Resolving the Connectivity-Throughput Trade-Off in Random Networks
分析了无线网络中吞吐量上界与随机网络中吞吐量缩放之间的差异，即连通性-吞吐量权衡。在一个随机网络与$λ$节点每单位面积，吞吐量被发现规模的$\sqrt{\logλ}$更糟糕的上限相比，这是由于在节点的位置的不确定性的一个因素。在本模型中，假设节点知道自己的地理位置，并采用功率控制，我们理解为一个额外的自由度，以提高网络性能。期望的吞吐量进度和期望的数据包延迟归一化到一跳进度被选为性能指标。这些指标的最近邻转发策略，通过降低传输功率，从而从功率控制的好处，空间竞争。它表明，可以解决的连接性吞吐量的权衡，如果节点采用最近邻转发策略，实现平均吞吐量上界也在随机网络，同时确保渐近连接。在这种情况下，最佳的吞吐量延迟缩放权衡也实现了。
2010-08-20 cs.IT math.IT
On Throughput-Smoothness Trade-offs in Streaming Communication
与传统的文件传输不同，只有总延迟问题，流应用程序对每个数据包施加延迟限制，并要求它们按顺序排列。为了实现快速的按序分组解码，我们必须在吞吐量上做出妥协。我们研究这种权衡吞吐量和平滑度在数据包解码。我们首先考虑一个点到点的流和分析如何权衡的影响，由频率的块明智的反馈，从而源接收完整的信道状态反馈在周期性的间隔。我们表明，频繁的反馈可以大大提高吞吐量平滑的权衡。然后，我们考虑的问题，多播一个数据包流的两个用户。对于点到点和多播流，我们提出了一个频谱的编码方案，跨越不同的吞吐量平滑度权衡。可以根据应用的延迟敏感性和带宽限制从这些方案中选择适当的编码方案。这项工作介绍了一种新的风格的分析，使用更新过程和马尔可夫链分析编码方案。
2015-11-25 cs.IT math.IT
Coding Improves the Throughput-Delay Trade-off in Mobile Wireless Networks
我们研究了大规模无线自组织网络的吞吐量延迟性能权衡。已经表明，如果允许节点移动并且采用2跳中继方案，则每个源-目的地对的吞吐量可以从Theta（1/sqrt（n log n））提高到Theta（1）。这种吞吐量的提高所付出的代价是很大的延迟。实际上，在随机游走移动性模型下，2跳中继方案的延迟缩放是Theta（n log n）。在本文中，我们采用编码技术，以提高移动无线网络的吞吐量延迟权衡。对于随机移动模型，我们通过使用Reed-Solomon码将延迟从Theta（nlog n）改进为Theta（n）。我们的方法保持了移动性所获得的多样性，同时减少了延迟。
2009-08-28 cs.IT 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
Green Sensing and Access: Energy-Throughput Tradeoffs in Cognitive Networking
有限的频谱资源和高数据率应用的急剧增长促使了利用有前途的认知网络概念的机会性频谱接入。虽然这一概念的出现主要是为了提高频谱利用率并允许异构网络技术的共存，但能耗的重要性带来了额外的挑战，因为能耗和通信性能可能不一致。本文研究了认知网络中能量有效的频谱感知和频谱切换方法。的权衡之间的能量消耗和吞吐量，根据本地以及根据合作感测的特点，和什么进一步的方面需要进行调查，以实现能源效率的认知操作下的各种应用需求进行了讨论。
2015-08-03 cs.IT cs.NI math.IT
Throughput-Delay Trade-off for Hierarchical Cooperation in Ad Hoc Wireless Networks
分层合作最近已被证明可以实现更好的吞吐量缩放比经典的多跳方案在一定的假设下，在静态无线网络的信道模型。然而，该方案的端到端延迟结果是显着大于多跳方案。这里提出了该方案的修改，其在$Θ(\sqrt{n}/\log n)$和$Θ(n/\log n)$之间实现了对于T（n）的吞吐量-延迟折衷$D(n)=(\log n)^2 T(n)$，其中D（n）和T（n）分别是n个节点的网络中的每比特平均延迟和总吞吐量。这种权衡补充了El Gamal等人先前的结果，其示出了多跳方案的吞吐量-延迟折衷由D（n）=T（n）给出，其中T（n）位于$Θ(1)$和$Θ(\sqrt{n})$之间。同时，本文认为，网络多址接入问题，这可能是在其自身的权利感兴趣。
2009-09-15 cs.IT math.IT
Throughput-Smoothness Trade-offs in Multicasting of an Ordered Packet Stream
越来越多的流媒体应用需要数据包在接收端严格有序。本文提供了一个框架，用于分析在这种应用程序中的数据包传输顺序。我们考虑的问题，组播一个有序的数据包流到两个用户在独立的擦除信道与即时反馈的源。取决于信道擦除，对于一个用户是有序的分组对于另一个用户可能是冗余的。因此，在吞吐量和到两个用户的按顺序分组递送的平滑度之间存在相互依赖性。我们使用一个马尔可夫链模型的数据包解码来分析这些吞吐量平滑权衡的用户，并提出编码方案，可以跨越不同的点上的每个权衡。
2014-05-14 cs.IT math.IT
The Effect of Block-wise Feedback on the Throughput-Delay Trade-off in Streaming
与传统的文件传输不同，只有总延迟问题，流应用程序对每个数据包施加延迟限制，并要求它们按顺序排列。为了实现快速的按序分组解码，我们必须在吞吐量上做出妥协。我们研究了吞吐量和按顺序解码延迟之间的这种权衡，特别是它是如何受到频率的影响的块明智的反馈源。当有即时反馈时，我们可以同时获得最优的吞吐量和延迟。但是随着反馈延迟的增加，我们必须在这些指标中的至少一个上妥协。我们提出了一个频谱的编码方案，跨越不同的点上的吞吐量延迟权衡。根据应用的延迟敏感性和带宽限制，可以在此权衡中选择适当的工作点。
2014-03-02 cs.IT cs.MM math.IT
Cyclical Multiple Access in UAV-Aided Communications: A Throughput-Delay Tradeoff
