Successive Optimization Tomlinson-Harashima Precoding Strategies for Physical-Layer Security in Wireless Networks
在本文中，我们提出了连续优化非线性预编码策略的物理层安全的无线网络。我们还研究了不同的预编码技术的多用户MIMO系统在各种条件下的信道状态信息（CSI）之间的接入点和用户和窃听。提出了一种基于逐次优化Tomlinson-Harashima预编码（SO-THP）和简化广义矩阵求逆（S-GMI）的非线性预编码技术，并提出了在传输前注入人工噪声的策略。仿真结果表明，所提出的SO-THP+S-GMI预编码技术在误码率和保密率性能方面优于现有的非线性和线性预编码算法。
2014-06-15 cs.IT math.IT
A Survey of Recent Advances in Optimization Methods for Wireless Communications
本文综述了面向无线通信系统设计的数学优化理论与算法的最新进展，涵盖非凸优化、全局优化、整数规划、分布式优化和基于学习的优化等方法，并指出未来研究方向。
2024-06-07 cs.IT eess.SP math.IT
A General Utility Optimization Framework for Energy Harvesting Based Wireless Communications
近年来，期望无线通信系统通过用能量收集（EH）设备替换诸如电池之类的常规固定电源来实现更具成本效益和可持续性的操作，能量收集（EH）设备可以从可再生能源（例如，太阳能和风能）。然而，这种EH电源本质上是随机的和不稳定的，并且因此对可靠的通信设计提出了新的挑战，并且已经引发了对基于EH的无线通信的大量研究兴趣。在现有工作的基础上，在这篇文章中，我们开发了一个通用的优化框架，以最大限度地提高EH无线通信系统的效用。我们的框架封装了各种设计问题，如吞吐量最大化和中断概率最小化在单用户和多用户设置，并提供了有用的指导方针，以实际设计的一般EH为基础的通信系统与不同的假设知识随时间变化的无线信道和EH率在发射机。
2015-01-07 cs.IT math.IT
Optimization of Energy-Constrained Wireless Powered Communication Networks with Heterogeneous Nodes
在本文中，我们研究的无线网络中，节点有两个能源，即电池和射频（RF）能量收集电路。我们制定了两个不同的目标函数的优化问题，即最大化的总和吞吐量和最大化的最小吞吐量，增强公平性。此外，我们通过表征的条件下，这两个制定的优化问题可以减少到不同的已知的无线网络，即传统的无线网络（电池供电）和无线供电的通信网络（WPCN），只有射频能量收集节点的相应问题，所提出的系统模型的通用性。此外，我们介绍了WPCN与两种类型的节点，有和没有RF能量收集能力，其中没有RF能量收集的节点被用来提高总吞吐量，甚至超过WPCN与所有能量收集节点。我们建立了凸性的所有制定的问题，打开了有效的解决方案，使用标准技术的空间。我们的数值结果表明，两种类型的无线网络，即WPCN只有RF能量收集节点和传统的无线网络，被认为是，分别作为下限和上限的广义问题设置的最大和吞吐量和最大吞吐量方面的性能。此外，结果揭示了新的见解和吞吐量公平性权衡独特的新问题设置。
2017-09-30 cs.IT math.IT
A++ Random Access for Two-way Relaying in Wireless Networks
双向中继可以显著提高下一代无线网络的性能。然而，由于其依赖于多节点的合作和传输协调，应用这种技术在一个有效的和可扩展的方式无线网络提出了一个具有挑战性的问题。为了解决这个问题，而不依赖于复杂的调度或网络优化算法，我们提出了一个可扩展的随机接入方案，在物理层和介质访问控制层采取措施。具体来说，我们提出了一种双向中继技术，支持完全异步传输，是调制无关的。它还假设没有信道条件的先验知识。在这种新的物理层技术之上，设计了一种随机接入MAC协议，在无线网络中动态地形成双向中继协作。为了评估可扩展的随机接入方案，理论分析和仿真进行。性能测试结果表明，该方案实现了无线网络中可扩展双向中继的目标，并显著优于CSMA/CA协议。
2012-07-26 cs.IT math.IT
An Iterative Algorithm for Optimal Carrier Sensing Threshold in Random CSMA/CA Wireless Networks
研究了随机CSMA/CA网络中考虑二进制指数退避效应的最优载波侦听门限。我们提出了一种迭代算法，用于优化载波侦听阈值，从而最大限度地提高区域频谱效率。我们验证，模拟与我们的分析结果是一致的。
2013-12-20 cs.IT math.IT
Network Coding Capacity of Random Wireless Networks under a Signal-to-Interference-and-Noise Model
本文研究了随机无线网络的网络编码容量。以前的工作对有线和无线网络的网络编码容量的情况下，在网络中的链路的能力是独立的。在本文中，我们考虑了一个更现实的模型，无线网络建模的随机几何图形的干扰和噪声。在该模型中，链路的容量不是独立的。我们考虑两种情况，单源多目的地和多源多目的地。在第一种情况下，采用耦合和鞅方法，我们表明，网络编码容量的随机无线网络仍然表现出集中的行为在一些温和的条件下的平均值的最小割。此外，我们建立了上界和下界的网络编码能力的依赖和独立的节点。在第二个模型中，我们还证明了网络编码容量仍然遵循集中行为。我们的模拟结果证实了我们的理论预测。
