An Efficient Hybrid Power Control Algorithm for Capacity Improvement of CDMA-based Fixed Wireless Applications
在固定无线应用（FWA）中，码分多址（CDMA）是宽带数据接入的最有前途的候选方案。原因是对活动移动设备数量的软限制。许多固定无线应用对BER性能施加上限，这限制了移动用户数量的增加。在多径衰落环境下，移动台的活动用户数或容量进一步减少。本文提出了一种利用混合功率控制算法提高CDMA固定无线网络容量的有效方法。所提出的方案提高了两倍的容量相比，传统的基于CDMA的网络。仿真结果证明了该方案的有效性。
2012-12-11 cs.IT math.IT
The Transport Capacity of a Wireless Network is a Subadditive Euclidean Functional
具有n个节点的密集ad hoc网络的传输容量类似于\sqrt（n）。我们表明，运输能力除以\sqrt（n）接近概率为1的非随机极限时，节点是i.i.d.分布在单位正方形上。我们证明了该协议模型下的传输容量是一个次可加的欧氏泛函，并使用Steele精神的次可加函数的机器来证明极限的存在性。
2008-07-17 cs.IT math.IT
Capacity Results on Multiple-Input Single-Output Wireless Optical Channels
本文推导了在平均光强和峰值光强约束下，具有与信号无关的加性高斯噪声的多输入单输出自由空间光强信道容量的上界和下界。在信噪比（SNR）趋于无穷大的极限下，给出了渐近容量，在信噪比趋于零的极限下，给出了容量的精确斜率。
2017-10-25 cs.IT math.IT
Near-Capacity Adaptive Analog Fountain Codes for Wireless Channels
在本文中，我们提出了一个容量接近模拟喷泉码（AFC）的无线信道。在AFC中，生成的编码符号的数量可能是无限的。与传统的二进制无比率码相反，AFC中的每个编码符号是实值符号，作为$d$随机选择的信息比特的加权和而生成，其中$d$和权重系数是从预定义的概率质量函数中随机选择的。编码后的符号然后直接通过无线信道发送。我们分析了AFC的错误概率，并设计了权重集，以最小化错误概率。仿真结果表明，AFC在较宽的信噪比范围内达到了高斯信道的容量。
2013-10-02 cs.IT math.IT
Asymptotic Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Realistic Links under a Honey Comb Topology
我们考虑瑞利衰落和对数正态阴影的物理干扰模型中的所有成功传输的流量在整个网络中的影响。新的界限推导出一个给定的随机ad hoc无线网络的容量，反映丢包或捕获概率的传输链路。这些界限是基于一个简化的网络拓扑称为蜂窝拓扑下给定的路由和调度方案。
2010-10-05 cs.IT math.IT
Capacity of Cellular Wireless Network
无线网络容量的早期定义，例如，确切的理论结果已知的传输或传输容量非常适合于adhoc网络，但不能直接应用于蜂窝无线网络，在蜂窝无线网络中，大规模基站（BS）协调是不可能的，并且SINR模型下的重传/ARQ是通用特征。在本文中，蜂窝无线网络中，基站位置和移动用户（MU）的位置分布作为独立的泊松点过程被认为是，每个MU连接到最近的BS。利用ARQ，在SINR模型下，分组传输的有效下行链路速率是预期延迟（直到成功所需的重传次数）的倒数，在利用BS密度对其进行缩放之后，我们将其用作我们的网络容量定义。精确表征蜂窝无线网络的这种自然容量度量。示出的容量首先增加多项式与BS密度在低BS密度制度，然后规模逆指数与BS密度的增加。两个不同的上限推导出的低和高BS密度制度相关。一个单一的功率控制策略，以实现在这两个政权的上限。这个结果是从根本上不同于众所周知的能力的结果，如运输和传输容量的规模作为（高）BS密度的平方根的自组织网络。我们的研究结果表明，强的时间相关性的SINR与PPP分布的BS位置是有限的，在蜂窝无线网络中的高BS密度制度的可实现的容量比以前认为的要小得多。我们的分析的副产品表明，具有重传的ALOHA策略的容量为零。
2017-04-18 cs.IT math.IT
Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Energy Harvesting Nodes
当网络中的每个节点从自然界中获取能量时，如太阳能、风能、振动等，分析了ad hoc无线网络的传输容量。传输容量是节点的最大允许密度，满足每个发送器-接收器速率和中断概率约束。假设每个节点处的能量到达遵循伯努利分布，并且每个节点使用能量缓冲器/电池来存储能量。对于ALOHA媒体接入协议（MAP），最大化传输容量的最佳传输概率导出作为能量到达分布的函数。博弈论分析ALOHA MAP，其中每个发射机试图最大化自己的吞吐量，并对称纳什均衡推导。对于CSMA MAP，退避概率和中断概率是根据输入能量分布推导的，从而表征传输容量。
2012-05-25 cs.IT math.IT
Power-Bandwidth Efficiency and Capacity of Wireless Feedback Communication Systems
本文分析了数字通信反馈系统（FCS）功率带宽效率的优化和提高中出现的问题。有示出，与数字系统不同，自适应FCS与模拟前向传输允许充分优化和推导的最佳传输-接收算法接近其效率的香农边界。考虑了前向信道容量和自适应FCS作为通信单元的容量之间的差异，以及它们对传输功率带宽效率的影响。
