Dual-Branch MRC Receivers under Spatial Interference Correlation and Nakagami Fading
尽管在实践中无处不在，最大比合并（MRC）在干扰存在下的性能还没有得到很好的理解。由于在每个天线处接收到的干扰源自相同的干扰器集合，但是在衰落信道上部分地去相关，所以它具有复杂的相关结构。这项工作开发了一个现实的分析模型，准确地占干扰相关性使用随机几何。通过独立Nakagami衰落的泊松散粒噪声过程建模干扰，我们推导出双分支干扰感知MRC的链路成功概率。使用这个结果，我们表明，共同的假设，所有接收天线经历相等的干扰功率低估了真实的性能，虽然这个差距迅速衰减增加Nakagami参数$m_{\text{I}}$的干扰链路。相比之下，忽略干扰相关性导致MRC的高度乐观的性能估计，特别是对于大的$m_{\text{I}}$。在低中断概率的制度，我们的成功概率表达式可以大大简化。从分析中得出的观察结果包括：（i）对于小的路径损耗指数，MRC和最小均方误差组合表现出类似的性能，以及（ii）在干扰受限的情况下，MRC优于选择组合的增益小于在充分研究的噪声受限的情况下。
2014-05-08 cs.IT math.IT math.PR
Downlink Coverage Analysis for a Finite 3D Wireless Network of Unmanned Aerial Vehicles
在本文中，我们考虑一个有限的网络无人机（UAV）服务于一个给定的区域。将该网络建模为均匀二项点过程（BPP），在假设所有无线链路均为Nakagami- $m$衰落的情况下，推导出位于地面任意位置的参考接收机的下行链路覆盖概率。假设参考接收机连接到其最近的发射节点，这在蜂窝系统中通常是这种情况。在推导出从参考接收机到服务节点和干扰节点的距离分布之后，我们推导出了干扰功率分布的拉普拉斯变换的导数方面的下行链路覆盖概率的精确表达式。在该系统的下行链路中，遇到视线（LOS）分量明显强于反射的多径分量的情况并不罕见。为了模拟这种情况下，我们也得到了覆盖概率在没有衰落的Nakagami-$m$衰落的结果，通过采取限制$m \to \infty$。利用不完全伽玛函数的渐近展开式，我们具体地证明了这一极限归结为一个冗余条件。因此，我们推导出一个准确的覆盖概率近似这种情况下，使用占主导地位的干扰的方法，其中占主导地位的干扰的效果被准确地捕获和其他干扰的残留干扰仔细近似。然后我们利用Berry-Esseen定理推导出近似覆盖概率的界。我们的分析揭示了几个有用的趋势，覆盖概率的函数的高度的发射节点和参考接收器在地面上的位置。
2017-01-05 cs.IT cs.NI math.IT
Modeling Cellular Networks in Fading Environments with Dominant Specular Components
随机几何（SG）已被广泛接受为一个基本的工具，用于建模和分析细胞网络。然而，用于SG分析的衰落模型主要局限于简单的瑞利衰落，在某些特殊情况下扩展到Nakagami-m衰落。然而，无论是瑞利还是Nakagami-m占主导地位的镜面分量（DSC）可能会出现在现实的衰落信道。本文提出了一种适用于广义双射线（GTR）衰落信道的蜂窝网络模型。GTR衰落明确地考虑了除了漫射分量之外的两个DSC，并且提供了高灵活性以捕获出现在现实室外/室内无线通信场景中的各种衰落信道。它还包括著名的瑞利和莱斯衰落作为特殊情况。为此，DSC的突出效果在平均频谱效率方面突出显示。
2016-02-16 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable Short Message Cooperative Relaying Protocols under Nakagami-m Fading
在接下来的几年里，无线通信系统的发展推动世界进入一个完全连接的社会，其中机器类型通信（MTC）作为未来蜂窝系统的关键使能器发挥着重要作用。MTC被分类为mMTC和uMTC，其中mMTC提供到大量设备的连接，而uMTC与无线通信的低延迟和超高可靠性有关。本文研究了具有增量中继技术的uMTC，其中源和中继协作将消息传送到目的地。在本文中，我们比较了两种不同的合作中继协议的性能与有限块长度（FB）制度下的直接传输。我们定义的整体中断概率在每个中继的情况下，假设Nakagami-m衰落。我们表明，合作通信优于FB制度下的直接传输。此外，我们研究了衰落的严重程度和功率分配因子的中断概率和最小延迟所需的，以满足超可靠通信的要求的影响。此外，我们提供了封闭形式的中断概率。
