Coverage Probability Analysis Under Clustered Ambient Backscatter Nodes
在本文中，我们考虑了一种新的大规模通信方案，其中随机分布的AmBC节点作为次要用户参与到主发射机（PT）和主接收机（PR）对。反向散射发射机（BT）和反向散射接收机（BR）之间的二次通信是通过BT用不同的天线阻抗反射其对应的PT的信号来进行的，这向一次通信引入了附加的双衰落信道和潜在的符号间干扰。因此，在典型的PR处，反向散射信号被视为可解码信号或干扰。假设PT的位置形成一个泊松点过程和BT的位置形成一个泊松簇过程，我们推导出的SINR和SIR的覆盖概率为两个网络配置方案。覆盖概率的数值结果表明，在现有的无线网络中涉及大量的AmBC节点的可能性。
2019-07-11 cs.IT cs.NI math.IT
Analysis of QoS in Heterogeneous Networks with Clustered Deployment and Caching Aware Capacity Allocation
在蜂窝网络中，连接设备和基站的密集化导致了不断增长的流量强度，而通过智能管理缓存流行内容是缓解这种后果的一种有前途的方法。我们的研究扩展了以前提出的三层缓存启用异构网络（HetNets）的分析。主要贡献有三个方面。我们考虑更现实的假设，即小基站的分布是泊松-泊松集群过程，这反映了地理限制，用户密集区，覆盖空洞的真实情况。我们提出的下行链路数据传输容量的分配，根据请求的内容的情况下，无论是缓存或非缓存在附近的节点和阐明的流量效率的分配下的集群部署的小基站的影响。基于区分性处理器共享（DPS）队列的近似逗留时间，推导出分配系统的吞吐量和延迟。我们提出了一个更好的缓存解决方案，未来的蜂窝网络的挑战，实现的效率和这样的系统的性能的结果。
2021-03-24 cs.IT math.IT math.PR
Target Detection in Clustered Mobile Nanomachine Networks
本文提出了一种基于扩散的分子通信网络分析框架，用于在三维介质中通过集群部署的纳米机检测目标，分析了集群结构对检测性能的影响。
2025-12-16 cs.IT math.IT
Exploiting Multiple Access in Clustered Millimeter Wave Networks: NOMA or OMA?
在本文中，我们介绍了一个分簇的毫米波网络与非正交多址接入（NOMA），其中基站（BS）位于每个集群的中心，所有用户遵循泊松聚类过程。为了提供实际的定向波束成形，在所有BS处部署实际天线方向图。我们提出了一种最近随机的方案，其中近端用户是距离基站最近的节点，远端用户是随机选择的，以评估我们的系统的覆盖性能和通用吞吐量。新的封闭形式的表达式推导出一个松散的网络假设。此外，我们提出了几个Monte Carlo模拟和数值结果，表明：1）NOMA优于正交多址接入的系统速率; 2）覆盖概率是成正比的可能NOMA用户的数量和簇内接收机的方差的负相关性;和3）存在一个最佳的天线单元的数量最大化的系统吞吐量。
2018-01-26 cs.IT math.IT
Uplink Performance Analysis in D2D-Enabled mmWave Cellular Networks with Clustered Users
在本文中，提供了一个分析框架来分析具有集群D2D用户设备（UE）的具有D2D功能的毫米波（mmWave）蜂窝网络的上行链路性能。蜂窝UE的位置被建模为毒点过程（PPP），而潜在D2D UE的位置被建模为泊松簇过程（PCP）。使用来自随机几何的工具，针对蜂窝和D2D链路两者导出信号干扰噪声比（SINR）中断概率。毫米波通信的显着特点，如定向波束成形，并具有不同的路径损耗规律的视线（LOS）和非视线（NLOS）链路纳入中断分析，采用灵活的模式选择方案。此外，波束形成对准误差的中断概率的影响进行了研究，以了解在实际情况下的性能。此外，整个网络的区域频谱效率（ASE）的确定为共享和覆盖类型。通过考虑最佳加权比例公平频谱划分来确定覆盖共享的最佳频谱划分因子。
2018-01-13 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Clustered LoRa Networks