2007-08-22 cs.IT math.IT
Integrating Sensing, Computing, and Communication in 6G Wireless Networks: Design and Optimization
各种新兴无线服务的推出引发了对第六代（6G）无线网络的需求，以在同一无线电频谱上提供目标感测、智能计算和信息通信的功能。在本文中，我们提供了一个统一的框架集成传感，计算和通信，以优化有限的系统资源为6G无线网络。特别地，基于多目标优化问题（MOOP），分别以加权总体性能最大化和总发射功率最小化为目标，推导了两种典型的联合波束形成设计算法。大量的仿真结果验证了所提出算法的有效性。此外，关键系统参数的影响，揭示了集成传感，计算和通信（ISCC）的设计提供了有用的见解。
2022-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
Comment to "Coverage by Randomly Deployed Wireless Sensor Networks"
这是一篇关于“温秉钧和王文杰”的订正论文。李明，“无线传感器网络的随机覆盖”，《信息论》，第52卷，第6期，2006年。在上面的论文中，引理（4）在第2659页起着关键作用，导出了论文中的主要结果。$2659,$页引理（4）的陈述和证明是不正确的。我们给出了引理的正确版本。引理中的这一变化导致了上述文献中所有结果的急剧变化。
2009-04-22 cs.IT math.IT
Bounds on the Network Coding Capacity for Wireless Random Networks
最近，它已被证明，最大流容量可以实现在一个多播网络中使用网络编码。在本文中，我们提出并分析了一个更现实的无线随机网络模型。我们证明了该模型的网络编码容量集中在其最小割的期望值附近。此外，我们建立了无线节点的上限和下限，使用Beschoff界。我们的实验表明，我们的理论预测与模拟结果相匹配。
2007-10-29 cs.IT cs.NI math.IT
One-Hop Throughput of Wireless Networks with Random Connections
我们考虑随机连接的无线网络中的单跳通信。在随机连接模型中，不同节点之间的信道功率取自i.i.d.中的公共分布。方式提出了一种对任意$δ>0$实现$n^{1/3-δ}$阶吞吐量缩放的方案，其中$n$为节点数.这种可实现的吞吐量，连同由Cui等人导出的阶数$n^{1/3}$上限，描述了一类具有有限均值和方差的连接模型的单跳方案的吞吐量。
2011-11-08 cs.IT math.IT
A True Random Number Generator Method Embedded in Wireless Communication Systems
为了增加无线设备的数量，例如，无论是移动终端还是物联网终端，密码系统对于安全通信至关重要。在这方面，随机数生成是至关重要的，因为密码系统的适当功能依赖于它来正常工作。提出了一种适用于无线通信系统的真随机数发生器（TRNG）方法。通过在这样的系统中嵌入TRNG，不需要额外的模拟电路，并且只要无线通信系统正常工作，就可以限制工作条件，从而使TRNG方法具有成本效益。我们还提出了一些理论背景和考虑。我们接下来进行实验验证，这有力地支持了所提出的方法的可行性。
2019-03-17 cs.CR cs.IT math.IT
Comments on Cooperative Density Estimation in Random Wireless Ad Hoc Networks
在Onur等人[“Cooperative density estimation in random wireless ad hoc networks，”IEEE Commun.信件：第16卷，第3期，269页。331-333，2012年3月]，Onur等人介绍了无线随机网络中的两种新颖的密度估计（DE）方法，分别以合作和个人的方式进行。这两种方法都是通过最大似然（ML）方法得出的。然而，在获得个体DE（I-DE）方法时出现了一个隐含但致命的错误。这封信评论了Onur等人，并指出了上述错误。通过研究随机网络中的距离顺序统计量（DOS）分布，提出并讨论了正确的I-DE方法。仿真结果也表明，正确的I-DE优于错误的。更重要的是，本文提出了一种新的方法，可以得到任意单变量或多变量的DOS分布，这将有助于无线通信和网络的研究。
2018-07-04 cs.IT math.IT
Waveform Optimization for Wireless Power Transfer with Nonlinear Energy Harvester Modeling
远场无线功率传输（WPT）和同时无线信息和功率传输（SWIPT）在RF和通信界引起了极大的关注。尽管进展迅速，但到目前为止，用于增强无线能量采集器的输出DC功率的波形设计问题受到的关注有限。在本文中，我们桥接通信和RF设计，并导出用于多天线无线功率传输的新颖的多正弦波形。波形是自适应的信道状态信息，并从一个正项最大化问题，源于能量采集器的非线性。它们通过真实的模拟显示，在固定的发射功率约束下，在最先进的波形上提供显着的增益（在收获的DC功率方面）。
2015-06-29 cs.IT cs.NI math.IT
Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Networks: From Single-Reflection to Multi-Reflection Design and Optimization
智能反射面（IRS）是无线通信网络中一种很有前途的技术。通过动态调谐大量无源元件的反射幅度/相移，IRS实现了灵活的无线信道控制和配置，从而显著提高了无线信号传输速率和可靠性。尽管有大量关于设计和优化各种IRS辅助的无线系统的文献，但现有工作主要集中在仅通过一个或多个IRS来增强具有单个信号反射的无线链路，这可能不足以在一些恶劣的传播条件（例如，具有密集堵塞物/障碍物的室内环境）。这个问题可以通过采用两个或更多个IRS来协助每个无线链路并联合利用它们的单个以及多个信号反射来解决。然而，所得到的双/多IRS辅助的无线系统面临更复杂的设计问题，以及新的实际挑战的实现相比，传统的单IRS对应，在IRS反射优化，信道获取，以及IRS部署和关联/选择。因此，一个新的范例，设计多IRS合作被动波束形成和联合主动/被动波束路由要求创新的设计方法和优化方法。在本文中，我们给出了多IRS辅助无线网络的教程概述，重点是解决由于多IRS信号反射和路由的新挑战。并指出了今后值得研究和探索的重要方向。
2022-04-25 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization vs. Reinforcement Learning for Wirelessly Powered Sensor Networks
我们认为传感器节点的传感应用无线供电的能量信标。我们专注于联合优化的问题的能量信标的能量分配到不同的传感器和传感器的数据传输功率，以最大限度地减少在汇的字段重建误差。与标准的理想线性能量收集（EH）模型相比，我们考虑实际的非线性EH模型。我们在两个不同的框架下研究这个问题：i）能量信标知道节点的效用函数、信道状态信息和设备的能量收集特性的优化方法;因此，可以使用优化问题来设计最优功率分配策略，以及ii）学习方法，其中能量信标利用电池水平信息和关于效用函数的反馈自适应地决定其策略。我们的研究结果表明，深度强化学习方法可以获得与优化方法相同的错误水平，并提供了一个有前途的替代优化框架。
2018-06-06 cs.IT math.IT
Spectral Efficient Optimization in OFDM Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文研究了一种同时具有无线信息和功率传输的正交频分复用（OFDM）点对点无线通信系统。我们研究了一种接收机，它能够从所需的信号，噪声和干扰中收获能量。特别是，我们考虑一个功率分配接收器，它动态地将接收到的功率分成两个功率流，用于信息解码和能量收集。我们设计的功率分配算法，最大限度地提高频谱效率（位/秒/赫兹）的数据传输。特别地，算法设计被公式化为非凸优化问题，该问题考虑了对传送到接收器的最小功率的约束。问题的解决，使用凸优化技术和一维搜索。最优功率分配算法由于其高复杂度而被用作系统基准方案。为了在系统性能和计算复杂性之间取得平衡，我们还提出了两个次优算法，需要一个低的计算复杂性。仿真结果表明，所提出的次优算法的优良性能。
2013-03-02 cs.IT math.IT
Probabilistic Caching in Wireless D2D Networks: Cache Hit Optimal vs. Throughput Optimal
从传统的缓存命中优化在启用缓存的无线网络，我们认为一种替代的优化方法的概率缓存放置在随机无线D2D缓存网络考虑到D2D传输的可靠性。使用随机几何的工具，我们提供了一个封闭形式的近似缓存辅助吞吐量，它衡量的密度成功地服务于本地设备缓存的请求，我们得到了最佳的缓存概率与数值优化。与缓存命中最优的情况相比，通过缓存辅助吞吐量优化获得的最优缓存概率在成功服务的用户请求的密度方面显示出显着的增益，特别是在密集的用户环境中。
2016-11-09 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Power Control via Counterfactual Optimization of Graph Neural Networks
Intel Labs（英特尔实验室）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
我们认为在无线网络中的下行链路功率控制的问题，包括多个发射机-接收机对相互通信在一个单一的共享无线介质。为了减轻并发传输之间的干扰，我们利用网络拓扑来创建一个图神经网络架构，然后使用无监督的原始-对偶反事实优化方法来学习最优功率分配决策。我们展示了如何反事实优化技术，使我们能够保证最低速率约束，适应网络的大小，从而实现正确的平衡平均和$5^{th}$百分位数的用户速率在整个网络配置范围。
2020-02-17 cs.IT cs.LG eess.SP
A New Expression for the Product of Two $κ-μ$ Shadowed Random Variables and its Application to Wireless Communication
研究了两个独立非同分布（i.n.i.d）$κ- μ$阴影随机变量的乘积.我们推导了两个（i.n.i.d）$κ- μ$阴影随机变量乘积的概率密度函数（PDF）、累积分布函数（CDF）和矩母函数（MGF）的级数表达式。在这项工作中推导出的公式是相当普遍的，因为它们包含了大多数典型使用的衰落信道。作为一个应用实例，中断概率（OP）已被推导出级联的无线系统和中继辅助通信与可变增益中继。还进行了广泛的Monte-Carlo模拟。
