On Distributed Vector Estimation for Power and Bandwidth Constrained Wireless Sensor Networks
我们考虑分布式估计的高斯向量的线性观测模型在非均匀无线传感器网络中，融合中心（FC）重建的未知向量，使用线性估计。传感器采用统一的多位量化器和二进制PSK调制，并通过正交功率和带宽受限的无线信道与FC进行通信。我们研究发射功率和量化率（每传感器的位测量）分配方案，最大限度地减少均方误差（MSE）。特别是，我们推导出两个封闭形式的上界的MSE，在优化参数方面，并提出耦合和解耦的资源分配计划，最大限度地减少这些界限。我们表明，该界是很好的近似的模拟MSE和所提出的方案的性能接近千里眼集中估计时，总发射功率或带宽是非常大的。我们研究了功率和速率分配如何依赖于传感器的观测质量和信道增益，以及总的发射功率和带宽约束。我们的模拟证实了我们的分析结果，并说明了所提出的算法的优越性能。
2015-10-09 cs.IT math.IT
Downlink Energy Efficiency of Power Allocation and Wireless Backhaul Bandwidth Allocation in Heterogeneous Small Cell Networks
无线业务的广泛应用和密集的设备接入引发了巨大的能源消耗。出于环境和经济的考虑，无线网络的节能设计成为必然趋势。据作者所知，综合考虑能量效率最大化、功率分配、无线回程带宽分配和用户服务质量的能量有效的正交频分多址异构小小区优化是一种新颖的方法和研究方向，尚未被研究。本文研究了正交频分多址异构小小区网络中能量有效的功率分配和无线回程带宽分配问题。与现有的以吞吐量最大化为目标的资源分配方案不同，该方案根据信道状态信息和电路功耗，同时为每个小小区基站向用户分配发射功率和回程带宽，以最大化能量效率。首先将问题转化为非凸非线性规划问题，然后将其分解为两个凸子问题。设计了一种近似最优的迭代资源分配算法来求解该资源分配问题。通过探索节能设计的内在结构和性质，提出了一种次优的低复杂度方法。仿真结果表明，所提出的算法的有效性，通过与现有的计划。
2017-10-09 cs.IT math.IT
Low Latency Wireless Ad-Hoc Networking: Power and Bandwidth Challenges and a Hierarchical Solution
本文研究了大规模无线自组织网络（WANET）中跳数的缩放问题，我们称之为网络延迟。大的网络延迟影响WANET中数据通信的所有方面，包括延迟、分组丢失、所需处理能力和存储器的增加。我们认为，在WANEQUALITY的网络管理和数据路由的挑战，可扩展的网络延迟。在物理方面，减少网络延迟对节点施加了显著更高的功率和带宽需求，这反映在一组新的界限中。在协议方面，设计能够保证数据包在可伸缩跳数内传递的分布式路由协议是一项具有挑战性的任务。为了解决这个问题，我们引入了多分辨率随机层次（MRRH），一种新的功率和带宽有效的WANET协议与可扩展的网络延迟。MRRH使用随机算法来建立和维护随机分层网络拓扑，该随机分层网络拓扑与所提出的路由算法一起可以保证数据分组在无线网络中的高效递送。对于大小为$N$的网络，MRRH可以提供仅为$O(\log^{3} N)$的平均延迟。MRRH的功率和带宽消耗被证明是\emph{nearly}最佳的延迟，它提供。因此，MRRH，是一个可证明的有效的候选人真正的大规模无线ad-hoc网络。
2006-04-06 cs.IT math.IT
Multi-Hop Wireless Optical Backhauling for LiFi Attocell Networks: Bandwidth Scheduling and Power Control
数百个光保真（LiFi）基站（BS）的回程构成了一个重大挑战。室内无线光回程是一种新颖的方法，其中通过定向视线（LOS）无线红外（IR）链路来提供相邻LiFi BS之间的互连。基于上述方法，本文提出了一种自顶向下的设计多跳无线回程配置的多层光atocell网络，提出了新的想法超级细胞。这种小区包含多个attocell集群，这些attocell集群基于多跳解码转发（DF）中继经由单个网关连接到核心网络。因此，出现了管理瓶颈回程的带宽和功率资源的新挑战。通过提出基于用户的带宽调度策略和基于信元的带宽调度策略，详细阐述了端到端多用户和速率的系统级建模和分析。此外，在UBS和CBS策略下的最优带宽调度问题被表示为约束凸优化问题，并使用投影次梯度法求解。此外，回程系统的传输功率通过创新的固定功率控制（FPC）策略被机会性地降低。引入回程瓶颈发生（BBO）的概念。推导出BBO概率的精确近似表达式，并利用Monte Carlo模拟进行了验证。通过广泛的计算机模拟，通过研究超级小区的性能的不同方面，包括平均和速率，BBO概率和回程功率效率（PE），提供了几个见解到所提出的方案的提供的增益。
2019-07-12 cs.IT 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
Storage-Repair Bandwidth Trade-off for Wireless Caching with Partial Failure and Broadcast Repair
在分布式无线内容缓存系统中研究了多个部分失效的缓存节点的修复，其中总共$n$缓存节点中的$r$丢失其缓存数据的一部分。广播修复失败的缓存内容在网络边缘的研究，即幸存的缓存节点发送广播消息失败的，然后使用，连同幸存的数据在其本地缓存存储器，恢复丢失的内容。导出了存储容量和修复带宽之间的折衷关系。它示出，利用广播性质的无线介质和幸存的缓存内容在部分失败的节点显着降低了每个节点所需的修复带宽。
2018-06-30 cs.DC cs.IT math.IT
Scaling Laws for Infrastructure Single and Multihop Wireless Networks in Wideband Regimes
随着毫米波段成为5G蜂窝网络的强有力候选者，下一代系统可能处于频谱丰富的独特位置。为了评估这一频谱的潜在价值，本文推导出缩放定律的每个移动下行链路的可行速率与大带宽和节点数，为基础设施单跳（ISH）和基础设施多跳（IMH）架构。它示出，对于这两种情况下，存在\emph{critical bandwidth scalings}以上增加带宽不再增加每个节点的可行速率。这些临界阈值与带宽完全一致，对于每种架构，网络从自由度受限过渡到功率受限。对于ISH，当每个基站的用户数量随着网络规模而增长时，该临界带宽阈值低于IMH。该结果表明，多跳传输对于在每个小区的用户数量不断增长的部署中充分利用大带宽自由度可能是必要的。