2011-02-23 cs.IT math.IT
On the Capacity of Fractal Wireless Networks With Direct Social Interactions
研究了具有直接社会交互的分形无线网络的容量问题。具体来说，我们数学上制定了一个分形无线网络的自相似性的幂律度分布$ P(k) $，我们捕获的两个节点之间的连接功能与度$ k_{1} $和$ k_{2} $的联合概率分布$ P(k_{1},k_{2}) $。证明了当源节点随机与其直接联系人通信时，其最大容量与Kumar \cite{Gupta2000The}的经典结果$ Θ\left(\frac{1}{\sqrt{n\log n}}\right) $一致.另一方面，如果具有距离$ d $的两个节点根据概率$ d^{-β} $通信，则最大容量可以达到$ Θ\left(\frac{1}{\log n}\right) $，这与\cite{Gupta2000The}中的公知结果相比表现出显著的改善。
2017-05-27 cs.IT math.IT
CGN: A Capacity-Guaranteed Network Architecture for Future Ultra-Dense Wireless Systems
第六代（6G）时代被设想为完全智能和自主的时代，物理和数字生活方式融合在一起。未来的无线网络架构应该为这种新的生活方式提供坚实的支持。因此，出现了一个关键问题，即什么样的网络架构适合6G。在本文中，我们提出了一个容量保证网络（CGN）架构，它提供了高容量的无线设备密集分布在任何地方，并确保了卓越的可扩展性与低信令开销和计算复杂度的同时。我们的定理证明了CGN架构的本质是将整个网络分解为具有相等集群和容量的非重叠集群。仿真结果表明，在最小集群和容量方面，建议CGN可以实现至少30%的性能增益相比，现有的基站集群（BS集群）架构。此外，我们的定理是足够的一般性，可以适用于不同分布的BS和用户的网络。
2022-03-04 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Finite Field Counterparts of Wireless Interference Networks
这项工作探讨了如何从无线网络的自由度（DoF）的结果可以被转换成容量的结果，其有限域对应的网络编码应用程序中出现的。主要的见解是，在$\mathbb{F}_{p^n}$上的标量（SISO）有限域信道类似于无线设置中的n × n矢量（MIMO）信道，但是具有重要的区别--由于有限域运算而存在附加结构，该有限域运算强制矩阵乘法的交换性并且将信道分集限制为n，使得这些信道类似于无线设置中的对角信道。在信道结构所施加的限制内，无线网络的DoF最优预编码解决方案可以被转换成其有限域对应物的容量最优解决方案。这是通过对2用户X信道和3用户干扰信道的研究而示出的。除了将无线网络的见解引入网络编码应用之外，基于$\mathbb{F}_{p^n}$的有限域网络的研究还通过p和SNR以及n和分集之间有趣的相似之处触及了无线网络中重要的开放问题（有限SNR，有限分集场景）。
2013-04-29 cs.IT math.IT
On the Capacity of Multi-Hop Wireless Networks with Partial Network Knowledge
在大型无线网络中，获取完整的网络状态信息通常是不可行的。因此，节点需要基于关于网络的部分信息来流动信息并管理干扰。在本文中，我们考虑多跳无线网络，并假设每个源只知道从自己到网络中的其他目的地的路由上的信道增益。我们开发了几种分布式策略来管理用户之间的干扰，并证明了它们在最大化某些类网络的可实现归一化和速率方面的最优性。
2010-10-07 cs.IT math.IT
Optimal Storage Allocation for Wireless Cloud Caching Systems with a Limited Sum Storage Capacity
在无线云存储系统中，恢复失败概率不仅取决于无线信道条件，而且还取决于每个分布式存储节点的存储大小。为了有效地利用有限的存储容量和性能表征的分配策略，我们渐近分析的恢复失败概率的无线云存储系统的总存储容量的限制为高信噪比制度和低信噪比制度。然后，我们找到了最佳的存储分配策略跨分布式存储节点的渐近恢复失败概率。我们的分析表明，最大的对称分配是最佳的高信噪比制度和最小的分配（$\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。
2016-06-04 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
Capacity and Delay Scaling for Broadcast Transmission in Highly Mobile Wireless Networks
我们研究广播容量和最小延迟缩放定律的高度移动的无线网络中，每个节点都传播或广播数据包到网络中的所有其他节点。特别是，我们考虑了一个小区划分的网络下的简化的独立同分布（IID）的移动模型，其中每个节点随机选择一个新的小区每个时隙。我们推导出广播容量和最小延迟的缩放定律作为小区大小的函数。我们提出了一个简单的先来先服务（FCFS）洪泛计划，几乎实现了容量和最小延迟缩放。我们的研究结果表明，高流动性并没有提高广播容量，容量和延迟都随着小区大小的增加而提高。与文献中的推测相反，我们发现容量和延迟之间（几乎）没有权衡。我们的分析利用马尔可夫演化图（MEGs）的理论和开发两个新的界限，通过放松以前所需的扩展器属性的假设，在MEGs的洪泛时间。