2022-03-29 cs.IT math.IT
Waveform Optimization for Wireless Power Transfer with Power Amplifier and Energy Harvester Non-Linearities
波形优化是提高远场无线功率传输（WPT）效率和范围的关键技术。当前的研究已经优化了自适应于信道状态信息（CSI）的发射波形，并且考虑了能量收集器（EH）的非线性，但是在发射机处的线性高功率放大器（HPA）的假设下。本文提出了一种信道自适应波形设计策略，优化发射机的输入波形，同时考虑HPA和EH非线性。仿真结果表明，HPA的非线性降低了WPT的能量收集效率显着，而性能损失可以通过使用所提出的最佳输入波形进行补偿。
2021-11-28 cs.IT eess.SP math.IT
Prototyping and Experimentation of a Closed-Loop Wireless Power Transmission with Channel Acquisition and Waveform Optimization
最近已经提出了用于无线功率传输（WPT）的自适应波形的系统设计，并且通过仿真示出，与传统的非自适应和启发式波形相比，其导致显著的性能益处。在这项研究中，我们设计了第一个原型的闭环无线电能传输系统与自适应波形优化的基础上，信道状态信息采集。该原型由三个重要模块组成，即信道估计器、波形优化器和能量采集器。软件定义无线电（SDR）原型工具用于实现无线功率发射器和信道估计器，并且倍压整流天线被设计为用作能量采集器。通过实验示出了具有8个正弦波的通道自适应波形，与具有相同数目的正弦波的非自适应设计相比，在整流天线输出处的平均收获DC功率提高9.8%至36.8%。
2017-04-06 cs.IT cs.NI math.IT
Multi-Objective Optimization for Power Efficient Full-Duplex Wireless Communication Systems
在本文中，我们研究功率有效的资源分配算法设计多用户无线通信系统采用全双工（FD）无线电基站服务多个半双工（HD）的下行链路和上行链路用户同时。我们提出了一个多目标优化框架，以实现两个相互冲突但理想的系统设计目标，即，总下行链路发射功率最小化和总上行链路发射功率最小化，同时保证所有用户的服务质量。为此，采用加权切比雪夫方法来制定一个多目标优化问题（MOOP）。虽然所考虑的MOOP是非凸的，我们解决它的最佳半定规划松弛。仿真结果不仅揭示了总的下行链路和总的上行链路发射功率之间的权衡，但也证实，所提出的FD系统提供了大量的功率节省传统的HD系统。
2015-08-15 cs.IT math.IT
Optimizations with Intelligent Reflecting Surfaces (IRSs) in 6G Wireless Networks: Power Control, Quality of Service, Max-Min Fair Beamforming for Unicast, Broadcast, and Multicast with Multi-antenna Mobile Users and Multiple IRSs
智能反射表面（IRSs）最近受到了广泛关注，并且被设想用于促进6 G通信网络。在本文中，无线通信IRS单元的辅助下，我们制定了优化问题的功率控制下的服务质量（QoS）和最大-最小公平QoS下的三种业务模式从基站（BS）到移动用户（MU）：单播，广播和组播。通过联合设计BS的发射波束形成和IRS的相移矩阵来实现优化。对于QoS下的功率控制，文献中现有的IRS研究仅针对单播设置，而没有IRS工作考虑了最大最小公平QoS。此外，我们将上述优化研究扩展到多天线移动用户或/和多个智能反射表面的新设置。对于所有上述优化，我们提供了详细的分析，提出有效的算法。总之，我们提出了一个全面的研究优化问题，包括功率控制，QoS和公平性的无线网络增强IRS。
2019-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Throughput Optimization in FDD MU-MISO Wireless Powered Communication Networks
在本文中，我们考虑频分双工（FDD）多用户多输入单输出（MU-MISO）无线供电通信网络（WPCN）组成的一个混合数据和能量接入点（HAP）与多个天线协调能量/信息传输到/从几个单天线无线设备（WD）。通常，在这样的系统中，无线能量传输（WET）需要诸如能量波束成形（EB）的技术，以用于将能量有效地传输到WD。然而，只有当发射机可以获得信道状态信息（CSI）时，才能实现高效的EB，而在FDD系统中，这只能通过上行链路（UL）反馈来实现。因此，虽然在我们的方案中，我们仅将下行链路（DL）信道用于WET，但UL信道帧被分成两个阶段：CSI反馈阶段，在此期间WD将CSI反馈回HAP;以及WIT阶段，在此期间HAP经由空分多址（SDMA）执行无线信息传输（WIT）。为了保证WD之间的速率公平性，本文最大化WD之间的最小WIT数据率。通过迭代求解，将原优化问题分解为两个子问题，并推导了子问题的凸性条件。最后分析了当HAP天线数目增加时系统的性能。仿真结果验证了分析的正确性。
2018-10-02 cs.IT math.IT
Constrained Higher-Order Binary Optimization for Wireless Communications Systems Using Ising Machines