2014-04-28 cs.IT math.IT
Bandwidth Gain from Mobile Edge Computing and Caching in Wireless Multicast Systems
在本文中，我们提出了一种新的移动边缘计算（MEC）模型，其中MEC服务器具有所有计算任务的输入和输出数据，并通过共享的无线链路与多个支持缓存和计算的移动设备进行通信。每个任务请求可以从本地输出高速缓存、具有输入高速缓存的本地计算、本地计算或MEC计算来服务，其中的每一个引起多播链路的唯一带宽要求。以最小化传输带宽为目标，在时延、缓存、能量和组播传输约束条件下，对移动设备的本地缓存和计算策略进行了设计和优化。联合策略优化问题被证明是NP难的。当输出数据的大小小于输入数据的大小时，我们将问题转化为拟阵约束下的单调次模函数的极小化问题，并通过Schrijver的强多项式算法得到最优解.另一方面，当输出数据的大小大于输入数据的大小时，利用样本逼近和凹凸过程，结合乘子交替方向法，提出了一种低复杂度的高性能算法，并证明了该算法收敛于一个稳定点.此外，我们从理论上揭示了多少带宽增益可以实现从计算和缓存资源在移动设备或对称情况下的组播传输。我们的研究结果表明，利用计算和缓存资源在移动设备以及组播传输可以提供显着的带宽节省。
2019-01-23 cs.IT math.IT
Integrated mmWave Access and Backhaul in 5G: Bandwidth Partitioning and Downlink Analysis
随着网络密度的增加，向每个小区站点提供传统的光纤回程接入变得非常困难，这对于小小区基站（SBS）尤其如此。毫米波（mmWave）通信的日益成熟开辟了向这样的小区站点提供高速无线回程的可能性。由于毫米波也适用于接入链路，因此第三代合作伙伴计划（3GPP）正在设想用于第五代（5G）蜂窝网络的集成接入和回程（IAB）架构，其中相同的基础设施和频谱资源将用于接入和回程两者。在本文中，我们开发了一个分析框架，IAB使能蜂窝网络，使用它，我们提供了一个准确的表征其下行链路速率覆盖概率。使用此，我们研究两个回程带宽（BW）分区策略的性能，（i）相等分区：当所有SBS获得回程BW的相等份额时，以及（ii）基于负载的分区：当SBS的回程BW份额与其负载成比例时。我们的分析表明，根据分区策略的选择，存在一个最佳的分割接入和回程带宽的速率覆盖范围最大化。此外，存在小区负载（用户总数）的临界量，超过该临界量，由启用IAB的网络提供的增益消失，并且其性能收敛到没有SBS的传统仅宏网络的性能。
2017-10-17 cs.IT cs.NI math.IT
Caching in Wireless Small Cell Networks: A Storage-Bandwidth Tradeoff
在网络边缘缓存内容是卸载流量、减少延迟和提高用户体验质量的有效手段。在这封信中，我们专注于存储带宽的权衡方面，其中小小区基站分布根据一个均匀的泊松点过程和缓存内容根据一个给定的内容流行度分布，受存储约束。我们提供了一个封闭形式的表达的缓存未命中概率，定义为不满足用户的请求在一个给定的覆盖区域的概率，作为信号干扰比，缓存大小，基站密度和内容流行度的函数。特别是，它示出，对于一个给定的最小缓存大小，基于流行度的缓存策略实现较低的中断概率为一个给定的基站密度相比，均匀的缓存。此外，我们表明，流行度为基础的缓存达到更好的性能在缓存未命中概率相同的频谱。
2016-03-17 cs.IT math.IT
Minimizing Latency to Support VR Social Interactions over Wireless Cellular Systems via Bandwidth Allocation
通过虚拟现实（VR）技术和无线蜂窝系统，移动用户的沉浸式社交互动很快将在虚拟空间内实现。在VR移动社交网络中，所有交互用户的状态应该通过与边缘计算服务器的双向通信同步更新，并且延迟较低。由此产生的端到端延迟取决于无线VR用户和边缘服务器的虚拟和物理位置之间的关系。在这项工作中，分析和优化的端到端的延迟的问题进行了调查，一个简单的网络拓扑结构，产生重要的见解物理和虚拟几何之间的相互作用。
2018-04-04 cs.IT cs.NI math.IT
Efficient Compressive Sampling of Spatially Sparse Fields in Wireless Sensor Networks
无线传感器网络（WSN），即自主，无线传感节点的网络空间部署在一个地理区域，往往面临着空间稀疏的领域的收购。在本文中，我们提出了一种新的带宽/能量有效的CS计划在无线传感器网络中的空间稀疏字段的采集。论文的贡献是双重的。首先，我们介绍了一个稀疏的，结构化的CS矩阵，我们分析表明，它可以准确重建二维空间稀疏的信号，如发生在几个监控应用。其次，我们分析评估的能量和带宽消耗的CS计划时，它被应用到无线传感器网络的数据采集。数值结果表明，我们的CS计划实现了显着的能源和带宽节省wrt国家的最先进的方法时，用于感测一个空间稀疏场的装置的无线传感器网络。
2013-01-25 cs.IT math.IT
Optimized Caching and Spectrum Partitioning for D2D enabled Cellular Systems with Clustered Devices
在移动设备处缓存和利用设备到设备（D2D）通信是支持通过无线网络的大规模内容递送的两种有前景的方法。高速缓存使能的无线网络的分析通常通过假设设备均匀分布来进行，然而，在社交网络中，移动设备本质上被分组为不相交的集群。在这方面，本文提出了一个时空的数学模型，跟踪服务请求的到来，并考虑到集群设备的几何形状。假设两种设备，具体地，内容客户端和内容提供方。假设内容提供方具有剩余存储器，该剩余存储器被利用来遵循随机概率缓存方案主动缓存来自已知库的内容。内容客户端可以从其附近（集群）的最近内容提供方或者作为最后手段的基站（BS）检索所请求的内容。开发的时空模型被用来制定一个联合优化问题的内容缓存和频谱划分，以最大限度地减少平均服务延迟。由于优化问题的高复杂性，缓存和频谱划分问题是解耦的，并使用块坐标下降（BCD）优化技术迭代求解。为此，带宽划分和概率缓存子问题，分别获得了最优和次优的解决方案。数值结果突出了所提出的计划优于传统的缓存计划下平等和优化的带宽分配。特别是，它示出的平均服务延迟减少了近100%和350%，相比，Zipf和均匀的缓存计划下，相等的带宽分配，分别。
2020-03-24 cs.IT cs.NI math.IT
How Much Spectrum is Too Much in Millimeter Wave Wireless Access