在本文中，我们调查的上行链路传输性能的低功率广域网（LPWA）网络与共存的无线电模块。我们采用远程（LoRa）无线电技术作为焦点网络的一个例子，即使我们的分析可以很容易地扩展到其他情况。我们利用一种新的拓扑结构来模拟网络，其中LoRa的节点位置遵循泊松簇过程（PCP），而其他共存的无线电模块遵循泊松点过程（PPP）。与大多数基于随机几何的性能分析不同，我们考虑了噪声。更具体地，考虑两个模型，每个集群中分别具有固定和随机数的活动LoRa节点。为了获得洞察力，覆盖概率的精确和简单的近似表达式。在此基础上，得到了面积谱效率和能量效率。通过我们的分析，我们展示了如何通过调整每个LoRa接收器周围LoRa节点的密度来增强LPWA网络的性能。此外，仿真结果揭示了每个集群中存在最佳的活动LoRa节点数量，以最大化区域频谱效率。
2019-05-31 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Analysis in Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Assisted Cellular Networks with Clustered Users
使用作为空中基站（BS）操作的无人驾驶飞行器（UAV）已经成为一种有前景的解决方案，特别是在需要快速部署的场景中（例如，在拥挤的热点、体育赛事、紧急情况、自然灾害的情况下），以便协助地面BS。提出了一种分析无人机（UAV）辅助蜂窝网络集群用户设备（UE）信号干扰噪声比（SINR）覆盖概率的分析框架。UAV和地面BS的位置被建模为毒点过程（PPP），并且UE被假设为根据泊松簇过程（PCP）分布在UAV在地面上的投影周围。首先推导了无人机和地面基站层路径损耗的互补累积分布函数和概率密度函数。随后，获得与每个层的关联概率。SINR覆盖概率推导出整个网络使用工具从随机几何。最后，确定了整个网络的面积频谱效率（ASE），并考虑无人机位于不同高度的情况，给出了更一般模型下的SINR覆盖概率表达式。通过数值计算，我们已经表明，无人机高度和路径损耗指数的覆盖性能起着重要的作用。此外，覆盖概率可以用较少数量的UAV来提高，而更好的区域频谱效率通过采用更多的UAV并且使UE更紧凑地聚集在UAV周围来实现。
2018-06-12 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
Clustered Millimeter Wave Networks with Non-Orthogonal Multiple Access
本文引入了非正交多址接入（NOMA）技术，将NOMA用户建模为Poisson簇过程，每个簇包含一个位于中心的基站（BS）。为了提供真实的定向波束成形，在所有BS处部署实际的天线阵列方向图。我们提出了三个距离相关的用户选择策略来评估路径损耗对我们所考虑的网络性能的影响。借助这些策略，我们推导出易于处理的覆盖概率和系统吞吐量的解析表达式。在稀疏网络假设下，推导了该算法的解析表达式，提高了计算效率。理论分析表明，大天线规模有利于近端用户，而由于波束形成的随机性，对远端用户的影响是波动的。仿真结果表明：1）该系统的性能优于传统的正交多址接入技术和随机波束形成的NOMA-mmWave场景; 2）覆盖概率与簇内接收机的方差呈负相关; 3）73 GHz是近端用户的最佳载波频率，28 GHz是远端用户的最佳载波频率; 4）存在用于最大化系统吞吐量的天线元件的最佳数目。
2019-01-28 cs.IT math.IT
Outage Correlation in Finite and Clustered Wireless Networks
未来的无线网络预计将采用许多不同的网络技术和架构，这些网络技术和架构有望大大增强数据率并为最终用户提供无处不在的覆盖，同时实现更高的频谱效率。这些益处伴随着共信道干扰的增加的风险和聚合干扰中的可能相关性，这影响通信性能。本文介绍了一个数学框架，以量化的空间相关性的干扰在有限的和集群的无线网络中的信号受到瑞利衰落。推导出了当根据文献中用于对设备的空间分布建模的一些最常见的点过程来定位中断器时中断概率的相关系数的表达式：二项式点过程（即，具有固定用户的中继网络），泊松点过程（即，异构蜂窝网络），和托马斯点过程（即，设备到设备网络）。
2018-07-19 cs.IT cs.NI math.IT
Spatial and Temporal Correlation of the Interference in ALOHA Ad Hoc Networks
干扰是无线自组织网络性能的主要限制因素。干扰的时间和空间相关性使得中断在时间上相关（对于重传很重要）并且在空间上相关（对于路由很重要）。在这封信中，我们量化的时间和空间相关性的干扰在无线ad hoc网络的节点分布作为一个泊松点过程的平面上时，ALOHA被用作多址接入方案。