本文提出一种基于增广拉格朗日法和泰勒展开的迭代算法，利用Ising机器求解无线通信中带不等式约束的高阶二进制优化问题，并在可重构智能表面相位优化案例中验证其性能优于启发式基准。
2025-09-24 cs.IT math.IT
Online Deep Neural Network for Optimization in Wireless Communications
近年来，深度神经网络（DNN）以其较强的学习能力和较低的测试复杂度在智能通信系统的设计中得到了广泛的应用。然而，当前大多数基于DNN的离线方法仍然存在性能不佳、泛化能力有限和可解释性差的问题。在本文中，我们提出了一种基于DNN的在线方法来解决无线通信中的一般优化问题，其中为每个数据样本训练专用DNN。通过将优化变量和目标函数分别作为网络参数和损失函数，优化问题可以通过网络训练等价求解。由于在线优化的性质和有意义的网络参数，所提出的方法具有很强的泛化能力和可解释性，而其优越的性能是通过一个实际的例子，联合波束形成的智能反射面（IRS）辅助多用户多输入多输出（MIMO）系统。仿真结果表明，该算法的性能优于传统的离线DNN和迭代优化算法，但复杂度较低。
2022-02-07 cs.IT eess.SP 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
Design and Optimization of Reconfigurable Intelligent Surfaces Using the PEEC Method
本工作提出将PEEC方法作为RIS辅助无线链路电磁分析的强大工具，并可与优化算法集成以优化无线通信网络。
2024-04-28 cs.IT math.IT
Learning Autonomy in Management of Wireless Random Networks
Pukyong National University（釜庆国立大学）；Korea University（高丽大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本文提出了一种机器学习策略，解决了无线网络中的分布式优化任务，任意数量的随机互连的节点。各个节点通过随机变化的回程链路在其他节点之间进行分布式协调来决定它们的最佳状态。这在对无线网络的随机拓扑鲁棒的分布式通用优化策略中提出了技术挑战，这还没有被具有刚性结构配置的传统深度神经网络（DNN）适当地解决。我们开发了一个灵活的DNN形式主义称为分布式消息传递神经网络（DMPNN）的向前和向后计算独立的网络拓扑结构。这种方法的一个关键推动因素是通过任意连接的回程链路的迭代消息共享策略。DMPNN通过学习大量随机回程交互，为迭代协调提供了收敛的解决方案。DMPNN在无线网络中的功率控制的各种配置进行了研究，密集的数值结果证明了它的通用性和可行性超过传统的优化和DNN方法。
2021-06-15 cs.IT cs.LG math.IT
Efficient Optimization Techniques for RIS-aided Wireless Systems
本文的目的是开发简单的技术，以提高多用户RIS辅助无线系统的性能。具体来说，我们开发了一种新的技术称为\textit{channel separation}，它提供了一个更好的理解如何RIS相位影响上行链路和速率和ZF和MMSE线性接收机的和速率。利用信道分离，我们提出了一个简单的迭代算法，以提高上行链路和速率和ZF和MMSE线性接收机的和速率时，离散RIS相位考虑。对于连续的RIS相位，我们推导出简单的封闭形式的解决方案，以提高上行链路的和速率，并减少MMSE组合器的总均方误差。后一个度量是一个易于处理的替代最大化ZF和MMSE的总和速率。数值模拟进行所有的优化技术和每种技术的有效性进行比较，一个完整的数值优化过程，即内点（IP）算法。
2022-09-12 cs.IT math.IT
The Benefit of Limited Feedback to Generation-Based Random Linear Network Coding in Wireless Broadcast
随机线性网络编码（RLNC）在发送端到接收端的分组无线广播中具有渐近吞吐量最优的性能，但存在计算量大和分组解码延迟等问题。为了缓解这个问题，同时保持良好的吞吐量，我们划分成不相交的几代后，广播未编码的数据包一次，并收集一轮的反馈接收器的数据包接收状态的数据包块。利用超图着色方法证明了最优划分问题的NP-困难性，并给出了求解该问题的一个有效的启发式算法。仿真结果表明，我们的算法优于现有的解决方案。
2015-06-03 cs.IT math.IT
Distributed Low-Rank Estimation Based on Joint Iterative Optimization in Wireless Sensor Networks
University of York（约克大学）；PUC-Rio（里约热内卢天主教大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
提出了一种新的分布式降秩算法和一种自适应分布式估计算法。建议的分布式方案是基于一个变换，在网络的每个代理进行降维，然后由一个降维参数向量。提出了一种分布式降秩联合迭代估计算法，与现有技术相比，该算法能够显著降低通信开销，提高估计性能。仿真结果表明，所提出的策略在收敛速度和均方误差性能方面的优势。
2014-11-05 cs.IT cs.LG math.IT