2018-08-11 cs.IT math.IT
On the Unicast Capacity of Stationary Multi-channel Multi-radio Wireless Networks: Separability and Multi-channel Routing
第一个结果是关于固定多信道多无线电无线网络的单播容量的可分离性，即，这种网络的容量是否等于相应的单信道单无线电无线网络的容量之和。对于任意网络模型和随机网络模型，给定信道分配，可分性属性并不总是成立。然而，如果每个节点处的无线电接口的数量等于信道的数量，则分离性属性成立。第二个结果是关于多信道路由的影响（即，通过多个信道而不是通过单个信道路由比特）。对于两种网络模型，在两种路由方案下以信道分配为条件的网络容量并不总是相等的，但是如果每个节点处的无线电接口的数量再次等于信道的数量，则两种路由方案产生相等的网络容量。
2009-12-26 cs.IT math.IT
Study and Capacity Evaluation of SISO, MISO and MIMO RF Wireless Communication Systems
无线通信系统已经经历了从SISO系统到MIMO系统的不同世代。带宽是无线通信中的一个重要约束。在无线通信中，高数据传输速率对于诸如三重播放（即数据、语音和视频）的服务是必不可少的。在用户端，容量决定了通信系统的质量。本文旨在比较不同的射频无线通信系统，如SISO，MISO，SIMO和MIMO系统的容量基础上，并解释的概念，因为今天，无线通信已经从2G，3G发展到4G和公司正在努力创造越来越多的容量网络，以便数据率可以增加，客户可以受益更多。无线通信系统的最终目标是建立一个全球性的个人和多媒体通信没有任何容量问题。
2014-03-30 cs.IT cs.NI math.IT
A Hidden Resource in Wireless Channel Capacity: Dependence Control in Action
本文旨在开展相关控制的研究，通过相关操作来改变系统中随机过程的相关结构，以提高系统的性能。具体来说，我们开发了一个无线信道的相关性控制理论，专注于相关性控制的三个原则：（i）系统中延迟和积压的渐近衰减率是相关性比较和排序的度量，（ii）到达过程和服务过程中的相关性对系统性能具有双重影响，以及（iii）在到达或服务过程的自由维度中的依赖性的操纵变换到达或服务过程的依赖性结构。此外，我们将理论应用到马尔可夫加性过程，这是一个通用的模型，一类的到达过程和无线信道容量的通用模型，并得出一组结果的各种性能指标，包括延迟，积压，延迟约束容量。为了证明使用的理论，我们专注于在无线信道容量的相关性操纵，在那里我们使用Copula表示无线信道容量的底层马尔可夫过程的依赖结构。我们表明，基于先验信息的时间依赖性的不可控参数和空间之间的依赖性的不可控和可控的参数，我们可以构建一个序列的马尔可夫过程的时间copula，并获得一个序列的转移矩阵的可控参数，以实现所需的依赖性质的无线信道容量。这种依赖性操作技术是通过仿真验证。
2019-11-11 cs.IT math.IT
Approaching the Capacity of Wireless Networks through Distributed Interference Alignment
最近的研究结果建立了干扰对齐的最优性，以接近高信噪比下干扰网络的香农容量。然而，干扰可以在有限数量的信令维度上对齐的程度仍然未知。干扰对准方案的另一个重要关注点是全局信道知识的要求。在这项工作中，我们提供了迭代算法的例子，利用无线网络的互易性，实现干扰对齐，只有本地信道的知识，在每个节点。这些算法还提供了理论上尚不可用的干涉对准的可行性的数值见解。
2008-03-26 cs.IT math.IT
High-SNR Capacity of Wireless Communication Channels in the Noncoherent Setting: A Primer
本文，主要是教程性质，处理的问题，在高信噪比（SNR）政权的衰落信道的容量的特征。我们专注于实际相关的非相干设置，无论是发送器还是接收器都不知道的信道实现，但都知道的信道法。我们提出，在一个直观和方便的形式，两个工具，首先提出的Lapidoth和Moser（2003年），具有根本重要性的高信噪比容量分析：对偶方法和逃逸到无穷大的容量实现分布的属性。此外，我们应用这些工具来完善一些以前出现在文献中的结果，并简化相应的证明。
2011-05-06 cs.IT math.IT
Fast Algorithm for Finding Unicast Capacity of Linear Deterministic Wireless Relay Networks
由Avestimehr、Diggavi和Tse '07提出的无线中继网络的确定性信道模型已经捕获了无线通信的广播和推理性质，并且已经广泛用于近似无线中继网络的容量。将最大流最小割定理推广到线性确定性无线中继网络中，并将线性确定性无线中继网络的单播容量刻画为描述源-目的割的所有二进制邻接矩阵的最小秩，这些邻接矩阵的个数随网络规模呈指数增长.在本文中，我们开发了一个快速算法，找到线性确定性无线中继网络的单播容量的最大数量的线性无关路径使用路径增强的思想。我们开发了一种改进的深度优先搜索算法，为线性确定性中继网络找到线性独立的路径，其总数被证明等于底层网络的单播容量。我们的算法的结果提出了一个容量实现的传输策略与一位长度的线性编码的中继节点在有关的线性确定性无线中继网络。文中给出了算法在一般情况下的正确性证明。此外，我们的算法具有由$O(|{\cal{V}}_x|\cdot C^4+d\cdot |{\cal{V}}_x|\cdot C^3)$界定的计算复杂性，这表明了对Amaudruz和Fragouli（其复杂度由$O(M\cdot |{\cal{E}}|\cdot C^5)$与$M\geq d$和$|{\cal{E}}|\geq|{\cal{V}}_x|$界定）以及Yazdi和Savari（其复杂度由$O(L^8\cdot M^{12}\cdot h_0^3+L\cdot M^6\c…
