Channel assignment for throughput maximization in cognitive radio networks
在本文中，我们考虑在认知无线电网络的吞吐量最大化与硬件约束的次级用户的信道分配问题。具体来说，我们假设次要用户利用一组信道上的频谱漏洞，其中每个次要用户可以使用最多一个可用信道进行通信。我们开发了两种信道分配算法，可以有效地利用这些信道上的频谱机会。在第一种算法中，次级用户被分配不同的信道集合。我们表明，该算法实现了最大的吞吐量限制，如果信道的数量是足够大的。此外，我们提出了一种重叠信道分配算法，与非重叠信道分配算法相比，可以提高吞吐量性能。此外，我们设计了一个分布式的MAC协议的接入竞争的解决方案，并集成派生的MAC协议的开销到第二个信道分配算法。最后，数值结果验证了理论结果，并说明了由于重叠信道分配算法的性能增益。
2014-04-08 cs.NI
Efficient Radio Resource Management for Wireless Cellular Networks with Mobile Edge Computing
移动边缘计算（MEC）作为一种有前途的方法来增强移动设备的计算能力，引起了极大的兴趣。MEC范例中的一个重要问题是计算卸载。在本文中，我们提出了一个集成的框架，用于在无线蜂窝网络中使用移动边缘计算进行计算卸载和干扰管理。在该集成框架中，MEC服务器根据所有用户设备（UE）估计的本地计算开销和MEC服务器自身估计的卸载开销来做出卸载决策。然后，MEC服务器使用图着色来执行PRB分配。然后，卸载决定和PRB分配的结果用于将MEC服务器的计算资源分配给UE。仿真结果表明，该方案与不同的系统参数的有效性。
2017-06-28 cs.NI
Performance Evaluation of Spectrum Mobility in Multi-homed Mobile IPv6 Cognitive Radio Cellular Networks
技术的发展以及超大规模集成电路的成就使移动设备能够配备多个无线电接口，这被称为多宿主。另一方面，已经引入了各种无线接入技术的组合，称为下一代无线网络（NGWN），以在任何时间和位置提供与移动设备的连续连接。认知无线电网络作为下一代网络的一部分，被认为是解决频谱效率低下和频谱稀缺问题的重要手段。为了在认知无线电网络的上下文中提供跨异构无线接入网络的无缝和无处不在的连接，利用移动IPv6是有益的。在本文中，一个移动终端配备了两个无线电接口被认为是为了评估性能的频谱切换的切换延迟。分析结果表明，该模型可以实现更好的性能相比，其他相关的移动性管理协议，主要是在切换延迟。
2017-01-04 cs.NI
Data Offloading in Load Coupled Networks: A Utility Maximization Framework
我们提供了一个通用框架的异构无线网络中的数据卸载的问题，其中一些蜂窝用户的需求是由一个互补的网络。互补网络是与蜂窝网络共享相同资源的小小区网络，或者是使用正交资源的WiFi网络。对于在蜂窝网络中服务的给定需求，由于彼此看到的干扰的相互耦合，每个小区的负载或资源使用水平以非线性方式取决于其他小区的负载。通过负载耦合，我们优化了蜂窝网络或互补网络中的服务需求，以最大化效用函数。我们考虑三个代表性的效用函数，平衡，在不同程度上，从服务用户的收入与用户公平。我们建立的条件，优化问题有一个可行的解决方案，是凸的，因此易于数值计算。最后，我们提出了一个战略，理论上的理由，以限制负载的一些最大值，实际实施所需的。数值研究进行了欠载和过载网络。
2013-12-25 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Spectral Efficiency Maximization in Full-Duplex Cellular Networks
三节点全双工是具有全双工能力的无线节点与分别使用半双工发送和接收的两个其他无线节点之间的有前途的新传输模式。虽然三节点全双工传输可以在不需要用户设备的全双工能力的情况下提高频谱效率，但是除了固有的自干扰之外，节点间干扰也会严重降低性能。因此，随着提供有效自干扰减轻的方法的发展，节点间干扰的管理变得越来越重要。本文考虑了一个蜂窝系统，其中一个全双工能力的基站服务于一组半双工能力的用户。由于上行链路和下行链路传输所实现的频谱效率固有地交织在一起，因此目标是使上行链路-下行链路传输的加权和最大化的设备信道分配和功率控制算法。为此，提出了一种基于分布式拍卖的信道分配算法，其中调度的上行链路用户和基站共同确定用于全双工传输的下行链路用户的集合。实际系统仿真表明，频谱效率可以比使用传统的半双工模式提高高达89%。此外，当自干扰消除水平高时，除非适当管理，否则用户间干扰的影响是严重的。
2016-03-06 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Radio Resource Allocation for Hybrid Traffic in Cellular Networks: Traffic Analysis and Implementation
在本文的第一部分，一个分布式和集中式的架构，最佳的无线电资源分配知道的流量延迟容忍的性质，用户订阅类型，和应用程序的使用变化。在当前的文章中，上述分布式和集中式架构的传输开销分析进行了研究，并证明了集中式方案比分布式方法具有更低的传输开销。此外，集中式和分布式架构的传输开销的下限推导。此外，上述集中式和分布式架构的资源分配过程的敏感性分析，在系统中的用户数量的变化。此外，集中式和分布式方法的应用程序使用的时间变化的敏感性分析进行了研究。最后，通过适当的仿真验证了传输开销和灵敏度相关的声明。最后但并非最不重要的是，提供了第一部分中开发的资源分配方法的实际实现。
2014-11-12 cs.NI
Open-Source Software Radio Platform for Research on Cellular Networked UAVs -- It Works!
