Maximizing Indoor Wireless Coverage Using UAVs Equipped with Directional Antennas
无人驾驶飞行器（UAV）可以用于在紧急情况期间提供无线覆盖，其中每个UAV在蜂窝网络故障时用作空中无线基站。它们还可以用于补充地面基站，以便为用户提供更好的覆盖和更高的数据率。在本文中，我们的目标是最大限度地提高室内无线覆盖使用无人机配备定向天线。我们研究的情况下，无人机使用一个信道，因此，为了最大限度地提高室内无线覆盖的总，我们避免任何重叠的覆盖体积。我们提出了两种方法来放置无人机;从一个建筑物侧和从两个建筑物侧提供无线覆盖。在第一种方法中，我们利用圆填充理论来确定无人机的3-D位置的方式，总的覆盖面积最大化。在第二种方法中，我们将无人机放置在两个建筑物侧的前面，并有效地将无人机交替颠倒排列。我们表明，倒置安排问题可以从3D转换到2D，并在此基础上，我们提出了一个有效的算法来解决这个问题。我们的研究结果表明，倒置的无人机的安排，可以提高100%的最大总覆盖范围相比，从一个建筑物侧提供无线覆盖。
2017-05-27 cs.IT math.IT
Terabit Indoor Laser-Based Wireless Communications: LiFi 2.0 for 6G
本文总结了实现基于激光的室内无线网络所需的可用技术，这些技术能够实现每秒太比特的聚合数据速率，这被广泛接受为第六代（6 G）关键性能指标。本文的主要重点是支持光谱的近红外区域的技术。发射机和接收机系统和通信/网络方案的设计中的主要挑战被确定，并提供新的见解。本文还涵盖了光无线通信（OWC）和LiFi的以前和最近的标准以及工业应用。
2022-06-21 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
Semantic Security for Indoor THz-Wireless Communication
研究了工业室内太赫兹（THz）无线通信应用中的物理层安全问题。我们使用一个类似的模型被用于加性高斯白噪声（AWGN）无线通信信道。一个细胞通信和定向通信的情况下进行了分析，以说明可实现的语义安全保证窃听信道与有限块长度太赫兹无线通信链路。我们表明，弱定向发射机（爱丽丝）天线，它允许与多个合法的接收机（鲍勃）没有适应的对齐，导致在大的不安全区域的小区类型的通信。在定向通信场景中，仅当Alice和Bob之间的距离较大时，所产生的不安全区域才被示出为覆盖室内环境的大体积。因此，我们的结果为两个选定的情况下，有一个严格的权衡之间的目标语义安全级别和可靠和安全的合法接收器的数量。此外，保密码参数和天线属性上可实现的语义安全级别的影响进行了说明，以显示可能的改进方向，以保证实际可接受的安全级别与PLS方法的工业室内太赫兹无线通信应用。
2021-07-19 cs.CR cs.IT eess.SP
Benefit of Joint DOA and Delay Estimation with Application to Indoor Localization in WiFi and 5G
由于多径效应的存在，室内定位一直是一个具有挑战性的问题。联合波达方向（DOA）和时间延迟（TD）估计是下一代WiFi和5G中用于精确室内定位的有前途的技术，因为它具有在TD空间中将视线（LOS）信号与多径信号分离的能力。虽然DOA和TD联合估计优于DOA估计的优点早已被经验证明，但尚未得到理论证明。在本文中，我们提供了一个理论证明的好处，联合DOA和TD估计的DOA唯一的估计。此外，模拟WiFi设置的实验结果已被提供来证明理论发现。Matlab代码可从\textbf{https://github.com/FWen/JADE.git}获得。
2021-11-14 cs.IT math.IT
Increasing Indoor Spectrum Sharing Capacity using Smart Reflect-Array
由于高密度的用户和带宽需求，射频（RF）频谱在某些室内环境中变得过于拥挤。为了适应巨大的无线数据需求，非常需要高效的频谱共享方法。为此，本文介绍了一种新的频谱共享解决方案，用于室内环境的基础上使用的可重构反射阵列的中间的无线信道。通过优化控制反射阵各阵元的相移，可以在消除干扰的同时增强各传输对的有用信号。因此，同一房间内的多个无线用户可以同时访问同一频谱，而不会相互干扰。因此，网络容量可以显著增加。为了证明所提出的解决方案的可行性，实验测试平台首先开发和评估。然后，研究了反射阵列对室内无线网络传输容量的影响。本文通过实验、理论推导和仿真，证明了在不改变用户设备硬件和软件的情况下，使用智能反射阵列可以获得显著提高的频谱空间效率。
2015-10-29 cs.IT math.IT
Analog MIMO RoC Passive Relay for Indoor Deployments of Wireless Networks
