会反馈技术，以减少反馈开销，同时满足用户的CAR要求。我们证明了所提出的技术的平均反馈开销的上界由-ln（p），其中p是没有用户满足在一个小区的阈值条件的概率。最后，我们采用了一种新的公平性准则，称为定性公平性，它不仅考虑分配给用户的资源的数量，但也资源的质量。据观察，CS提供了一个更好的定性公平性比其他调度算法设计用于控制CAR的用户。
2015-02-12 cs.IT cs.NI math.IT
Throughput Optimal Scheduling with Dynamic Channel Feedback
众所周知，机会调度算法在充分了解信道和网络条件的情况下是吞吐量最优的。然而，这些算法实现了一个假设的可实现速率区域，该区域没有考虑与在每个时隙获得完整信道状态信息所需的信道探测和反馈相关联的开销。我们采用一个信道探测模型，其中$β$时隙的一部分被消耗用于获取信道状态信息（CSI）的一个单一的信道。在这项工作中，我们设计了一个联合调度和信道探测算法命名为SDF通过考虑获得信道状态信息的开销。我们首先分析证明SDF算法可以支持$1+ε$部分的全速率区域实现时，所有的用户都被探测，其中$ε$取决于预期的用户数没有被探测。然后，对于同质信道，我们证明了当网络中的用户数大于3时，$ε> 0$，即，我们保证扩大费率区域。此外，对于异质信道，我们证明了SDF保证增加速率区域的条件。我们还证明了数值在一个现实的模拟设置，这个速率区域可以通过探测只有不到50%的所有信道在基于CDMA的蜂窝网络利用高数据率协议在正常的信道条件下。
2012-03-27 cs.IT cs.NI math.IT
Collaborative Wideband Spectrum Sensing and Scheduling for Networked UAVs in UTM Systems
University of Kansas（堪萨斯大学）；Universities Space Research Association（大学空间研究协会）
本文提出一种数据驱动的协同宽带频谱感知与调度框架，通过多类分类、服务器融合和强化学习动态分配，为UTM系统中的网络化无人机实现机会性频谱利用。
2023-08-09 cs.LG cs.MA cs.NI
Exploiting Channel Memory for Multi-User Wireless Scheduling without Channel Measurement: Capacity Regions and Algorithms
本文在两个假设下研究了多用户无线下行链路的基本网络容量：（1）信道没有被明确测量，因此瞬时状态是未知的;（2）信道被建模为ON/OFF马尔可夫链。这是一个需要探索的重要网络模型，因为在某些情况下，信道探测可能代价高昂或不可行。在这种情况下，我们可以使用具有来自先前传输的ACK/NACK反馈的信道存储器来提高网络吞吐量。计算封闭形式的容量区域的网络是困难的，因为它涉及到解决高维部分可观察马尔可夫决策问题。相反，在本文中，我们构建了一个内部和外部的能力区域的界限，表明该界限是紧的用户数是大的，流量是对称的。对于异构流量和任意数量的用户的情况下，我们提出了一个简单的依赖于带宽的策略，可以稳定的网络与任何数据率严格的内部容量范围内。稳定性分析使用了一种新的基于帧的李雅普诺夫漂移参数。外边界分析使用随机耦合和状态聚合约束的一个不安分的强盗问题的性能，使用相关的多臂强盗系统。我们的研究结果是有用的认知无线电网络，机会调度延迟/不确定的信道状态信息，和不安分的强盗问题。
2010-04-21 cs.IT cs.NI math.DS
Alpha Fair Coded Caching
现有的\emph{coded caching}方案的性能对最差信道质量敏感，当在衰落信道上通信时，这是一个加剧的问题。在本文中，我们解决这个问题的限制，在以下方式：\emph{in short-term}，我们允许传输到具有良好的信道质量的用户的子集，避免用户衰落，而\emph{in long-term}，我们确保在不同的用户之间的公平性。我们的在线计划结合（一）联合调度和功率控制的广播信道衰落，和（二）拥塞控制，以确保最佳的长期平均性能。我们限制缓存操作的分散计划的\cite{maddah2013decentralized}，并受此限制，我们证明了我们的计划具有接近最佳的整体性能相对于凸阿尔法公平编码缓存优化。通过调整系数α，运营商可以区分用户性能相对于编码缓存可实现的视频传输速率。我们通过模拟证明我们的计划的优越性，传统的编码缓存和单播机会调度，这被确定为我们的一般框架的特殊情况。
2017-01-26 cs.IT cs.NI math.IT
CUDA-Accelerated Application Scheduling in Vehicular Clouds Under Advanced Multichannel Operations in WAVE