Two-way Wireless Video Communication using Randomized Cooperation, Network Coding and Packet Level FEC
无线网络中的双向实时视频通信要求高带宽、低延迟和容错能力。本文针对这些需求，提出了一个系统的集成网络编码（NC），用户合作使用随机分布式空时编码（R-DSTC）和分组级前向纠错（FEC）的单向延迟约束下。仿真结果表明，该方案的性能明显优于传统的直接传输和基于R-DSTC的双向协作传输，并且在用户距离较大时最有效。
2012-05-15 cs.IT cs.NI math.IT
A Survey of Optimization Approaches for Wireless Physical Layer Security
由于无线网络中的恶意攻击，物理层的安全性越来越受到学术界和工业界的关注。物理层安全的研究主要集中在从信息论的角度研究保密容量/可达保密率/容量模糊域，或者从最优化和信号处理的角度进行安全设计。由于其在安全设计中的重要性，本文对后者的研究方向进行了全面的综述。调查从典型的窃听信道模型开始，以涵盖常见的场景和系统。然后从资源分配、波束成形/预编码、天线/节点选择和协作等方面总结了物理层安全设计的主题。在此基础上，讨论了安全设计中常用的性能指标和基本优化问题。在此基础上，从保密率最大化、保密攻击概率最小化、功耗最小化和安全能量效率最大化四个方面对物理层安全的优化方法进行了综述。此外，信道状态信息的优化和设计的影响进行了讨论。最后，该调查总结了对未来潜在方向和公开挑战的看法。
2019-01-23 cs.IT math.IT
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。
2014-04-27 cs.IT math.IT
On Multiflows in Random Unit-Disk Graphs, and the Capacity of Some Wireless Networks
我们考虑无线网络的容量问题。网络被建模为随机单位圆盘图，容量问题被公式化为寻找多商品流的最大值之一。在本文中，我们开发了一种证明技术的基础上，我们能够得到一个紧密的表征的线性规划的解决方案与多流问题，在常数独立的网络大小。我们还使用这种证明方法来分析网络容量的各种发射机/接收机架构，我们得到了一些结论性的结果。这些结果包含作为一个特殊的情况（和加强），古普塔和库马尔的随机网络，其中一个新的推导提供了仅使用初等计数和离散概率工具。
2005-03-21 cs.IT math.IT
An Unsupervised Deep Unrolling Framework for Constrained Optimization Problems in Wireless Networks
在无线网络中，优化问题一般具有复杂的约束条件，通常采用传统的优化方法求解，这些方法具有较高的计算复杂性，并且需要随着网络环境的变化而反复执行。为了克服这些缺点，本文提出了一种基于投影梯度下降的无监督深度展开框架，即，展开PGD网络（UPGDNet）是一种用于求解一类约束优化问题的网络。根据优化变量之间的耦合关系和约束的凸性，将约束集分为两类。一类约束包括优化变量之间解耦的凸约束，另一类约束包括优化变量之间耦合的非凸或凸约束。然后将第一类约束条件直接投影到可行域上，将第二类约束条件利用神经网络投影到可行域上。最后，基于UPGDNet设计了一个展开和速率最大化网络（USRMNet），用于解决多用户超可靠低时延通信系统的加权SR最大化问题。数值实验结果表明，USRMNet具有较低的计算复杂性和较好的泛化能力，在用户分布方面具有相当的性能。
2022-01-22 cs.IT math.IT
Wireless Throughput and Energy Efficiency with Random Arrivals and Statistical Queueing Constraints
研究了随机到达数据和统计衰落约束条件下衰落信道的吞吐量和能量效率。特别是，马尔可夫到达模型，包括离散时间马尔可夫，马尔可夫流体，马尔可夫调制泊松源被认为是。利用时变信源的有效带宽和时变无线传输的有效容量，刻画了在统计约束条件下的最大平均到达率.对于两状态（ON/OFF）源模型，吞吐量以封闭形式确定为源统计、信道特性和服务质量（QoS）约束的函数。在一定的渐近制度下，进一步研究了放。此外，能量效率进行了分析，通过确定每比特的最小能量和宽带斜率在低信噪比（SNR）的制度。总体而言，源特性，QoS要求，和信道衰落的相关性的吞吐量和无线系统的能源效率的影响被确定。
2015-09-14 cs.IT math.IT
Performance of a random-access wireless network with a mix of full- and half-duplex stations
在本文中，我们考虑一个随机接入时隙无线网络的性能与一个单一的接入点和混合的半和全双工站。全双工传输涉及在两个方向上同时传输的数据，这会影响接入点处的队列动态。给定节点接入信道的概率，本文给出了每个站的吞吐量的广义解析公式。讨论了与基于802.11 DCA的系统以及完全公平系统相关的特殊情况，这些情况提供了对全双工无线新技术引入的变化的见解。
2013-03-13 cs.IT cs.NI math.IT
The role of asymptotic functions in network optimization and feasibility studies