2018-01-23 cs.IT math.IT
Modeling Heterogeneous Network Interference Using Poisson Point Processes
随着包括毫微微小区、中继和分布式天线的低功率节点的引入，蜂窝系统变得更加异构。不幸的是，由此产生的干扰环境也变得越来越复杂，使得在分析和仿真中对不同通信策略的评估具有挑战性。利用最近的应用随机几何分析蜂窝系统，本文提出了在一个固定大小的小区，这是一个加权Voronoi小区内的泊松场的符号，分析下行链路的性能。在干扰计算中包括最近的小区外干扰器、保护区域外的小区外干扰器和跨层干扰。将干扰功率作为与小区中心的距离的函数进行限制，通过其拉普拉斯变换来表征总干扰。在附加假设条件下，对小区外干扰提出了一个等效的标记过程。为了便于简化计算，干扰分布近似使用二阶矩匹配的伽马分布。伽马近似简化了成功概率和平均速率的计算，结合了小规模和大规模衰落，并与同层和跨层干扰一起工作。仿真结果表明，该模型提供了一种灵活的方法来表征中断概率和率的函数到小区边缘的距离。
2013-04-26 cs.IT math.IT
Coverage Analysis In Downlink Poisson Cellular Network With $κ$-$μ$ Shadowed Fading
当基站位置由泊松点过程（PPP）建模时，蜂窝网络的下行链路覆盖概率在期望信道是具有整数形状参数的Nakagami分布时是已知的。然而，对于许多感兴趣的衰落分布，例如Rician、Rician阴影、$κ$ - $μ$、$η$ - $μ$等，覆盖概率未知。$κ$ - $μ$阴影衰落是一般的衰落分布，其特殊情况是迄今为止已知的这些流行分布中的许多。在这封信中，我们推导出当所需信道经历$κ$ - $μ$阴影衰落时的覆盖概率。使用数值模拟，我们验证我们的解析表达式。
2016-10-24 cs.IT math.IT
Wireless Scheduling with Dominant Interferers and Applications to Femtocellular Interference Cancellation
我们考虑一类无线调度和资源分配问题，其中在每个链路中的接收速率是由该链路中的发射机的动作以及一个单一的主导发射机。这样的场景出现在一系列场景中，特别是在具有强的局部干扰的新兴毫微微和微微蜂窝网络中。对于这些网络，一个效用最大化调度的基础上循环的信念传播，使计算效率高的本地处理和低通信开销。我们的主要理论结果表明，该方法的不动点是可证明的全局最优的任意（潜在的非凸）率和效用函数。因此，该方法提供了全局最优的解决方案，包括子带调度，动态正交化和波束成形时，占主导地位的干扰假设是有效的蜂窝间干扰协调问题的一大类。本文着重于干扰消除（IC）系统的应用，并提出了一种新的方案，最佳速率控制，而不是传统的功率控制。在行业标准的毫微微蜂窝网络模型中进行的仿真表明，在没有IC的情况下，简单重用1的速率有了显着的改进，并且仅在一次或两次迭代中就可以实现用于速率选择的循环置信传播的接近最佳性能。
2012-07-29 cs.IT cs.NI math.IT
Saddle Point Approximation for Outage Probability Using Cumulant Generating Functions
这封信提出了使用鞍点近似（SPA）来评估无线蜂窝网络的中断概率。与传统的基于数值积分的方法不同，SPA方法依赖于累积量生成函数（CGF），并消除了显式数值积分的需要。该方法是通用的，可以应用于各种各样的分布，因为它们的CGF存在。我们说明了有用的SPA信道衰落分布，如Nakagami- $m$，Nakagami- $q$（霍伊特），和Rician分布。数值结果验证了SPA方法的准确性。
2015-10-19 cs.IT math.IT
EVM analysis of an Interference Limited SIMO-SC System With Independent and Correlated Channels
在本文中，我们推导出的错误向量幅度（EVM）的选择合并（SC）系统经历同信道干扰，任意数量的天线和干扰，当所有的信道经历瑞利衰落。我们使用一种新的方法，使用SIR的CCDF来获得EVM，因为使用传统的方法来获得SC系统的EVM是困难的。考虑基于（a）最大信号功率（b）最大信号干扰比的两个选择规则，我们观察到当使用基于最大信号功率的规则时，EVM更差。此外，还考虑到（a）所有信道都是独立的以及（b）由于接收机天线间距不足而导致信道相关，推导出EVM。对于某些特殊情况，当期望信道经历Nakagami-m衰落时，也导出了EVM。