蜂窝网络连接的无人机（UAV）经历与地面上的无线电节点不同的无线电传播条件。因此，从理论上和通过现场试验来研究航空无线电的性能变得至关重要。在本文中，我们考虑低海拔的空中节点，由实验蜂窝网络服务。我们提供了一个详细的硬件和软件组件的描述，需要建立一个宽带无线测试平台，无人机通信研究使用软件无线电。结果表明，无人机通信和网络创新的试验平台是可行的，具有商业现成的硬件，开源软件和低功耗信令。
2021-12-11 cs.AR cs.NI eess.SP
Reliable Multicasting for Device-to-Device Radio Underlaying Cellular Networks
本文提出了负责领导者（LiC），一种用于设备到设备（D2D）无线电底层蜂窝网络的可靠多播架构。邻近的多播请求用户设备（UE）形成D2D集群以通过协作接收多播分组。除了从eNB接收多播分组之外，UE共享它们在UE之间的短程链路（即D2D链路）上从多播接收的内容，以更有效的方式利用无线资源。因此，我们表明，利用蜂窝网络中的D2D链路通过模拟增加了多播会话的吞吐量。我们还讨论了LiC集成到当前蜂窝网络中所面临的一些实际问题。特别是，我们提出了有效的延迟控制机制，以减少平均和最大延迟所经历的LiC用户，这是进一步证实了仿真结果。
2012-03-04 cs.MM cs.NI
Content-Specific Broadcast Cellular Networks based on User Demand Prediction: A Revenue Perspective
长期演进（LTE）广播是通过在相同的频率信道上广播公共用户请求来应对指数增长的用户业务的有前景的解决方案。在本文中，我们提出了一种新的网络框架，同时提供广播和单播服务。对于每个向用户提供服务的文件，蜂窝基站基于用户需求预测来确定是广播还是单播该文件，该用户需求预测检查该文件的内容特定特性，诸如：文件大小、延迟容限、价格敏感度。在网络运营商的收入最大化的角度来看，而不造成任何用户的回报退化，我们共同优化资源分配，定价和文件调度。根据现有技术的LTE规范，与传统的单播蜂窝网络相比，所提出的网络展示了单个小区的收入增加高达32%，并且7小区协调LTE广播网络的收入增加超过7倍。
2014-01-20 cs.NI
Mobility Support for Cellular Connected Unmanned Aerial Vehicles: Performance and Analysis
除了视觉视线连接之外，对于无人机（UAV）的用例（如包裹递送、基础设施检查和救援任务）来说，也是关键。蜂窝网络随时准备通过为无人机操作提供广域、高质量和安全的连接来支持飞行中的无人机。在无人机移动的情况下确保可靠的连接对于无人机的安全控制和操作非常重要。随着离地高度的增加，无线电环境发生变化。使用地面蜂窝网络为在天空中移动的UAV提供连接可能面临新的挑战。在这篇文章中，我们分享了我们在蜂窝连接无人机的移动性支持方面的一些发现。我们首先确定无线电环境如何随海拔高度变化，并分析相应的影响，对移动性能。然后，我们提出的评估结果，阐明蜂窝连接的无人机的移动性能。我们还讨论了提高空中移动性能的潜在增强功能。
2019-07-11 cs.NI
5G-CT: Automated Deployment and Over-the-Air Testing of End-to-End Open Radio Access Networks
本文提出基于OpenShift与GitOps的5G-CT框架，实现符合O-RAN的端到端5G系统秒级自动化部署和长期空口测试，提升Open RAN软件的持续集成、评估韧性与鲁棒性。
2024-04-08 cs.NI
Coordinated Allocation of Radio Resources to Wi-Fi and Cellular Technologies in Shared Unlicensed Frequencies
针对 Wi-Fi 与蜂窝技术在共享非授权频段的共存问题，提出两种动态频谱共享方案，在不修改现有终端设备的前提下实现可配置粒度的资源复用，并通过定量与定性评估证明其优于直接共存。
2024-03-28 cs.NI
Green Networking in Cellular HetNets: A Unified Radio Resource Management Framework with Base Station ON/OFF Switching
针对蜂窝异构网络（HetNets）中的能量有效性问题，研究了无线资源和功率管理与基站（BS）ON/OFF切换相结合的方法。目标是在满足每个连接用户的服务质量（QoS）要求的同时最小化网络的总功耗。我们考虑共存的宏小区BS、小小区BS和专用毫微微小区接入点（FAP）的情况。根据FAP的状态，研究了三种不同的网络场景，即，没有FAP的HetNet、具有封闭FAP的HetNet和具有半封闭FAP的HetNet。提出了一种统一的框架，以同时以能量有效的方式向用户分配频谱资源并关闭冗余的小小区BS。采用高复杂度的对偶分解技术来获得问题的最优解。提出了一种低复杂度的迭代算法，并将其性能与最优技术进行了比较。半封闭式FAP的特别有趣的情况是，FAP接受服务外部用户，由于增加的自由度而实现了最高的能量效率。在本文中，FAP和移动运营商之间的合作方案也进行了研究。FAP的激励措施，例如，讨论了可再生能源共享和漫游价格，使合作成为运营商间协议的有用指南。
2016-12-05 cs.NI
Sector-Based Radio Resource Allocation (SBRRA) Algorithm for Better Quality of Service and Experience in Device-to-Device (D2D) Communication
用户之间不断增加的内容共享导致无线数据流量大幅上升，迫使蜂窝网络经历适当的剧变。用于有效地支持基于邻近的应用的第五代网络（5G）的胜任技术是作为蜂窝网络基础的设备到设备（D2D）通信。到目前为止，对于在蜂窝网络中向D2D用户分配资源，已经取得了显著的进步，使得以协调的方式执行蜂窝和D2D用户之间的频谱资源的共享。在本文中，已经提出了一种用于向D2D对分配资源块的基于扇区的无线电资源分配（SBRRA）算法，其中，基于每个D2D对所要求的应用，以自适应的方式向每个D2D对分配资源块（RB）的数量。不同的应用根据其优先级需要不同数量的RB。该算法着重于在基站处使用扇区天线，以获得更好的性能和低复杂度。考虑到实时场景，进行了大量的仿真，以确保用户满意的服务质量（QoS）和体验质量（QoE）。通过与基于隐马尔可夫模型（HMM）的RB分配算法的比较，证明了该方案的有效性。
2018-01-21 cs.NI