网络优化问题的解决方案极大地受益于非线性分析的发展，特别是凸优化的发展。渐近函数的概念是凸和非凸分析在科学和工程中的一个重要工具，它经常隐藏在非线性分析和相关领域的许多有影响力的研究中。因此，我们也可以预期，渐近函数是深深连接到许多结果在无线领域，即使他们很少提到的无线文献。在这项研究中，我们展示了这种类型的连接。通过这样做，我们解释了无线资源分配问题的集中式和分布式解决方案在一个统一的框架内的许多属性，我们也概括和统一现有的方法，网络设计的可行性分析。特别是，我们广泛使用的映射在无线通信问题（更准确地说，类的标准干扰映射）有一个不动点的充分和必要条件。此外，我们得到的效用和能源效率，可以通过解决一个大家庭的最大-最小效用优化问题，在无线网络中实现的基本界限。
2017-08-04 cs.IT math.IT
Joint Estimation and Contention-Resolution Protocol for Wireless Random Access
我们提出了一个基于竞争的随机接入协议，设计用于无线网络中的用户数量是不是先验已知的。该协议在轮划分成相等的持续时间的时隙，在同一时间执行的用户数量和分辨率的传输估计。用户以预定义的概率在时隙的基础上独立地接入无线链路，导致用户传输在时隙上的分布，基于该分布执行估计和竞争解决。具体地，使用连续干扰消除来执行争用解决，该连续干扰消除与优化接入概率的使用相结合，使得吞吐量能够显著高于传统的时隙ALOHA类协议。所提出的协议的关键特征是，轮持续时间不是先验设置，当估计/竞争分辨率性能达到令人满意的水平时，它们被终止。
2012-10-02 cs.IT math.IT
Multi-Objective Routing Optimization Using Coherent Ising Machine in Wireless Multihop Networks
本文提出将相干伊辛机（CIM）应用于无线多跳网络的多目标路由优化，通过将问题建模为QUBO并映射到伊辛模型求解，在数百节点规模网络中实现可行且近优的解，并展现出优于QAOA和VQE的可扩展性。
2025-03-10 cs.IT math.IT quant-ph
On the Capacity of Wireless Networks with Random Transmission Delay
在本文中，我们介绍了新的编码方案的无线网络与随机传输延迟。这些编码方案的同步性的需要，减少了传输的数量，并实现了最佳的速率区域在相应的有线模型的多个单播和多播的情况下，最多三个用户下的等速率约束。编码方案分为两个阶段，第一，编码方案线，星型和线星型拓扑结构的随机传输延迟。第二，任何一般的拓扑结构与多个双向单播和组播会话被证明是分解成这些规范的拓扑结构，以减少传输的数量，而没有速率冗余。因此，为线、星和线-星拓扑结构开发的编码方案可作为构建所有网络的更通用编码方案的构建块。所提出的方案被证明是实时的（RT）的无线网络的意义上，他们实现了最小的解码延迟。利用可忽略的大小报头，这些编码方案被示出为适用于非同步网络，即，随机传输延迟的网络。最后，我们通过大量的模拟证明了这些方案的适用性。在具有随机传输延迟的无线网络上实现这样的编码方案可以提高性能和功率效率。
2015-03-03 cs.IT math.IT
Edge-Caching Wireless Networks: Performance Analysis and Optimization
边缘缓存作为一种有效的技术，通过使数据更接近最终用户来减少高峰流量期间的传输延迟和网络拥塞，受到了广泛的关注。现有的工作通常设计缓存算法分开的物理层设计。在本文中，我们分析边缘缓存无线网络，考虑到缓存能力时，设计的信号传输。特别是，我们调查多层缓存，基站（BS）和用户都能够在本地缓存存储内容数据，并分析两个显着的未编码和编码的缓存策略下的边缘缓存无线网络的性能。首先，我们提出了一个编码的缓存策略，适用于任意值的缓存大小。所需的回程和接入速率被导出为BS和用户缓存大小的函数。其次，推导了两种缓存方式对应的系统能量效率（EE）的闭式表达式。基于推导出的公式，系统EE最大化通过预编码向量的设计和优化，同时满足预定义的用户请求速率。第三，提出了两个优化问题，以最小化两种缓存策略的内容交付时间。最后，数值结果验证了这两种缓存方法的有效性。
2018-02-06 cs.IT math.IT
Percentile Optimization in Wireless Networks- Part I: Power Control for Max-Min-Rate to Sum-Rate Maximization (and Everything in Between)
本文提出百分位规划这一新优化问题类别，通过功率控制实现最小百分位吞吐量最大化，以明确优化小区边缘用户，并设计循环最大化算法将其转化为块凹形式，在保证收敛的同时比现有算法快数个数量级且性能更优。
2024-03-25 cs.IT math.IT
Optimization of Power Transfer Efficiency and Energy Efficiency for Wireless-Powered Systems with Massive MIMO
大规模MIMO由于其将能量集中到期望空间位置的能力而对于无线信息和能量传输是有吸引力的。在本文中，总的功率传输效率（PTE）和能量效率（EE）的无线供电的大规模MIMO系统中，多天线基站（BS）使用无线能量传输充电的下行链路上的单天线能量收集用户。用户可以利用所收获的能量来在上行链路上向BS发送信息。在考虑实际能量采集器的非线性特性的同时，分析了整个系统的性能。首先，对于无线能量传输，使用BS电路功耗的可缩放模型来表征PTE。推导出了基站天线和用户的PTE最优数目。然后，对于无线能量和信息传输，EE性能的特点。根据基站天线数和用户数等关键系统参数，推导出了EE最优基站发射功率。随着天线的数量变大，增加发射功率提高了中等数量到大量天线的能量效率。仿真结果表明，它是能量有效的操作系统在大量的天线制度。