这封信研究了一个无线系统组成的分布式地面终端（GT）与无人机（UAV），作为一个移动基站（BS）进行通信。UAV在固定高度处循环地在GT上方飞行，这导致UAV-GT信道的强度的循环模式。为了利用这种周期性的信道变化，我们提出了一种新的周期性多址接入（CMA）计划，以周期性的时分方式的基础上飞行的无人机的位置来调度无人机和GT之间的通信。对不同GT的时间分配进行了优化，以最大化其最小吞吐量。结果表明，有一个基本的吞吐量和接入延迟之间的折衷建议CMA。仿真结果表明，显着的吞吐量增益的情况下，一个静态的无人机基站在延迟容忍的应用。
2018-05-20 cs.IT math.IT
Experimental Analysis of Harvested Energy and Throughput Trade-off in a Realistic SWIPT System
我们建立了一个现实的同步无线信息和功率传输（SWIPT）的原型和实验分析收获的能量和吞吐量的权衡。实现了时间切换和功率分配接收机结构，并进行了性能比较。系统的SWIPT传输信号的设计方法也被认为是原型和实施。不同的传输信号设计，调制方案和接收机架构的收获能量吞吐量（E-T）的性能进行评估和比较。功率分配接收机架构和叠加传输信号设计技术的组合显示了E-T区域的显著扩展。实验结果充分验证了理论信号设计预测的观测结果，并证实了系统信号设计对系统性能的好处。这些观察结果为如何设计实用的SWIPT系统提供了重要的见解。
2019-08-22 cs.IT math.IT
Sensing-Throughput Tradeoff for Superior Selective Reporting-based Spectrum Sensing in Energy Harvesting HCRNs
在本文中，我们研究了传统的协作感知（CCS）和优越的选择性报告（SSR）的协作感知的性能在一个能量收集使能异构认知无线电网络（HCRN）。特别是，我们推导出这两种方案的可实现的吞吐量的表达式，并制定非线性整数规划问题，以找到吞吐量最佳的频谱传感器的集合，预定感测一个特定的信道，给定主用户（PU）的干扰和能量收集的约束。此外，我们提出了新的解决方案的基础上的交叉熵（CE）方法的优化问题，并与穷举搜索和贪心算法的性能进行比较。最后，我们讨论了SSR和CCS方案的平均可实现的吞吐量之间的权衡，并强调了SSR方案优于CCS方案的制度。值得注意的是，我们表明，有一个固有的权衡之间的通道可用时间和检测精度。我们的数值结果表明，随着频谱传感器数量的增加，信道可用时间在HCRN中获得更高的优先级，而不是检测精度。
2019-02-01 cs.IT math.IT
On the Throughput-Delay Tradeoff in Cellular Multicast
在本文中，我们采用跨层的设计方法来分析在一个单一的细胞系统中的多播信道的吞吐量和延迟的折衷。为了说明主要思想，我们从单组情况开始，即，纯组播，其中所有用户请求公共信息流。我们考虑三类调度算法的复杂性逐渐增加。第一类通过采用静态调度策略和无记忆解码来争取最小的复杂度。我们对这类调度算法的分析揭示了静态调度策略的存在，该策略以延迟为代价实现了吞吐量的最优缩放定律，该延迟随用户数呈指数级增加。第二种调度策略采用更高复杂度的增量冗余编码/解码策略，以实现更好的吞吐量-延迟权衡。第三，也是最复杂的，调度策略受益于不同用户之间的合作，以最小化延迟，同时实现吞吐量的最佳缩放定律。特别是，所提出的合作组播策略，同时实现最佳的缩放定律的吞吐量和延迟。然后，我们推广我们的调度算法，利用多组多样性时，不同的信息流的用户群体的不同子集的要求。最后，我们讨论了潜在的增益的影响，配备多个发射天线的基站和目前的仿真结果，验证我们的理论主张。
2005-06-07 cs.IT math.IT
Throughput, Bit-Cost, Network State Information: Tradeoffs in Cooperative CSMA Protocols
在无线局域网中，空间变化的信道条件导致上行链路中不同节点之间的严重性能差异，这取决于它们的位置。吞吐量和能量消耗都受到影响。提出了合作议定书，以减少这些差异。然而，需要来自其他节点的附加网络状态信息（NSI）来实现协作。这项工作的目的是评估NSI和合作程度如何影响吞吐量和能源费用。为此，定义了称为fairMAC的CSMA协议，其允许以分布式方式调整节点处的NSI的量和节点之间的协作程度。通过分析通过蒙特卡洛模拟获得的数据与不同的协议参数fairMAC，两个基本的权衡确定：第一，更多的合作导致更高的吞吐量，但也增加了能源费用。第二，使用多个助手增加了吞吐量并降低了能量消耗，但是，网络中的节点必须获得更多的NSI。所获得的见解用于增加网络的生命周期。虽然与完全不合作相比，完全合作缩短了寿命，但部分合作可以将寿命增加25%以上。
2010-06-21 cs.IT math.IT
Throughput-Delay-Reliability Tradeoff with ARQ in Wireless Ad Hoc Networks
延迟可靠性（D-R），和吞吐量延迟可靠性（T-D-R）的权衡在ad hoc网络中的单跳和多跳传输与自动重传请求（ARQ）的每一跳。通过假设每个分组最多被允许端到端的$D$重传来建模延迟约束，并且可靠性被定义为分组在最多$D$重传中被成功解码的概率。自组织网络的吞吐量的特征在于传输容量，其被定义为满足每个发送器接收器速率的发送节点的最大允许密度，以及中断概率约束，乘以传输速率和成功概率。给定一个端到端的重传约束$D$，在每一跳允许的重传次数的最佳分配推导出最大限度地提高了传输容量的下限。优化的跳数，单跳传输被证明是最佳的最大限度地提高在稀疏网络制度的传输容量的下限。
2010-04-26 cs.IT math.IT
Throughput and Fairness Trade-off Balancing for UAV-Enabled Wireless Communication Systems