Radio Resource Allocation in LTE-Advanced Cellular Networks with M2M Communications
机器对机器（M2M）通信被期望在机器之间提供无处不在的连接，而不需要人为干预。为了支持如此大量的自主设备，M2M系统架构需要具有极高的功率和频谱效率。因此，本文简要回顾了第三代（3G）长期演进及其改进（LTE-Advanced）网络中M2M业务的特征。然后，提出了用于在高级LTE蜂窝网络中支持M2M服务的架构增强。为了提高频谱效率，期望将相同的频谱用于人对人（H2 H）通信以及M2M通信。因此，我们提出了各种无线电资源分配方案，并量化它们在LTE-高级蜂窝网络中的效用。系统级仿真结果提供了验证M2M通信在LTE-Advanced蜂窝网络中的性能有效性。
2015-10-22 cs.IT cs.NI math.IT
CSAI: Open-Source Cellular Radio Access Network Security Analysis Instrument
本文介绍了我们的方法和工具箱，可以分析实验室和商用4G和未来5G蜂窝网络的无线接入网络安全性。我们利用一个免费的开源软件套件，该软件套件实现了LTE UE和eNB，从而使用软件无线电外设实现实时信令。我们修改了UE软件处理栈，以充当LTE分组收集和检查工具。这是可能的，因为3GPP规范的开放性。因此，我们能够接收和解码LTE下行链路消息，以分析该标准的潜在安全问题。本文展示了如何快速原型化LTE工具，并构建用于研究和教育的软件定义无线电接入网络（RAN）分析仪器。使用蜂窝RAN安全分析仪器CSAI，研究人员可以分析蜂窝网络的广播和寻呼消息。CSAI还能够测试网络，以帮助识别漏洞并验证修复后的功能。此外，我们发现，它可以崩溃的eNB，这促使商业网络设备的等效分析和其鲁棒性拒绝服务攻击。
2019-05-18 cs.CR cs.NI eess.SP
Optimal Geographic Caching in Cellular Networks with Linear Content Coding
我们的状态和解决的问题，在蜂窝网络中，线性组合的内容存储在基站的缓存的内容的最佳地理缓存。我们考虑一个一般的内容流行度分布和一个一般的分布，覆盖在网络中的典型位置的站的数量。我们正在寻找一个政策的内容缓存最大限度地提高服务的覆盖站的缓存的典型内容请求的概率。该问题具有单调子模集函数极大化的特殊形式。利用动态规划，我们找到了一个确定性的策略来解决这个问题。我们还考虑两个自然的贪婪缓存政策。我们评估我们的政策，考虑两个流行的随机几何覆盖模型：布尔和信号干扰噪声比，假设Zipf流行分布。我们的数值结果表明，建议的确定性政策一般不差于文献中考虑的一些随机化政策，并可以进一步提高总命中概率在适度高的覆盖率制度。
2017-04-27 cs.NI
Femtocell Architectures with Spectrum Sharing for Cellular Radio Networks
Femtocell是一种新兴技术，旨在为网络运营商和最终用户提供收益。这些增益是以增加干扰为代价的，特别是宏小区和毫微微小区网络之间的跨网络干扰。这种干扰是允许底层毫微微小区网络与蜂窝网络共享频谱的主要性能限制因素之一。为了管理这种干扰，我们首先提出了一个毫微微蜂窝架构，正交分区之间的宏蜂窝和毫微微蜂窝网络的网络带宽。该方案消除了跨网络干扰，从而在毫微微小区使用频谱方面给予毫微微小区更多的自由。具体地，蜂窝网络不施加干扰约束，从而允许毫微微用户在随机选择的信道上以恒定功率进行发送。虽然简单，但该方案足以使总速率增益高达200%。然后，我们提出了第二种架构，两个网络同时共享带宽。依赖于与宏小区基站的最小协调的毫微微小区功率控制方案与干扰感测信道分配机制结合使用。这两个计划一起产生高达200%的总利率收益。然后，我们开发了一种技术，宏用户加入附近的毫微微蜂窝和共享一个共同的信道与毫微微蜂窝用户通过使用连续的干扰消除。通过将此机制添加到功率控制和信道分配方案中，我们发现宏小区用户的总速率增益超过300%，功率节省高达90%。
2013-01-30 cs.NI
Radio Link Enabler for Context-aware D2D Communication in Reuse Mode
设备到设备（D2D）通信由于所提供的某些益处（例如，业务卸载和低端到端延迟）而被认为是第五代无线通信系统（5G）的关键技术之一。D2D链路可以将蜂窝用户的资源重新用于其自身的传输，同时在这两个链路之间引入了相互干扰。在本文中，我们提出了一种智能无线电资源管理（RRM）算法，使D2D通信重用蜂窝资源，通过考虑上下文信息。此外，在这项工作中，也给出了高效率的信令方案，使所提出的RRM算法。仿真结果表明，所提出的方案的整体细胞容量的性能改善。
2017-08-31 cs.NI
Joint Interference and User Association Optimization in Cellular Wireless Networks
在蜂窝无线网络中，用户关联是指将移动用户分配到基站小区的问题--这在许多新兴的小小区和异构网络中是一个关键但具有挑战性的问题。本文考虑了一类通用的效用最大化问题的移动用户协会和带宽和功率分配的联合优化。该公式可以包含一大类网络拓扑结构、干扰模型、SNR到速率映射和网络约束。此外，该模型可以应用于载波聚合的情况下，移动台可以同时由多个小区服务。虽然问题是非凸的，我们的主要贡献表明，优化承认一个可分离的对偶分解。这个属性使得能够快速计算上界的效用，以及一个有效的，分布式的实现近似局部优化，通过增广拉格朗日技术。模拟在异构网络中的宏和微微蜂窝的混合物。我们证明了所提出的方法在毫微微小区链路中具有可变回程容量的情况下以及在用户密度足够低的情况下的重要价值，即轻度使用的小区可以降低功率。
2013-04-15 cs.NI
On Scalable Video Streaming over Cognitive Radio Cellular and Ad Hoc Networks
预计在未来几年，通过无线网络的视频内容交付将大幅增长。在本文中，我们研究了具有挑战性的问题，视频认知无线电（CR）网络。虽然具有很高的潜力，但这个问题带来了新的技术挑战。回顾相关工作后，我们首先解决的问题，基于基础设施的CR网络的视频，然后扩展到非基于基础设施的ad hoc CR网络的视频问题。我们提出了跨层优化问题的公式以及有效的算法来解决问题。所提出的算法进行了分析，其最优性和验证与模拟。
2012-10-17 cs.IT cs.NI math.IT
"Cellular Network Densification Increases Radio-Frequency Pollution": True or False?
