Implementation of Distributed Time Exchange Based Cooperative Forwarding
在本文中，我们设计和实现基于时间交换（TE）的协作转发节点使用传输时隙作为中继的激励。我们专注于分布式联合时隙交换和中继选择的总吞吐量最大化的整体网络。我们制定的设计目标作为一个混合整数非线性规划（MINLP）的问题，并提供了一个多项式时间分布式解决方案的MINLP。我们实现了所设计的算法在软件定义的无线电启用USRP节点的ORBIT室内无线测试床。ORBIT网格用作USRP节点之间交换控制信息的全局控制平面。实验结果表明，TE可以显着增加网络的总有效吞吐量。我们还展示了一个有效吞吐量优化算法，是按比例公平的性能。
2012-10-19 cs.IT cs.NI math.IT
Coded Cooperative Data Exchange Problem for General Topologies
我们考虑一般图的“编码合作数据交换问题”。在这个问题中，给定表示广播网络中的客户端的图G=（V，E），每个客户端最初持有一组（不一定不相交）信息分组;人们希望设计一种通信方案，其中最终所有客户端将持有网络的所有分组。通信是在循环中执行的，其中在每一循环中，单个客户端向G中的其邻居广播单个（可能编码的）信息分组。我们的目标是设计一个广播方案，满足所有客户端的最小数量的广播轮。在过去的几年中，编码的合作数据交换问题已经得到了重要的研究;大多数情况下，当图G是完整的广播图，其中每个客户端与网络中的所有其他客户端相邻时，但也可以在一般拓扑结构中，在分数和整数设置中。本文主要研究一般无向拓扑G中的积分设置问题。我们将G上的数据交换问题与G的某些研究得很好的组合性质联系起来，并且表明在\log{|V|}的乘法因子内精确甚至近似地解决问题是难以处理的（即，NP-Hard）。然后，我们转向研究有效的数据交换方案产生了一些通信回合可比我们的棘手的结果。我们的通信方案不涉及编码，并且在这样的产量范围内的“编码优势”在手头上的设置。
2012-02-09 cs.IT math.IT
Optimal Resource Allocation and Relay Selection in Bandwidth Exchange Based Cooperative Forwarding
在本文中，我们研究了联合最优中继选择和资源分配下的带宽交换（BE）启用激励合作转发无线网络。我们考虑一个自治网络，其中N个节点在上行链路中向接入点（AP）/基站（BS）发送数据。我们考虑的情况下，每个节点得到一个初始量（相等，最佳的直接路径或任意）的带宽，并使用此带宽作为一个灵活的激励两跳中继。我们专注于阿尔法公平的网络效用最大化（NUM）和中断减少在这种环境中。我们的贡献是双重的。首先，我们提出了一种基于激励转发的资源分配算法，该算法在保持每个协作节点的初始效用的同时，使全局效用最大化。其次，定义每个中继对的链路权重为由于合作（非合作）的效用增益，我们表明，在阿尔法公平NUM的最佳中继选择减少到最大加权匹配（MWM）问题在一个非二分图。数值结果表明，所提出的算法提供了20- 25%的频谱效率增益和90-98%的中断概率减少。
2012-10-13 cs.IT math.IT
Iterative Merging Algorithm for Cooperative Data Exchange
我们考虑的问题，找到最小的和率策略的合作数据交换系统，不允许分组分裂（NPS-CDE）。在NPS-CDE系统中，存在多个地理位置接近的协作客户端，它们发送数据包以帮助其他客户端恢复数据包集。最小和速率策略是以最小和速率（传输总数）实现通用恢复（所有客户端恢复整个分组集的情况）的策略。我们提出了一种迭代合并（IM）算法，递归合并客户端集的基础上，较低的估计最小和率和更新的值的最小和率。我们还表明，一个最小的总和率策略可以通过分配率的本地恢复在每个合并的客户端设置在IM算法中学习。实验表明，当客户端数目小于$94$时，该算法的复杂度低于现有的确定性算法。
