Selective-Fading Multiple-Access MIMO Channels: Diversity-Multiplexing Tradeoff and Dominant Outage Event Regions
我们建立了最佳的分集复用（DM）权衡相干选择性衰落多址MIMO信道，并提供相应的代码设计准则。作为一个副产品，在概念层面上，我们发现一个有趣的DM权衡框架之间的关系和概念的主要错误事件区域，首先介绍了在AWGN的情况下，由Gallager，IEEE trans.IT，1985年。这种关系使我们能够准确地描述在MIMO衰落多址信道的错误机制。特别是，我们发现，对于一个给定的速率元组，最大可实现的分集阶数是由一个单一的中断事件，占主导地位的总错误概率指数SNR。最后，我们研究了Badr和Belfiore在国际苏黎世通信研讨会上提出的分布式空时码构造。，2008年，使用本文推导的规范设计标准。
2009-06-26 cs.IT math.IT
Computationally Aware Sum-Rate Optimal Scheduling for Centralized Radio Access Networks
在集中式或云无线电接入网络中，一组若干无线电接入点的数字基带处理的某些部分在中央数据中心处执行。集中处理提高了计算资产的灵活性、可伸缩性和利用率。然而，性能关键取决于如何分配有限的数据处理资源以满足不同无线设备的需求。由于每个设备施加的处理负载取决于其分配的传输速率和信道质量，因此调度的速率分配方面应考虑可用的计算。在本文中，提出了两个计算感知的调度器，其目标是最大化系统的总速率，同时满足对所提供的计算负载的约束。第一调度器最优地分配资源，并且根据注水算法来实现。第二个调度器是次优的，但使用了一个更简单和直观的复杂性截止方法。这两个路由器的性能进行评估，使用LTE兼容的系统级模拟器。发现两个调度器都避免了由计算负载的溢出（即，计算中断），代价是和速率的轻微损失。
2015-08-24 cs.IT cs.NI math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in Selective-Fading Multiple-Access MIMO Channels
建立了相干选择性衰落多址多输入多输出（MIMO）信道的最优分集复用（DM）折衷，并给出了相应的码设计准则。作为一个副产品，在概念层面上，我们发现一个有趣的DM权衡框架和主导错误事件区域的概念之间的关系，这是首次引入的AWGN的情况下，由Gallager，IEEE trans.IT，1985年。这种关系允许准确地描述MIMO衰落多址信道中的错误机制。特别是，我们发现，对于一个给定的速率元组，最大可实现的分集阶数是由占主导地位的总错误概率在SNR指数的错误事件。最后，我们证明了Badr和Belfiore最近提出的分布式空时码构造，2008年，满足本文推导的规范设计标准。
2008-05-01 cs.IT math.IT
Convergence Rate Analysis of Distributed Gossip (Linear Parameter) Estimation: Fundamental Limits and Tradeoffs
本文考虑（静态）分布随机场（也称为，大尺度未知参数向量），每个传感器仅观测到场的一小部分。我们考虑线性分布估计器，其结构结合了传感器之间的信息\emph{flow}（\emph{consensus}长期从传感器之间的本地八卦交换时，他们能够进行通信）和传感器测量的信息\emph{gathering}（\emph{sensing}或\emph{innovations}长期）。这导致了混合时间尺度算法-一个时间尺度与共识相关，另一个与创新相关。本文建立了一个分布能观性条件（全局能观性加平均连通性），在此条件下分布估计是相合的且渐近正态的。我们介绍了分布式的概念相当于（集中式）费舍尔信息率，这是一个绑定的均方误差降低率的任何分布式估计，我们表明，在适当的建模和结构网络通信条件（八卦协议）的分布式八卦估计达到这个分布式费舍尔信息率，渐近实现的性能最佳集中式估计。最后，我们研究的行为时，测量衰减（噪声方差增长）随着时间的推移，分布的八卦估计，特别是，我们认为噪声方差可以增长的最大速率，仍然是分布式估计是一致的，通过显示，只要集中式估计是一致的，分布式估计保持一致。