在非科学界流传的一个非常流行的理论声称，在领土上大规模部署基站（BS），也就是说，蜂窝网络密集化总是触发人类暴露于无线电频率“污染”（RFP）的不受控制的指数增长。为了以一种外行可以理解的方式面对这种担忧，在这项工作中，我们开发了一个非常简单的模型来计算RFP，基于一组最坏情况和保守的假设。然后，我们提供了封闭形式的表达式来评估一对候选5G部署中的RFP变化，这些变化取决于不同的密度水平。在广泛的代表性5G场景中获得的结果消除了神话：当调整BS的辐射功率以确保小区边缘的最低灵敏度时，蜂窝网络致密化会触发RFP降低（高达三个数量级）。最后，我们分析了当网络密度增加时RFP可能增加的条件（例如，当辐射功率不与小区大小成比例时），证明RFP的量总是受控的。最后，通过仿真得到的结果证实了RFP模型的结果。
2022-09-27 cs.NI eess.SP
A Tutorial on Mathematical Modeling of Millimeter Wave and Terahertz Cellular Systems
毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）无线电接入技术（RAT）预计将成为未来蜂窝生态系统的关键部分，在具有高业务需求的区域中提供丰富的带宽。然而，需要在链路的发送侧和接收侧两者处利用以克服严重路径损耗、由大的静态和小的动态对象引起的传播路径的动态阻塞、用户设备（UE）的宏移动性和微移动性的极定向天线辐射图案使得在THz/毫米波RAT上提供可靠服务成为极其复杂的任务。这种挑战由于为这些系统设想的应用类型而进一步复杂化，这些系统固有地要求在空中接口处保证比特率。本教程旨在介绍一种通用的数学方法，用于评估毫米波和太赫兹系统的性能可靠性改进算法。我们的方法考虑到无线电接口的具体情况以及在毫米波/太赫兹基站（BS）的会话的服务过程，并且能够评估具有多连接操作、资源预留机制、具有不同服务要求的多种业务类型之间的优先级的系统的性能。该框架在逻辑上被分成两个部分：（i）抽象部署和无线电机制的细节的参数化部分，以及（ii）排队部分，说明毫米波/太赫兹BS处的服务过程的细节。该框架的模块化解耦结构允许在未来的毫米波/太赫兹蜂窝部署中进一步扩展高级服务机制，同时保持复杂性可管理，从而对系统分析师具有吸引力。
2021-11-18 cs.NI
Delay Minimizing User Association in Cellular Networks via Hierarchically Well-Separated Trees
我们研究下行链路延迟最小化的上下文中的蜂窝用户关联策略，将移动用户映射到基站。我们注意到，延迟最小用户关联问题适合于更广泛的网络效用最大化类，可以作为一个非凸二次规划。这种非凸性激发了一个分裂的二次目标函数，它捕获了原始问题的固有权衡：与提供最高信号干扰噪声比（SINR）的站相关联，与拥塞最少的站相关联。我们发现分裂长期制定是服从线性化的分层良好分离树（HST），它提供了一个线性近似恒定失真的嵌入基站。我们提供了一个数值比较的几个问题的配方，并发现，适当的优化参数选择，二次重构产生的关联政策的总和延迟，接近原来的网络效用最大化。我们还评论更困难的问题时，空闲基站（那些没有关联的用户）被停用。
2015-01-11 cs.IT cs.NI math.IT
Coverage Maximization for a Poisson Field of Drone Cells
使用无人机基站为地面终端提供无线连接正在成为未来技术的一个有前途的部分。然而，与蜂窝2D网络相比，这种空中网络的设计是不同的，因为无人机的天线向下看，并且信道模型变得依赖于高度。在本文中，我们研究了天线方向图和高度相关的阴影的效果。我们考虑一个随机的网络拓扑结构，以捕捉动态变化的影响的飞行基站。首先，我们表征了由同信道相邻无人机施加的聚合干扰。然后，我们推导出地面用户与其相关联的无人机基站之间的链路覆盖概率。结果被用来获得无人机天线波束宽度，密度和高度方面的最佳系统参数。我们还推导出相关无人机的平均LoS概率，并表明它是一个很好的近似和简化的覆盖概率在低海拔高达500米，根据所需的信号干扰噪声比（SINR）。
2017-07-28 cs.NI
BISCAY: Practical Radio KPI Driven Congestion Control for Mobile Networks
针对移动网络蜂窝链路带宽波动导致的拥塞控制难题，提出无线KPI驱动的Biscay系统，结合自研OpenDiag工具精准判定带宽并动态调窗，在4G/5G场景下实现延迟大幅降低且吞吐量表现优异。
2025-09-02 cs.NI
Downlink Rate Distribution in Heterogeneous Cellular Networks under Generalized Cell Selection
考虑到小规模的衰落和长期的阴影，我们在一个典型的用户设备（UE）在异构蜂窝网络（HetNet），其中阴影，遵循任何一般的分布，影响小区选择，而衰落的下行链路速率分布的特征。先前的工作要么忽略了信道随机性对小区选择的影响，要么将所有随机性来源集中到单个变量中，其中小区选择基于瞬时信号强度，这是不现实的。作为应用的结果，我们研究的影响，阴影的负载均衡的最佳每层的选择偏置速率最大化。
2013-06-26 cs.IT cs.NI math.IT
Cognitive Radio Network Throughput Maximization with Deep Reinforcement Learning
Nanyang Technological University（南洋理工大学）
射频驱动的认知无线电网络（RF-CRN）很可能成为物联网（IoT）等即将到来的现代网络的眼睛和耳朵，需要增加分散和自主操作。为了被认为是自主的，RF供电的网络实体需要在本地做出决策，以在任何网络环境的不确定性下最大化网络吞吐量。然而，在复杂的大规模网络中，状态和动作空间通常很大，现有的表格强化学习技术无法快速找到最优的状态-动作策略。在本文中，提出了深度强化学习来克服上述缺点，并允许无线网关导出最佳策略以最大化网络吞吐量。当以先进的DQN技术为基准时，我们提出的DQN配置提供了高达1.8倍的性能加速，具有良好的整体性能。