2009-09-30 cs.IT math.IT
Network Coding Capacity of Random Wireless Networks under a SINR Model
以前的工作对随机有线和无线网络的网络编码容量集中在网络中的链路的容量是独立的情况下。在本文中，我们考虑了一个更现实的模型，无线网络建模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。采用耦合和鞅方法，我们表明，在温和的条件下，随机无线网络的网络编码容量仍然表现出集中行为的平均值的最小割。
2008-04-27 cs.IT cs.NI math.IT
Large Intelligent Surface-Assisted Wireless Communication Exploiting Statistical CSI
大型智能表面（LIS）辅助无线通信已引起世界范围内的关注。通过在建筑物墙壁上使用低成本的LIS，信号可以被LIS反射并且通过控制其相位沿着期望的方向发送出去，从而为无线通信系统提供补充链路。在这项研究中，我们评估的LIS辅助的大规模天线系统的性能，通过制定一个严格的近似遍历容量，并调查在不同的传播情况下的遍历容量的相移的效果。特别地，我们提出了一种基于遍历容量近似和统计信道状态信息的最优相移设计。此外，我们推导出的量化位的LIS承诺一个可接受的容量下降的要求。数值结果表明，采用该相移设计可以实现最大遍历容量，并且2位量化器足以保证容量退化不超过1 bit/s/Hz。
2018-12-13 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
The Balanced Unicast and Multicast Capacity Regions of Large Wireless Networks
我们考虑的问题，确定缩放的$n^2$维平衡单播和$n 2^n$维平衡多播容量区域的无线网络与$n$节点均匀随机放置在一个正方形区域的区域$n$和高斯衰落信道通信。我们确定这种缩放的平衡单播和组播容量区域的$Θ(n)$方面，出$2^n$总的可能，削减。这些切割仅取决于源节点和它们的目的地节点的位置的几何形状以及它们之间的业务需求，并且因此可以容易地被评估。我们的研究结果是建设性的，并提供最佳的（在缩放意义上）的通信方案。
2010-01-21 cs.IT math.IT
How Much Cache is Needed to Achieve Linear Capacity Scaling in Backhaul-Limited Dense Wireless Networks?
密集无线网络是满足5G无线系统中巨大容量需求的有前途的解决方案。然而，存在两个实现问题，即干扰和回程问题。为了解决这些问题，我们提出了一种新的网络架构，称为回程有限的高速缓存密集无线网络（C-DWN），其中物理层（PHY）缓存方案在基站（BS），但只有一小部分的BS有线有效载荷回程。PHY缓存可以取代有线回程的作用，以实现缓存引起的MIMO协作增益和缓存辅助的多跳增益。两个基本问题得到解决。我们能否利用PHY缓存来实现有限有效负载回程的线性容量扩展？如果是，需要多少缓存？我们表明，回程限制的C-DWN的容量确实与BS的数量成线性比例，如果BS缓存大小大于取决于内容流行度的阈值。我们还量化的吞吐量增益，由于高速缓存引起的MIMO合作传统的缓存方案（纯粹利用缓存辅助多跳）。有趣的是，实现显著的高速缓存引起的MIMO协作增益所需的最小BS高速缓存大小与实现线性容量缩放所需的相同。
2016-05-09 cs.IT math.IT
On The Capacity Deficit of Mobile Wireless Ad Hoc Networks: A Rate Distortion Formulation
路由协议所产生的开销减少了移动无线自组织网络中用于中继有用数据的容量。发现路由数据包所产生的协议开销量的下限对于开发高效的路由协议以及表征网络用户可用的实际（有效）容量是重要的。本文提出了一个信息理论的框架，用于表征网络中的移动节点的地理路由的最小路由开销。具体地，最小开销问题被公式化为速率失真问题。该公式可应用于具有任意流量到达和位置服务方案的网络。下界推导出维护目的节点的位置和一致的邻居信息的节点移动性和数据包到达过程中所产生的最小开销。这导致了对整体运输能力的路由开销所造成的赤字的表征。
2007-03-12 cs.IT math.IT
On the Capacity of Intensity-Modulation Direct-Detection Gaussian Optical Wireless Communication Channels: A Tutorial
采用强度调制和直接检测（IM/DD）的光无线通信（OWC）具有一个信道模型，该模型由于对信道输入的约束而具有独特的特征。本教程的目的是概述与输入无关的高斯噪声作为OWC信道的模型的IM/DD信道的容量的结果。它为读者提供了一个切入点的主题，并强调了在这一领域的一些主要贡献。它首先讨论了信道模型以及IM/DD高斯信道模型是如何产生的，此外还解释了输入约束。然后讨论了单输入单输出信道的容量、容量的计算、容量界和容量的渐近结果。然后，它扩展到多输入多输出设置的讨论，并审查该信道模型的容量界限。最后，它讨论了多用户信道建模为一个广播信道（下行链路）或多址信道（上行链路），其相关的容量界限。