2015-05-29 cs.DS cs.IT math.IT
Hard Decision Cooperative Spectrum Sensing Based on Estimating the Noise Uncertainty Factor
频谱感知是认知无线电系统中最具挑战性的问题之一。为了提高衰落环境下主用户检测的可靠性，提出了协作频谱感知（CSS）技术。在本文中，我们提出了一种基于硬判决的CSS算法，考虑到噪声的不确定性的影响，使用能量检测。在所提出的算法中，两个动态阈值切换的基础上预测当前PU活动，这可以成功地预期使用一个简单的连续平均过程与时间。此外，使用噪声不确定性因子的估计值来评估它们的值。这些动态阈值分别用于补偿噪声不确定性效应和增加（减少）检测（虚警）的概率。对该算法进行了理论分析，推导出其增强的虚警和检测概率相比，传统的硬判决CSS。此外，仿真分析被用来证实理论索赔和证明所提出的方案相比，传统的CSS使用不同的融合规则的高性能。
2015-10-14 cs.IT cs.NI math.IT
A Game Theoretic Approach to Minimize the Completion Time of Network Coded Cooperative Data Exchange
在本文中，我们介绍了一个博弈论的框架来研究的问题，最小化即时解码网络编码（IDNC）的协作数据交换（CDE）在分散的无线网络中的完成时间。在此配置中，客户端相互协作以在没有中央控制器的情况下恢复被擦除的数据包。本文采用博弈论作为一种工具，用于通过克服对系统中的中央控制器或附加信令的需要来改进分布式解决方案。我们建立了一个非合作势博弈中的自利玩家的会话模型。效用函数被设计成使得增加个体收益导致集体行为，从而在共享网络环境中实现期望的系统性能和帕累托最优解。通过大量的模拟，我们的方法相比，可以发现在传统的点到多点（PMP）恢复过程中的最佳性能。数值结果表明，我们的配方大大优于传统的PMP计划在大多数实际情况下，实现了较低的延迟。
2014-04-14 cs.GT cs.IT math.IT
Cooperative Data Exchange with Unreliable Clients
考虑广播网络中的一组客户端，每个客户端都持有基集X中的分组子集。在（编码）协作数据交换问题中，客户端需要通过在无损广播信道上交换编码数据包来恢复X中的所有数据包。以前的几个作品分析了这个问题的假设下，每个客户端最初持有一个随机子集的数据包在X。在本文中，我们考虑一个泛化的设置，其中一个未知的（但一定大小）的客户端子集是不可靠的，他们的数据包传输受到任意擦除这个问题。对于一个不可靠的客户端的特殊情况下，我们推导出一个封闭形式的表达式为每个可靠的客户端所需的最小传输次数，以获得所有的数据包由其他可靠的客户端（概率接近1的数据包的数量趋于无穷大）。此外，对于一个以上的不可靠的客户端的情况下，我们提供了一个近似的解决方案，其中每个数据包的传输次数是在一个任意小的附加因子从最佳解决方案的值。
2015-10-05 cs.IT math.IT
On Coding for Cooperative Data Exchange
我们考虑的问题，由一组位置接近的无线节点的数据交换。在这个问题中，每个节点持有一组数据包，并需要获得其他节点持有的所有数据包。每个节点可以经由容量为每个信道使用一个分组的无噪声广播信道来广播其拥有的分组（或其组合）。目标是最小化满足所有节点的需求所需的传输总数，假设它们可以相互协作并且完全知道其他节点可用的分组集。这个问题出现在几个实际的设置，如对等系统和无线数据广播。在本文中，我们建立了最佳传输次数的上限和下限，并提出了一个有效的算法，可证明的性能保证。我们的算法的有效性，建立通过数值模拟。
2010-02-07 cs.IT math.IT
A Monetary Mechanism for Stabilizing Cooperative Data Exchange with Selfish Users