2009-04-08 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Optimization of Area Spectral Efficiency and Delay Over PPP Interfered Ad-hoc Networks
由于对用户数据速率的需求不断增加，未来的无线通信网络需要更高的频谱效率。为了达到更高的频谱效率，无线网络技术协作并以增加的同信道干扰为代价在多层架构之间构建无缝互连。为了评估基于同信道传输的通信的性能，假设节点按泊松点过程（Poisson point process，PPP）随机分布，提出了一种新的干扰受限Ad-hoc网络区域频谱效率（Area Spectral Efficiency，ASE）度量方法.我们引入一个效用函数，U = ASE/延迟，并推导出最佳ALOHA传输概率p和SIR阈值τ，共同最大化ASE和最小化本地延迟。最后，数值结果已经进行了确认，联合优化的基础上的U度量实现了显着的性能增益相比，传统的系统。
2015-08-10 cs.IT math.IT
An Improved Lower Bound to the Number of Neighbors Required for the Asymptotic Connectivity of Ad Hoc Networks
Xue和Kumar已经确定了具有N个均匀分布节点的无线网络的连通性所需的邻居数量必须以log（N）的形式增长，并且他们还确定了所需的实际数量介于0.074log（N）和5.1774log（N）之间。在这篇简短的论文中，通过认识到节点根据泊松点过程分布的网络的连通性结果通常可以应用于具有N个节点的网络的问题，我们能够提高下界。特别地，我们证明了一个网络的节点分布在一个单位正方形根据一个二维泊松点过程的参数N将渐近断开概率为1，如果邻居的数量小于0.129log（N）。此外，对于单位正方形内均匀分布N个节点的渐近连通网络，相似的邻居数是不够的，因此改进了下界。
2005-09-27 cs.IT cs.NI math.IT
On Spatial Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Threshold Based Scheduling
本文研究了随机无线自组网中的空间容量问题，在随机无线自组网中，探测和数据传输是按顺序进行的。我们提出了一种新的信号干扰比（SIR）阈值为基础的调度方案，其中通过与第一次探测开始，每个发射机迭代地决定进一步探测或保持空闲，这取决于是否在进行中的探测估计的SIR大于或小于预定义的阈值。尽管可以假设发射机最初根据齐次泊松点过程（PPP）来部署，但是基于SIR的调度使得PPP不再适用于在随后的探测和数据传输阶段中对保留的发射机的位置进行建模，这是由于在它们的决策中的干扰引起的耦合。我们首先专注于单级探测，发现当SIR阈值设置得足够小，以确保在网络中的可接受的干扰水平，所提出的方案可以大大优于非调度参考方案的空间容量。通过提出一种新的近似方法来处理非泊松点过程上的相关SIR分布，我们清楚地描述了空间容量，并获得了精确/近似的封闭形式表达式。然后，我们成功地扩展到多阶段的探测，通过适当地设计多个SIR阈值，以确保逐步提高的空间容量。此外，我们分析了多阶段探测开销的影响，并提出了一个探测能力的调度设计权衡。最后，大量的数值结果表明，所提出的调度相比，现有的计划的性能。
2014-09-09 cs.IT math.IT
Secure Routing in Multihop Wireless Ad-hoc Networks with Decode-and-Forward Relaying
在本文中，我们研究了在随机分布的窃听者存在的多跳无线ad-hoc网络中的安全路由问题。具体而言，窃听者的位置被建模为一个齐次泊松点过程（PPP）和源-目的地对是由中间中继使用解码和转发（DF）策略的协助。我们分析表征的物理层安全性能的任何选择的多跳路径使用端到端的安全连接概率（SCP）的合谋和非合谋窃听。为了便于找到一个有效的解决方案，安全路由，我们得到准确的近似SCP。基于SCP近似，我们研究了安全路由问题，它被定义为寻找具有最高SCP的多跳路径。采用改进的Bellman-Ford算法，以分布式方式寻找最优路径。仿真结果表明，所提出的安全路由方案达到了几乎相同的性能穷举搜索。
2015-12-26 cs.IT math.IT
Coverage in Downlink Heterogeneous mmWave Cellular Networks with User-Centric Small Cell Deployment