鉴于6G网络无处不在的连接性以及无人机（UAV）固有的移动性和成本效益，UAV在6G无线网络中发挥着关键作用。尽管现有研究在提高无人机通信系统的吞吐量方面取得了进展，但在解决用户公平性和服务质量（QoS）提供方面的问题方面仍然存在显着差距，并且缺乏有效的方案来描述系统吞吐量和用户公平性之间的权衡。为了解决上述问题，本文提出了一种新的公平性控制方案的无人机使能无线通信系统的基础上，一个新的加权函数。首先，我们提出了一种新的加权函数的基础上考虑公平性的吞吐量合并模型。其次，我们制定的优化问题，以最大限度地提高所有用户的吞吐量的加权和。最后，通过仿真实验验证了该方案在公平性和QoS保障方面的巨大潜力。
2024-06-07 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Throughput Fairness Trade-offs for Downlink Non-Orthogonal Multiple Access over Fading Channels
最近，非正交多址接入（NOMA）作为5G使能技术之一引起了相当大的兴趣。然而，由于连续解码，下行链路通信中具有较好信道条件的用户本质上受益于NOMA，需要明智的设计来保证用户公平性。本文研究了衰落信道下两用户下行NOMA系统。对于延迟容忍传输，平均和速率最大化受到平均和峰值功率约束以及最小平均用户速率约束。利用拉格朗日对偶分解方法，得到了发射端全信道状态信息（CSIT）下的最优资源分配，并基于分析结果，提出了部分CSIT下的有效功率分配策略.并行地，对于延迟受限传输，在全CSIT下，在最大允许用户中断约束下最大化延迟受限吞吐量（DLT）的总和，并且还在部分CSIT下执行对DLT的总和的分析。此外，一个最佳的正交多址接入（OMA）方案也被研究作为一个基准，以证明NOMA在全CSIT下的OMA的优越性。最后，通过平均和速率（sum-DLT）与最小（最大）平均用户速率（中断）要求的不同权衡，通过模拟验证了理论分析。
2018-02-22 cs.IT cs.NI math.IT
Scaling Law Tradeoff Between Throughput and Sensing Distance in Large ISAC Networks
本文研究自组织ISAC网络中通信与感知性能的基本权衡，通过提出可实现方案并证明逆命题，刻画吞吐量与感知距离的最优缩放律权衡，结果对随机衰落网络成立且自由缩放传输参数无法改善权衡。
2025-02-14 cs.IT math.IT
Throughput Improvement and Its Tradeoff with The Queuing Delay in the Diamond Relay Networks
钻石中继信道模型作为无线Ad Hoc网络中的一种基本传输模型，近年来受到了广泛的关注。节点协作和机会调度机制是提高无线网络性能的两项重要技术。在本文中，我们考虑这样一个问题，如何有效地结合机会调度和合作模式在瑞利衰落的情况下。为此，我们首先比较了吞吐量的SRP（空间复用模式）和AFP（放大转发模式）在半双工的情况下，假设信道侧信息是已知的，然后拿出一个新的调度方案。这将是，仅在SRP和AFP之间切换对获得预期的改进几乎没有帮助，因为SRP由于其有效的空间重用而平均而言总是优于AFP。为了进一步提高吞吐量，我们提出了一种新的处理策略，在SRP模式下，在两个中继都使用缓冲区。通过有效地利用增益相对较高的链路，可以以排队延迟为代价大大提高吞吐量。此外，我们将定量评估排队延迟和吞吐量和额外的排队延迟之间的权衡。最后，为了实现我们提出的策略，并确保它始终运行在稳定的状态，我们提出了两个标准和一个算法的切换阈值的选择和调整。
2009-07-10 cs.IT math.IT
On the Delay-Throughput Tradeoff in Distributed Wireless Networks
本文研究了具有$n$发射机/接收机对的单跳无线网络的时延吞吐量分析。假设所有信道都是具有阴影的块瑞利衰落，由参数$(α,\varpi)$描述，其中$α$表示阴影的概率，而$\varpi$表示平均交叉链路增益。该分析依赖于分布式开-关功率分配策略（即，具有高于某个阈值的直接信道增益的链路以全功率传输，其余的保持静默）。还假设每个发送器具有一个分组的缓冲器大小，并且一旦分组到达缓冲器而前一分组尚未被服务，则发生丢弃。在本文的第一部分中，我们定义了一个新的概念，在网络中的性能，称为有效吞吐量，它捕获的效果到达过程中的网络吞吐量，并最大化它为不同的情况下的数据包到达过程。证明了网络的有效吞吐量渐近缩放为$\frac{\log n}{\hatα}$，与$\hatα \triangleq α\varpi$，无论数据包的到达过程。在本文的第二部分中，我们提出的延迟特性的底层网络的数据包丢弃概率。我们推导出$n \to \infty$的渐近情况下的充分条件，使数据包丢弃概率趋于零，同时实现网络的最大有效吞吐量。最后，我们研究了有效的吞吐量，延迟和丢包率的网络不同的数据包到达过程之间的权衡。
2009-10-20 cs.IT math.IT
Achieving Arbitrary Throughput-Fairness Trade-offs in the Inter Cell Interference Coordination with Fixed Transmit Power Problem
研究了基于正交频分复用（OFDMA）的蜂窝网络中发射功率固定的小区间干扰协调（ICIC）问题。在该问题中，每个基站（BS）需要决定将哪个子信道（如果有的话）分配给每个关联的移动站（MS）进行数据传输。通常，在通过资源分配方案找到的分配下，在总吞吐量（所有MS的吞吐量之和）与公平性之间存在折衷。我们引入$τ-α-$公平性的概念，通过修改的概念，$α-$公平性，这是早期提出的设计公平的端到端的基于窗口的拥塞控制协议的分组交换网络。$τ-α-$公平性的概念允许我们通过在$[0,\infty)$中选择适当的$α$值来实现总吞吐量和公平程度之间的任意权衡。我们发现，对于每个$α\in [0,\infty)$和每个$τ> 0$，找到一个$τ-α-$公平分配的问题是NP完全的。此外，我们表明，对于每一个$α\in [0, \infty)$，存在阈值，这样，如果每个MS在每个子信道上所经历的潜在干扰水平高于阈值，那么这个问题可以在多项式时间内最佳地解决减少它的二分图匹配问题。此外，我们提出了一个简单的，分布式的子信道分配算法的ICIC问题，这是灵活的，需要少量的时间来操作，只需要相邻的BS之间的信息交换。我们调查通过模拟算法参数应如何选择，以实现任何所需的总吞吐量和公平性之间的权衡。