通过使用毫米波（mmWave，30 - 300 GHz）频带中的大量可用频谱，可以实现无线接入速率的大幅提高。然而，由于这些频率中固有的更高的传播损耗，当考虑到用于估计信道的惩罚时，在超过100米的范围处或在非视线（NLOS）设置中使用更宽的带宽进行传输可能是无效的或甚至适得其反。在这项工作中，我们量化毫米波传输在一些典型的部署方案，使用基于导频的信道估计，并假设在接收机的最小均方误差（MMSE）信道估计的最大有益带宽。我们发现对于一个身份证。具有相干时间$T_c$和相干带宽$B_c$的块衰落模型，对于配备有单个天线的发射机和接收机，最佳（速率最大化）信噪比是仅取决于乘积$B_cT_c$的常数，该乘积测量信道相干性并且等于每个独立信道系数的正交符号的平均数目。也就是说，对于固定的信道相干性，最佳带宽与接收信号功率成线性比例。在具有发射和接收侧波束成形的一些典型部署场景下，1GHz带宽可能太多。
2017-04-13 cs.IT math.IT
Joint Downlink Cell Association and Bandwidth Allocation for Wireless Backhauling in Two-Tier HetNets with Large-Scale Antenna Arrays
研究了两层蜂窝异构网络（HetNets）中的联合下行链路小区关联（CA）和无线回程带宽分配（WBBA）问题。在宏基站（BS）处实现大规模天线阵列，而宏小区范围内的小小区是单天线BS，并且它们依赖于到宏BS的空中链路以用于回程。研究了无线回程约束下的和对数用户速率最大化问题。提出了一种基于同信道反向时分双工（TDD）和动态软频率复用（SFR）的双工和频谱共享方案，用于在宏BS处具有大规模天线阵列的双层HetNet中的干扰管理和用于小小区的无线回程。针对HetNet中的联合CA-WBBA，研究了两种带内WBBA场景，即统一带宽分配和每个小小区带宽分配场景。采用一种两层递阶松弛优化分解方法求解混合整数非线性规划问题。基于通用算法建模系统（GAMS）优化求解器和快速算法的解决方案也提出了在每小小区WBBA场景中的小区关联。结果表明，当所有的小小区都必须使用带内无线回程时，系统负载对总对数速率和每用户速率性能的影响大于部署在宏小区范围内的小小区的数量。所提出的联合CA-WBBA算法具有近似等于宏BS处的大规模天线阵列的大小的最优负载。小区范围扩展（CRE）策略，这是一个有效的小区关联方案的HetNet与完美的回程，被证明是低效时，带内无线回程的小小区开始发挥作用。
2014-12-31 cs.IT cs.NI math.IT
Bandwidth Partitioning and Downlink Analysis in Millimeter Wave Integrated Access and Backhaul for 5G
随着网络密度的增加，向每个小区站点提供传统的光纤回程接入变得非常困难，这对于小小区基站（SBS）尤其如此。毫米波（mm波）通信的日益成熟已经开启了向这样的小区站点提供高速无线回程的可能性。由于毫米波也适用于接入链路，因此第三代合作伙伴计划（3GPP）正在设想用于第五代（5G）蜂窝网络的集成接入和回程（IAB）架构，其中相同的基础设施和频谱资源将用于接入和回程两者。在本文中，我们开发了一个分析框架IAB使能蜂窝网络，使用其下行链路速率覆盖概率准确的特点。使用该框架，我们研究了三种回程带宽（BW）划分策略的性能：1）相等划分：当所有SBS获得相等的回程带宽份额时; 2）基于瞬时负载的划分：当SBS的回程带宽份额与其瞬时负载成比例时;以及3）基于平均负载的划分：当SBS的回程带宽份额与其平均负载成比例时。我们的分析表明，根据分区策略的选择，存在一个最佳的分割接入和回程带宽的速率覆盖范围最大化。此外，存在小区负载（用户总数）的临界量，超过该临界量，由启用IAB的网络提供的增益消失，并且其性能收敛到没有SBS的传统仅宏网络的性能。
2018-11-11 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Pushing and Caching for Bandwidth Utilization Maximization in Wireless Networks
联合推送和缓存被认为是一种有效的补救措施的频谱稀缺的问题所引起的巨大的移动数据流量。在本文中，通过利用存储资源在终端用户和用户需求过程的可预测性，我们设计了最佳的联合推送和缓存策略，以最大限度地提高带宽利用率，这是移动电信运营商的根本重要性。特别是，我们制定的随机优化问题作为一个无限的地平线平均成本马尔可夫决策过程（MDP），一般只存在数值解没有很多见解。通过结构分析，我们展示了最优策略如何在当前输电成本和未来平均输电成本之间实现平衡。此外，我们表明，最佳的平均传输成本随着缓存大小的下降，揭示了缓存大小和带宽利用率之间的权衡。然后，由于事实上，获得数值最优解遭受灾难的维数和实现它需要一个集中的控制器和全局系统信息，我们开发了一个分散的政策与多项式的复杂性w.r.t.通过价值函数的线性近似和优化松弛技术，对用户数、文件数以及缓存大小进行优化。接下来，我们提出了一个在线分散算法，实现所提出的低复杂度的分散政策，使用Q学习技术，当用户需求过程的先验知识是不可用的。最后，使用数值结果，我们证明了所提出的解决方案的优势，一些现有的设计。本文中的结果提供了有用的指导方针，设计实用的缓存启用内容为中心的无线网络。
2017-06-29 cs.IT math.IT
Information Theoretic Operating Regimes of Large Wireless Networks
在分析点对点无线信道时，关于两种性质不同的操作制度-带宽和功率限制-的见解已被证明是设计良好的通信方案所不可或缺的。在本文中，我们提出了一个新的缩放定律制定的无线网络，使我们能够开发一个理论，是类似的点对点的情况下。我们确定的无线网络的基本操作制度，并获得建筑设计的最佳方案的指导方针。我们的分析表明，在一个给定的无线网络与任意大小，面积，功率，带宽等，有三个重要参数：短距离SNR、长距离SNR和环境的功率路径损耗指数。根据这些参数，我们确定四个不同的性质制度。这些机制之一是特别令人感兴趣的，因为它基本上是网络中链路的异构性质的结果，并且在点对点情况下不会发生;网络容量是{ \em两者}功率和带宽受限的。由于现有提法的局限性，这一制度迄今为止仍然是隐蔽的。现有的计划，无论是多跳传输或分层合作，未能实现在这个制度的能力，我们提出了一个新的混合方案，实现能力。
2009-09-15 cs.IT math.IT
Quality-Driven Resource Allocation for Full-Duplex Delay-Constrained Wireless Video Transmissions