本文研究了一种以用户为中心的小型小区部署的K层异构下行毫米波（mmWave）蜂窝网络。特别是，我们考虑一个异构网络模型与用户设备（UE）分布根据泊松集群过程（PCP）。具体地，我们解决了两个集群过程，即（i）托马斯集群过程，其中UE被集群在基站（BS）周围，并且UE和BS之间的距离被建模为高斯分布，以及（ii）马特恩集群过程，其中UE根据均匀分布分散。此外，毫米波通信的显着特点，包括定向波束成形和一个复杂的路径损耗模型，结合视线（LOS）和非视线（NLOS）传输，考虑。首先，提供路径损耗的互补累积分布函数（CCDF）和概率密度函数（PDF）。随后，使用随机几何工具，我们推导出信号干扰噪声比（SINR）覆盖概率的一般表达式。我们的研究结果表明，覆盖概率可以提高通过减少基站周围的UE集群的大小，减少主瓣的波束宽度，或增加主瓣的方向性增益。此外，干扰对我们的模型的覆盖性能有显着的影响。我们还表明，更好的覆盖性能是实现在集群用户的存在下相比，其中的用户分布根据泊松点过程（PPP）的情况下。
2017-07-21 cs.IT math.IT
Transmission Capacity of Ad-hoc Networks with Multiple Antennas using Transmit Stream Adaptation and Interference Cancelation
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。假设发射机位置服从泊松点过程分布，推导了每个节点配备多根天线时ad-hoc网络传输容量的上下界.发射机使用本征多模波束成形或其天线的子集来发射多个数据流，而接收机使用部分迫零来使用其空间接收自由度（SRDOF）中的一些来消除某些干扰。接收机或者消除最近的干扰源，或者消除最大化消除后信号干扰比的干扰源。使用所获得的界限，最佳的数据流的数量来发送，和最佳的SRDOF用于干扰消除推导出提供最佳的缩放的传输容量与天线的数量。在波束成形的情况下，单个数据流传输连同使用除了一个SRD 0 F之外的所有SRD 0 F用于干扰消除是最佳的，而在没有波束成形的情况下，单个数据流传输连同使用总SRD 0 F的一部分用于干扰消除是最佳的。
2011-09-19 cs.IT math.IT
Modeling and Analysis of D2D Millimeter-Wave Networks with Poisson Cluster Processes
本文研究了集群式设备到设备（D2 D）网络中毫米波（mmWave）通信的性能。D2 D收发器的位置被建模为泊松聚类过程（PCP）。在每个集群中，设备配备有多个天线，并且有源D2 D发射机（D2 D-Tx）利用毫米波来服务于邻近的D2 D接收机（D2 D-Rx）之一。具体地，我们介绍了三种用户关联策略：1）均匀分布的D2 D-Tx模型; 2）最近的D2 D-Tx模型; 3）最近的站点线（LOS）D2 D-Tx模型。为了表征所考虑的情况下的性能，我们推导出新的解析表达式的覆盖概率和区域频谱效率（ASE）。此外，为了有效地说明我们的系统的一般趋势，一个封闭的形式的下界的特殊情况下，干扰的簇内LOS链路推导。我们提供了Monte Carlo仿真来证实理论结果，并表明：1）覆盖概率主要受LOS链路的簇内干扰的影响; 2）每个簇中存在最佳数量的同时活动的D2 D-Tx以最大化ASE;以及3）最近LOS模型优于其他两种情况，但以额外的系统开销为代价。
2018-07-12 cs.IT math.IT
Location, location, location: Border effects in interference limited ad hoc networks
无线网络从根本上受到接收信号强度及其固有干扰的限制。它示出在这里，在有限的ad hoc网络中，节点的位置是根据泊松点过程建模，没有载波侦听用于介质访问，由位于网络部署/操作区域的边界的节点接收的SINR平均大于其余的。这主要是由于这种网络的不均匀的干扰景观，这是特别好的边界节点引起的各种性能不均匀性和接入不公平。使用随机几何工具，我们量化这些空间变化，并提供封闭形式的通信理论的结果，显示为什么接收器的位置是如此重要。
2015-04-08 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Communication in Dynamic Wireless Ad hoc Networks