大多数室内覆盖问题来自通常针对室外场景规划的网络部署。此外，越来越多的具有不同无线电接入技术（RAT）的设备，预计用于新的5G场景并保持与旧蜂窝标准（主要是3G/4G）的兼容性，使这种情况恶化，因此需要用于室内覆盖的新的带宽效率，低延迟和成本效益的解决方案。为了解决这个问题，已经提出了集中式无线电接入网络（C-RAN）架构以在建筑物内提供密集和受控的覆盖。然而，当考虑室内布局限制和设备成本时，全数字C-RAN解决方案复杂且昂贵。我们在这里讨论一种模拟C-RAN架构，称为模拟MIMO铜载无线电（A-MIMO-RoC），其目的是在室内50 m量级的距离上分配RF信号。这里提出的全模拟无源设计证明了在高达400 MHz的频率带宽值下通过LAN电缆模拟中继MIMO无线电信号的可行性，用于多RAT应用。在断言A-MIMO-RoC平台的可行性后，我们提出了一些实验结果与建议的架构。这些初步结果表明，A-MIMO-RoC系统是为数十亿建筑物设计专用4G/5G室内无线系统的有效解决方案，这些建筑物目前仍然存在严重的室内覆盖问题。
2020-03-25 cs.IT eess.SP math.IT
Adaptive Multi-Receiver Coded Slotted ALOHA for Indoor Optical Wireless Communications
针对室内光无线通信（OWC）大规模物联网（IoT）场景，设计了一种新型的高吞吐量随机接入方案。由于物联网设备和OWC接入点（AP）的密度很大，我们将所提出的方案基于多接收机编码时隙ALOHA。在这种情况下，AP处的冲突由集中式干扰消除解码器解决，该解码器可以利用空间和时间分集。通过应用对每个OWC AP视场（FOV）的自适应控制，所提出的系统能够动态地适应于不同的IoT设备激活速率，以便维持高的总吞吐量。使用说明性的仿真结果，我们证明了所提出的方法的设计方法和性能的可能性。
2020-04-17 cs.IT cs.NI eess.SP
Light fidelity (LI-FI) based indoor communication system
室内无线通信是下一代无线通信系统的重要组成部分。由于室内通信的用户及其设备数量迅速增加，因此频谱容量在未来容纳更多用户的能力有限，并且服务提供商也难以为用户提供更可靠和高速的通信，因此未来可以通过使用Li-2000来解决这个问题。基于Fi的室内通信系统。作为光无线通信的新兴分支的Li-Fi在未来可以用作室内通信的无线保真（Wi-Fi）的替代和备份，因为它可以提供高数据率的传输以及高容量以利用更多的用户，因为它的频谱带宽比无线电频谱宽得多。在本文中，我们将着眼于基于Li-Fi的室内通信系统的不同方面，总结到目前为止进行的一些研究，我们还将提出一个基于Li-Fi的通信模型，考虑多用户的覆盖范围，并评估其在不同场景下的性能。
2016-06-09 cs.IT cs.NI math.IT
Modeling and Analysis of Reconfigurable Intelligent Surfaces for Indoor and Outdoor Applications in Future Wireless Networks
可重构智能表面（RIS）授权通信是有前途的6 G技术之一，其允许通过使用人造表面操纵冲击波将无线信道转换为智能发射实体。在本文中，使用RIS的潜在好处进行了调查，为室内/室外设置和各种频段（从6 GHz以下的毫米波）。首先，一个一般的系统模型与一个单一的RIS被认为是和总的反射元素的数量上的概率分布的接收信噪比和错误性能的影响进行了研究，在莱斯衰落。同样对于这种情况下，路径损耗指数进行了分析，考虑经验路径损耗模型。此外，传输模型与多个RIS的室内和室外非视距（NLOS）的情况下开发和分析。传统的RIS选择策略也集成了系统配备了多个RIS的第一次。通过大量的仿真，它表明，RIS辅助系统提供了有前途的解决方案，室内/室外的情况下，在各种工作频率，并表现出显着的结果，即使在系统的缺陷，如有限的范围相位调整和不完善的信道相位估计在RIS的错误性能和可实现的数据率。
2020-08-30 cs.IT eess.SP math.IT
Accurate and Robust Indoor Localization Systems using Ultra-wideband Signals
相对于传播信道条件准确且鲁棒的室内定位系统今天仍然是技术挑战。特别地，对于基于来自无线电信号的距离测量的系统，非视线（NLOS）情况可能导致大的位置误差。在本文中，我们解决这些问题，在一个有代表性的室内环境中使用测量。结果表明，传统的跟踪计划，使用高和低复杂度的测距算法强烈削弱NLOS条件，除非使用一个非常大的信号带宽。此外，我们讨论和评估的多径辅助室内导航和跟踪（MINT），可以克服这些障碍，利用多径传播的性能。在很宽的带宽范围内，MINT显示出优于传统方案的性能，并且几乎没有由于NLOS条件而导致的鲁棒性下降。
2013-04-30 cs.ET cs.IT math.IT
High Capacity Indoor & Hotspot Wireless System in Shared Spectrum - A Techno-Economic Analysis