2021-10-12 cs.IT math.IT
On the Fundamental Relationship Determining the Capacity of Static and Mobile Wireless Networks
研究无线多跳网络的容量是一个重要的问题，已经在该领域进行了广泛的研究。在这封信中，我们筛选通过各种影响容量的参数，并表明，静态和移动网络的容量从根本上决定的平均同时传输的数量，链路容量和平均传输数需要提供一个数据包到其目的地。然后，我们用这个结果来解释和帮助更好地理解现有的结果的能力，静态网络，移动网络和混合网络和组播容量。
2012-07-05 cs.IT cs.NI math.IT
On the Low-SNR Asymptotic Capacity of Two Types of Optical Wireless Channels under Average-Intensity Constraints
本文研究了平均强度约束下高斯与泊松光强度信道在低信噪比下的渐近容量，分别推导出其容量扩展公式，填补了现有容量差距。
2025-04-01 cs.IT math.IT
A SIMO Fiber Aided Wireless Network Architecture
光纤辅助无线网络架构（FAWNA）的概念在[Ray等人，Allerton Conference 2005]，它通过利用光网络的速度来实现高速移动连接。在本文中，我们考虑一个单输入，多输出（SIMO）FAWNA，它由一个SIMO无线信道和一个光纤信道，通过无线光接口连接。我们提出了一个方案，在每个接口接收到的无线信号进行量化，并通过光纤发送。虽然我们的结构类似于经典的CEO问题，但我们的问题与之不同，我们证明了我们的方案的容量接近于结构的容量，与光纤容量呈指数关系。我们还表明，对于一个给定的光纤容量，有一个最佳的操作无线带宽和最佳数量的无线光接口。我们的方案的无线光接口具有低复杂度，不需要发射机码本的知识。它们还可扩展到具有大量发射机和接口的FAWNA，并提供对可变速率、变化的信道条件和节点位置的适应性。
2006-03-25 cs.IT math.IT
Two-Way Transmission Capacity of Wireless Ad-hoc Networks
ad-hoc网络的传输容量是每单位面积上活动发射机的最大密度，对于固定的传输速率，在每个接收机处给定中断约束。大多数以前的工作，发现自组织网络的传输容量只集中在单向通信，其中一个源与目的地通信，没有数据从目的地发送到源。然而，实际上，需要双向或双向数据传输来支持像分组应答和信道反馈这样的控制功能。本文扩展了双向无线ad-hoc网络的传输容量的概念，将一个双向中断的概念，在两个方向上的不同速率的要求。对于频分复用，推导了双向传输容量的严格上界和下界。推导出的界限是用来推导出最大限度地提高双向传输容量，这是执行比分配带宽成比例的期望速率在两个方向上的双向带宽分配的最佳解决方案。使用所提出的双向传输容量框架，与使用有限反馈的发射波束成形的双向传输容量的下限导出作为带宽的函数，和分配用于反馈的比特。
2010-09-08 cs.IT math.IT
A Tight Channel-Capacity Lower Bound for the Simultaneous Wireless Information and Power Transfer Integrated Receiver
Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SnT), University of Luxembourg（卢森堡大学安全、可靠性与信任跨学科中心）
本文针对集成接收机提出紧通道容量下界，通过四阶泰勒展开近似肖特基二极管的电流-电压特性曲线，发现Gamma分布输入比其他分布更紧，四阶项显著提升容量。
2026-04-21 cs.IT math.IT
Capacity Scaling of SDMA in Wireless Ad Hoc Networks
我们考虑一个ad hoc网络中，每个多天线发送器发送独立的流到多个接收器中的泊松字段的接收器。针对空分多址（SDMA）的基本限制，给出了中断概率和传输容量的缩放定律。我们首先表明，超线性容量缩放的接收/发射天线的数量可以实现使用脏纸编码。然而，如果采用线性预编码，则多流、多天线通信的潜在益处迅速下降，从而在单天线接收器的情况下导致次线性容量增长。一个关键的发现是，接收天线阵列处理在SDMA ad hoc网络中是至关重要的，作为一种手段，以消除增加的残留干扰，并通过分集提高信号功率。
2009-01-16 cs.IT math.IT
On the Capacity of Wireless Powered Cognitive Relay Network with Interference Alignment
本文研究了一种具有干扰对齐的两跳解码转发认知无线电系统。中继节点是能量受限的，并且从干扰信号中清除能量。在文献中，有两个主要的能量收集协议，即时间切换继电保护和功率分裂继电保护。我们首先演示了如何设计所考虑的主网络和辅助网络的波束成形矩阵。在此基础上，考虑时间切换和功率分配协议的不同部分，对信道状态信息完备和不完备情况下的系统容量进行了估计。
2017-12-13 cs.IT math.IT
The Spatial Outage Capacity of Wireless Networks