2019-12-27 cs.IT eess.SP 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
Cognitive Beamforming Made Practical: Effective Interference Channel and Learning-Throughput Tradeoff
本文研究了在与现有主无线电（PR）链路机会频谱共享的情况下，辅助链路或所谓的认知无线电（CR）链路的传输策略。假设CR发射机配备有多个天线，由此可以联合部署发射预编码和功率控制，以在避免PR终端处的干扰和优化CR链路的性能之间进行平衡。这种操作被称为认知波束成形（CB）。与先前的CB研究，假设CR发射机干扰PR终端的信道的完美的知识，本文提出了一种实用的CB方案，利用有效干扰信道（EIC）的新思想，它可以有效地估计在CR发射机从其观察到的PR信号。不知何故令人惊讶的是，本文表明，基于学习的CB计划与EIC提高CR信道容量对传统的计划，即使与确切的CR到PR信道的知识，当PR链路配备有多个天线，但只在一个子空间的总可用空间维度。此外，本文提出了算法的CR估计EIC在有限的学习时间。由于信道估计误差，所提出的CB方案在PR终端处引起泄漏干扰，这导致CR的有趣的学习吞吐量折衷现象，与其在信道学习和数据传输之间的时间分配有关。本文推导出最佳的信道学习时间，以最大限度地提高有效吞吐量的CR链路，受CR发射功率约束和干扰功率约束的PR终端。
2009-08-03 cs.IT math.IT
Optimal Throughput-Diversity-Delay Tradeoff in MIMO ARQ Block-Fading Channels
在本文中，我们考虑了一个自动重传请求（ARQ）重传协议信令块衰落多输入多输出（MIMO）信道。与以前的工作不同，我们允许多个衰落块内的每个传输（ARQ回合），我们约束发射机的固定速率的复杂信号星座图构建的代码。特别是，我们研究了一般情况下的平均输入功率约束的星座，以及实际上重要的有限离散星座的情况。该场景是在MIMO ARQ信道上采用正交频分复用技术的实际无线通信系统的合适模型。两种情况下的衰落动态被认为是，即短期的静态衰落信道衰落增益随机变化的每个ARQ轮，和长期的静态衰落信道衰落增益保持恒定的所有ARQ轮有关的一个给定的消息。作为我们的主要结果，我们证明了对于块衰落MIMO ARQ信道与离散输入信号星座满足短期功率约束，最佳的信噪比（SNR）指数是由一个修改的Singleton界，所有的系统参数。为了证明理论分析的实际意义，我们提出的数值结果表明，实际的Singleton界实现最大距离可分离码实现最佳的SNR指数。
2007-01-20 cs.IT math.IT
Maximum Throughput Opportunistic Network Coding in Two-Way Relay Networks
在本文中，我们研究了双向中继网络众所周知的吞吐量的优点。特别是，我们研究了基本的吞吐量延迟权衡在双向中继网络中使用机会网络编码。我们描述了最佳的机会网络编码策略，最大限度地提高总网络吞吐量的平均数据包延迟约束。为此，首先，我们考虑一对节点通过一个共同的中继通信，并开发了一个二维的马尔可夫链模型捕捉缓冲区的长度状态在两个节点。其次，我们制定了一个优化问题的延迟约束的最优吞吐量。利用问题的结构，可以将其转化为线性规划问题。第三，我们比较了两个基线方案的最优策略，并显示其优点，吞吐量，平均延迟和功耗。首先，最优策略在吞吐量、延迟和功耗方面显著优于第一基线。此外，它优于第二基线的平均延迟和功耗的非对称流量到达率。
2015-02-10 cs.IT cs.NI math.IT
Enhanced Transmit Antenna Selection Scheme for Secure Throughput Maximization Without CSI at the Transmitter and its Applications on Smart Grids
本文讨论了在存在窃听者（Eve）的情况下，智能电表（Alice）和聚合器（Bob）之间建立安全通信链路的问题。拟议的设想假设：（i）MIMOME窃听信道;（ii）在Alice处的发射天线选择;（iii）在发射机处没有信道状态信息;（iv）固定Wyner码;以及（v）通过服务质量和保密中断约束两者来保证安全吞吐量。我们提出了一个简单的协议，以提高安全性，通过发射天线的选择，然后评估其性能的封闭形式的秘密中断和成功的传输概率。我们假设这些概率是我们的约束条件，然后最大限度地提高安全吞吐量，建立一个安全性和可靠性的权衡所提出的方案。我们的数值结果说明了这种权衡的安全吞吐量以及天线的数量在爱丽丝，鲍勃和夏娃的效果。有趣的是，在可靠性上的小牺牲允许在安全bps/Hz方面的保密增强。我们在智能电网应用程序中应用了这个想法，以举例说明，尽管Eve可能会获取家庭平均电力需求的一些样本，但这还不足以正确重建此类曲线。
2015-11-20 cs.IT math.IT
Optimal Solution for the Index Coding Problem Using Network Coding over GF(2)
索引编码问题是多播网络中普遍存在的基本传输问题。网络编码在一个大的有限域大小已被证明是一个理论上有效的解决方案的索引编码问题。然而，在大的有限域大小上的分组编码和解码的高计算复杂性、以及其对编码和解码吞吐量的后续损失和更高的能量成本使得其不适合在处理器和能量受限设备（如移动电话和无线传感器）中的实际实现。虽然GF（2）上的网络编码可以缓解这些问题，但它以降低吞吐量性能为代价。为了解决这个问题，我们提出了一个吞吐量最优的三角形网络编码方案GF（2）。我们表明，这样的编码方案可以提供无限数量的创新包和解码涉及简单的回代。这种编码方案提供了对索引编码问题的有效解决方案，并且其较低的计算和能量成本使其适合于在具有有限处理和能量容量的设备上的实际实现。
