Implementation of Distributed Time Exchange Based Cooperative Forwarding
在本文中，我们设计和实现基于时间交换（TE）的协作转发节点使用传输时隙作为中继的激励。我们专注于分布式联合时隙交换和中继选择的总吞吐量最大化的整体网络。我们制定的设计目标作为一个混合整数非线性规划（MINLP）的问题，并提供了一个多项式时间分布式解决方案的MINLP。我们实现了所设计的算法在软件定义的无线电启用USRP节点的ORBIT室内无线测试床。ORBIT网格用作USRP节点之间交换控制信息的全局控制平面。实验结果表明，TE可以显着增加网络的总有效吞吐量。我们还展示了一个有效吞吐量优化算法，是按比例公平的性能。
2012-10-19 cs.IT cs.NI math.IT
Cooperative Data Exchange with Unreliable Clients
考虑广播网络中的一组客户端，每个客户端都持有基集X中的分组子集。在（编码）协作数据交换问题中，客户端需要通过在无损广播信道上交换编码数据包来恢复X中的所有数据包。以前的几个作品分析了这个问题的假设下，每个客户端最初持有一个随机子集的数据包在X。在本文中，我们考虑一个泛化的设置，其中一个未知的（但一定大小）的客户端子集是不可靠的，他们的数据包传输受到任意擦除这个问题。对于一个不可靠的客户端的特殊情况下，我们推导出一个封闭形式的表达式为每个可靠的客户端所需的最小传输次数，以获得所有的数据包由其他可靠的客户端（概率接近1的数据包的数量趋于无穷大）。此外，对于一个以上的不可靠的客户端的情况下，我们提供了一个近似的解决方案，其中每个数据包的传输次数是在一个任意小的附加因子从最佳解决方案的值。
2015-10-05 cs.IT math.IT
On Coding for Cooperative Data Exchange
我们考虑的问题，由一组位置接近的无线节点的数据交换。在这个问题中，每个节点持有一组数据包，并需要获得其他节点持有的所有数据包。每个节点可以经由容量为每个信道使用一个分组的无噪声广播信道来广播其拥有的分组（或其组合）。目标是最小化满足所有节点的需求所需的传输总数，假设它们可以相互协作并且完全知道其他节点可用的分组集。这个问题出现在几个实际的设置，如对等系统和无线数据广播。在本文中，我们建立了最佳传输次数的上限和下限，并提出了一个有效的算法，可证明的性能保证。我们的算法的有效性，建立通过数值模拟。
2010-02-07 cs.IT math.IT
A Monetary Mechanism for Stabilizing Cooperative Data Exchange with Selfish Users
研究了自私用户协作数据交换的稳定性问题。在此设置中，每个用户在基础集合$X$中有一个数据包子集，并希望所有其他数据包都在$X$中。用户可以通过在无损广播信道上广播编码或未编码的数据包来交换他们的数据包，并且允许任何一对用户之间的货币交易。我们将每个用户的效用定义为两个子效用函数之和：（i）用户收到的总支付与用户的总传输速率之间的差，以及（ii）用户所需的数据包总数与用户支付的总支付之间的差。速率向量和支付矩阵对$(r,p)$被称为稳定大联盟（即，所有用户的集合）如果$(r,p)$在所有次要联盟上是帕累托最优的（即，共同知道$X$中所有分组的用户的所有真子集）。我们的目标是设计一个稳定的利率支付对最小的总和率和最小的总和支付的任何给定的情况下的问题。在这项工作中，我们提出了两个算法，找到这样的解决方案。此外，我们表明，这两种算法最大限度地提高了所有用户（在所有解决方案）的效用之和，和算法之一也最大限度地提高了所有用户（在所有解决方案）之间的最小效用。
2018-01-11 cs.IT math.IT
Cooperative Wireless Backhauling
我们考虑两个小小区基站（SC-BS）采用相同的时间和频率资源来将它们的数据卸载到公共宏小区基站（MC-BS）的场景的无线回程。两个SC-BS分配部分共享资源来交换数据，以便能够协作以提高回程容量。对于这种情况下，我们开发的最佳传输策略，基于信道状态信息，确定是否SC-BS应该交换数据和合作或独立地发送他们的数据到MC-BS。我们的数值结果表明，所提出的合作无线回程协议相比，现有的协议在文献中的优越性。
2016-12-18 cs.IT math.IT
Iterative Merging Algorithm for Cooperative Data Exchange