2010-11-07 cs.IT math.IT math.OC
On the Throughput/Bit-Cost Tradeoff in CSMA Based Cooperative Networks
无线局域网（WLAN）仍然遭受上行链路中不同用户之间的严重性能差异。这是因为无线介质提供的空间变化的信道条件。协作媒体访问控制（MAC）协议例如CoopMAC被提出来缓解这个问题。在这项工作中，它表明，合作意味着合作节点的吞吐量和比特成本，这是传输一个比特所需的能量之间的权衡。权衡取决于合作的程度。对于载波侦听多址接入（CSMA）网络，吞吐量/比特成本权衡曲线的理论推导。提出了一种新的分布式CSMA协议fairMAC，并从理论上证明了当包长趋于无穷大时，fairMAC可以渐近地到达折衷曲线上的任意工作点。通过蒙特卡罗模拟验证了理论结果。
2009-11-04 cs.IT cs.NI math.IT
The Exact Load-Memory Tradeoff of Multi-Access Coded Caching With Combinatorial Topology
最近，Muralidhar等人提出了一种新颖的多访问系统模型，其中每个用户以遵循组合网络的众所周知的组合拓扑的方式连接到多个缓存。对于这种多访问拓扑，同一作者提出了一种可实现的方案，即使在非常适度的缓存资源下，也能获得前所未有的编码增益。在本文中，我们确定了这种具有特殊潜力的多路访问设置的基本限制，提供了一个信息理论的逆，该逆与Muralidhar等人的内界一起建立，在未编码预取下的确切最佳性能。
2022-02-07 cs.IT math.IT
Green Heterogeneous Cloud Radio Access Networks: Potential Techniques, Performance Tradeoffs, and Challenges
异构云无线接入网（H-CRAN）作为一种灵活、可扩展的架构，为当前无线网络的绿色演进注入了强大的活力。但残酷的事实是，能效（EE）的提高是以频谱效率（SE）、公平性和延迟等其他指标为代价的。因此，重要的是要调查性能权衡能源效率的传输和优良的服务质量（QoS）保证之间的灵活平衡，在这种新的架构。在这篇文章中，我们首先提出了一些潜在的技术，能源效率的操作H-CRAN的利用他们的特点。然后，我们阐述了建模的三个基本的权衡，即EE-SE，EE-公平性，和EE-延迟权衡，当应用这些绿色技术的初步想法，并提出了开放的问题和挑战，为未来的调查。这些相关的研究结果有望从自适应资源分配、智能网络控制和可扩展网络规划等方面为H-CRAN的绿色运营提供参考。
2017-09-26 cs.IT math.IT
Cyclical Multiple Access in UAV-Aided Communications: A Throughput-Delay Tradeoff
这封信研究了一个无线系统组成的分布式地面终端（GT）与无人机（UAV），作为一个移动基站（BS）进行通信。UAV在固定高度处循环地在GT上方飞行，这导致UAV-GT信道的强度的循环模式。为了利用这种周期性的信道变化，我们提出了一种新的周期性多址接入（CMA）计划，以周期性的时分方式的基础上飞行的无人机的位置来调度无人机和GT之间的通信。对不同GT的时间分配进行了优化，以最大化其最小吞吐量。结果表明，有一个基本的吞吐量和接入延迟之间的折衷建议CMA。仿真结果表明，显着的吞吐量增益的情况下，一个静态的无人机基站在延迟容忍的应用。
2018-05-20 cs.IT math.IT
Statistical Multiplexing of Computations in C-RAN with Tradeoffs in Latency and Energy
在云无线电接入网络（C-RAN）架构中，来自多个远程无线电头端的基带信号在集中式基带单元（BBU）池中处理。该架构允许网络运营商使BBU的计算资源适应在BBU处经历的聚合接入负载，其可以在每个空中接口接入帧中改变。通过适配资源可以实现的节省程度是节省、适配频率和增加的排队时间之间的折衷。如果用于资源复用的自适应的时间尺度大于接入帧持续时间，则这可能导致额外的接入延迟并限制能量节省。在本文中，我们通过考虑资源复用的两个极端时间尺度来研究权衡：（i）长期，其中计算资源在比接入帧持续时间大得多的时间段上被适配;（ii）短期，其中适配低于接入帧持续时间。我们开发了一个通用的C-RAN排队模型，该模型描述了访问延迟，并显示，对于泊松到达，长期多路复用实现了与短期多路复用相当的节省，同时提供低实现复杂性。