2012-09-28 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation and Fairness in Wireless Powered Cooperative Cognitive Radio Networks
我们集成了一个无线供电的通信网络与合作的认知无线电网络，其中多个次要用户（SU）无线供电的混合接入点（HAP）帮助一个主要用户中继数据。作为合作的奖励，次级网络获得频谱接入，其中SU使用时分多址向HAP发送。为了最大化SU的总吞吐量，我们提出了一个二级的总吞吐量最优资源分配（STORA）计划。在满足目标一次速率的约束下，STORA方案选择中继SU的最优集合，并联合执行SU的时间和能量分配。具体来说，通过利用最优解的结构，我们找到了SU优先中继主数据的顺序。由于STORA方案侧重于总吞吐量，它变得不考虑个人SU吞吐量，导致低公平性。为了提高公平性，我们研究了三种资源分配方案，它们是（i）等时间分配，（ii）最小吞吐量最大化，和（iii）成比例的时间分配。仿真结果揭示了吞吐量和公平性之间的权衡。最小吞吐量最大化方案是最公平的方案，因为每个SU获得相同的吞吐量，但产生最小的SU总吞吐量。
2016-06-12 cs.IT cs.NI math.IT
Throughput Maximization in Multi-Channel Cognitive Radio Systems with Delay Constraints
研究了覆盖多信道单次用户认知无线电系统中吞吐量与时延的权衡问题。由于认知无线电用户的有限感知能力，信道被顺序地感知。在这样的问题中，最大化吞吐量在文献中得到了很好的研究。然而，在实时应用中，除了吞吐量之外，还需要考虑硬延迟约束。本文讨论了在平均时延约束下，使次用户吞吐量最大化的最优停止规则和最优功率分配问题。我们提供了一个低复杂度的方法来解决这个问题的最佳方案。仿真结果表明，该方案允许次用户满足延迟约束，而不会牺牲吞吐量显着。它还显示了最优功率分配策略的好处比恒定功率分配策略。
2016-12-26 cs.IT math.IT
Performance Trade-off Between Uplink and Downlink in Full-Duplex Communications
在本文中，我们制定了两个多目标优化问题（MOOP）的正交频分多址（OFDMA）为基础的带内全双工（IBFD）无线通信。本研究的目的是利用上行链路和下行链路之间的性能权衡，其中无线电在同一频率上同时发送和接收。在考虑自干扰和服务质量配置的同时，将系统吞吐量最大化作为第一MOOP，将系统总功耗最小化作为第二MOOP。通过解决这两个问题，我们研究了上行链路和下行链路之间的吞吐量和发射功率权衡。每个MOOP都是一个非凸的混合整数非线性规划MINLP，一般来说是难以求解的。为了克服这一困难，引入罚函数将问题转化为数学上易于处理的形式。然后，利用加权切比雪夫方法将每个MOOP转化为单目标优化问题SOOP，并采用优化-极小化MM方法求解.仿真结果表明，所考虑的竞争目标之间的一个有趣的权衡。
2020-02-18 cs.IT math.IT math.OC
Post-Quantum Security for Ultra-Reliable Low-Latency Heterogeneous Networks
我们考虑的问题，后量子安全和超可靠的通信，通过一个异构网络组成的多个连接。三个性能指标被认为是：安全性，吞吐量，并按顺序交付延迟。在这种情况下，以前的工作已经看过，个别地，在有序的交付延迟和吞吐量之间的权衡，以及安全性和吞吐量之间。这是第一个工作，考虑所有三个异构通信网络之间的权衡，同时考虑到计算复杂性。本文提出了一种低延迟的混合通用网络编码密码体制LL-HUNCC。LL-HUNCC是一种高效的编码方案，其允许通过仅加密被发送的信息的一小部分来在噪声不可信的异构网络上进行安全通信。该方案提供了具有高吞吐量和低有序传递延迟保证的后量子安全性。我们通过模拟来评估LL-HUNCC，该模拟是由涉及卫星通信链路和5G通信网络的异构通信的实际场景启发的。在这种情况下，我们将LL-HUNCC与最先进的通信路径进行比较，其中所有通信路径都通过后量子公钥密码系统进行加密。
2021-08-13 cs.IT math.IT
Throughput and Latency in Finite-Buffer Line Networks
本文研究了具有完全反馈的数据包擦除链路的线性网络中，有限缓冲区大小对吞吐量和数据包延迟的影响。这些性能指标被证明是链接到一个基本的不可约马尔可夫链模型系统的平稳分布。使用简单的策略，上的吞吐量能力的界限。然后，工作提出了两个迭代计划，近似的稳态分布的节点占用的解耦链更小的块。这些近似的解决方案被用来了解缓冲区大小对吞吐量和分组延迟的分布的影响。使用线网络的精确建模，它表明，吞吐量的能力是不变的，在没有逐跳反馈提供分组级网络编码是允许的。最后，使用模拟，它被证实，所提出的框架产生准确的吞吐量和延迟分布的估计，并捕捉这些网络中的重要趋势和权衡。
2010-12-13 cs.IT math.IT
Network-Decomposed Hierarchical Cooperation in Ad Hoc Networks With Social Relationships
在本文中，我们介绍了一个网络分解的层次合作（HC）协议，并完全描述了相应的吞吐量-延迟权衡的一个大型无线自组网中形成的社会关系的背景下。而不是随机挑选源-目的地配对，我们首先考虑一个基于距离的社会形成模型，其特征在于由社会群体密度$γ$和每个节点的社会接触的数量，$q$，其中的概率，任何两个节点的距离$d$远离彼此的社会连接被假定为成比例的$d^{-γ}$，这是一个可行的方案。然后，使用多跳和网络分解的HC协议下，我们的社会形态模型，我们分析了一个广义的吞吐量-延迟权衡根据操作制度的参数$γ$和$q$在一个密集的网络的单位面积和扩展网络的单位节点密度通过一个非直接的网络转换策略。我们的主要研究结果表明，随着$γ$的增加，性能的吞吐量-延迟权衡可以显着提高，相比，没有社会关系的网络的情况下。在密集网络中，网络分解的HC协议总是优于多跳协议，而网络分解的HC协议的优越性取决于$γ$和扩展网络中的路径损耗指数.