本文研究了在全双工信道上，在总带宽和最小质量要求约束下的无线视频传输问题。为了在实时视频传输中向终端用户提供期望的性能水平，还考虑了诸如统计延迟约束的服务质量（QoS）要求。有效容量（EC）被用来作为吞吐量的度量，在存在这样的统计延迟约束，因为确定性的延迟界限是很难保证由于无线衰落信道的时变性质。一个通信场景中的多对用户，其中不同的用户有不同的延迟要求的解决。根据率失真（R-D）理论的特征，质量-速率关系的对数模型用于在接收器侧根据峰值信噪比（PSNR）来预测重构视频的质量。由于优化问题不是凹的或凸的，最优的带宽和功率分配策略，最大化的加权和视频质量的总带宽，最大发射功率水平和最小要求的质量约束下，推导出使用单调优化（MO）理论。
2017-07-25 cs.IT math.IT
Wireless Powered Communication Networks: TDD or FDD?
在本文中，我们比较了两种常见的模式，即TDD和FDD的无线供电通信网络（WPCN）。到目前为止，TDD由于其简单性而成为使用最广泛的测试技术。然而，TDD不允许能量发射器连续地工作，这意味着要递送与FDD中相同量的能量，发射器必须具有更高的最大发射功率。另一方面，当对功率谱密度限制的规定不是限制性的时，使用FDD可以通过向能量分配更少的带宽并且因此为数据留下更多的带宽而导致比TDD更高的吞吐量。因此，为特定问题选择最佳的搜索技术需要仔细检查和评估。
2018-07-16 cs.IT math.IT
RIS-Enabled Smart Wireless Environments: Deployment Scenarios, Network Architecture, Bandwidth and Area of Influence
可重构智能表面（RISs）构成了可编程电磁传播环境的关键使能器，并且最近被认为是用于下一代无线网络的苛刻的连接性、可靠性、本地化和可持续性要求的候选物理层技术。在本文中，我们首先介绍了最近在正在进行的欧盟Horizon 2020 RISE-6 G项目中设计的支持RIS的智能无线环境的部署场景，以及将RIS与现有标准化接口集成的网络架构。我们确定了各种RIS部署策略，并根据RIS硬件架构和各自的功能，概述了RIS控制和信令方面的核心架构要求。此外，我们介绍和讨论，借助模拟和反射阵列测量，两个新的指标，出现在RIS授权的无线系统的上下文中：RIS带宽和影响范围。他们的广泛调查证实了在未来网络中仔细部署和规划RIS技术的必要性。
2023-03-15 cs.ET cs.IT math.IT
DeepJSCC-l++: Robust and Bandwidth-Adaptive Wireless Image Transmission
本文提出基于Swin Transformer的DeepJSCC-l++方案，通过动态加权多带宽比训练，使单一模型能自适应不同带宽比和信道SNR，性能优于BPG加容量可达信道编码的数字基线。
2023-11-30 cs.IT eess.SP math.IT
Protograph Bit-Interleaved Coded Modulation: A Bandwidth-Efficient Design Paradigm for 6G Wireless Communications
比特交织编码调制（BICM）在过去的三十年里引起了研究界的极大关注，因为它可以在大量的通信和存储系统中以相对较低的实现复杂度获得理想的误码性能。通过利用迭代解映射和解码（ID），BICM能够在各种信道上接近编码调制的容量限制。近年来，原模低密度奇偶校验（PLDPC）码及其空间耦合（SC）码以其强大的纠错能力和简单的结构成为BICM系统的前向纠错（FEC）解决方案，并在深空通信、卫星通信、无线通信、光通信和数据存储等领域得到了广泛的应用。本文对PLDPC-BICM的最新发展及其在各种通道模型上的创新SC变体进行了全面调查，例如，加性高斯白噪声（AWGN）信道、衰落信道、泊松脉冲位置调制（PPM）信道和闪存信道。特别感兴趣的是代码的建设，星座成形，以及比特映射器的设计，其中的接收机被制定为一个串行级联的解码框架组成的软决策解映射器和置信传播解码器。最后，几个有前途的研究方向进行了讨论，这还没有得到充分的解决，在目前的文献。
2022-10-27 cs.IT math.IT
Graph Neural Network-Based Bandwidth Allocation for Secure Wireless Communications
School of Electrical and Information Engineering, The University of Sydney（悉尼大学电气与信息工程学院）
本文设计图神经网络优化多用户安全通信的带宽分配，提出用户调度算法满足保密速率约束，相比迭代搜索在相近保密速率下大幅降低计算复杂度，并对窃听信道不确定性更鲁棒。
2023-12-13 cs.CR cs.IT cs.LG
Fundamentals of Energy-Efficient Wireless Links: Optimal Ratios and Scaling Behaviors
本文针对多天线基站能效问题，提出闭式最优比值解和联合优化算法，并揭示辐射功率与无源功耗的新关系及最优资源配置规律。
2024-09-05 cs.IT math.IT
Bandwidth Allocation and Service Differentiation in D2D Wireless Networks
受5G NR中称为带宽部分（BWP）的新功能的启发，本文提出了一种带宽分配（BA）模型，该模型允许根据用户的数据率需求调整分配给用户的带宽。具体地，在自适应BA中，宽带宽被划分为较小带宽的块，并且分配给用户的带宽块的数量取决于其需求或类型。虽然5G NR中的BWP要求分配一组连续带宽块，但我们的BA模型还允许对块分配的其他假设，例如分配任何一组带宽块，例如，LTE资源分配，其中块被均匀地随机选择。这里研究的BA模型是概率的，因为假设用户位置形成泊松点过程的实现，并且每个用户独立地以一定的概率决定属于某个类型。该模型允许在此上下文中量化频谱共享和服务差异化，即预测用户根据其类型以及整体性能获得的性能。这是基于每个用户类型的关键性能指标的精确表示，即其成功概率，其信号干扰比的Meta分布，以及其香农吞吐量。我们发现，令人惊讶的是，更高的流量变化来自自适应BA是有益的：当比较两个网络使用自适应BA和具有相同的平均信号和相同的平均干扰功率，具有较高的流量变化的网络表现更好的所有这些性能指标。关于香农吞吐量，我们观察到，我们的BA模型是大致平均每赫兹，并导致一个线性的服务差异，总吞吐量值。
2021-08-25 cs.IT cs.NI math.IT
Can Terahertz Provide High-Rate Reliable Low Latency Communications for Wireless VR?