2017-03-15 cs.IT math.IT
Improved Approximation of Storage-Rate Tradeoff for Caching with Multiple Demands
在网络边缘处的高速缓存已经成为一种可行的解决方案，用于通过以本地化内容存储和递送的形式利用网络负载平衡来缓解现代以内容为中心的无线网络中的严重容量紧缩。在这项工作中，我们考虑一个缓存辅助网络的缓存存储阶段是由一个中央服务器和用户可以要求在每个传输间隔多个文件的协助。为了服务于这些需求，我们考虑两种递送模型- $(1)$集中式内容递送，其中在每个传输间隔处的用户需求由中央服务器经由多播传输来服务;以及$(2)$设备到设备（D2 D）辅助分布式递送，其中用户彼此多播以便服务文件需求。对于这样的缓存辅助网络，我们提出了新的结果的基本缓存存储与传输速率的权衡。具体来说，我们开发了一种新的技术，用于表征信息理论的下限上的存储速率的权衡，并表明，新的下限严格严格比从文献中的割集界。此外，使用新的下限，我们建立了最佳的存储速率权衡内一个常数乘法间隙。我们发现，对于每个用户的多个需求，可实现的计划的基础上重复的计划，单一的需求是订单最优的两种交付模式。
2016-06-14 cs.IT cs.NI math.IT
Diversity Multiplexing Tradeoff of the Half-duplex Slow Fading Multiple Access Channel based on Generalized Quantize-and-Forward Scheme
研究了半双工慢衰落多址接入中继信道（HD-MARC）下广义量化转发（GQF）中继方案的分集复用折衷（DMT）问题。压缩和转发（CF）方案已被证明，以实现最佳的DMT时，中继的目的地链路的信道状态信息（CSI）是在中继。然而，由于无线系统的实际考虑，在中继处具有中继-目的地链路的CSI并不总是可能的。相比之下，在这项工作中，DMT的GQF方案推导没有中继目的地链路CSI在中继。它示出，即使没有知识的中继目的地CSI，GQF计划实现相同的DMT，实现CF计划与CSI的全部知识。
2014-06-20 cs.IT math.IT
On the Tradeoff Between Multiuser Diversity and Training Overhead in Multiple Access Channels
我们考虑一个单天线窄带多址接入信道中，用户发送训练序列到基站和调度的最小均方误差（MMSE）信道估计的基础上进行。在这样的系统中，在训练开销和实现的多用户分集的量之间存在固有的折衷。我们分析了一个块衰落信道与独立的瑞利分布式信道增益，其中要优化的参数是在每个块中的传输考虑的用户数和相应的时间和功率上花费的每个用户的训练。我们推导出K和L项的最优参数的封闭形式表达式，其中K是考虑在每个块中传输的用户数，L是符号中的块长度。考虑到L变大时系统的行为，我们相对于可实现速率的近似表达式优化K，并获得所得参数关于L的二阶表达式。
2011-12-11 cs.IT math.IT
On the Diversity-Multiplexing Tradeoff of Unconstrained Multiple-Access Channels
本文研究了无功率约束（无限星座）的多输入多输出衰落多址信道的最优分集复用折衷（DMT）问题。对于K个用户（K>1），每个用户M个发射天线，以及N个接收天线，示出了一般的无限星座和具体的格，以在N等于或大于（K+1）M-1的情况下获得有限星座的最佳DMT，即，用户有限的制度。另一方面，当N<（K+1）M-1时，证明了无限星座不能达到最优DMT。这与点对点情况相反，在点对点情况下，无限星座对于任何M和N都是DMT最优的。一般来说，这项工作表明，当网络负载很重时，即K>max（1，（N-M+1）/M），在解码过程中考虑成形区域在追求最佳DMT中起着至关重要的作用。通过研究无限星座是最优和次优的情况，本文还给出了多址信道中无限星座DMT的几何解释。