2018-09-03 cs.IT cs.NI cs.SI
Spectrum Sensing Via Reconfigurable Antennas: Fundamental Limits and Potential Gains
我们提出了一种新的模式，在认知无线电网络的频谱感知，提供多样性和容量的好处，使用一个单一的天线在次要用户（SU）接收机。所提出的方案是基于一个可重构天线：天线，是能够改变其辐射特性，通过改变其几何配置。每个配置被指定为天线模式或状态，并且对应于不同的信道实现。可重构天线的抽象模型的基础上，我们解决了两个不同的设置认知无线电问题，并提出了基本的限制，可实现的多样性和吞吐量增益。首先，我们探讨（合作或不合作）的多样性和编码增益之间的权衡在传统的合作和非合作频谱感知方案，合作并不总是有益的。在此基础上，我们提出了两种基于可重构天线的感知方案，我们称之为状态切换和状态选择。结果表明，这些方案优于合作和非合作频谱感知下的全局能量约束。接下来，我们研究（感测吞吐量）的权衡，并证明，使用可重构天线，最佳的感测时间减少，允许更长的传输时间，从而更好的吞吐量。此外，可以应用状态选择来提高SU传输的容量。
2014-03-04 cs.IT cs.NI math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff of Cooperative Communication with Linear Network Coded Relays
为了减轻无线传输中衰落带来的不利影响，同时获得高吞吐量和更好的频谱效率，网络编码和协作通信受到了研究界的广泛关注。在这项工作中，我们分析了网络编码方案的合作通信设置与多个源和目的地。该协议实现了充分的多样性秩序在一个稍微减少的复用率相比，现有的计划在文献中的代价。我们表明，我们的计划优于传统的合作方面的多样性复用的权衡。
2010-03-26 cs.IT math.IT
How to Cache in Mobile Hybrid IoT Networks?
研究了由移动设备和静态毫微微接入点（FAP）组成的以内容为中心的移动混合物联网（IoT）网络，其中每个设备根据随机游走移动模型移动，并根据Zipf流行度分布独立随机地从库中请求内容对象。代替允许经由提供到核心网络的连接的昂贵回程在宏基站处访问内容对象，我们考虑更实际的场景，其中移动设备和静态FAP（每个具有有限大小的高速缓存空间）能够高速缓存内容对象的子集，使得每个请求由其他移动设备或静态FAP服务。在一般的基于多跳的内容分发协议下，通过提出一种新的缓存分配策略，分析了顺序最优的吞吐量-延迟权衡。特别是，在一个给定的缓存策略，我们首先描述了吞吐量-延迟权衡的缩放定律与一般的内容交付多跳路由协议。然后，顺序最优的吞吐量-延迟权衡的特点是提出了顺序最优的缓存分配策略，通过一种新的变量解耦方法，联合发现在移动设备和静态FAP的复制集。在我们的移动物联网网络中，一个有趣的观察是，高度流行的内容对象主要由移动设备提供服务，而其余的内容对象则由静态FAP提供服务。我们进行数值计算，以验证我们的分析结果。我们还表明，订单优化策略严格优于基线方法，其中在移动设备和静态FAP的复制集分别进行优化。
2018-10-29 cs.IT cs.NI math.IT
Effects of the Generation Size and Overlap on Throughput and Complexity in Randomized Linear Network Coding
为了减少随机化网络编码内容分发中的计算复杂性和延迟，并且出于一些其他实际原因，编码不是在所有内容块上同时执行，而是在这些块的小得多的、可能重叠的子集上执行，这些子集被称为代。这种策略的代价是吞吐量降低。为了分析吞吐量的损失，我们模型的编码代随机生成调度作为优惠券收集器的兄弟问题。该模型使我们能够推导出成功解码整个内容所需的编码数据包的预期数量以及解码失败的概率（后者仅在各代不重叠时），并进一步量化计算复杂性和吞吐量之间的权衡。有趣的是，随着代大小的适度增加，吞吐量很快接近链路容量。对于相对较小的代大小，代之间的重叠可以进一步显著提高吞吐量。
2010-11-15 cs.DM cs.IT math.IT
On the Effect of Primary User Traffic on Secondary Throughput and Outage Probability Under Rayleigh Flat Fading Channel
研究了瑞利平坦衰落信道下主业务对次用户吞吐量的影响。对于这种情况下，封闭形式的表达式推导出的平均检测概率和平均虚警概率。基于这些表达式，平均SU吞吐量下所需的信号噪声比（SNR）的约束，以保持二级链路的质量被发现解析考虑随机到达或离开的主用户。结果表明，频谱感知性能和SU吞吐量下降的主要业务和深衰落条件下的信道上进行检测的增加。SU吞吐量的退化程度被认为是进一步切断，由于从主发射机到次级接收机的干扰链路。在这些不利影响下，示出了SU的感测吞吐量权衡。最后，研究了主业务、衰落、不完美频谱感知和主发射机干扰链路对SU中断概率的综合影响。
2014-05-12 cs.IT math.IT
Caching Gain in Wireless Networks with Fading: A Multi-User Diversity Perspective
我们认为在无线网络中的衰落是占主导地位的信道效应的缓存的效果。首先，我们提出了一个一跳传输策略的缓存使能的无线网络，这是基于利用多用户分集增益。然后，我们推导出一个封闭形式的结果吞吐量缩放的建议方案在大型网络中，这揭示了缓存内存大小和网络吞吐量之间的内在权衡。我们的研究结果表明，大量的吞吐量的改善是可以实现的网络与配备大缓存大小的源。我们还通过仿真验证了我们的分析结果。
2013-08-31 cs.IT math.IT
An Efficient MAC Protocol with Selective Grouping and Cooperative Sensing in Cognitive Radio Networks