我们解决一个基本的问题，在无线网络中，令人惊讶的是，还没有被研究过：什么是最大密度的同时活动的链路，满足一定的中断约束？我们称之为空间中断容量（SOC），给出了严格的定义，并分析了泊松双极网络的ALOHA。具体来说，我们提供了精确的解析和近似表达式的密度满足中断约束的链路，并给出简单的上限和下限的SOC。在高可靠性制度，其中目标中断概率接近于零，我们得到了一个精确的封闭形式的SOC的表达，这揭示了有趣的，也许是反直观的结果，所有的发射机需要始终活跃，以实现SOC，也就是说，发送概率需要被设置为1以实现SOC。
2018-01-23 cs.IT math.IT
On the Capacity of MIMO Optical Wireless Channels
本文研究了一般多输入多输出（MIMO）自由空间光强信道在单输入天线峰值功率约束和所有输入天线总平均功率约束下的容量。重点是发射天线多于接收天线的情况。在这种情况下，不同的输入向量可以在输出处产生相同的分布，当它们在乘以信道矩阵的情况下产生相同的图像向量时。我们首先确定获得这些图像向量中的每一个的最节能的输入向量。在此基础上，我们推导出一个等效的容量表达式的图像向量，并建立新的下限和上限的容量的信道。当信噪比（SNR）趋于无穷大时，边界匹配，建立高SNR渐近容量。我们还描述了该信道的容量的低SNR斜率。
2020-02-03 cs.IT math.IT
Capacity Scaling of Wireless Ad Hoc Networks: Shannon Meets Maxwell
在本文中，我们描述了无线ad hoc网络的信息理论容量缩放$n$随机分布的节点。通过使用麦克斯韦方程组的精确信道模型，我们成功地解决了文献中Özgür等人的线性容量缩放与Franceschetti等人给出的网络直径与波长之比$λ$的自由度限制之间的冲突。在网络面积固定的密集网络中，容量缩放被给出为$n$的最小值，并且自由度将$λ^{-1}$限制在任意小的指数内。在扩展网络中，网络区域在$n$中是线性的，容量缩放被给出为$n$的最小值，并且自由度将$\sqrt{n}λ^{-1}$限制在任意小的指数内。因此，如果$λ=O(n^{-1})$在密集网络中，如果$λ=O(n^{-1/2})$在扩展网络中，我们恢复了Özgür等人的线性容量缩放。否则，容量缩放被赋予的自由度的限制，其特征在于由Franceschetti等人。对于可扩展性，提出了一种改进的层次合作的基础上的两个节点集群之间的多输入多输出信道的容量使用我们的信道模型的下限。
2011-10-18 cs.IT math.IT
Ergodic Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Interference Management
大多数关于无线网络吞吐量的工作忽略了无线信道固有的时间相关性，因为它降低了可处理性。为了更好地建模和量化无线网络吞吐量的时间变化，本文介绍了一种称为遍历传输容量（ETC），它包括空间和时间遍历性的度量。网络中的所有发射机形成一个齐次泊松点过程，所有信道由有限状态马尔可夫链建模。刻画了中断概率和ETC的界，并讨论了它们在稀疏网络和稠密网络中的标度行为。从这些结果中，我们表明，ETC的特点是信道状态相关向量和不变的马尔可夫链的概率向量的内积。这表明，信道感知的机会传输并不总是增加ETC。最后，我们看看中断概率与干扰管理从随机几何的角度来看。由于干扰管理中断概率和ETC的改进界限的特点，他们提供了一些有用的见解，如何有效地管理稀疏和密集网络中的干扰。
2011-03-31 cs.IT math.IT
MIMO Channel Modeling and Capacity Analysis for 5G Millimeter-Wave Wireless Systems
本文提出了一种具有小尺度空间相关随机系数的多元发射机和接收机天线阵列冲激响应的3-D统计信道模型，该模型使用基于物理的时间簇-空间波瓣（TCSL）聚类方案推导出。基于28 GHz室外毫米波小尺度局域信道测量，对多径幅度的小尺度特性进行了建模。宽带信道容量通过考虑基于测量的Rician分布电压幅度以及每对发射器和接收器天线元件的多径幅度的空间自相关来评估。结果表明，莱斯信道可能会表现出相等或可能更大的容量相比，瑞利信道，这取决于天线的数量。
2016-01-28 cs.IT math.IT
Capacity of Wireless Networks within o(log(SNR)) - the Impact of Relays, Feedback, Cooperation and Full-Duplex Operation
最近的工作已经表征了$o(\log({SNR}))$内的时变/频率选择性无线干扰网络和$X$网络的总容量，即，在高SNR（信噪比）下精度接近100%。在本文中，我们寻求类似的容量特性的无线网络中继，反馈，全双工操作，通过嘈杂的信道和发射机/接收机的合作。首先，我们考虑一个网络与$S$源节点，$R$中继节点和$D$目的地节点与随机时变/频率选择性信道系数和全局信道知识在所有节点。我们允许在所有节点的全双工操作，以及因果无噪声反馈的所有接收到的信号的所有源和中继节点。该网络的总容量被表征为$\frac{SD}{S+D-1}\log({SNR})+o(\log({SNR}))$。其结果的含义是，中继，因果反馈，通过物理信道和全双工操作的发射机/接收机的合作的能力的好处成为一个可以忽略不计的一部分，在高信噪比的网络容量。文中还指出了这一结果的一些例外。其次，我们考虑一个网络与$K$全双工节点与一个独立的消息从每个节点到每个其他节点的网络。我们发现，该网络的总容量是有界的下由$\frac{K(K-1)}{2K-2}+o(\log({SNR}))$和$\frac{K(K-1)}{2K-3}+o(\log({SNR}))$上界。