本文提出了一种新的先进的活动感知（AAA）计划，以优化和改善无线接入车辆环境（WAVE）的多信道操作的基础上，IEEE 1609.4标准。所提出的方案依赖于车辆的安全负载的意识，动态地找到一个最佳的设置服务信道间隔（SCHI）和控制信道间隔（CCHI）之间的切换。SCHI用于非关键应用（例如信息娱乐），而CCHI用于关键应用（例如安全相关）。我们在不牺牲延迟和带宽等其他应用需求的情况下最大限度地提高了信道利用率。我们的计划是实现和评估网络模拟器-3（NS 3）。我们保证默认的同步间隔（SI），就像在车载自组织网络（VANESTO）中的标准所实现的那样，当使用NS 3对车辆云（VC）负载和VANET设置进行实时模拟测试时。我们还评估了马尔可夫决策过程（MDP）为基础的计划和快速贪婪的启发式优化问题的车辆任务放置与IEEE 1609.4和机会V2 I版本的AAA计划。我们的解决方案通过考虑分布式虚拟化VC资源的整体利用率和顺序和并行的车辆任务袋（BOTs）放置来提供VC的奖励。我们提出的模拟指标证明，我们提出的解决方案显着提高吞吐量，并减少用于非安全应用程序的上传数据包的平均延迟，同时保持可靠的通信（通过CCHI）安全相关的应用程序类似的IEEE 1609.4标准。
2020-12-22 cs.NI cs.SY eess.SY
Message-Passing Algorithms for Optimal Utilization of Cognitive Radio Networks
认知无线电是一种通过使未授权用户能够访问未使用的资源来显著提高无线网络中频谱使用率的关键技术。我们提出了新的算法，需要实施的机会主义的调度策略，最大限度地提高吞吐量利用率的资源由次要用户，现有的主要用户施加的最大干扰约束下。我们的方法是基于置信传播（BP）算法，这是有利的，由于其简单性和潜在的分布式实现。我们研究收敛性能和评估所提出的BP算法的性能，通过模拟和证明，结果相比，毫不逊色于基准贪婪策略。
2013-10-21 cond-mat.stat-mech cs.IT cs.NI
Adaptive Coded Caching for Fair Delivery over Fading Channels
现有的编码缓存方案的性能是敏感的最差的信道质量，这是一个问题，在衰落信道通信时加剧。在本文中，我们解决这个限制，在以下方式：在短期内，我们允许传输到具有良好的信道质量的用户子集，避免用户衰落，而在长期内，我们确保用户之间的公平性。我们的在线方案结合了（i）经典的分散编码缓存方案\cite{maddah2013decentralized}与（ii）联合调度和功率控制的衰落广播信道，以及（iii）拥塞控制，以确保最佳的长期平均性能。我们证明了我们的在线交付计划最大化的阿尔法公平效用之间的所有计划限制到分散的位置。通过调整α的值，所提出的方案可以实现不同的操作点上的平均输送率区域和调整性能，根据运营商的选择。我们证明，通过模拟，我们的计划优于两个基线计划：（a）标准编码缓存与多播传输，最差的信道用户还利用全球缓存增益的限制;（b）机会主义调度与单播传输利用衰落多样性，但仅限于本地缓存增益。
2020-02-10 cs.IT cs.NI math.IT
Cost-Aware Learning and Optimization for Opportunistic Spectrum Access
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文研究了认知无线电系统中多信道机会频谱接入的代价感知联合学习和优化问题。我们研究了一个离散时间模型，其中时间轴被划分为帧。每个帧由感测阶段和随后的传输阶段组成。在感测阶段，用户能够在决定在接下来的传输阶段使用其中一个之前顺序地感测通道的子集。我们假设信道状态根据帧到帧的独立伯努利随机过程在忙和空闲之间交替。为了捕捉信道感知中固有的不确定性，我们假设当信道空闲时每次传输的奖励是随机变量。我们还将随机成本与传感和传输行为相关联。我们的目标是理解在离线和在线设置中，动作的成本和回报将如何影响用户的最佳行为，并且设计相应的机会主义频谱接入策略以最大化预期的累积净回报（即，奖励减去成本）。我们从一个离线设置开始，在这个设置中，渠道状态、成本和奖励的统计数据是事先已知的。我们发现，最优策略表现出递归的双阈值结构，用户需要比较的信道统计与这些阈值顺序，以决定其行动。有了这样的见解，我们然后研究在线设置，其中的渠道，成本和奖励的统计信息是未知的先验。我们明智地平衡探索和利用，并表明，累积的遗憾规模在O（log T）。我们还建立了一个匹配的下界，这意味着我们的在线算法是顺序最优的。仿真结果证实了我们的理论分析。
2018-04-11 cs.IT cs.LG cs.NI