2018-11-26 cs.IT math.IT
Comprehensive Analysis of Maximum Power Association Policy for Cellular Networks Using Distance and Angular Coordinates
本文提出随机几何框架，在毫米波蜂窝网络关联策略中联合考虑基站的距离与角度坐标，推导覆盖概率精确表达式，并通过数值结果证明基于角度距离的准则比欧几里得距离准则能更准确地近似覆盖性能。
2024-04-03 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling and Analysis of Uplink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) in Large-Scale Cellular Networks Using Poisson Cluster Processes
非正交多址（NOMA）通过叠加不同的消息信号为多个用户提供服务。在接收机处通过应用连续干扰消除（SIC）对所需消息信号进行解码。利用泊松簇过程理论，我们提供了一个分析多小区上行NOMA系统的框架。具体地说，我们的特点是在排名$m$（从它的服务BS的距离）在一个小区中的所有用户之间的NOMA用户的速率覆盖概率和小区中的所有用户的平均速率覆盖概率。由于第$m$用户的信号与干扰加噪声比（SINR）依赖于有效的SIC，因此我们考虑三种情况，即，完全SIC（其中比第$m$用户强的$m-1$用户的信号被成功解码）、不完美SIC（其中比第$m$个用户强的$m-1$个用户的信号可能被成功解码也可能不被成功解码），不完全最坏情况SIC（其中，每当其相对的$m-1$较强用户的解码不成功时，第$m$个用户的信号的解码总是不成功）。导出的表达式被定制为捕获在等效正交多址（OMA）系统中的秩$m$处的用户的性能。最后，数值结果验证了推导的表达式。
2016-11-10 cs.IT cs.NI math.IT
A New Analysis of the DS-CDMA Cellular Downlink Under Spatial Constraints
直接序列码分多址（DS-CDMA）蜂窝下行链路是由一个约束随机空间模型，涉及一个固定数量的基站放置在一个有限的区域与最小的分离建模。该分析是由一个新的封闭形式的表达式在每个移动的条件中断概率，其中的条件是相对于网络实现。该分析具有灵活的信道模型，占路径损耗，Nakagami衰落和阴影。通过生成多个随机网络并应用给定的资源分配策略，获得提供给每个用户的速率的分布。除了确定平均速率之外，该分析还可以确定网络的传输容量，并且可以根据实现指定速率的用户的比例来表征公平性。分析是用来比较一个速率控制政策对功率控制政策和调查的最小基站间隔的影响。
2012-10-13 cs.IT math.IT
A Tractable Framework for Coverage Analysis of Cellular-Connected UAV Networks
近年来，无人机在公共和民用领域得到了广泛的应用。为了确保可靠的控制和导航，通过现有的蜂窝网络基础设施将无人机连接到控制器，地面基站（GBS）已经被提出作为有前景的解决方案。然而，由于其独特的传播条件，表征蜂窝连接的无人机的通信性能是极具挑战性的。本文提出了一个易于处理的蜂窝连接无人机网络的覆盖分析框架，其中包括一个新的阻塞模型和一个有效的方法来处理一般衰落信道。特别地，提出了一种视线（LoS）球模型来描述无人机通信系统中的概率传播，并推导了具有一般Nakagami衰落的聚合干扰的Laplace变换表达式。这个框架导致一个易于处理的表达的覆盖概率，这反过来又有助于调查的GBS密度的影响。具体地说，一个紧的下限上的最佳密度，最大化的覆盖概率。数值结果表明，所提出的LoS球模型是准确的，最优GBS密度随无人机高度的增加而减小。
2019-01-31 cs.IT math.IT
An Analysis of the DS-CDMA Cellular Uplink for Arbitrary and Constrained Topologies