2020-07-07 cs.LG cs.NI eess.SP
Automated Small-Cell Deployment for Heterogeneous Cellular Networks
优化蜂窝网络的小区位置是网络设计中最基本的问题之一。一般的目标是以最小的系统成本提供期望的服务质量（QoS）。为了满足对移动数据服务日益增长的需求，已经提出了异构网络作为提高本地频谱效率的成本和能量有效的方法。虽然未连接的小区部署可以导致局部改进，但由于额外的干扰，对网络范围的性能造成了重大风险。本文的第一部分侧重于国家的最先进的建模和无线电规划方法的基础上随机几何和蒙特卡洛模拟，以及新兴的自动部署预测技术的低功耗节点（LPN）在异构网络。该技术建议LPN在网络的特定知识下部署它。本文的第二部分重点介绍了利用干扰和物理环境知识来辅助LPN部署的算法。所提出的技术不仅可以提高网络性能，而且还可以降低蜂窝网络的无线电规划复杂度、资本支出和能量消耗。理论工作得到了系统级仿真的数值结果的支持，这些仿真采用了真实的蜂窝网络数据和物理环境。
2013-07-22 cs.NI
A Concise Review of 5G New Radio Capabilities for Directional Access at mmWave Frequencies
在这项工作中，我们简要概述了最新的新无线电（NR）规范引入的核心5G空中接口改进，并详细阐述了5G NR中初始接入的独特功能，特别强调毫米波（mmWave）频率范围。5G毫米波蜂窝系统的高度定向性带来了各种根本性差异和研究问题，因此对5G NR背后的关键系统设计原则有一个全面的理解是至关重要的。在这里，我们浓缩了从各种各样的5G NR标准化文件（基于3GPP Release 15）中收集的相关信息，以提取5G mmWave蜂窝中定向接入的要点，这成为任何相应系统级分析的基础。
2018-12-20 cs.NI
Energy Efficient Optimization of Wireless-powered 5G Full Duplex Cellular Networks: A Mean Field Game Approach
本文研究了超密集蜂窝网络的功率分配问题，该网络由多个全双工（FD）基站（BS）组成，服务于分布在广阔地理区域内的大量半双工（HD）用户设备（UE）。每个BS包括负责信号处理和基站控制的基带单元（BBU），以及对应于远程构建的更靠近UE的无线电收发器的无线电远程单元（RRU）。我们考虑一个无线供电的蜂窝网络，其中的BBU可以定期充电的RRU。我们将该网络的能量效率和覆盖优化问题建模为平均场博弈。我们认为加权的能量效率的BS作为主要的性能指标和评估的最佳策略，可以通过FD BS在超密集的网络设置。基于平均场博弈理论中的干扰模型和网络能量效率模型，推导出了该博弈的纳什均衡。利用Hamilton-Jacobi-Bellman（HJB）和Fokker-Planck-Kolmogorov（FPK）方程的解，为BS开发了一种新的功率传输策略，以优化具有全双工传输的5G蜂窝网络的能量效率。仿真结果表明，该策略不仅提高了能量效率，而且保证了平均网络覆盖概率收敛到一个稳定的水平。
2019-03-07 cs.NI
Optimal Downlink Power Allocation in Cellular Networks
在本文中，我们介绍了一种新的方法在蜂窝网络中的功率分配。在我们的模型中，我们使用S形效用函数来表示不同用户的调制方案。每个效用函数是当使用特定调制方案时，用户消耗的每单位功率成功发送分组的概率的表示。我们考虑功率分配与效用比例公平性政策，其中用户之间的公平性是在效用百分比，即成功发送的数据包的相应调制方案的百分比。我们制定我们的网络效用最大化问题作为所有用户的效用的产品，并证明我们的功率分配优化问题是凸的，因此最优解是易处理的。我们提出了一种分布式算法，以分配基站（BS）的功率最优优先级给用户运行较低的调制方案，同时确保非零功率分配给用户运行较高的调制方案。我们的算法可以防止功率分配过程中的波动，并且能够进行流量和调制相关定价，即部分地根据不同用户的调制方案和BS处可用的总功率，对来自不同用户的每单位功率收取不同的价格。这用于使流量变平并降低用户的服务价格。
2015-10-06 cs.NI
New Algorithms for Maximizing Cellular Wireless Network Energy Efficiency
在本文中，我们的目标是最大限度地提高蜂窝无线网络的能源效率。具体来说，我们解决多小区多载波系统中的功率分配问题。考虑到现实的基站功耗模型，我们制定了一个网络范围内的能源效率最大化问题。使用工具，从分数规划，我们投这个问题的双标准优化的框架，其中速率最大化和功率最小化相应的加权。干扰定价机制被应用于减少小区间干扰并实现更高的网络性能。我们通过对偶分解将主问题分解为子问题。这些子问题是独立解决每个扇区使用有限的信息交换基站之间。首先，我们推导出我们的表达式，并提出算法的单层网络。然后，我们将我们的分析扩展到两层网络，其中部署了微微小区基站以提高网络性能并减少链路距离。最后，我们扩展了我们的框架，包括服务质量的constrains.We获得封闭形式的表达式的功率电平更新，这是由多层次的注水算法，或者，因为它有时被称为，修改后的注水算法。基于我们的模拟结果，我们证明了所提出的算法可以优于基准方法的能源效率的2.7倍。
2016-10-17 cs.IT cs.NI math.IT
Performance Analysis of Network-Assisted Two-Hop D2D Communications
网络辅助的单跳设备到设备（D2D）通信可以通过利用当在蜂窝层和D2D层之间适当地管理无线电资源时的邻近度、重用和跳变增益来增加蜂窝网络的频谱和能量效率。在本文中，我们认为，D2D技术可以用来进一步提高频谱和能量效率，如果关键的D2D无线电资源管理算法进行适当的扩展，以支持网络辅助的多跳D2D通信。具体而言，我们提出了一种新的分布式效用最大化D2D功率控制（PC）方案，该方案能够平衡频谱和能量效率，同时考虑到模式选择和资源分配约束，这些约束在集成蜂窝D2D环境中很重要。我们的分析和数值计算结果表明，多跳D2D通信结合所提出的PC方案不仅可以用于收获以前在文献中确定的潜在收益，而且还可以用于扩展蜂窝网络的覆盖范围。