无线虚拟现实（VR）提出了新的视觉和触觉要求，这些要求与VR用户的体验质量（QoE）直接相关。这些QoE要求只能通过提供高速率和高可靠性低延迟通信（HRLLC）的无线连接来满足，这与通常在普通超可靠低延迟通信场景中考虑的低速率不同。短距离VR的高速率只能由巨大的带宽来支持，这在太赫兹（THz）频带中可用。保证HRLLC需要处理THz信道特有的不确定性。为了探索THz满足HRLLC要求的潜力，通过端到端（E2 E）延迟尾部的新颖且严格的表征来量化不可靠VR性能的风险。然后，对tail-value-atrisk（TVaR）进行全面分析，以具体描述对实时VR体验至关重要的极端无线事件的行为。系统可靠性的情况下，有保证的视线（LoS），然后推导出一个新的表达后，太赫兹网络参数的太赫兹传输延迟的概率分布函数的函数。数值结果表明，充分的带宽和低的分子吸收是必要的，以提高可靠性。然而，与LoS的可用性相比，它们的效果仍然是次要的，这显著影响了THz HRLLC的性能。特别地，对于具有保证的LoS的场景，当考虑阻塞时，对于15 GHz的带宽以及18.3 Gbps的数据率，THz网络（以1 THz的频率操作）可以实现99.999%的可靠性（E2 E延迟阈值为20 ms），相比之下，对于两倍的带宽，可靠性为96%。
2021-03-24 cs.IT math.IT
Federated Learning over Hierarchical Wireless Networks: Training Latency Minimization via Submodel Partitioning
School of Electrical and Computer Engineering, Purdue University（普渡大学电气与计算机工程学院）
提出分层独立子模型训练（HIST）方法，通过划分全局模型为不相交分区并利用空中计算增强边缘聚合，在保证准确率的同时大幅降低训练延迟与通信成本。
2025-01-27 cs.IT cs.LG eess.SP
Joint Model Pruning and Resource Allocation for Wireless Time-triggered Federated Learning
Department of Engineering, King’s College London（伦敦国王学院工程系）
本文针对无线时间触发联邦学习中的设备增长与带宽受限问题，提出联合优化模型剪枝比例与带宽分配的方法，通过收敛性分析推导闭式解，实现通信成本降低40%且保持收敛性能。
2024-08-03 cs.IT cs.LG math.IT
Optimal Caching and User Association in Cache-enabled Heterogeneous Wireless Networks
异构无线网络（Hetnet）提供了一种强大的方法来满足流量需求的大规模增长，但也对回程提出了重大挑战。在小型基站（BS）处的高速缓存和无线小型小区回程已经被提出作为解决该新挑战的有吸引力的解决方案。在本文中，我们考虑最佳的缓存和用户关联，以最小化的总时间，以满足平均需求的缓存启用Hetnets与无线回程。我们制定这个问题作为一个混合离散连续优化给定的带宽和缓存资源。首先，我们描述了最优解的结构。具体来说，我们表明，最佳的缓存是存储最流行的文件在每个微微基站，和最佳的用户关联有一个阈值的形式。我们还获得了封闭形式的最优解的均匀的情况下的微微小区。然后，我们分析了带宽和缓存资源的最小总时间，以满足平均需求的影响。最后，通过数值模拟，验证了分析结果。
2016-04-20 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
Adaptive Bit Partitioning for Multicell Intercell Interference Nulling with Delayed Limited Feedback
基站协作可以在发射机处利用用户的信道状态信息（CSI）的知识来管理同信道干扰。用户必须使用有限带宽的回程链路来反馈期望信道和干扰信道的CSI。用于单小区有限反馈的现有码本设计可以通过在多个信道之间划分可用反馈资源来用于多小区协作。在本文中，提出了一种新的反馈比特分配策略，作为在通信链路中的延迟和在下行链路中的接收信号强度的函数。信道的时间相关性建模为一个函数的延迟使用高斯马尔可夫模型。推导了位划分的封闭形式表达式，以分配更多的位来分配具有较小延迟的较强通道，并分配较少的位来分配具有较大延迟的较弱通道，假设随机矢量量化。蜂窝网络模拟表明，该算法产生更高的和速率比等比特分配技术。
2010-10-14 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
Joint Location, Bandwidth and Power Optimization for THz-enabled UAV Communications
研究了无人机辅助太赫兹无线通信系统中无人机的部署、功率分配和带宽分配问题。在所研究的模型中，一架无人机可以使用太赫兹频段为地面用户提供服务。然而，高度不确定的THz信道将给无人机定位、用户功率和带宽分配优化问题带来新的挑战。因此，有必要设计一种新的框架来部署无人机在太赫兹无线系统。该问题被形式化为优化问题，其目标是通过联合优化无人机的部署、每个用户的发射功率和带宽来最小化无人机与地面用户之间的上行链路和下行链路传输的总延迟。通信时延是应急通信的关键。针对这一非凸时延最小化问题，提出了一种交替算法，同时迭代求解位置优化子问题、功率控制子问题和带宽分配子问题。仿真结果表明，与仅优化无人机位置、带宽分配或发射功率控制的基准算法相比，该算法可将传输时延分别降低$59.3\%$、$49.8\%$和$75.5\%$。
2021-03-14 cs.IT math.IT
Effect of Wideband Beam Squint on Codebook Design in Phased-Array Wireless Systems