在认知无线电网络中，频谱感知是为次用户发现频谱机会的关键技术。频谱感知的质量由感知精度和感知效率两个方面来评估。这里，感测精度由虚警概率和检测概率表示，而感测效率由感测开销和网络吞吐量表示。在本文中，我们提出了一个基于组的合作媒体访问控制（MAC）协议称为GC-MAC，它解决了传感精度和效率之间的权衡。在GC-MAC中，合作的SU被分成几个团队。在感测时段期间，每个组感测不同的信道，而同一组中的SU对目标信道执行联合检测。除非发现可用信道，否则感测过程不会停止。为了减少感知开销，提出了一种SU选择算法，根据信道动态和使用模式选择协作SU。然后，建立了分析模型，研究了时不变信道和时变信道两种信道条件下传感精度与效率的权衡。最大化可实现的吞吐量的优化问题，制定优化的重要设计参数。饱和和非饱和的情况下进行了调查，相对于吞吐量和感测开销。仿真结果表明，该协议能够显着减少感知开销，提高网络吞吐量，保证感知精度。
2013-04-22 cs.ET cs.IT cs.NI
Throughput and Delay Analysis in Video Streaming over Block-Fading Channels
我们研究视频流在一个缓慢衰落的无线信道。在流媒体应用中，视频数据包需要按照传输的顺序进行解码和显示，这就导致了每个数据包的时延约束，并且所产生的信道可以被建模为物理衰落的广播信道，其中虚拟用户的数量与数据包的数量一样多。在本文中，我们研究了两个重要的质量用户体验（QoE）指标，即吞吐量和解码间延迟。我们介绍了几种传输方案，并比较其吞吐量和最大解码间延迟性能。我们还引入了一个基因辅助方案，该方案提供了可实现性能的理论界限。我们观察到，在分组级别调整传输速率，即，周期性地丢弃分组的子集导致吞吐量和最大解码间延迟之间的良好折衷。我们还表明，基于初始缓冲的方法导致一个渐进消失的丢包率在一个相对较大的初始延迟的代价。对于这个计划，我们推导出一个条件的缓冲时间，导致吞吐量最大化。
2015-10-09 cs.IT math.IT
A New Scaling Law on Throughput and Delay Performance of Wireless Mobile Relay Networks over Parallel Fading Channels
在本文中，利用中继缓冲区，我们提出了一个机会解码等待和转发中继方案的点对点通信系统与半包围中继网络，以更好地利用时间分集和中继移动性。例如，我们分析了密集中继网络中两种情况下的渐近吞吐量-延迟权衡：（1）固定中继与\textit{microscopic fading}信道（多径信道），以及（2）移动中继与\textit{macroscopic fading}信道（路径损耗）。在第一种情况下，所提出的方案可以更好地利用\textit{multi-relay diversity}，在这个意义上，与$K$固定中继和$\mathcal{O}(K)$的平均端到端分组延迟的成本，它可以实现相同的最佳渐近平均吞吐量与现有的设计（如常规解码和转发中继方案）与$K^2$固定中继。在第二种情况下，所提出的方案实现了最大的吞吐量的$Θ(\log K)$在$\mathcal{O}(K/q)$平均端到端的分组延迟的成本，其中$0<q\leq {1/2}$测量中继的移动性的速度。该系统吞吐量是现有中继移动性较低的设计所无法达到的，本文提出的中继方案可以更有效地利用中继的移动性。
2009-08-07 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Joint Congestion Control and Resource Optimization in Heterogeneous Cloud Radio Access Networks
异构云无线接入网（HCRAN）是融合云无线接入网（C-RAN）和异构网络（HetNet）优势的一种很有前途的网络模式。在本文中，我们研究了联合拥塞控制和资源优化，探索能量效率（EE）保证吞吐量效用和延迟性能之间的折衷，在下行时隙H-CRAN。我们制定所考虑的问题作为一个随机优化问题，最大限度地提高平均吞吐量的效用，并保持网络的稳定性所需的EE约束和传输功率消耗的限制，通过流量准入控制，用户关联，资源块分配和功率分配。利用李雅普诺夫优化技术，随机优化问题可以转化和分解成三个独立的子问题，可以同时解决在每个插槽。第三个混合整数非凸子问题利用二元变量的连续松弛和拉格朗日对偶分解方法有效地解决。理论分析表明，该方案可以定量地控制吞吐量延迟性能的权衡与所需的EE性能。仿真结果验证了理论分析的正确性，并从队列稳定性和功耗两个方面证明了该方案的优越性。
2016-02-17 cs.IT math.IT
Beam-searching and Transmission Scheduling in Millimeter Wave Communications
毫米波（mmW）无线网络能够通过使用具有窄波束的定向通信来支持多千兆位数据率。然而，现有的毫米波通信标准受到两个问题的阻碍：耳聋和单链路调度。耳聋问题，即，发射器和接收器波束之间的未对准，需要耗时的波束搜索操作，这导致带宽-吞吐量权衡。此外，现有的mmW标准在每个时隙中调度单个链路，因此没有充分利用mmW通信的潜力，其中定向通信允许多个并发传输。这两个问题在本文中，联合波束宽度选择和功率分配的问题，制定了一个优化问题，为短程毫米波网络的目标是最大限度地提高有效的网络吞吐量。该优化问题允许建立基本的吞吐量-吞吐量权衡，但是它在计算上是复杂的，并且需要网络拓扑的精确知识，这在实践中可能是不可用的。因此，两个标准兼容的近似解算法的开发，这依赖于低估和高估的干扰。第一种方法利用方向性来最大化可用频谱的重用，从而增加网络吞吐量，同时几乎不施加计算复杂性。第二种是更保守的方法，保护所有活动链路免受有害干扰，但与现有标准相比，网络吞吐量提高了100%。广泛的性能分析提供了有用的见解的方向性水平和并发传输的数量，应该追求。有趣的是，极窄的光束通常不是最佳的。