2008-02-05 cs.IT math.IT
Scalable Capacity Bounding Models for Wireless Networks
Koetter等人提出的网络等效理论框架引入了信道仿真的概念，以构造无噪声网络作为上层网络。下）边界模型，其可用于计算外部（相应地，内）边界的能力区域的原始噪声网络。基于网络等价框架，本文提出了可扩展的上限和下限模型的无线网络具有潜在的许多节点。提出了一种信道解耦方法，将无线网络分解为解耦的多址接入信道（MAC）和广播信道（BC）。上边界模型仅由点对点比特管组成，首先扩展Calmon等人开发的“一次”上边界模型，然后将其与网络等效工具集成。下边界模型，包括点到点和点到点的比特管道，构造基于两步更新的下边界模型，以纳入无线传输的广播性质。所提出的方法的主要优点是它们的简单性和事实，即它们可以很容易地扩展到大型网络的复杂性，线性增长的节点数。它表明，由此产生的上限和下限可以接近的能力，在某些设置。
2015-09-30 cs.IT math.IT
Frequency hopping does not increase anti-jamming resilience of wireless channels
从信息论的角度分析了跳频对无线信道抗干扰保护的有效性。发送方可以一次将其符号输入到几个频率子带中的一个。每个子带信道被建模为加性噪声信道。假设发送者和接收者之间没有共同的随机性。结果表明，当且仅当发送端功率严格超过干扰端功率时，系统容量为正，且等于公共随机辅助容量。因此，与在任何固定频率子带上的传输相比，跳频对于干扰不是更有弹性，但它确实增加了容量。CR容量的上限和下限。
2015-12-21 cs.IT math.IT
Wireless Link Capacity under Shadowing and Fading
我们考虑以下基本链路容量（也称为，单次调度）问题：给定一组通信链路，找到可以同时成功传输的链路的最大子集。良好的性能保证仅适用于确定性模型，例如具有几何（对数距离）路径损耗的物理模型。我们对待这个问题的随机跟踪下一般分布，约束的影响，最佳容量的阴影，并推导出常数近似算法。我们还考虑了瑞利分布下的时间衰落，并表明它只影响非衰落的解决方案由一个常数因子。这些可以结合成时不变阴影和时间衰落下的恒定近似链路容量算法。
2017-06-16 cs.IT cs.NI math.IT
Capacity of Wireless Distributed Storage Systems with Broadcast Repair
在无线分布式存储系统中，存储节点之间通过无线信道连接，这些无线信道本质上是广播信道。本文利用这一独特的功能，设计了一个有效的修复机制，称为广播修复，无线分布式存储系统中存在的多个节点的故障。由于无线传输的广播性质，我们提倡一种新的措施修复性能称为修复传输带宽。修复带宽测量的是新节点替换故障节点时下载的平均数据包数量，而修复传输带宽测量的是每个故障节点上辅助节点传输的平均数据包数量。通过将存储系统建模为多播网络，并分析相应信息流图的最小割，对具有广播修复的无线分布式存储系统的存储容量进行了基础性研究。存储效率和修复传输带宽之间的基本权衡也得到功能修复。广播修复的性能进行了比较分析和数值与合作修复，有线分布式存储系统的多节点故障的基本修复方法。虽然合作修复是基于允许新来者交换数据包的想法，但广播修复是基于允许帮助者同时向所有新来者广播数据包的想法。我们发现，广播修复优于合作修复，提供了更好的存储效率和修复传输带宽之间的权衡。
2017-07-06 cs.IT math.IT
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。
2011-01-15 cs.IT math.IT
On the Broadcast Capacity of Large Wireless Networks at Low SNR
本文主要研究在低信噪比和视距传播条件下，二维Ad Hoc无线网络中以最有效的方式广播信息的问题。提出了一种新的通信方案，其中源节点首先将其数据广播到整个网络，尽管缺乏足够的可用功率。然后，通过网络中不同节点组之间连续的来回波束成形传输来增强信号的功率，使得所有节点都能够在最后解码传输的信息。该方案是渐近实现的网络，这是表示在网络中的节点之间的衰落系数矩阵的最大奇异值的广播容量。详细的数学分析，然后提出评估这个最大的奇异值的渐近行为。
2016-01-24 cs.IT math.IT
Effective Capacity Analysis in Ultra-Dense Wireless Networks with Random Interference
超密集网络（UDN）提供了一个很有前途的范例，以应付指数增长的移动业务。然而，很少有工作到目前为止考虑不饱和的业务与服务质量（QoS）的要求。本文提出了一种新的跨层分析模型来捕获的非饱和流量的UDN中存在的QoS要求。UDN的有效容量（EC）的推导，考虑到小规模的信道衰落和可能的干扰。EC的关键属性被揭示。由于在相同频率下操作的小型基站之间的复杂交互，业务量影响UDN的有效容量。将最大化总有效容量问题转化为一个非合作博弈问题。最佳响应函数的推导，迭代搜索的纳什均衡点。系统仿真结果表明，我们提出的模型是准确的。仿真结果还表明，最大允许的到达率与QoS保证，与全干扰模型。
2018-03-29 cs.IT math.IT
Indoor Massive MIMO Deployments for Uniformly High Wireless Capacity