研究了自私用户协作数据交换的稳定性问题。在此设置中，每个用户在基础集合$X$中有一个数据包子集，并希望所有其他数据包都在$X$中。用户可以通过在无损广播信道上广播编码或未编码的数据包来交换他们的数据包，并且允许任何一对用户之间的货币交易。我们将每个用户的效用定义为两个子效用函数之和：（i）用户收到的总支付与用户的总传输速率之间的差，以及（ii）用户所需的数据包总数与用户支付的总支付之间的差。速率向量和支付矩阵对$(r,p)$被称为稳定大联盟（即，所有用户的集合）如果$(r,p)$在所有次要联盟上是帕累托最优的（即，共同知道$X$中所有分组的用户的所有真子集）。我们的目标是设计一个稳定的利率支付对最小的总和率和最小的总和支付的任何给定的情况下的问题。在这项工作中，我们提出了两个算法，找到这样的解决方案。此外，我们表明，这两种算法最大限度地提高了所有用户（在所有解决方案）的效用之和，和算法之一也最大限度地提高了所有用户（在所有解决方案）之间的最小效用。
2018-01-11 cs.IT math.IT
Cooperative Wireless Backhauling
我们考虑两个小小区基站（SC-BS）采用相同的时间和频率资源来将它们的数据卸载到公共宏小区基站（MC-BS）的场景的无线回程。两个SC-BS分配部分共享资源来交换数据，以便能够协作以提高回程容量。对于这种情况下，我们开发的最佳传输策略，基于信道状态信息，确定是否SC-BS应该交换数据和合作或独立地发送他们的数据到MC-BS。我们的数值结果表明，所提出的合作无线回程协议相比，现有的协议在文献中的优越性。
2016-12-18 cs.IT math.IT
A Game-Theoretic Framework for Decentralized Cooperative Data Exchange using Network Coding
在本文中，我们介绍了一个博弈论的框架，研究的问题，最小化的即时解码网络编码（IDNC）的合作数据交换（CDE）在分散的无线网络中的延迟。在此配置中，客户端相互协作以在没有中央控制器的情况下恢复被擦除的数据包。本文采用博弈论作为一种工具，用于通过克服对系统中的中央控制器或附加信令的需要来改进分布式解决方案。我们建立了一个非合作势博弈中的自利玩家的会话模型。效用函数的设计，使个人收益的增加，在一个集体的行为，实现了理想的系统性能，在共享的网络环境和纳什讨价还价的解决方案。开发了三款游戏：第一个目的是减少完成时间，第二个目的是减少最大解码延迟，第三个目的是减少和解码延迟。我们改进这些公式，包括碰撞发生时的惩罚政策，并实现纳什谈判的解决方案。通过广泛的模拟，我们的框架进行了测试，在传统的点到多点（PMP）恢复过程中，在许多情况下，可以找到最好的性能：首先，我们模拟的问题，完整的信息。然后，我们用不完全信息进行模拟，最后在有损反馈的情况下进行测试。数值结果表明，我们的配方与完整的信息大大优于传统的PMP计划在大多数情况下，实现了较低的延迟。他们还表明，不完全信息的完成时间公式也优于传统的PMP。
2014-04-14 cs.IT math.IT
Efficient Feedback Mechanisms for FDD Massive MIMO under User-level Cooperation
在频分复用（FDD）大规模MIMO系统中，信道状态信息（CSI）反馈是一个具有挑战性的问题.研究了一种协作反馈机制，即用户通过设备到设备（D2D）通信交换信道状态信息，然后自行计算预编码器，并将预编码器反馈给基站（BS）。分析结果表明，合作预编码器反馈是更有效的比CSI反馈的干扰缓解。在D2D通信容量有限的约束下，提出了一种基于信号子空间投影和最优比特划分的自适应CSI交换策略。数值结果表明，所提出的具有自适应CSI交换的协作预编码器反馈方案显著优于CSI反馈方案，即使当经由速率受限的D2D通信来交换CSI时也是如此。
2016-11-22 cs.IT math.IT
Cooperative MIMO Precoding with Distributed CSI: A Hierarchical Approach