2019-09-18 cs.IT math.IT
Reflection Probability in Wireless Networks with Metasurface-Coated Environmental Objects: An Approach Based on Random Spatial Processes
无线网络的一个新兴的和有前途的愿景包括涂层的环境对象与可重构的元表面，能够修改的无线电波撞击他们根据广义反射定律。通过依赖于从点过程，随机几何，随机空间过程的工具，我们模型的环境对象与修改后的随机线过程的固定长度，并与随机方向和位置。基于所提出的建模方法，我们开发了第一个分析框架，提供了一个概率，一个随机分布的对象，涂有可重构的元表面作为一个反射器的发射器和接收器的给定对。在传统的网络设置的环境对象不与可重构的元表面涂层相比，我们证明了典型的随机对象作为反射器的概率是独立的对象本身的长度。所提出的分析方法进行了验证，对Monte Carlo模拟，并给出了数值例子和讨论。
2019-01-04 cs.IT math.IT
Trajectory and Power Optimization for Multi-UAV Enabled Emergency Wireless Communications Networks
针对应急通信需求，本文提出多无人机轨迹与功率联合优化方法，通过分解非凸问题并采用连续凸近似和块坐标更新算法，显著提升系统容量。
2024-07-16 cs.IT eess.SP 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
Communication Models for Reconfigurable Intelligent Surfaces: From Surface Electromagnetics to Wireless Networks Optimization
可重构智能表面（RIS）是一种设计用于动态控制电磁波的平面结构。在无线通信中，RISs最近已经成为一种很有前途的技术，用于通过近乎被动的信号变换来实现可编程和可重构的无线传播环境。借助RIS，无线环境成为需要优化的网络设计参数的一部分。在本教程中，我们将重点关注RIS的通信模型。首先，我们回顾了在无线通信和网络中最常用的用于分析和优化RISs的通信模型，并详细说明了它们的优点和局限性。然后，我们集中在模型的RISs是基于表面阻抗的不均匀表，并提供一个循序渐进的教程制定电磁一致的分析模型，优化表面阻抗。局部和全局设计之间的差异进行了讨论，并通过坡印亭矢量的表面功率效率和再辐射功率通量解析制定。最后，借助于数值结果，我们讨论了如何通过使用具有零电阻的局部无源RISs（即，不均匀的电抗边界，没有局部功率放大），即使对于大的反射角和高的功率效率。
2022-07-12 cs.IT eess.SP math.IT
Waveform Optimization for Large-Scale Multi-Antenna Multi-Sine Wireless Power Transfer
无线电力传输（WPT）有望成为重塑物联网、机器对机器通信和射频识别网络等低功耗应用格局的技术。虽然在多天线多正弦WPT设计方面已经取得了一些进展，但WPT的大规模设计（让人联想到通信中的大规模多输入多输出（MIMO））仍然是一个悬而未决的问题。针对非线性整流器模型，提出了一种基于逐次凸近似（SCA）的多用户波形优化算法。一个低复杂度的算法是基于渐近分析和序列逼近（SA）。结果表明，两种算法实现的平均输出电压之间的差异可以忽略不计的天线数量是足够大的。在存在大量音调的情况下，基于非线性模型的设计相对于基于线性模型的设计的性能增益可能很大。
2016-05-04 cs.IT math.IT
Personalized Resource Allocation in Wireless Networks: An AI-Enabled and Big Data-Driven Multi-Objective Optimization
Carleton University（卡尔顿大学）
本文提出一种AI赋能且大数据驱动的个性化资源分配方法，通过智能层实时微观管理稀缺网络资源，以同时优化节省资源和提升用户满意度这两个矛盾目标。
2023-07-08 cs.AI cs.IT math.IT
Trajectory Optimization for Rotary-Wing UAVs in Wireless Networks with Random Requests
针对无线网络中两个地面节点随机产生的下行数据传输请求，研究了单旋翼无人机作为中继的轨迹优化问题。我们的目标是优化无人机的轨迹，以尽量减少预期的平均通信延迟，以服务于这些随机请求。结果表明，该问题可以被铸造成一个半马尔可夫决策过程（SMDP），并通过多链策略迭代解决由此产生的最小化问题。证明了双尺度优化方法的最优性：通信阶段的最优轨迹在当前开始位置和目标结束位置之间移动时，使当前请求的通信延迟最小化（内部优化）;选择结束位置以使SMDP中的预期平均长期延迟最小化（外部优化）。数值模拟表明，当无人机在不主动服务传输请求的阶段向GN的几何中心移动时，预期的平均延迟最小化，并表现出显着的改进。最后，它揭示了通信阶段的最佳结束位置变得越来越独立的数据有效载荷，大的数据有效载荷值。
2019-08-21 cs.IT math.IT