本文对直接序列码分多址（DS-CDMA）蜂窝上行链路进行了新的分析。对于一个给定的网络拓扑结构，封闭形式的表达式被发现的中断概率和速率的每个上行链路中存在的路径相关的Nakagami衰落和阴影。拓扑可以是任意的，或者通过具有放置在有限区域上的固定数量的基站和移动台的随机空间分布来建模。该分析比现有的分析更详细和准确，有利于解决网络设计问题，包括最小基站间隔的影响，扩频因子的作用，以及各种功率控制和速率控制策略的影响。它示出，一旦功率控制建立，速率可以根据固定速率或可变速率的政策进行分配，其目标是满足中断约束或最大化吞吐量。可变速率功率控制的一个优点是，它允许在每个上行链路上强制执行中断约束，而当整个网络使用固定速率时，这是不可能的。
2013-10-20 cs.IT math.IT
A New Analysis of the DS-CDMA Cellular Uplink Under Spatial Constraints
本文对直接序列码分多址（DS-CDMA）蜂窝上行链路进行了新的分析。对于一个给定的网络拓扑结构，封闭形式的表达式被发现的中断概率和速率的每个上行链路中存在的路径相关的Nakagami衰落和对数正态阴影。该拓扑可以是任意的，或者由放置在有限区域上的固定数量的基站和移动台的随机空间分布来建模，其中它们之间的间隔被约束为超过最小距离。该分析比现有的分析更详细和准确，有利于解决网络设计问题，包括最小基站间隔的影响，扩频因子的作用，以及各种功率控制和速率控制策略的影响。它示出，一旦功率控制建立，速率可以根据固定速率或可变速率的政策进行分配，其目标是满足中断约束或最大化吞吐量。可变速率策略的优点在于其允许在每个上行链路上强制执行中断约束，而固定速率策略只能满足平均中断约束。
2013-04-28 cs.IT math.IT
Optimal Load Balancing in Millimeter Wave Cellular Heterogeneous Networks
在本文中，我们提出了一种新的和有效的方法来优化负载均衡在毫米波（mmWave）蜂窝异构网络（HetNet）的宏层和微层。通过采用泊松点过程（PPP）用于基站（BS）定位、采用视线（LoS）球模型用于毫米波链路、采用扇区天线模型用于关键天线阵列特性以及采用Nakagami- $m$衰落用于无线信道，将毫米波传输的独特特性并入网络中。为了减少宏层BS的负载，我们考虑网络中的偏置因子$A_{s}$，用于将用户设备（UE）卸载到微层BS。对于这个网络，我们首先分析了宏观和微观层BS的负载。在此基础上，给出了网络速率覆盖概率的新表达式，并在此基础上找到了使速率覆盖概率最大化的最优$A_{s}$，通过数值结果验证了分析的正确性和最优$A_{s}$的有效性.重要的是，相对于固定的$A_{s}$，最佳的$A_{s}$可以带来速率覆盖概率的显著改善。此外，我们还评估了各种网络参数的影响，例如，BS的密度和波束宽度、速率覆盖概率和最佳$A_{s}$，为实际的毫米波HetNet设计提供了有价值的指导。
2017-11-16 cs.IT math.IT
Coverage in Heterogeneous Downlink Millimeter Wave Cellular Networks
在本文中，我们提供了一个分析框架来分析异构下行链路毫米波蜂窝网络组成的K层随机定位的基站（BS），其中每层工作在毫米波频段。信号与干扰加噪声比（SINR）的覆盖概率推导出整个网络使用随机几何工具。毫米波通信的显着特点，如定向波束形成，并具有不同的路径损耗法律的视线（LOS）和非视线（NLOS）的链接被纳入覆盖分析，通过假设平均偏置接收功率关联和Nakagami-m衰落。通过使用毫米波网络的噪声受限假设，得到了仅需要计算一个数值积分的覆盖概率的更简单的表达式。此外，波束形成对准误差对覆盖概率分析的影响进行了研究，以了解在实际情况下的性能。下行链路速率覆盖概率的推导，以及得到更多的洞察网络的性能。此外，部署低功率较小的细胞和偏置因子的影响，对能量效率的影响进行了分析。最后，一个混合蜂窝网络在毫米波和微波频段的工作。
2017-04-04 cs.IT cs.NI math.IT
Spectrum Sharing Between Cellular and Mobile Ad Hoc Networks: Transmission-Capacity Trade-Off
无线网络之间的频谱共享提高了频谱使用的效率，从而缓解了由于对无线宽带接入的需求不断增长而导致的频谱稀缺。为了改善蜂窝上行链路频谱利用率低的问题，本文研究了蜂窝上行链路和移动自组网之间的频谱共享问题。这些网络访问所有频率子信道或其不相交的子集，分别称为频谱重叠和频谱覆盖。在给出这些频谱共享方法的基础上，基于泊松分布发射机网络的传输容量，分析了共存网络之间的容量权衡。该度量被定义为对于给定的信号干扰比（SIR），受到中断约束的发射机的最大密度。使用随机几何工具，共存的网络之间的传输容量的权衡进行了分析，其中频谱覆盖和干扰以及连续干扰消除（SIC）被认为是。特别地，对于小的目标中断概率，证明了共存网络的传输容量满足一个线性方程，该方程的系数取决于频谱共享方法和SIC是否被应用。该线性方程表明，频谱重叠比频谱重叠更有效。此外，该结果还提供了洞察不同的网络参数对传输容量的影响，包括链路分集增益，传输距离和基站密度。特别是，SIC示出了增加传输容量的两个共存的网络的线性因子，这取决于干扰功率阈值为合格的取消干扰。