提供始终如一的高无线容量对于支持未来数字企业所需的应用变得越来越重要。在本文中，我们提出了本征方向感知ZF（EDA-ZF）与基站（BS）和分布式干扰抑制之间的部分协调作为一种实用的方法来实现这一目标。我们将我们的解决方案与迫零（ZF）和网络MIMO（NeMIMO）进行比较，迫零既不需要BS协调也不需要小区间干扰减轻，网络MIMO（NeMIMO）中，完全BS协调实现了集中式小区间干扰管理。我们还评估了三个子6 GHz部署与不同的BS密度-稀疏，中间和密集-所有固定的天线总数和辐射功率的计划的性能。广泛的模拟表明：（i）实现所提出的EDA-ZF的室内大规模MIMO为所有用户提供了一致的良好速率;（ii）除非实现完全协调，否则室内网络密集化是有害的;（iii）部署NeMIMO在强室外干扰下是有回报的，特别是对于小区边缘用户。
2017-10-10 cs.IT math.IT
Capacity Scaling of Single-source Wireless Networks: Effect of Multiple Antennas
我们考虑一个无线网络，其中位于具有$m$天线的单位区域中心的单个源节点向在同一区域中随机定位的每个具有单个天线的目的地节点$n$发送消息。为了通过发射波束成形实现与$m$成比例的和速率，发射机（CSIT）本质上需要信道状态信息（CSI），但由于信道和反馈开销的时变性质，实际上很难获得该信息。我们表明，即使没有CSIT，可实现的总和率尺度为$Θ(m\log m)$，如果接收器之间的合作是允许的。通过推导割集上界，我们还表明，$Θ(m\log m)$缩放是最佳的。具体地，对于$n=ω(m^2)$，简单的基于TDMA的量化和转发足以实现容量缩放。对于$n=ω(m)$和$n=\operatorname{O}(m^2)$，我们采用层次化协作来实现容量扩展。
2009-01-25 cs.IT math.IT
On Capacity of Active Relaying in Magnetic Induction based Wireless Underground Sensor Networks
无线地下传感器网络（WUSNs）提出了各种新的研究挑战。近年来，为了克服井下通信中非常恶劣的传播条件，提出了基于磁感应（MI）的传输。在这种方法中，感应线圈被用作传感器节点中的天线。与传统的基于电磁（EM）波的方法相比，该解决方案实现了更长的传输范围。此外，在文献中已经提出了一种无源中继技术，其中在节点之间部署了附加的谐振电路。然而，这种解决方案被证明在实际系统设计约束下仅提供有限的性能改善。在这项工作中，一个有源中继设备的潜力进行了调查，这可能会提高系统的性能相结合的传统无线中继和MI为基础的信号传输的好处。
2015-02-02 cs.IT math.IT
TOSE: A Fast Capacity Determination Algorithm Based on Random Matrix Theory
无线网络容量是无线通信网络最重要的性能指标之一。未来的无线网络将由大量的基站和用户组成，并以多个簇的形式组织起来。不幸的是，这样的未来无线网络的平均集群容量的确定是困难的，并且缺乏解析表达式和快速算法。本文提出了一种基于随机矩阵理论（RMT）的簇平均容量快速估计算法TOSE。该方法避免了传统容量确定方法中需要对高维矩阵特征值进行精确求导的繁琐过程。相反，快速特征值估计可以实现基于RMT在我们的TOSE算法。此外，我们推导出的平均集群容量的分析上限和下限。我们的数值实验表明，TOSE比传统的Cholesky分解方法快，至少三个数量级。此外，TOSE算法不受基站和用户的分布以及网络区域形状的影响，具有较强的通用性。
2022-11-10 cs.IT math.IT
Intercept Behavior Analysis of Industrial Wireless Sensor Networks in the Presence of Eavesdropping Attack
研究了由一个汇聚节点和多个传感器组成的工业无线传感器网络（WSN）在存在窃听攻击者的情况下的侦听行为，传感器通过无线链路将感知信息传输给汇聚节点。由于无线电波传播的广播性质，从传感器到接收器的无线传输可以容易地被窃听者偷听以用于拦截目的。在信息理论意义上，无线传输的保密容量是主链路（从传感器到接收器）的信道容量与窃听链路（从传感器到窃听者）的信道容量之间的差。如果由于无线衰落的影响，秘密容量变为非正，传感器的数据传输可能会被窃听者成功拦截，在这种情况下，发生拦截事件。然而，在工业环境中，机械障碍物、金属摩擦和发动机振动的存在使得无线衰落剧烈波动，导致保密能力下降。因此，本文提出了一种最优的传感器调度方案，以保护合法的无线传输免受窃听攻击，其中具有最高的保密能力的传感器被调度发送其感测信息到信宿。对于传统的循环调度和提出的最优调度方案，推导出拦截事件发生概率（称为拦截概率）的封闭表达式。此外，渐近拦截概率进行分析，以提供一个洞察传感器调度对无线安全的影响。数值结果表明，所提出的传感器调度方案优于传统的轮询调度的拦截概率。
2015-01-31 cs.IT math.IT
Diversity and Degrees of Freedom of Cooperative Wireless Networks
具有多个天线的无线衰落网络通常从两个不同的角度-中断特性和遍历容量特性-进行信息理论研究。网络中断特性的一个关键参数是多样性，而遍历容量的一阶指标是自由度（DOF），它是容量表达式中的前对数系数。在本文中，我们提出了最大流最小割型定理计算任意单源单汇多天线网络的多样性和自由度。我们还表明，放大和转发协议是足以实现这一点。自由度的特点是使用一个确定性的无线网络的容量最近发现，我们发现，多样性的结果很容易扩展到多源多汇网络和评估的自由度多播在单源多汇网络。
2008-02-13 cs.IT math.IT