使用相控阵的模拟波束成形是用于毫米波频率的5G无线通信的有前途的技术。使用由多个模拟波束组成的离散码本，每个波束聚焦于一定范围的到达角或离开角，并且由于实际硬件考虑而对应于跨频率的一组固定相移。然而，对于足够大的带宽，相控阵列提供的增益实际上是频率相关的，这是一种称为波束偏斜的效应，并且即使天线元件的辐射图案是频率无关的，也会发生这种效应。本文研究了均匀线阵波束偏斜的性质，分析了其对码本设计的影响，并将其作为天线数量和由载波频率归一化的系统带宽的函数。码本设计的标准是保证对于宽带系统中的角度范围和所有频率的每个波束的最小增益超过目标阈值，例如比阵列的最大增益低3dB。分析和数值例子表明，需要更密集的码本来补偿波束偏斜。例如，与忽略波束偏斜的码本设计相比，需要多54%的波束，用于具有在73 GHz的载波频率和2.5 GHz的带宽下操作的32个天线的MIMO。此外，如果另一个是固定的，则具有该设计准则的波束偏斜限制了阵列的带宽或天线数量。
2016-09-22 cs.IT math.IT
The Capacity of Wireless Channels: A Physical Approach
在本文中，无线信道的容量的特点是基于电磁和天线理论，只有最小的假设。我们假设发射机可以在一个球形区域内产生任意的电流分布，并且接收天线均匀分布在发射机周围的一个更大的球体上。在大量接收天线的限制下，容量被示出为$(αP/N_0) \log e$ [比特/秒]，其中$P$是发射功率约束，$α$是接收天线的归一化密度，并且$N_0$是噪声功率谱密度。虽然这个结果看起来微不足道，但它在两个方面令人惊讶。首先，这个结果与带宽无关（带宽甚至可以小到可以忽略不计）。其次，该结果表明，容量与包含发射机的区域的大小无关。这是对以前的一些结果，声称的最大自由度是成比例的表面积包含发射器归一化的波长的平方。我们的结果具有重要的实际意义，因为它表明，即使是一个紧凑的天线阵列，可以忽略不计的带宽和天线间距远低于波长可以提供一个巨大的吞吐量，如果阵列是足够大，使天线间距的波长的顺序。
2013-05-17 cs.IT math.IT
Speeding up Future Video Distribution via Channel-Aware Caching-Aided Coded Multicast
未来的互联网使用将由消费的丰富多样的在线多媒体服务，从指数增长的多媒体能力的移动设备访问为主。因此，未来的互联网设计将面临挑战，以提供解决方案，可以提供带宽密集型，延迟敏感，点播视频为基础的服务，在日益拥挤，带宽有限的无线接入网络。无线网络运营商面临带宽压力的主要原因之一是，当无线用户或接入点很少经历相同的信道条件或同时访问相同的内容时，难以利用无线介质的多播性质。在本文中，我们提出并分析了一种新的无线视频传输模式的基础上结合使用的信道感知缓存和编码组播，允许同时服务多个缓存启用接收器，可能会要求不同的内容，并经历不同的信道条件。为此，我们重新制定的高速缓存辅助编码多播问题作为一个联合源信道编码问题，并设计一个可实现的方案，保留了高速缓存启用乘法吞吐量增益的无差错的情况下，通过保证每接收机的速率不受影响的接收器的存在与更差的信道条件。
2016-05-17 cs.IT math.IT
Optimal Bandwidth Allocation for Multicast-Cache-Aided on-Demand Streaming in Wireless Networks
我们认为一个混合的流媒体内容传输方案，结合缓存启用的正交多点组播（OMPMC）和按需单点单播（SPUC）传输异构网络。OMPMC服务通过整个网络向感兴趣的用户发送缓存的文件，并且将该服务不满意的用户分配给SPUC服务以单独地服务。SPUC从核心网络获取所请求的文件，并使用蜂窝波束成形传输将它们单播到UE。我们优化的交付方案，以最大限度地减少网络中的平均资源消耗。我们制定了一个约束优化问题的缓存放置和资源分配的OMPMC组件，以及多用户波束形成方案的SPUC组件。我们应用路径跟踪方法来找到最佳的流量卸载解决方案。该解决方案描绘了消耗的资源总量和服务中断概率之间的对比。仿真结果表明，该混合方案提供了一个更好的权衡网络范围内消耗的资源量和服务中断概率，从文献中的计划相比。
2022-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Mitigation for Ultrareliable Low-Latency Wireless Communication
本文提出了在工业自动化环境中提供超可靠低延迟无线通信的干扰缓解技术，其中从控制器到执行器的多个传输相互干扰。信道衰落和干扰是无线通信中的主要障碍。本文利用最近提出的"占领奶牛“协议，该协议通过分布式接收机之间的两跳协作通信策略有效地利用广播机会和空间分集来对抗深度衰落，但指出由于该协议避免了频分正交传输的干扰，因此在实现超可靠性所需的带宽方面不可扩展，当多个控制器同时与多个致动器通信时（类似于多小区网络的下行链路）。本文的主要观察是，在第一阶段的全频率复用，以及连续解码和干扰消除，可以显着提高该策略的性能。我们提出了两个协议，这取决于是否干扰消除或避免在第二阶段中实施，并表明，都优于占领牛在所需的带宽和功率方面实现超可靠性在实际值的发射功率。
2019-03-11 cs.IT math.IT
Federated Learning for Wireless Applications: A Prototype
针对无线环境下集中训练ML模型存在的带宽、隐私等问题，本研究设计了基于Zigbee和NI USRP设备的联邦学习原型，支持客户端协同广播本地模型更新以生成全局模型，并在多变量条件下验证了其效能。
2023-12-14 cs.IT math.IT
A Scalable Framework for Wireless Distributed Computing
我们考虑一个无线分布式计算系统，其中多个移动用户，通过无线接入点连接，合作执行一个计算任务。特别地，用户经由接入点彼此通信以交换其本地计算的中间计算结果，这被称为数据混洗。我们提出了一个可扩展的框架，该系统中，所需的通信带宽数据洗牌不增加网络中的用户数量。关键思想是利用放置数据集的特定重复模式（因此中间计算的特定重复模式），以便在用户和接入点处提供编码机会，这将从用户到接入点的所需上行链路通信带宽和从接入点到用户的下行链路通信带宽减少了随着用户数量线性增长的因子。我们还证明了所提出的数据集放置和编码洗牌方案是最佳的（即，实现最小所需的混洗负载）。
2017-05-05 cs.DC cs.IT math.IT
On Coordinating Ultra-Dense Wireless Access Networks: Optimization Modeling, Algorithms and Insights