2015-01-12 cs.IT cs.PF math.IT
Collecting Coded Coupons over Overlapping Generations
由于诸如计算复杂性之类的许多实际原因，在P2P分发网络和其他应用中对子集（称为代）而不是对所有内容块进行编码是必要的。仅在代内编码的惩罚是总体吞吐量降低。先前已经表明，允许连续的世代以从头到脚的方式重叠可以提高吞吐量。在这里，我们提出并研究了一个计划，称为{ \it随机附件码}，创建共享的数据包之间的任何两代随机，而不仅仅是相邻的。通过优化很少的设计参数，我们获得了一个简单的方案，该方案在预期吞吐量和解码失败概率的收敛速度方面都优于具有相当计算复杂性的非重叠和从头到脚重叠方案。零。我们提供了一个实用的算法，用于精确分析有限长度信息的随机附件码的预期吞吐量。该算法使我们能够量化的吞吐量与计算复杂性的权衡，这是必要的方案参数的最佳选择。
2010-05-01 cs.IT math.IT
Throughput-Outage Analysis and Evaluation of Cache-Aided D2D Networks with Measured Popularity Distributions
在用户设备上缓存视频文件，结合通过设备到设备（D2 D）通信的文件交换，是用于增加无线网络吞吐量的有前景的方法。以前的理论研究表明，吞吐量可以增加的数量级，但假设一个Zipf分布建模的流行度分布，这是基于{ \em有线}网络中的观察。因此，高速缓存辅助的D2 D视频分发是否可以在实践中提供现有理论文献所承诺的益处的问题仍然是开放的。为了回答这个问题，我们专门为移动用户的视频请求的流行度分布提供了新的结果。基于广泛的真实世界数据集，我们采用广义分布，称为Mandelbrot-Zipf（MZipf）分布。我们首先证明了这种流行度分布可以很好地拟合实际数据。使用这种分布，我们分析了缓存辅助D2 D网络的吞吐量-中断权衡，并表明当MZipf分布充分偏斜时，缩放定律与Zipf流行度分布的情况相同，这意味着文献中先前承诺的好处确实可以在实践中实现。为了支持该理论，提供了使用数值实验的实际评估，并且表明高速缓存辅助的D2 D可以优于来自基站的常规单播。
2019-02-12 cs.IT math.IT
Throughput Maximization of Mixed FSO/RF UAV-aided Mobile Relaying with a Buffer
在本文中，我们考虑一个无人机（UAV）辅助移动中继系统下的缓冲区约束。我们提出了一种新的中继协议，采用混合自由空间光/射频（FSO/RF）通信，即，在UAV中继节点处的缓冲器约束下，源-中继和中继-目的地链路分别利用FSO和RF链路。考虑RF和FSO链路传输速率不平衡的情况，以最大化端到端数据吞吐量为目标，研究了缓存受限的无人机中继节点的轨迹优化问题。特别地，我们根据延迟要求分类了两种中继传输方案，即，i）延迟受限传输和ii）延迟容忍传输。以最大化地面用户终端的吞吐量为目标，求解无人机的局部最优轨迹问题。因此，我们提出了一个迭代算法，有效地找到一个局部最优解的吞吐量最大化问题。通过该算法，我们提出了在大气条件下，缓冲区大小，和延迟要求的轨迹。此外，我们显示了最佳的缓冲区大小和吞吐量延迟权衡一个给定的系统。我们的数值结果验证，建议的缓冲区辅助移动中继方案实现65.55%的吞吐量增益相比，传统的静态中继方案。
2020-07-07 cs.IT eess.SP math.IT
Energy and Spectral Efficiencies Trade-off with Filter Optimization in Multiple Access Interference-Aware
本文分析了移动多址系统中两种资源的优化配置，频谱和能量，以及滤波器优化对系统性能的影响。考虑到吞吐量最大化和功耗最小化这两个相互冲突的度量，制定了分布式能量效率（EE）费用函数。此外，最佳能量频谱效率（EE-SE）的权衡时，每个节点分配的功率达到最佳的SINR响应，这保证了最大的EE。为了证明我们的分析的有效性，两个低复杂度的能量频谱效率的算法，基于分布式瞬时SINR水平的开发，分析了单用户和多用户检测滤波器对EE-SE折衷的影响。
2012-06-19 cs.IT math.IT math.OC
Wireless Network Code Design and Performance Analysis using Diversity-Multiplexing Tradeoff
为了减轻无线传输中衰落带来的不利影响，同时获得高吞吐量和更好的频谱效率，网络编码和协作通信受到了研究界的广泛关注。在这项工作中，我们设计和分析确定性和随机网络编码方案的合作通信设置与多个源和目的地。我们表明，我们的计划优于传统的合作分集复用权衡（DMT）。具体地说，它实现了全分集阶数的代价是稍微降低复用速率。建立了$(N+M,M,N+1)$系统MDS码的奇偶校验矩阵与$N$源-目的对和$M$中继的协作通信系统中的网络编码系数之间的联系。我们提出了两种方法来生成网络编码矩阵：使用Cauchy矩阵和Vandermonde矩阵，并建立它们都提供最大分集阶。
2010-04-19 cs.IT math.IT
Optimal Multiuser Scheduling Schemes for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
在本文中，我们研究的下行链路多用户调度问题的系统与同时无线信息和功率传输（SWIPT）。我们设计的最优调度算法，最大化长期平均系统吞吐量下不同的公平性要求，如比例公平性和等吞吐量公平性。特别地，算法设计被公式化为非凸优化问题，该非凸优化问题考虑了系统中所需的最小平均总收获能量。该优化框架揭示了在公平性约束下多用户系统的长期平均系统吞吐量和总能量之间的权衡。仿真结果表明，大量的性能增益可以实现所提出的优化框架相比，现有的次优调度算法从文献。
2015-05-25 cs.IT math.IT