2015-05-20 cs.IT math.IT
Delay-Throughput Tradeoff for Supportive Two-Tier Networks
考虑一个静态无线网络，它有两个具有不同优先级的层：主层和辅助层。主层由密度为$n$的随机分布的传统节点组成，其具有接入频谱的绝对优先级。次级层由随机分布的具有$β\geq 2$的密度$m=n^β$的认知节点组成，其只能机会性地接入频谱以限制对初级层的干扰。通过允许辅助层路由的主要层的数据包，我们表明，主要层可以实现每个节点的$λ_p(n)=Θ(1/\log n)$的吞吐量缩放和$D_p(n)=Θ(\sqrt{n^β\log n}λ_p(n))$的延迟吞吐量的权衡为$λ_p(n)=O(1/\log n)$，而辅助层仍然实现了相同的最佳延迟吞吐量的权衡作为一个独立的网络。
2008-12-28 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Management for 5G NR Integrated Access and Backhaul: a Semi-centralized Approach
下一代移动网络将被部署为超密集网络，以匹配对增加容量的需求以及频谱的较高部分（即，毫米波波段）引入。然而，超密集网络需要普及的高容量回程解决方案，并且将光纤部署到所有基站通常被认为对于网络运营商来说过于昂贵。因此，第三代合作伙伴计划（3GPP）引入了集成接入和回程（IAB），这是一种无线回程解决方案，其中接入和回程链路共享相同的硬件、协议栈以及频谱。然而，相同频带中不同链路的复用引入了干扰和容量共享问题，因此要求引入高级调度和协调方案。本文提出了一种适用于IAB网络的半集中式资源分配方案，该方案设计灵活、复杂度低，符合3GPP IAB规范。我们开发了一个版本的最大加权匹配（MWM）的问题，可以应用于一个生成树，代表IAB网络，其复杂性是线性的IAB节点的数量。所提出的解决方案相比，最先进的分布式方法，通过端到端，全栈系统级仿真与3GPP兼容的信道模型，协议栈，和一组不同的用户应用程序。结果表明，我们的方案可以增加小区边缘用户的吞吐量高达5倍，同时减少整体网络拥塞，端到端延迟减少高达25倍。
2022-01-24 cs.IT cs.NI math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multi-antenna Downlink Communication Systems: Spectral and Energy Efficiency Tradeoff
速率分裂（RS）最近被认为是用于多天线广播信道（BC）的有前途的物理层技术。由于其部分解码干扰并部分将剩余干扰视为噪声的能力，RS是强大的多址接入（即速率分割多址接入（RSMA））的使能器，已经显示出比空分多址（SDMA）和非正交多址（NOMA）两者实现更高的频谱效率（SE）和能量效率（EE）广泛的用户部署和网络负载。由于SE最大化和EE最大化是两个相互冲突的目标，这两个标准之间的权衡研究是特别感兴趣的。在这项工作中，我们通过研究多输入单输出（MISO）BC中RSMA的联合SE和EE最大化问题来解决SE-EE权衡，其中发射机处的电路功耗与速率相关。为了解决多目标函数和速率依赖的电路功耗带来的挑战，我们首先提出了两种方法将原问题转化为一个单目标问题，即加权和方法和加权功率方法。然后，提出了一种基于连续凸近似（SCA）的算法，以联合优化变换后的问题的预编码器和RS消息分裂。数值结果表明，我们的算法收敛速度比现有的算法。此外，RS的性能优于或等于非RS策略的SE和EE及其权衡。
2021-01-27 cs.IT eess.SP math.IT
Fundamental Rate-Memory Tradeoff for Coded Caching in Presence of User Inactivity