我们考虑的问题，找到最小的和率策略的合作数据交换系统，不允许分组分裂（NPS-CDE）。在NPS-CDE系统中，存在多个地理位置接近的协作客户端，它们发送数据包以帮助其他客户端恢复数据包集。最小和速率策略是以最小和速率（传输总数）实现通用恢复（所有客户端恢复整个分组集的情况）的策略。我们提出了一种迭代合并（IM）算法，递归合并客户端集的基础上，较低的估计最小和率和更新的值的最小和率。我们还表明，一个最小的总和率策略可以通过分配率的本地恢复在每个合并的客户端设置在IM算法中学习。实验表明，当客户端数目小于$94$时，该算法的复杂度低于现有的确定性算法。
2015-05-29 cs.DS cs.IT math.IT
A Game-Theoretic Framework for Decentralized Cooperative Data Exchange using Network Coding
在本文中，我们介绍了一个博弈论的框架，研究的问题，最小化的即时解码网络编码（IDNC）的合作数据交换（CDE）在分散的无线网络中的延迟。在此配置中，客户端相互协作以在没有中央控制器的情况下恢复被擦除的数据包。本文采用博弈论作为一种工具，用于通过克服对系统中的中央控制器或附加信令的需要来改进分布式解决方案。我们建立了一个非合作势博弈中的自利玩家的会话模型。效用函数的设计，使个人收益的增加，在一个集体的行为，实现了理想的系统性能，在共享的网络环境和纳什讨价还价的解决方案。开发了三款游戏：第一个目的是减少完成时间，第二个目的是减少最大解码延迟，第三个目的是减少和解码延迟。我们改进这些公式，包括碰撞发生时的惩罚政策，并实现纳什谈判的解决方案。通过广泛的模拟，我们的框架进行了测试，在传统的点到多点（PMP）恢复过程中，在许多情况下，可以找到最好的性能：首先，我们模拟的问题，完整的信息。然后，我们用不完全信息进行模拟，最后在有损反馈的情况下进行测试。数值结果表明，我们的配方与完整的信息大大优于传统的PMP计划在大多数情况下，实现了较低的延迟。他们还表明，不完全信息的完成时间公式也优于传统的PMP。
2014-04-14 cs.IT math.IT
A Game Theoretic Approach to Minimize the Completion Time of Network Coded Cooperative Data Exchange
在本文中，我们介绍了一个博弈论的框架来研究的问题，最小化即时解码网络编码（IDNC）的协作数据交换（CDE）在分散的无线网络中的完成时间。在此配置中，客户端相互协作以在没有中央控制器的情况下恢复被擦除的数据包。本文采用博弈论作为一种工具，用于通过克服对系统中的中央控制器或附加信令的需要来改进分布式解决方案。我们建立了一个非合作势博弈中的自利玩家的会话模型。效用函数被设计成使得增加个体收益导致集体行为，从而在共享网络环境中实现期望的系统性能和帕累托最优解。通过大量的模拟，我们的方法相比，可以发现在传统的点到多点（PMP）恢复过程中的最佳性能。数值结果表明，我们的配方大大优于传统的PMP计划在大多数实际情况下，实现了较低的延迟。
2014-04-14 cs.GT cs.IT math.IT
Efficient Feedback Mechanisms for FDD Massive MIMO under User-level Cooperation
在频分复用（FDD）大规模MIMO系统中，信道状态信息（CSI）反馈是一个具有挑战性的问题.研究了一种协作反馈机制，即用户通过设备到设备（D2D）通信交换信道状态信息，然后自行计算预编码器，并将预编码器反馈给基站（BS）。分析结果表明，合作预编码器反馈是更有效的比CSI反馈的干扰缓解。在D2D通信容量有限的约束下，提出了一种基于信号子空间投影和最优比特划分的自适应CSI交换策略。数值结果表明，所提出的具有自适应CSI交换的协作预编码器反馈方案显著优于CSI反馈方案，即使当经由速率受限的D2D通信来交换CSI时也是如此。
2016-11-22 cs.IT math.IT
Cooperative MIMO Precoding with Distributed CSI: A Hierarchical Approach
分布式信道状态信息下的网络多输入多输出预编码问题是一个非常具有挑战性的问题，其最优解具有合理的复杂度仍然是难以捉摸的。在这种情况下，我们评估分层信息交换的价值，从而建立一个顺序之间的发射机（TX），以这样一种方式，一个给定的TX不仅可以访问其本地信道估计，但也可以在较少的通知TX的估计。假设正则化迫零（RZF）预编码在TX，我们提出了天真的，局部鲁棒性，和全局鲁棒次优策略的联合预编码设计。数值结果表明，分层信息交换带来了显着的性能增益，与局部和全局鲁棒算法执行非常接近最优RZF策略。最后，层次信息交换的成本相对于合作收益的检查和最佳的权衡数值评估。
2018-05-19 cs.IT math.IT