我们考虑一个无线ad hoc网络中存在窃听者（ED），其中的节点分布根据独立的泊松点过程（PPP）。合法节点遵循半双工操作模式，采用时隙ALOHA协议进行传输。针对这样的网络，提出了一种新的通信方案，诱导一个时变的安全连通图（SCG），并研究了这种诱导SCG的连通性行为。特别是，对于网络中的合法节点，我们分析了（i）传入边缘的平均数量和传出边缘的平均数量;（ii）最近邻居安全连接的时间;以及（iii）允许信息渗透的ED密度的条件，{ \ie }，一个“巨人”组件存在的条件。在这个巨大的组件中的节点之间的安全连接的平均时间被证明是线性缩放的欧几里得距离。此外，我们表明，通过将数据包分成两个子数据包，并沿着相距足够远的路径路由每个子数据包，可以（a）潜在地提高安全连接性和（b）减少在巨型组件中的任何两个合法节点之间交换数据包所产生的整体延迟。
2019-05-06 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
Transmission Capacities for Overlaid Wireless Ad Hoc Networks with Outage Constraints
我们研究了两个共存的无线网络（一个主网络与二级网络），在同一地理区域内运行，并共享相同的频谱的传输能力。我们将传输容量定义为传输密度、传输速率和成功传输概率（1减去中断概率）之间的乘积。主（PR）网络具有更高的优先级来接入频谱，而无需特别考虑辅（SR）网络，其中SR网络通过仔细控制其发射机的密度来限制其对PR网络的干扰。假设节点按泊松点过程分布，两个网络使用不同的传输范围，我们量化了这两个网络的传输容量，并基于渐近分析讨论了它们之间的折衷.我们的研究结果表明，如果PR网络允许其中断概率略有增加，两个网络的总传输容量（即，每单位面积的总频谱效率）将比单个网络的频谱效率显著提高。
2009-01-05 cs.IT math.IT
Modeling and Performance Analysis of Clustered Device-to-Device Networks
设备到设备（D2 D）通信实现邻近设备之间的直接通信，从而提高整体频谱利用率并从蜂窝网络卸载业务。本文提出了一种新的D2 D网络的空间模型，其中设备的位置被建模为泊松聚类过程。使用该模型，我们研究了典型D2 D接收机在两个现实内容可用性设置下的覆盖概率方面的性能：（i）典型设备的感兴趣的内容在从同一集群中随机均匀选择的设备处可用，我们称之为均匀内容可用性，以及（ii）感兴趣的内容在同一集群内离典型设备最近的$k^{th}$处可用，我们称之为$k$ -最接近的内容可用性。使用这些覆盖概率的结果，我们还表征了整个网络的面积频谱效率（ASE）的两个设置。此分析中的一个关键中间步骤是推导从典型设备到群集内和群集间设备的距离分布。我们的分析表明，最佳数量的D2 D发射机必须同时激活每个集群，以最大限度地提高ASE。这可以被解释为更积极的频率重用和更高的干扰功率之间的经典折衷。同时发送设备的最佳数量和所产生的ASE随着内容在更靠近接收器处可用而增加。我们的分析还量化了集群D2 D网络在覆盖范围和ASE方面的最佳和最差情况下的性能。
2015-08-12 cs.IT cs.NI math.IT
Spatial Interference Cancellation for Multi-Antenna Mobile Ad Hoc Networks
节点间干扰是移动自组网中的一个重要问题。本文研究了多天线在减轻这种干扰的作用。具体而言，网络中的接收机应用迫零波束形成，以消除最强的干扰。假设一个泊松分布的发射机和独立的瑞利衰落信道的网络，传输容量推导，它给出了每单位面积的成功传输的最大数量。从随机几何的数学工具，以获得渐进的传输容量缩放和不准确的信道状态信息（CSI）的影响进行表征。结果表明，当每个节点取消L个中继器时，当中断概率为零时，传输容量随中断概率的1/（L+1）次方而减小。对于固定的中断概率，随着L的增长，传输容量随着L的（1-2/alpha）的幂而增加，其中alpha是路径损耗指数。此外，CSI的不准确性被证明是没有影响的传输容量缩放的中断概率为零，只要CSI训练序列具有适当的长度，我们得出。数值结果表明，取消每个节点仅仅一个中继器增加了一个数量级或更多的传输容量，即使当CSI是不完美的。
2010-09-24 cs.IT math.IT
The effect of fading, channel inversion, and threshold scheduling on ad hoc networks