编码缓存利用适当的文件子打包和编码分发，充分利用内容分发中的多播机会，减轻海量内容分发场景中的文件传输负载。大多数现有的工作考虑确定性环境。一个重要的实践主题是描述用户不活动对编码缓存的不确定性的影响。我们考虑一个服务器缓存启用网络下的同构文件和网络设置中存在的用户不活动。不同于随机或概率缓存在文献中研究，确定性编码缓存被认为是，其目标是最大限度地减少最坏情况下的回程负载，通过优化文件子包和缓存策略。首先，使用编码缓存方法，其中每个文件被分割成相同类型的片段标记使用具有固定基数的集合，并证明所选择的基数的最优性。然后讨论了通过将文件拆分为多个基数标记的多个类型的片段来实现最优文件子分组。我们表明，封闭形式的最佳结果是由一个固定的基数-优化用户不活动只影响文件传输，缓存的位置不受影响。还讨论和分析了一个分散的版本，其中每个用户随机独立地填充其存储，而没有集中协调，并且在文件交付中考虑了用户的不活动。仿真结果表明，基于优化的集中式编码缓存方案提供的性能与理想的情况下，假设在放置阶段的用户不活动的充分知识，而分散式缓存对用户不活动的表现略差。
2021-09-29 cs.IT math.IT
A Centralized Metropolitan-Scale Radio Resource Management Scheme
这项工作研究了集中式无线电资源管理的城域网中有非常大量的接入点和用户设备。中央控制器收集来自所有接入点的时间平均流量和信道条件，并在适当的时间尺度上协调整个网络的频谱分配、用户关联和功率控制。在今天的网络中，时间尺度被认为是秒，并且在未来可能会变得更快。在每个时间点的协调问题被公式化为网络效用最大化问题，其中接入点的任何子集可以使用频谱的任何部分来服务设备的任何子集。证明了通过极其稀疏的频谱分配可以使网络效用最大化。通过利用这种稀疏性，一个有效的迭代算法与保证收敛的开发，其中的每一个迭代是在封闭的形式进行。所提出的集中式优化框架可以结合考虑加权和速率、平均分组延迟和/或能量消耗以及对传输功率的非常一般的约束的广泛类别的效用函数。数值结果表明，该算法的可行性的网络多达1,000个接入点和几千个设备。此外，该方案产生显着改善的吞吐量区域和平均分组延迟与几个著名的竞争计划相比。
2018-08-07 cs.IT math.IT
Fundamental Tradeoffs in Uplink Grant-Free Multiple Access with Protected CSI
在设想的5G中，上行链路免授权多址接入将成为超可靠低延迟通信（URLLC）服务的推动者。通过去除前向调度请求（SR）和后向调度授权（SG），在一次性通信中启动基于导频的信道估计和数据传输，目的是在5G新无线电（NR）参数集下保持$99.999\% $或更高的可靠性和lms或更少的延迟。问题是信道估计很容易遭受导频感知攻击，这大大降低了系统的可靠性。为了解决这个问题，我们提出了应用时频码域上的分层2-D特征编码（H2 DF）编码来保护信道状态信息（CSI），这从根本上重新考虑了可靠性、延迟和可访问性。考虑上行链路大规模单输入多输出（SIMO）接收短分组，我们描述了解析的封闭形式的可靠性表达式，并定义了系统的可达性。我们发现两个基本的权衡：可靠性延迟和可靠性可访问性。在这两个基本权衡的帮助下，我们展示了如何CSI保护可以集成到上行免授权多址接入，以全面加强URLLC服务。
2019-09-04 cs.IT eess.SP math.IT
Access-Redundancy Tradeoffs in Quantized Linear Computations
本文研究了量化线性计算中的访问-冗余权衡，基于覆盖码提出了低访问方案，并引入系数复杂度概念将结果扩展至任意量化，严格优于现有技术水平。
2023-11-22 cs.IT math.IT
A Centralized Multi-stage Non-parametric Learning Algorithm for Opportunistic Spectrum Access
Indian Institute of Technology, Madras（马德拉斯印度理工学院）
随着人们对无线频谱需求的不断增长，认知无线电（CR）作为一种提高频谱利用率的技术应运而生。随着连接到认知无线电网络的次级用户（SU）的数量的增加，迫切需要提供SU的高吞吐量和能量效率同时确保对授权用户的最小干扰的集中式算法。在这项工作中，我们提出了一个多阶段的算法，1）有效地分配可用的信道的SU，2）采用非参数学习框架来估计主要的流量分布，以尽量减少感测，和3）提出了一个自适应框架，以确保冲突的主要用户低于指定的阈值。我们提供了全面的经验验证的方法与其他方法。