Estimating Minimum Sum-rate for Cooperative Data Exchange
研究如何准确估计最小和速率，以降低协同数据交换（CDE）问题求解的复杂度。CDE系统包含多个地理位置接近的客户端，这些客户端发送数据包以帮助其他客户端恢复整个数据包集。最小和速率是实现通用恢复（所有客户端恢复整个分组集的情况）的传输总数的最小值。基于超模基多面体非空的一个充分必要条件，我们证明了CDE系统的最小和率可以由客户集的所有可能分区的最大化来确定.由于解决这个最大化问题的复杂性很高，我们提出了一个确定性算法来近似最小和率的下限。我们通过实验表明，这个下限是严格得多，比那些在现有文献中得出的下限。我们还表明，确定性算法可以防止重复运行现有的算法解决CDE问题，使整体的复杂性可以相应地降低。
2015-07-20 cs.DM cs.IT math.IT
Fairest Constant Sum-rate Transmission for Cooperative Data Exchange: An M-convex Minimization Approach
我们考虑了一组无线客户端之间的协同数据交换（CDE）的公平性问题。在该系统中，每个客户端最初获得分组的子集。它们交换数据包，以便重建整个数据包集。我们研究的问题，如何找到一个传输策略，分配的通信负载最均匀的所有策略，具有相同的总和速率（传输的总次数），并实现普遍的恢复（当所有客户端恢复数据包集的情况）。我们将这个问题转化为一个离散的极小化问题，并证明了它的$M$ -凸性。我们表明，我们的结果也可以证明在以前的工作中所示的可行域的子模块性，并密切相关的子模块约束下的资源分配问题。为了解决这个问题，我们建议使用最速下降算法（SDA）的基础上$M$凸。通过改变客户端和数据包的数量，我们比较SDA与基于子模块的确定性算法（DA）的收敛性能和复杂度。结果表明，对于寻找最公平和最小总速率的CDE策略问题，当客户端数为5时，SDA比DA更有效。
2015-02-12 cs.DM cs.IT math.IT
Cooperative Learning via Federated Distillation over Fading Channels
分布式机器学习的协同训练方法通常基于局部梯度或局部模型参数的交换。后一种方法被称为联邦学习（FL）。最近提出了一种降低通信开销的替代解决方案，称为联合蒸馏（FD），其仅交换平均模型输出。虽然先前的工作研究了FL在无线衰落信道上的实现，但在这里，我们提出了FD的无线协议及其增强版本，该增强版本利用离线通信阶段来传达“混合”协变量向量。所提出的实现包括不同的组合的数字方案的基础上单独的源信道编码和在空中计算策略的基础上模拟联合源信道编码。结果表明，在有限的频谱资源的存在下，增强版FD有可能显着优于FL。
2020-02-03 cs.DC cs.IT eess.SP
Exact Minimum-Repair-Bandwidth Cooperative Regenerating Codes for Distributed Storage Systems
为了提供高的数据可靠性，分布式存储系统将具有冗余的数据分散到多个存储节点。再生码是一种新的纠删码，它引入冗余以提高分布式存储中数据修复的性能。大多数关于代码再生的研究都集中在单次故障恢复上，但在大型存储网络中，同时发生两个或多个节点故障的情况并不少见。为了利用机会，同时修复多个故障节点，合作修复机制，在这个意义上，要修复的节点之间可以交换数据，进行了研究。导出了合作修复的修复带宽的一个下界，并构造了一组与此下界相匹配的精确合作再生码。
2011-06-01 cs.DC cs.IT math.IT
Message Passing Algorithm for Distributed Downlink Regularized Zero-forcing Beamforming with Cooperative Base Stations
基站（BS）协作可以将不需要的干扰转化为有用的信号能量以增强系统性能。在协作下行链路中，迫零波束形成（ZFBF）与一个简单的调度器是众所周知的，以获得接近的容量实现脏纸编码的性能。然而，随着网络规模的增长，集中式ZFBF方法过于复杂。在本文中，我们设计的消息传递算法实现正则化ZFBF（RZFBF）在分布式方式使用的信念传播。在所提出的方法中，总的计算成本被分解成许多较小的计算任务进行的相邻BS组和通信只需要相邻BS之间。更重要的是，可以基于信道统计而不是瞬时信道状态信息来计算一些交换的消息，从而显著降低了计算复杂性。仿真结果表明，所提出的算法收敛速度快，准确的RZFBF和更快的比传统的方法。
2013-03-26 cs.IT math.IT