2014-07-06 cs.NI
Intelligent Slicing of Radio Resource Control Layer for Cellular IoT: Design and Implementation
蜂窝物联网（CIoT）已经成为满足物联网设备的各种应用的重要分支。在CIoT内，无线电资源控制（RRC）层负责基本功能，诸如无线电接入网络（RAN）中的连接控制和承载建立。各种物联网场景的出现和多样化的业务需求使得RRC层的RAN切片和智能控制都成为迫切的需求。本文旨在通过设计和实现一种新的架构来增强CIoT RRC层的标准化能力，该架构包含RRC切片和智能控制器。该架构旨在实现RRC层切片的创建、修改和删除功能，同时增加智能控制器，以智能地满足不同物联网设备的多样化和动态的业务需求。在开源软件平台OpenAirInterface（OAI）上进一步实现了所提出的架构，在此基础上验证了RRC切片的有效性，并给出了一个采用强化学习来动态调整其中的非连续接收参数的概念验证案例。仿真结果证明了所提出的智能RRC切片架构的有效性。
2020-04-15 cs.IT cs.NI math.IT
Radio Map Based Path Planning for Cellular-Connected UAV
在本文中，我们研究的路径规划蜂窝连接的无人机（UAV），以尽量减少其飞行距离从给定的初始到最终位置，同时确保目标链路质量的大规模信道增益与每个相关的地面基站（GBS）在飞行过程中。为此，我们提出使用无线电地图，该无线电地图提供关于每个GBS与感兴趣区域上的三维（3D）网格上的均匀采样位置之间的大尺度信道增益的信息，由于其中的通常静态和大尺寸障碍物（例如，建筑物）。基于给定的无线电地图的GBS，我们首先获得最佳的无人机路径，通过解决一个等价的最短路径问题（SPP）的图论。为了降低最优解的计算复杂度，我们进一步提出了一种网格量化方法，通过利用相邻网格上的空间信道相关性，对每个GBS的无线电地图中的网格点进行更粗的采样。然后，我们更有效地解决了缩小尺寸的无线电地图（图）上的近似SPP。仿真结果表明，在满足通信质量约束的条件下，该方法能有效地最小化无人机的飞行距离。此外，可以通过调整无线电映射的量化比来实现性能和复杂度之间的灵活折衷。
2019-12-04 cs.IT cs.NI math.IT
Statistical Assessment of PLC Networking for Front-Hauling in Small Radio Cells
电力线通信（PLC）的使用在近一个世纪前就已经被理论化;尽管物理介质并不意味着数据传输，但最近的技术发展使容量边界远远高于预期，允许将PLC用于新的应用，如本文所考虑的应用，即，作为小型小区回程/前送的解决方案。原则上，考虑到电力线基础设施的普及程度，经由PLC的蜂窝网络的回程是非常有吸引力的。电信运营商正在寻找能够应对每年成倍增长的流量的解决方案。这就要求改进蜂窝系统和必须将无线电网络与核心网络桥接的前传技术。小型小区目前被提倡作为在空间上分割网络并在人口密集地区提供高容量的解决方案;这也是由于高频频谱（毫米波链路）的可用性，其固有地提供大带宽，但由于短距离覆盖而迫使小区变得更小。因此，与具有宏小区的现有网络相比，移动运营商可能最终不得不部署数量级更多的（小）小区。这转化为高密度蜂窝网络，这对回程提出了更多挑战。
2016-11-09 cs.NI
Energy- and Spectral- Efficiency Tradeoff for D2D-Multicasts in Underlay Cellular Networks
底层带内设备到设备（D2D）多播通信（其中相同内容经由组中的直接链路传播）具有提高蜂窝网络的频谱和能量效率的潜力。然而，大多数现有的解决这个问题的方法只解决频谱效率（SE）或能量效率（EE）。我们研究了在单个小区D2D集成蜂窝网络中SE和EE之间的权衡，其中多个D2D多播组（MG）可以与多个蜂窝用户（CU）共享上行链路信道。我们制定的EE最大化问题的约束SE和最大可用传输功率。提出了一种功率分配算法来解决这个问题，并通过大量的数值仿真证明了其有效性。SE和EE之间的权衡作为D2D MG的密度和MG的最大传输功率的函数被表征。
2017-12-12 cs.IT cs.NI math.IT
Roadmap for Establishing Interoperability of Heterogeneous Cellular Network Technologies -1-
蜂窝接入网络之间缺乏互操作性长期以来一直是电信工程师和研究人员试图克服的挑战性负担。例如，在第二代网络中，这个问题在于缺乏标准化。第三代G网络限于使用不可互操作的不同无线电传输技术的几种操作模式。4G技术即使在各种试验中取得成功，也不能保证互操作性。所采取的方法来克服这个问题，在异构网络开始建立一个整体的理解蜂窝通信，并提出了一个本体论的方法，表示域的概念，类，和属性在一个正式的和明确的方式。它首先分析了三种不同的细胞技术的结构，并产生特征模型。Lte-Advanced蜂窝网络是这一持续分析的目标。最终目标是建立能够提供蜂窝网络技术领域的共同观点的本体。
2012-07-13 cs.NI
Evaluating the Security of Open Radio Access Networks
开放式无线接入网（O-RAN）是一种很有前途的RAN架构，旨在将RAN行业重塑为开放、自适应和智能的RAN。本文对开放无线接入网（O-RAN）的安全性进行了全面的分析。具体来说，我们回顾了O-RAN联盟设计的架构蓝图-蜂窝生态系统的领导力量。在安全分析中，我们提供了O-RAN架构的详细概述;提出了一个本体，用于评估系统的安全性，目前处于早期开发阶段;检测O-RAN的主要风险领域;列举O-RAN的各种威胁行为体;并对O-RAN的潜在威胁进行建模。这项工作的意义在于为蜂窝网络运营商提供更新的攻击面。基于攻击面，蜂窝网络运营商可以仔细部署适当的对策，以提高O-RAN的安全性。
2022-01-16 cs.CR cs.NI