2020-04-09 cs.IT cs.LG math.IT
A Fundamental Tradeoff Among Storage, Computation, and Communication for Distributed Computing over Star Network
编码分布式计算通过利用分布式计算中的编码技术，充分利用冗余的存储和计算资源，可以减轻通信负载。本文研究了星型拓扑网络上的MapReduce类型的分布式计算框架，其中所有工作者通过一个公共接入点交换信息。存储的文件（存储负载），计算的中间值（计算负载）和在上行链路和下行链路（通信负载）中发送的比特之间的最佳权衡的特征。提出了一种编码计算方案来实现Pareto最优折衷曲面，接入点只需在接收信号之间进行简单的链式编码，并给出了与该曲面匹配的信息理论界。
2023-01-10 cs.IT math.IT
Decentralized Coded Caching Attains Order-Optimal Memory-Rate Tradeoff
将流行内容复制或缓存到分布在网络上的内存中是一种减少峰值网络负载的技术。传统上，这种缓存的主要性能增益被认为是由于使所请求的数据的一部分更接近最终用户。相反，我们最近表明，通过使用缓存来创建编码多播机会，甚至对于具有不同需求的用户，通过跨数据流编码，可以实现更显着的收益。这些编码多播的机会是通过仔细的内容重叠在网络中的各种缓存，由中央协调服务器创建。在许多情况下，这样的中央协调服务器可能不可用，这就提出了一个问题，即这种多播增益是否仍然可以在更分散的设置中实现。在本文中，我们提出了一个有效的缓存方案，其中的内容放置是在一个分散的方式进行。换句话说，内容放置不需要协调。尽管这种缺乏协调，所提出的方案仍然能够创建编码多播的机会，并实现接近最佳的集中式方案的速率。
2014-03-28 cs.IT cs.NI math.IT
Channel and Multiuser Diversities in Wireless Systems: Delay-Energy Tradeoff
我们考虑一个多址衰落信道的通信系统。系统中的每个用户都需要一定的速率保证。我们的主要贡献是设计了一个调度方案，称为“物理叠加编码”，满足用户的速率要求。使用平均场分析，即，当用户数量达到无穷大时，我们分析地表明，可以以较高的延迟为代价（“延迟-能量折衷”），使保证所需用户速率所需的能量尽可能小。我们显式计算的延迟下提出的调度策略，并讨论如何延迟分化可以实现。我们将结果推广到多带多址信道。最后，所有的结果可以推广到一个简单的方式，由于AWGN多址广播的对偶广播信道。
2008-10-07 cs.IT math.IT
Fundamental Tradeoffs on Green Wireless Networks
传统的移动无线网络设计主要关注泛在接入和大容量。然而，随着节能环保成为全球需求和必然趋势，无线研究人员和工程师需要将重点转向以节能为导向的设计，即绿色无线电。在本文中，我们提出了一个绿色无线电研究的框架，并整合了目前分散的基本问题。该框架的骨架由四个基本的权衡组成：部署效率-能量效率权衡、频谱效率-能量效率权衡、带宽-功率权衡和延迟-功率权衡。在这四个基本权衡的帮助下，我们证明了关键的网络性能/成本指标都是串在一起的。
2011-01-23 cs.IT math.IT
Fundamental Tradeoffs for ISAC Multiple Access in Finite-Blocklength Regime
National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（国家移动通信重点实验室，东南大学）；Frontiers Science Center for Mobile Information Communication and Security, Southeast University（移动信息通信与安全前沿科学中心，东南大学）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）；Department of Electronic and Electrical Engineering, University