本文解决了三个问题，在该领域的ad hoc网络的容量：i）信道衰落的影响，ii）信道反转功率控制，和iii）基于阈值的调度容量。信道反转和阈值调度可以被视为利用信道状态信息（CSI）而不需要跨发射机的协作的简单方式。我们使用的传输容量（TC）作为我们的度量，定义为成功的同时传输的最大空间强度的中断概率（OP）的约束。通过假设节点位于无限平面上根据泊松过程，我们能够采用随机几何的工具，以获得渐近紧界的信号干扰（SIR）水平的分布，从而产生紧界的OP（相对于一个给定的SIR阈值）和TC。我们证明，在没有CSI的情况下，衰落可以显着降低TC，有点令人惊讶的是，信道反转只会使事情变得更糟。我们开发了一个基于阈值的传输规则，发射机是活跃的，只有当他们的接收机的信道是可以接受的强，获得表达式的最佳阈值，并表明，这种简单的，完全分布式的计划可以显着减少衰落的影响。
2007-07-24 cs.IT math.IT
Heterogeneous Millimeter Wave Wireless Power Transfer With Poisson Cluster Processes
在本文中，我们分析了异构毫米波（mmWave）无线功率传输（WPT）网络的能量覆盖性能，其中宏基站（MBS）分布根据泊松点过程（PPP），功率信标（PB）的位置被建模为一个$k$层泊松簇过程（PCP），和能量用户（EU）聚集在PB簇的中心。此外，采用余弦天线增益模型代替了目前流行的襟翼顶部增益模型，该模型推导简单，但精度较低。基于广义指数分布近似，我们提出了一种新的技术推导随机部署的毫米波WPT网络的能量覆盖概率。具体来说，以托马斯聚类过程（TCP）为例，我们推导出两种PB关联策略的能量覆盖概率，即，随机PB关联和最近PB关联。通过Monte-Carlo模拟，我们的理论结果得到了验证，系统参数的影响，如阵列天线的大小，能量阈值或在一个集群中的PB的平均数，也进行了研究。
2021-02-21 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Transmission Capacity in Noisy Wireless Ad Hoc Networks
本文考虑了在嘈杂的无线ad hoc网络中传输机密信息，其中背景噪声和并发发射机的干扰都会影响接收到的信号。对于合法节点和窃听者均服从泊松点过程分布的随机网络，基于物理层安全性，研究了网络的保密传输容量、连接中断概率和保密中断概率。首先考虑固定传输距离的基本模型，建立STC的理论模型。然后，我们将上述结果扩展到一个更现实的随机距离传输模型，即最近的接收器传输。最后，提供了大量的仿真和数值结果，以验证我们的理论结果的效率，并说明如何STC是受噪声，连接和保密中断概率，发射机和窃听密度，和其他系统参数。值得注意的是，我们的研究结果表明，适量的噪声有助于保密传输容量。
2013-12-20 cs.CR cs.IT math.IT
Optimal and Suboptimal Routing Based on Partial CSI in Random Ad-hoc Networks
在本文中，我们考虑在随机无线adhoc网络（WAN），其中每个节点都配备了一个单一的天线路由。我们的分析使用了一个适当的物理层模型，以及更高的通信层的抽象。我们假设节点分布根据泊松点过程，并考虑路由方案，选择下一个中继的基础上的地理位置，其邻居节点的信道增益和所有其他节点的统计特性。虽然许多路由问题制定为优化问题，最佳的分布式解决方案是很少访问。在这项工作中，我们提出了确切的最佳解决方案的情况下分析。最优路由被给出为路由度量的最大化，该路由度量仅取决于已知的部分信道状态信息（CSI）并且包括关于干扰统计的期望。最优路由方案很重要，因为它给出了任何其他路由方案的性能上限。我们还提出了次优路由方案，只使用部分可用的知识，需要低得多的计算复杂性。数值结果表明，低复杂度方案的性能接近最优，并优于其他测试路由方案。
2018-03-05 cs.IT math.IT
Fundamentals of Clustered Molecular Nanonetworks
本文提出了一种基于泊松集群过程的集群分子纳米网络建模与分析方法，推导了三维距离分布，表征了总干扰，并分析了简单检测器的错误概率及参数影响。
2023-04-10 cs.IT math.IT math.PR
Scaling Laws for Ergodic Spectral Efficiency in MIMO Poisson Networks
在本文中，我们研究了随机无线网络中的多天线通信的好处，其中的拓扑结构是由随机几何建模。设置是[1]中介绍的泊松双极模型的设置，泊松双极模型是ad-hoc和设备到设备（D2 D）网络的自然模型。主要的发现是，在接收器与其相关联的发射器之间的信道状态信息的知识的情况下，通过迫零连续干扰消除，并且对于适当的天线配置，遍历频谱效率可以被使得与1）发射和接收天线的数量的最小值、2）节点的密度和3）路径损耗指数两者线性地缩放。该线性增益是通过使用发射天线来发送多个数据流（例如，通过开环传输方法）并且通过利用接收天线来消除干扰来实现的。此外，当接收器能够从一定数量的邻近干扰器学习信道状态信息时，当使用连续干扰消除方法时可以实现更高的缩放增益。推导出的缩放定律的一个主要含义是，空间复用传输方法对于在多天线随机无线网络中获得更好的和最终最优的缩放定律是必不可少的。仿真结果支持这一分析。