On the Performance Optimization of Two-way Hybrid VLC/RF based IoT System over Cellular Spectrum
研究了一种基于重叠模式的双向混合可见光通信/射频（VLC/RF）协作认知无线电网络（CCRN）的系统中断性能。VLC链路可以满足高数据率应用的要求，而RF链路可以实现高可靠性的大覆盖范围通信。在所提出的架构中，两个授权用户（LU）节点之间的合作通信是通过聚合代理（AA）完成的。AA可以像中继节点一样执行，并且作为回报，它可以访问LU频谱以与物联网（IoT）设备进行双向通信。首先，建立LU和IoT通信的中断概率的封闭形式表达式。在这些表达式的基础上，制定优化问题，以实现LU和IoT网络的最小中断概率。仿真结果表明了VLC和RF系统参数对系统中断概率和吞吐量的影响。
2022-05-30 cs.NI
DBSCAN-based Vehicle Clustering and UAV Placement for NOMA-based Resource Management in Cellular V2X Communications
本文研究C-V2X网络中的无线资源管理，提出两阶段方法：先基于DBSCAN和车辆状态聚类并部署UAV，再在簇内构建NOMA分组分配资源，仿真证明其在频谱效率等指标上表现优越。
2025-04-30 cs.NI
Green Cellular Networks: A Survey, Some Research Issues and Challenges
蜂窝网络中的能量效率是蜂窝运营商日益关注的问题，以不仅保持盈利能力，而且减少整体环境影响。在蜂窝网络中实现能效的这一新兴趋势正在激励标准化机构和网络运营商不断探索未来技术，以改善整个网络基础设施。在这篇文章中，我们提出了一个简短的调查方法，以提高蜂窝网络的功率效率，探讨一些研究问题和挑战，并提出了一些技术，使一个节能或“绿色”蜂窝网络。由于基站消耗了蜂窝系统中使用的总能量的最大部分，我们将首先提供一个全面的调查技术，以获得在基站中的节能。接下来，我们将讨论如何使用基于微、微微和毫微微蜂窝的异构网络部署来实现这一目标。由于认知无线电和协作中继是无可争议的未来技术在这方面，我们提出了一个研究愿景，使这些技术更节能。最后，我们探讨了实现“绿色”蜂窝网络技术的一些更广阔的前景
2011-09-24 cs.NI
Multi-Agent Deep Reinforcement Learning Based Resource Management in SWIPT Enabled Cellular Networks with H2H/M2M Co-Existence
机器对机器（M2M）通信在发展物联网（IoT）中至关重要。众所周知，蜂窝网络已被认为是M2M通信的主要基础设施，为了在蜂窝网络上部署M2M通信，存在要解决的若干关键问题。值得注意的是，M2M流量的快速增长显著增加了能耗，并且降低了现有人对人（H2 H）流量的性能。可持续运行技术和资源管理是解决这些问题的有效途径。在本文中，我们研究了H2 H/M2M共存的蜂窝网络中的资源管理问题。首先，考虑到机器类型通信设备（MTCD）的能量受限性质，我们提出了一种新的网络模型，通过同时无线信息和功率传输（SWIPT），使MTCD具有同时执行能量收集（EH）和信息解码的能力。考虑到物联网设备的不同特性，我们将MTCD细分为关键和可容忍类型，进一步将资源管理问题制定为各种服务质量（QoS）约束下的能源效率（EE）最大化问题。然后，我们开发了一个基于多智能体深度强化学习（DRL）的方案来解决这个问题。它提供了最佳的频谱，发射功率和功率分配（PS）比分配策略，以及在设计的基于行为跟踪的状态空间和公共奖励函数下的有效模型训练。最后，我们验证了一个合理的训练机制，多个M2M代理成功地协同工作，以分布式的方式，导致网络性能优于其他智能方法的收敛速度和满足EE和QoS的要求。
2022-12-29 cs.NI
The Society Spectrum: Self-Regulation of Cellular Network Markets
当今的蜂窝电信市场需要监管机构的持续监测和干预，以平衡各利益攸关方的利益。为了减少监管机构对移动运营商日常业务的干预程度，本文提出了一种称为“社会频谱”的“自我监管”频谱市场机制。这一制度提供了市场固有的利益相关者权力的自动自我平衡，同时提供了一系列协调和公平保证功能，将其与“频谱作为公地”的解决方案明确区分开来。本文件将介绍基本的监管设计，并将阐述确保利益攸关方和个人之间公平的机制。这项工作进一步将社会频谱纳入当代无线电接入技术和认知无线电方法的背景下。
2015-07-08 cs.CY cs.NI
Evaluation of Handover Exchange Schemes Between Two Cognitive Radio Base Stations with and without Buffers
本文研究和评估了认知无线电网络中两个次级用户（SU）之间的切换交换方案，在相邻小区的切换区域中，在不同的方向移动。更具体地说，本调查比较了在蜂窝认知无线电网络中的SU的性能，有和没有信道交换系统。调查显示，减少切换失败，阻塞，被迫和接入概率分别为切换交换方案与缓冲区相比，其他情况。
2017-11-07 cs.NI
Security for Cyber-Physical Systems: Leveraging Cellular Networks and Fog Computing
网络物理系统（CPS）的范围和规模正在扩展到我们日常生活的许多方面。健康、安全、交通和教育是CPS越来越普遍的几个领域。无论是在边缘还是在网络核心，都迫切需要保护CPS。我们提出了一种用于保护CPS的混合框架，该框架利用雾网络的计算资源和协调，并建立在低功耗和资源受限的CPS设备的蜂窝连接的基础上。通过添加蜂窝云控制器来接管专用于CPS设备的无线电和核心安全上下文的管理，增强了对蜂窝身份验证、加密和完整性保护的常规支持。专门的蜂窝云与核心网络组件联系，以实施针对拒绝或服务、智能干扰或未经授权的CPS跟踪攻击的本地化和网络范围的防御。我们的框架和最近的蜂窝/雾解决方案之间的比较，连同操作框架部署的可行性分析。我们认为未来的研究方向是安全和可扩展的CPS扩散的关键。