对无线和移动互联网接入的预测表明，特别是在内置环境中，流量呈指数级增长。设施所有者等非传统参与者对部署和运营自己的室内网络以满足容量需求的兴趣越来越大。这些本地运营商将需要与邻近网络共享频谱，因为它们不太可能拥有自己的专用频谱。因此，网络间干扰的管理成为高容量供应的关键问题。运营商之间的紧密合作提供了卓越的性能，但以高昂的基础设施成本和业务相关障碍为代价。另一方面，有限的协调造成运营商之间的有害干扰，这反过来又需要更密集的网络。在本文中，我们提出了一个技术经济分析框架，调查和比较室内运营商的策略。通过引入新的运营商间成本因素，我们改进了传统的网络成本模型。然后，我们提出了一个数值例子来证明所提出的框架可以帮助我们比较不同的运营商策略。最后，我们提出了未来研究的方向。
2013-02-14 cs.IT cs.NI math.IT
WiFi-Based Indoor Localization via Multi-Band Splicing and Phase Retrieval
我们研究的问题，室内定位使用商品WiFi信道状态信息（CSI）测量。为解决这个问题而开发的方法的准确性受到WiFi设备使用的总带宽以及底层硬件施加的各种类型的信号失真的限制。在本文中，我们提出了一种定位方法，通过拼接测量CSI在多个WiFi频段进行信道脉冲响应（CIR）估计。为了克服硬件引起的相位失真，我们提出了一个相位恢复（PR）计划，只使用CSI幅度值来估计CIR。为了实现高定位精度，PR方案涉及稀疏恢复步骤，其利用CIR在延迟域上稀疏的事实，这是由于室内环境中的贡献信号路径的数量少。仿真结果表明，我们的方法优于现有技术的数量级（厘米级定位精度）超过90%的试验和各种SNR制度。
2019-03-06 cs.IT cs.NI math.IT
Equalized Time Reversal Beamforming for Indoor Wireless Communications
时间反转（TR）技术是一种频率选择性信道下的波束形成技术，由于其能量利用率高、计算复杂性低等优点，在无线通信中受到越来越多的关注。在本文中，我们提出了两个贡献的时间反转（TR）的无线波束形成单用户室内宽带MISO系统。首先，我们提供了新的分析基带TR系统使用两种常用的室内传播信道模型。我们推导出封闭形式的近似符号间干扰（ISI）与这些信道模型，以表征传播条件（如功率延迟分布，延迟扩展和带宽）对TR性能指标的影响。特别是，我们分析了TR波束形成的空间聚焦和时间压缩性能，以及它们对比特出错率（BER）的影响。作为第二个贡献，我们介绍了均衡TR（ETR）技术，减轻了传统TR的ISI。建议的ETR利用迫零预均衡器在与TR预滤波器级联配置的发射机。与以往的方法，在TR系统中的ISI缓解，我们推导出理论的ETR的性能界限，并表明，它大大提高了传统TR的BER性能，其波束形成能力的影响最小。通过数值模拟，我们验证了我们的封闭形式的近似，并表明，建议ETR技术优于传统的TR在任何SNR下的BER。
2017-02-18 cs.IT cs.NI math.IT
On the Benefits of Multi-hop Communication for Indoor 60 GHz Wireless Networks
频谱丰富的毫米波（mmWave）频率有可能缓解无线和蜂窝运营商已经经历的频谱紧缩。然而，与传统的6 GHz以下频段的无线通信相比，由于波长较小，大多数物体（如人体）会引起显著的额外路径损耗（高达20 dB），这可能会完全破坏毫米波链路。此外，毫米波链路遭受有限的通信范围。在本文中，我们求助于网络层解决方案，以证明多跳路由在缓解阻塞问题和扩展毫米波频段的通信范围方面的好处。为此，我们开发了一个逐跳多路径路由协议，找到一个主要的和一个备份的下一跳每个目的地，以保证在极端压力条件下的可靠和强大的通信。基于IEEE802.11ad规范的系统级仿真表明，该路由协议在满足时延要求的同时，提供了可靠的端到端吞吐量性能。
2020-09-03 cs.IT cs.NI math.IT
Massive MIMO with Radio Stripes for Indoor Wireless Energy Transfer
射频无线能量传输（WET）是为自主物联网（IoT）部署提供动力的有前途的解决方案。在这项工作中，我们利用能量波束成形为多个用户设备（UE）供电，在室内分布式大规模多输入多输出系统中具有严格的能量收集（EH）需求。基于半定规划、连续凸近似（SCA）和最大比传输（MRT）技术，我们推导出旨在最小化无线电条带的发射功率同时利用UE处的EH电路的功率传输效率的信息的最优和次优预编码器。此外，我们提出了一个分析框架，以评估和控制电磁场（EMF）辐射暴露在所考虑的室内场景。数值结果表明：i）EMF辐射暴露可以以更高的发射功率消耗为代价在更高的频率下更容易地控制，ii）训练对于所考虑的室内系统不是非常关键的因素，iii）基于MRT/SCA的预编码器在服务于少量UE时特别有吸引力，因此特别适合于在时域多址（TDMA）调度框架中实现，以及iv）当服务于相对少量的UE时，TDMA比空间域多址（SDMA）更有效。结果表明，需要额外的提升性能的策略，以提高整体系统的效率，从而使该技术在实践中可行。
2022-02-28 cs.IT cs.NI math.IT