分布式信道状态信息下的网络多输入多输出预编码问题是一个非常具有挑战性的问题，其最优解具有合理的复杂度仍然是难以捉摸的。在这种情况下，我们评估分层信息交换的价值，从而建立一个顺序之间的发射机（TX），以这样一种方式，一个给定的TX不仅可以访问其本地信道估计，但也可以在较少的通知TX的估计。假设正则化迫零（RZF）预编码在TX，我们提出了天真的，局部鲁棒性，和全局鲁棒次优策略的联合预编码设计。数值结果表明，分层信息交换带来了显着的性能增益，与局部和全局鲁棒算法执行非常接近最优RZF策略。最后，层次信息交换的成本相对于合作收益的检查和最佳的权衡数值评估。
2018-05-19 cs.IT math.IT
Cooperative Learning via Federated Distillation over Fading Channels
分布式机器学习的协同训练方法通常基于局部梯度或局部模型参数的交换。后一种方法被称为联邦学习（FL）。最近提出了一种降低通信开销的替代解决方案，称为联合蒸馏（FD），其仅交换平均模型输出。虽然先前的工作研究了FL在无线衰落信道上的实现，但在这里，我们提出了FD的无线协议及其增强版本，该增强版本利用离线通信阶段来传达“混合”协变量向量。所提出的实现包括不同的组合的数字方案的基础上单独的源信道编码和在空中计算策略的基础上模拟联合源信道编码。结果表明，在有限的频谱资源的存在下，增强版FD有可能显着优于FL。
2020-02-03 cs.DC cs.IT eess.SP
Joint Optimization of Cooperative Communication and Computation in Two-Way Relay MEC Systems
考虑两个用户通过一个配备移动边缘计算服务器的双向中继交换计算结果，研究了以时延约束下总能耗最小为目标的协作通信与计算联合优化问题.为了得到低复杂度的最优解，通过假设中继的发射功率给定，我们从理论上推导出计算任务划分因子的最优值。因此，总能量消耗最小化问题的最优解可以通过在中继的发射功率上的一维搜索来找到。仿真结果表明，我们所提出的方案性能优于所有的计算任务分配给中继或用户。
2019-06-06 cs.IT math.IT
Exact Minimum-Repair-Bandwidth Cooperative Regenerating Codes for Distributed Storage Systems
为了提供高的数据可靠性，分布式存储系统将具有冗余的数据分散到多个存储节点。再生码是一种新的纠删码，它引入冗余以提高分布式存储中数据修复的性能。大多数关于代码再生的研究都集中在单次故障恢复上，但在大型存储网络中，同时发生两个或多个节点故障的情况并不少见。为了利用机会，同时修复多个故障节点，合作修复机制，在这个意义上，要修复的节点之间可以交换数据，进行了研究。导出了合作修复的修复带宽的一个下界，并构造了一组与此下界相匹配的精确合作再生码。
2011-06-01 cs.DC cs.IT math.IT
Energy Efficient Non-Cooperative Power Control in Small Cell Networks
在本文中，能量有效的功率控制的小小区底层的宏蜂窝网络进行了研究。将自组织小蜂窝网络中的功率控制问题转化为一个非合作博弈问题，提出了一种分布式能量有效的功率控制方案，该方案允许小基站（SBS）以最小的信息交换量做出各自的决策以达到纳什均衡（NE）.特别地，在非合作功率控制博弈中，为每个SBS制定了一个非凸优化问题，以最大化其能量效率（EE）。利用无参数分式规划的性质和透视函数的概念，将每个SBS的非凸优化问题转化为等价的约束凸优化问题.然后利用混合罚函数法将约束凸优化问题转化为无约束凸优化问题。通过引入对数障碍函数消除不等式约束，通过引入二次罚函数消除等式约束。我们还从理论上证明了非合作功率控制博弈中NE的存在性和唯一性。仿真结果表明，使用该方案的EE显着改善。
2017-03-05 cs.GT cs.IT math.IT