2008-08-16 cs.IT math.IT
Coverage and Rate Analysis for Co-Existing RF/VLC Downlink Cellular Networks
本文提供了一个随机几何的框架来执行一个典型的用户在共存的VLC和RF网络覆盖一个大的室内区域的覆盖和速率分析。所开发的框架可以被定制以捕获典型用户在各种网络配置中的性能，诸如（i）仅RF，其中仅小基站（SBS）可用于向用户提供覆盖，（ii）仅VLC，其中仅光BS（OBS）可用于向用户提供覆盖，（iii）机会RF/VLC，其中用户选择具有最大接收信号功率的网络，以及（iv）混合RF/VLC，其中用户可以同时利用来自RF和VLC网络两者的可用资源。VLC网络的模型精确地捕捉了光探测器（PD）接收器的视场（FOV）对干扰器数量、聚合干扰分布、关联概率和典型用户覆盖范围的影响。封闭形式的近似的特殊情况下，实际利益和渐近的情况下，如当强度的SBS变得非常低。导出的表达式使我们能够获得各种网络设计参数（如强度的OBS和SBS，发射功率，和/或FOV）的封闭形式的解决方案，使活跃用户的数量可以最佳地分布在RF和VLC网络。此外，我们优化了网络参数，以优先考虑用户的VLC网络的关联。最后，进行了仿真验证推导的解析解。突出了OBS高度和强度之间的重要权衡，以优化VLC网络中用户的性能。
2017-10-03 cs.IT math.IT
Limited Feedback for Temporally Correlated MIMO Channels with Other Cell Interference
有限反馈通过从接收器返回到发射器的少量反馈来提高链路可靠性。在蜂窝系统中，当基站具有有限的协调或没有协调时，在存在其它小区干扰的情况下，有限反馈的性能将降级。本文建立了在蜂窝系统中，由于不协调的其他小区的干扰和反馈信道上的延迟的用户的和速率的退化。有效吞吐量度量被定义为当比特在移动站处被成功接收时的速率，并且被用于导出具有延迟的有限反馈系统的性能的上界。本文表明，随着延迟的增加，通过延迟有限反馈获得的有效吞吐量呈双指数下降。分析扩展到预编码的空间复用系统中，它示出了相同的上限可以用来评估可实现的和速率的衰减。为了减少干扰的影响，迫零干扰消除应用在接收机，其中它示出的干扰的影响，可实现的和速率可以通过调零的干扰抑制。数值结果表明，有效吞吐量的衰减率随着码本量化大小的增加和信道中多普勒频移的减小而减小。
2009-12-11 cs.IT math.IT
The Meta Distributions of the SIR/SNR and Data Rate in Coexisting Sub-6GHz and Millimeter-wave Cellular Networks
Meta分布是一种细粒度的统一性能度量，它使我们能够评估下一代无线网络的{可靠性和延迟}，除了传统的覆盖概率。在本文中，使用随机几何工具，我们开发了一个系统的框架来表征的下行信号干扰比（SIR）/信号噪声比（SNR）和数据速率的一个典型的设备在蜂窝网络中共存的子6 GHz和毫米波（毫米波）频谱的Meta分布。宏基站（MBS）在低于6 GHz的信道（我们称之为“微波”信道）上传输，而小型基站（SBS）在毫米波信道上与设备通信。SBS经由微波（$μ$波）无线回程连接到MBS。$μ$波信道是干扰受限的，而毫米波信道是噪声受限的;因此，我们分别具有$μ$波和毫米波信道中的SIR和SNR的元分布。为了模拟毫米波信道的视距（LOS）性质，我们使用Nakagami-m衰落模型。为了导出SIR/SNR的元分布，我们表征了典型设备的条件成功概率（CSP）（或等效可靠性）及其$b^{\mathrm{th}}$时刻，（a）当其关联到用于{ \em直接}传输的$μ$波MBS时，以及（b）当其关联到用于{ \em双跳}传输（回程和接入传输）的毫米波SBS时。性能指标，如本地延迟（网络抖动）的平均值和方差，平均的CSP（覆盖概率），和方差的CSP。数值结果验证了分析结果。提取与所考虑网络的可靠性、覆盖概率和延迟相关的见解。
2019-12-07 cs.IT eess.SP math.IT