2018-06-28 cs.NI
Energy Efficient Resource Allocation Optimization in Fog Radio Access Networks with Outdated Channel Knowledge
雾无线电接入网络（F-RAN）正在全球范围内获得关注，以实现超越5G的移动边缘计算。然而，为了实现未来的实时和延迟敏感的应用，F-RAN定制的无线电资源分配和干扰管理变得必要。这项工作研究用户关联和波束成形问题，提供能源效率的F-RAN。我们制定的能源效率最大化的问题，其中F-RAN的具体约束，以保证本地边缘处理明确考虑。为了解决这个复杂的问题，我们设计了一个算法的基础上增广拉格朗日（AL）方法。然后，为了减轻计算复杂性，开发了启发式低复杂性策略，其中任务被分成两部分：一种是基于全局但过时的用户信道状态信息（CSI）来解决在云端以集中方式激活用户关联和雾接入点（F-AP）以解决前传延迟，以及第二种基于完美但局部的CSI在每个活动F-AP处以分布式方式求解波束成形。仿真结果表明，所提出的探试法实现了一个可观的性能水平相比，基于AL的方法，同时大大优于基线F-RAN方案的能量效率和限制的和速率最大化算法相比，和速率退化。
2020-09-25 cs.NI
Optimal Radio Resource Allocation for Hybrid Traffic in Cellular Networks: Centralized and Distributed Architecture
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
本文研究了混合交通 cellular 网络中无线电资源分配问题，提出集中式和分布式优化方法，通过效用比例公平性保证服务质量，设计高效算法并验证性能。
2014-11-12 cs.NI cs.SY eess.SY
A Versatile and Programmable UAV Platform for Radio Access Network and End-to-End Cellular Measurements
针对传统蜂窝网络覆盖测试在偏远区域效率低、众包方法在农村效果差的问题，本研究开发了基于无人机的可编程测量平台，通过机载设备采集RAN与端到端性能指标，实验验证了海拔对信号功率与质量的影响及覆盖特性。
2025-09-04 cs.NI cs.SY eess.SY
Next Generation M2M Cellular Networks: Challenges and Practical Considerations
在这篇文章中，我们提出了未来机器对机器（M2M）蜂窝网络的主要挑战，如频谱稀缺问题，支持低功耗，低成本和大量的设备。作为未来物联网（IoT）的一个组成部分，M2M通信的真正愿景无法通过通常成本效率低下的传统解决方案实现。认知无线电的概念已经出现，以显着解决频谱利用不足或稀缺的问题。异构网络模型是放宽覆盖用户数量的另一种选择。在这种程度上，我们提出了一个完整的基本理解和认知无线电，异构网络模型的工程知识，在未来的M2M蜂窝网络的背景下，功率和成本的挑战。
2015-06-20 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Interference-Aware Energy-Efficient Resource Allocation for Device-to-Device Communications Underlaying Cellular Networks
由于频谱重用和用户设备（UE）的有限电池寿命所导致的同信道干扰，设备到设备（D2D）到蜂窝网络中的引入在资源分配设计中提出了许多新的挑战。在本文中，我们提出了一个分布式的干扰感知的能量有效的资源分配算法，以最大限度地提高每个UE的能量效率（EE）受到其特定的服务质量（QoS）和最大传输功率的限制。我们将资源分配问题建模为一个非合作博弈，其中每个参与者都是自私的，希望最大化自己的EE。公式化的EE最大化问题是一个非凸问题，并利用非线性分数规划的性质将其转化为凸优化问题。提出了一种迭代优化算法，并通过计算机模拟进行了验证。
2014-07-22 cs.IT cs.NI math.IT
Look, Radiate, and Learn: Self-Supervised Localisation via Radio-Visual Correspondence
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
下一代蜂窝网络将在常规通信的同时实现无线电传感功能，从而实现前所未有的全球户外传感覆盖。深度学习已经彻底改变了计算机视觉，但在无线电感知任务中的应用有限，部分原因是缺乏专门用于研究无线电感知性能和前景的系统数据集和基准。为了解决这一差距，我们提出了MaxRay：一个合成的无线电视觉数据集和基准，有助于在无线电中精确定位目标。我们还建议学习本地化目标在无线电中没有监督提取自坐标从无线电-视觉对应。我们使用这种自我监督的坐标来训练无线电定位器网络。我们根据许多最先进的基线来描述我们的表现。我们的研究结果表明，准确的无线电目标定位可以自动学习配对的无线电视觉数据没有标签，这是很重要的经验数据。这为巨大的数据可扩展性打开了大门，并可能成为在统一的通信感知蜂窝基础设施上实现强大的无线电传感承诺的关键。数据集将托管在IEEE数据端口上。
2023-03-29 cs.LG cs.NI
Characterizing Encrypted Application Traffic through Cellular Radio Interface Protocol
University of Nebraska Omaha（内布拉斯加大学奥马哈分校）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；University of Notre Dame（圣母大学）
本文揭示5G无线通信物理层与MAC层交互可被用作侧信道，通过被动观察无线资源分配实时推断并区分加密应用类型。
2024-07-20 cs.CR cs.LG cs.NI