2016-08-22 cs.IT math.IT
Secure Routing with Power Optimization for Ad-hoc Networks
研究了多跳ad-hoc网络中存在服从泊松点过程（PPP）的随机分布窃听者时的联合安全路由和发送功率优化问题.秘密消息通过由网络中的多个合法中继连接的多跳路由从源传送到目的地。我们的目标是最小化端到端的连接中断概率（COP）的约束下的保密中断概率（SOP）阈值，通过优化路由路径和每跳的发射功率联合。我们表明，全球最优的解决方案，可以通过一个两步的过程中，最佳的发射功率有一个封闭的形式和最佳的路由路径，可以找到Dijkstra的算法。在此基础上，采用多天线友好干扰器进一步提高了保密性能，并研究了干扰器和所选路由每跳的最优发射功率。这个问题可以通过一维搜索算法的迭代外多块近似最优地解决。此外，次优发射功率可以使用连续凸近似（SCA）方法推导出具有较低的复杂度。仿真结果表明，所提出的算法的性能改善非干扰和干扰的情况下，也揭示了一个非平凡的权衡跳数和每跳的发送功率的安全路由。
2018-05-03 cs.IT 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
Spatial Interference Cancelation for Mobile Ad Hoc Networks: Perfect CSI
节点间的干扰直接限制了移动自组织网络的容量。本文重点研究了具有理想信道状态信息（CSI）的空间干扰消除技术，并分析了相应的网络容量。具体地，通过使用多个天线，在每个接收器处应用迫零波束成形以消除最强干扰。在空间干扰消除条件下，分析了网络传输容量，定义为在中断和信干噪比约束下的最大发送节点密度。假设网络节点的位置和空间i.i.d.瑞利衰落信道，数学工具，从随机几何推导出缩放定律的传输容量。具体来说，对于较小的目标中断概率，传输容量被证明遵循幂律增加，其中指数是天线阵列大小的倒数或更大，具体取决于通过损耗指数。如仿真所示，空间干扰消除将传输容量增加一个数量级或更多，即使仅向每个节点添加一个额外的天线。
2008-04-04 cs.IT cs.NI math.IT
Poisson Cluster Process Based Analysis of HetNets with Correlated User and Base Station Locations
本文开发了一种新的方法来建模和分析的HetNet，准确地结合耦合的用户和基站的位置，这是由于小小区基站（SBS）的部署在高用户密度的地方（本文中称为用户热点）。将用户热点的地理中心位置建模为齐次泊松点过程（PPP），假设用户和SBS以两种不同的分布独立地聚集在每个用户热点中心周围。宏小区基站（BS）的位置是由一个独立的PPP建模。该模型与3GPP考虑的用户和SBS配置一致。使用该模型，我们研究了两种关联策略的典型用户在覆盖概率和吞吐量方面的性能：i）策略1，在该策略下，典型用户由提供最大平均接收功率的开放接入BS服务，以及ii）策略2，在该模式下，如果来自开放小区层的最大平均接收功率大于最大平均接收功率，则典型用户由小小区层服务。接入SBS大于某个功率阈值;否则为宏层。在我们的分析中的一个关键的中间步骤是从一个典型的用户到开放访问和封闭访问的干扰SBS的距离分布的推导。我们的分析表明，随着重复使用相同资源块的SBS数量的增加，覆盖概率降低，而吞吐量增加。因此，与正交信道化的通常假设相反，只要覆盖概率保持可接受，将相同的资源块分配给给定集群中的多个SBS是合理的。这种HetNet建模和分析方法显著地概括了基于通过独立PPP对BS和用户的位置进行建模的最先进的方法。
2017-04-15 cs.IT math.IT
Spatial Throughput of Mobile Ad Hoc Networks Powered by Energy Harvesting