网络密集化以及普遍的资源重用预计将在实现5G无线电接入方面发挥关键作用，作为实现大部分预期网络容量改进的推动因素。一方面，预期的额外频谱分配和即将到来的新颖空中接口处理技术都不足以维持预期的指数增长的移动数据业务。另一方面，增强的超密集基础设施部署预计将提供显着的容量增益，无论5G开发遵循的是演进还是革命性方法。在这项工作中，我们深入研究了全球网络协调作为未来5G大型密集小型蜂窝部署的主要推动因素。我们提出了一个强大的无线电资源协调框架，通过该框架，干扰管理是网络明智的，并联合在多个维度。特别是，我们探索配对服务和服务的接入节点，分区可用的网络资源，以及每对动态分配功率，对优化系统性能和保证个人的最低性能水平的策略。我们开发了新的优化配方，提供网络扩展性能上限，以及针对大型网络量身定制的较低复杂度的算法解决方案。我们将所提出的解决方案应用于密集网络部署，以获得有关网络性能和优化的有用见解，例如速率缩放，基础设施密度，最佳带宽划分和空间重用因子优化。
2013-12-05 cs.IT math.IT
Real-Time Dispersion Code Multiple Access (DCMA) for High-Speed Wireless Communications
我们的模型，演示和分散码多址接入（DCMA）的特点，从而显示这种纯模拟和实时的【形】多址接入方案的高速无线通信的适用性。我们首先从数学上描述了DCMA，并显示了切比雪夫色散编码在这项技术中的适当性。接下来，我们在2 X 2 DCMA系统中提供了一个实验性的概念验证。最后，我们从带宽、色散群时延摆幅、系统维数和信噪比等方面对DCMA进行了统计分析。
2017-03-03 cs.IT math.IT
Information Theoretic Cut-set Bounds on the Capacity of Poisson Wireless Networks
本文提出了一种随机几何模型的基本信息理论在无线网络中的局限性的调查。我们得到了一个新的统一的多参数割集上的容量的任意泊松节点密度，大小，功率和带宽的网络，在快速衰落下，在丰富的散射环境。换句话说，我们上限的最佳性能方面的总通信速率，在任何方案下，可以实现网络节点的子集（由切割定义）与所有剩余的节点之间。此外，我们确定了四种不同的操作制度，这取决于远程和短程信噪比的大小。因此，我们确认了先前已知的缩放定律（例如，在带宽和/或功率受限的无线网络中），并且我们用特定的界限来扩展它们。最后，我们使用我们的结果提供具体的数值例子。
2013-04-30 cs.IT cs.NI math.IT
Partitioning of Distributed MIMO Systems based on Overhead Considerations
分布式多输入多输出（DMIMO）网络是解决未来无线网络中高流量需求的挑战的一个有前途的使能者。与这些系统的性能直接相关的限制因素是在网络元件之间分发数据和控制信息所需的开销信令。在本文中，正交划分的概念被扩展到采用联合多用户波束成形的D-MIMO网络，旨在最大化有效和速率，即，实际传输的信息数据。此外，为了符合实际要求，开销子帧大小被认为是受约束的。在这种情况下，一种新的配方的约束正交划分作为一个优雅的背包优化问题，它允许推导出快速和准确的解决方案。几个数值结果提供了深入了解D-MIMO网络的能力和实际的总速率缩放下的开销约束。
2013-07-21 cs.IT cs.NI math.IT
Harnessing Wireless Channels for Scalable and Privacy-Preserving Federated Learning
Deakin University（迪肯大学）；University of Oulu（奥卢大学）
无线连接对于实现可扩展的联邦学习（FL）至关重要，但无线信道给模型训练带来了挑战，其中信道随机性会干扰每个工人的模型更新，而多个工人的更新在有限的带宽下会产生严重干扰。为了解决这些挑战，在这项工作中，我们制定了一个新的约束优化问题，并提出了一个FL框架利用无线信道扰动和干扰，以提高隐私，带宽效率和可扩展性。该算法基于模拟传输和交替方向乘法器（ADMM），被称为模拟联邦ADMM（A-FADMM）。在A-FADMM中，所有工作者通过模拟传输使用单个通道将其模型更新上传到参数服务器（PS），在此期间，所有模型都被扰动并通过空中聚合。这不仅节省了通信带宽，而且还对包括诚实但好奇的PS在内的任何窃听者隐藏了每个工作者的确切模型更新轨迹，从而保护了数据隐私，免受模型反演攻击。我们正式证明的收敛性和隐私保证的A-FADMM凸函数下的时变信道，并数值显示的有效性A-FADMM噪声信道和随机非凸函数，在收敛速度和可扩展性，以及通信带宽和能源效率。
2020-11-17 cs.IT cs.LG cs.NI
CSGO: Generalized Optimization for Cold Start in Wireless Collaborative Edge LLM Systems
针对无线协作边缘大语言模型推理中的冷启动延迟问题，本文提出延迟感知调度框架CSGO，通过重叠模型加载与计算通信，并用动态规划优化层划分和设备分配，显著降低冷启动延迟。
2025-08-15 cs.AI cs.IT cs.LG
Machine Learning at the Wireless Edge: Distributed Stochastic Gradient Descent Over-the-Air
Imperial College London（帝国理工学院）；Princeton University（普林斯顿大学）
我们在无线边缘研究联合机器学习（ML），其中具有本地数据集的功率和带宽受限的无线设备在远程参数服务器（PS）的帮助下执行分布式随机梯度下降（DSGD）。标准方法假设单独的计算和通信，其中局部梯度估计被压缩并通过正交链路传输到PS。在这种数字方法之后，我们引入D-DSGD，其中无线设备采用梯度量化和误差累积，并通过多址接入信道（MAC）将其梯度估计发送到PS。然后，我们介绍了一种新的模拟方案，称为A-DSGD，它利用无线MAC的添加剂性质的空中梯度计算，并提供这种方法的收敛性分析。在A-DSGD中，设备首先稀疏化它们的梯度估计，然后将它们投影到由可用信道带宽施加的较低维度空间。这些投影直接通过MAC发送，而不使用任何数字代码。数值结果表明，A-DSGD比D-DSGD收敛得更快，这要归功于它更有效地利用了有限的带宽和信道上梯度估计的自然对齐。这种改进在低功率和低带宽情况下特别引人注目。我们还说明了一个分类问题，A-DSGD是更强大的数据分布在设备之间的偏见，而D-DSGD显着优于文献中的其他数字计划。我们还观察到，D-DSGD和A-DSGD都通过增加设备数量（同时保持总数据集大小不变）表现得更好，这表明它们能够利用边缘设备的计算能力。