设计手机来收集周围的能量，如动能活动或电磁辐射，将使无线网络能够自我维持，除了缓解全球变暖。本文采用随机几何模型分析了由能量收集驱动的移动自组网的空间吞吐量。在该模型中，发射机分布为泊松点过程，能量以均匀的平均速率随机到达每个发射机，称为能量到达速率;在收获足够的能量后，每个发射机在目标信号与干扰和噪声比的中断概率约束下以固定功率发送到预期接收机。假设发射器将能量存储在具有无限容量的电池中。应用随机游走理论，证明了当能量到达率大于发射功率或等于发射功率与能量到达率之比时，发射机发射的概率等于1，称为发射概率。这一结果和工具，从随机几何适用于最大化网络吞吐量为一个给定的能量到达率，通过优化传输功率。示出的最大网络吞吐量是成比例的最佳传输概率，这是等于一个，如果发射机密度是低于能量到达率的导出函数，否则小于一个，并解决了一个给定的多项式方程。最后，在高能量到达率和密集网络的极端情况下，得到了最大网络吞吐量的极限。
2013-06-27 cs.IT math.IT
Wirelessly Powered Backscatter Communication Networks: Modeling, Coverage and Capacity
未来的物联网（IoT）将连接数十亿嵌入环境中的小型计算设备，并支持它们的设备到设备（D2D）通信。为如此大量的嵌入式设备供电是设计物联网的一个关键挑战，因为电池增加了设备的形状因子，并且它们的充电/更换很困难。为了应对这一挑战，我们提出了一种新的网络架构，集成了无线功率传输和反向散射通信，称为无线供电反向散射通信（WP-BC）网络。在这种架构中，功率信标（PB）被部署用于无线供电设备;它们的ad-hoc通信依赖于来自PB的反向散射和调制入射连续波，这比传统无线电消耗的功率少几个数量级。因此，具有高传输功率的低复杂度PB的密集部署可以为大规模物联网提供动力。本文将WP-BC网络建模为水平面上的随机泊松聚类过程，其中PB是泊松分布的，具有固定间隔距离的主动ad-hoc反向散射通信节点对形成以PB为中心的随机聚类。此外，通过从PB发射的射频（RF）波收集能量和反向散射RF波，每个节点的发射功率取决于与相关联的PB的距离。应用随机几何，网络覆盖概率和传输容量推导和优化的反向散射占空比和反射系数以及PB密度的函数。的参数对网络性能的影响的特点。
2016-04-09 cs.IT math.IT
Joint Energy and SINR Coverage in Spatially Clustered RF-powered IoT Network
由于射频（RF）信号无处不在，RF能量收集正在成为为物联网设备供电的一种有吸引力的解决方案。在本文中，我们对一个物联网网络进行了建模和分析，该网络从同一个无线网络中收集RF能量并接收信息。为了实现该操作，每个时隙被划分为计费和信息接收阶段。对于这种设置，我们表征两个性能指标：（i）能量覆盖和（ii）联合信号干扰加噪声（SINR）和能量覆盖。分析是使用一个现实的空间模型来执行的，该模型捕获了物联网设备的位置与无线网络的节点（以下称为物联网网关）之间的空间耦合，这在文献中经常被忽略。特别是，我们使用泊松集群过程（PCP）对物联网设备的位置进行建模，并假设其中一些集群在其中心部署了物联网网关（GW），而其他GW独立于物联网设备部署。耦合水平可以通过调整部署在集群中心的总GW的比例来控制。由于固有的棘手性计算散粒噪声过程的分布，这种设置，我们提出了两个准确的近似，使用上述指标的特点。从我们的结果中得出了多个系统设计见解。例如，我们证明了最佳时隙划分，最大限度地提高系统吞吐量的存在。此外，我们探讨了物联网设备和GW的位置之间的耦合水平对这种最佳时隙划分的影响。特别是，我们的研究结果表明，充电阶段的持续时间的最佳值增加耦合的水平降低。
2018-12-24 cs.IT cs.NI math.IT
Outage Probability of General Ad Hoc Networks in the High-Reliability Regime
无线网络中的中断概率取决于各种因素：节点分布，MAC方案，以及路径损耗，衰落和传输成功的模型。在以前的工作中断表征随机放置的节点的网络中，大部分的重点放在网络的节点是泊松分布和ALOHA被用作MAC协议。在本文中，我们提供了一个一般的框架，在高可靠性制度的中断概率分析。中断概率表征基于两个参数：在[1]中介绍的网络的固有空间竞争$γ$，以及由本文介绍的干扰标度指数$κ$测量的MAC实现的协调水平。我们研究了信号干扰比（SIR）模型，瑞利衰落和幂律路径损耗下的中断概率，并解释了这两个参数如何依赖于网络模型。主要的结果是，中断概率接近$γη^κ$的密度的干扰$η$去为零，$κ$假设的值范围$1\leq κ\leq α/2$的所有实际的MAC协议，其中$α$是路径损耗指数。这个渐近表达式对所有运动不变的点过程都是有效的。我们提出了一种新的和完整的分类MAC协议的基础上的价值$κ$。最后，我们的研究结果提出了一个猜想，严格限制的中断概率为所有的密集度。
2010-10-06 cs.IT cs.NI math.IT