2020-04-07 cs.DC cs.IT cs.LG
A Joint Wireless-Optical Front-haul Solution for Multi-user Massive MIMO 5G RAN
我们展示了一种用于多用户大规模多输入多输出5G RAN的高容量光纤中频移动前传解决方案。使用该方案，在没有光纤色散补偿的情况下，在40 km以上的单个光波长上传输了创纪录的25.6 GHz的聚合无线电带宽
2020-11-18 cs.IT eess.SP math.IT
Design and Optimization of VoD schemes with Client Caching in Wireless Multicast Networks
随着多媒体业务的爆炸式增长，视频点播（VoD）业务的可扩展性变得越来越重要。通过利用客户端潜在的缓存能力，视频片段预缓存可以提高视频点播组播传输的性能。在本文中，我们解决了客户端缓存启用VoD计划在无线多播网络中的异步请求的性能限制。反应和主动系统进行了研究。具体来说，对于反应式系统，视频按需传输，我们提出了一个联合缓存分配和组播交付计划，以尽量减少平均带宽消耗下的零延迟约束。针对视频周期性广播的主动系统，提出了一种缓存带宽分配算法和分发机制的联合设计，以在总带宽约束下最小化平均等待时间.除了客户端完整地查看视频的完整访问模式之外，我们还进一步考虑了具有随机端点、固定大小间隔和下载需求的访问模式。阐述了不同访问模式对资源分配算法和传递机制的影响。仿真结果验证了分析结果的准确性，也提供了有用的见解，在设计视频点播网络与客户端缓存。
2017-08-10 cs.IT cs.NI math.IT
RIS Partitioning and User Clustering for Resilient Non-Orthogonal Multiple Access UAV Networks
本文提出RIS-aided NOMA两步迭代方法，通过联合UE聚类、链路选择和虚拟RIS划分最大化无人机网络连接性，相比传统方案提升30%至40%增益。
2025-05-01 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed learning for automatic modulation recognition in bandwidth-limited networks
University of North Carolina at Charlotte（北卡罗来纳大学夏洛特分校）；Kostas Research Institute at Northeastern University（东北大学科斯塔斯研究所）；Northeastern University（东北大学）
针对集中式自动调制识别（AMR）在带宽受限无线网络中难以落地的问题，提出两种多接收机协作的分布式学习AMR方法，在大幅降低带宽需求的同时实现了识别准确率的显著提升。
2025-09-24 cs.IT eess.SP math.IT
Ultra Reliable, Low Latency Vehicle-to-Infrastructure Wireless Communications with Edge Computing
超可靠、低延迟的车辆到基础设施（V2I）通信是未来智能城市中自动驾驶车辆（AV）无缝运行的关键要求。为此，具有边缘计算能力的蜂窝小型基站（SBS）可以通过本地处理来自AV的请求任务来减少端到端（E2E）服务延迟，而无需将任务转发到远程云服务器。然而，由于SBS的计算能力有限，再加上无线带宽资源的稀缺性，最小化AV的E2E延迟并实现可靠的V2I网络是具有挑战性的。本文提出了一种新的算法来联合优化AV到SBS的关联和带宽分配，以最大限度地提高V2I网络的可靠性。通过使用来自劳动力匹配市场的工具，所提出的框架可以有效地执行AV到SBS的分布式关联，同时考虑AV的延迟需求以及SBS的有限计算和带宽资源。此外，所提出的算法的收敛性的AV和SBS之间的核心分配被证明和它的能力，以捕获相互依赖的计算和传输延迟的AV在V2I网络的特点。仿真结果表明，通过优化E2E延迟，该算法大大优于传统的小区关联方案，在服务可靠性和延迟。
2018-08-17 cs.GT cs.IT math.IT
Multi-Carrier NOMA-Empowered Wireless Federated Learning with Optimal Power and Bandwidth Allocation
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；North China Electric Power University（华北电力大学）；Commonwealth Science and Industrial Research Organisation（联邦科学与工业研究组织）
无线联邦学习（WFL）在上行链路中经历通信瓶颈，限制了在每个全局聚合轮中可以上传其本地模型的用户的数量。本文提出了一种新的多载波非正交多址（MC-NOMA）授权的WFL系统，该系统采用灵活聚合的自适应学习设置。由于WFL轮适应每个用户的本地模型训练和上传，因此灵活聚合的使用允许用户每轮训练不同数量的迭代，从而适应其信道条件和计算资源。其核心思想是使用MC-NOMA并发上传用户的本地模型，从而延长用户的本地模型训练时间，增加参与用户。一个新的度量，即加权全局比例的训练小批量（WGPTM），分析建立新系统的收敛性。另一个重要的方面是，我们最大化的WGPTM利用新系统的收敛，通过联合优化发射功率和子信道带宽。该非凸问题等价地转化为一个易处理的凸问题，并利用变量代换和柯西不等式有效地求解。实验证实，使用卷积神经网络和18层住宅网络，建议的MC-NOMA WFL可以有效地减少通信延迟，增加本地模型训练时间，并加快收敛超过40%，相比其现有的替代方案。
2023-02-13 cs.IT cs.LG cs.SY