College London（电子与电气工程系，伦敦大学学院）；Yonsei Frontier Lab., Yonsei University（延世前沿实验室，延世大学）；Department of Electrical and Electronic Engineering, University of Manchester（电气与电子工程系，曼彻斯特大学）；Chair of Information Theory and Machine Learning, Technische Universität Dresden（信息理论与机器学习讲席，德累斯顿工业大学）
本文研究了ISAC多址接入在有限块长下的通信与感知权衡，推导了可实现性和反向界限，并通过实例验证了理论分析。
2026-01-08 cs.IT math.IT
Boosting Fronthaul Capacity: Global Optimization of Power Sharing for Centralized Radio Access Network
有限的前传容量对集中式无线接入网（C-RAN）的上行链路提出了挑战。我们建议通过全局优化用户设备（UD）和远程无线电单元（RRU）的信道估计和数据传输之间的功率共享来提高大规模多输入多输出（MIMO）辅助C-RAN的前传容量。直观地，分配更多的功率给信道估计将导致更准确的信道估计，这增加了可实现的吞吐量。然而，增加分配给导频训练的功率将减少分配给数据传输的功率，这降低了可实现的吞吐量。为了优化分配给UD和RRU的导频训练和数据传输的功率，我们为每个UD和RRU分配一个单独的功率共享因子，并推导出由UD到RRU链路和RRU到基带单元（BBU）链路组成的大规模MIMO辅助C-RAN的信号与干扰加噪声的渐近闭式表达式。然后，我们利用C-RAN架构的中央计算和控制能力，联合优化UD的功率共享因子和RRU的功率共享因子，旨在最大限度地提高前传容量。我们的仿真结果表明，前传容量显着提高了所提出的全局优化的信道估计和数据传输之间的功率分配的UD和他们的主机RRU。以RRU部署32根接收天线和BBU部署128根接收天线为例，优化功率分配因子后的10个UD的总速率比未优化功率分配因子时提高了33%。
2018-12-29 cs.IT math.IT
Near-Optimal Coding for Many-user Multiple Access Channels
本文考虑高斯多址信道（MAC）中的渐近制度的用户数与码长线性增长。我们提出了有效的编码方案的基础上随机线性模型与近似消息传递（AMP）解码，并推导出渐进的出错率达到一个给定的用户密度，用户的有效载荷（位），和用户的能量。能量每比特和可实现的用户密度（对于一个固定的用户有效载荷和目标出错率）之间的权衡进行了研究，它表明，在大的系统限制，空间耦合编码方案与AMP解码实现了近最佳的权衡范围广泛的用户密度。此外，在政权的用户有效载荷是大的，我们还研究了每比特的能量和频谱效率之间的权衡，并讨论了方法，以降低解码复杂度。
2022-03-09 cs.IT math.IT
Centralized Hierarchical Coded Caching Scheme over Two-Layer Networks
本文考虑了一个分层缓存系统，其中一个服务器连接多个镜像站点，每个连接一组不同的用户，镜像站点和用户都配备了缓存内存。虽然已经存在研究这种设置并提出编码缓存方案以减少传输负载的工作，但仍存在两个主要问题需要解决：1）由$R_1$表示的第一跳的未编码放置下的最佳通信负载仍然未知。2)以前的方案是基于Maddah-Ali和Niesen的数据放置和传送，这需要较高的子分组化水平。如何在分层缓存系统中实现传输负载和子分组化级别之间的良好折衷还不清楚。在本文中，我们旨在解决这两个问题。我们首先提出了一个新的组合结构命名为分层放置交付阵列（HPDA），它的特点是任何分层缓存系统的数据放置和交付。然后，我们构造两类HPDA，其中第一类导致在某些情况下实现最佳$R_1$的方案，而第二类需要较小的子分组级别，但代价是稍微增加传输负载。
2022-09-25 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface Aided MIMO Networks: Distributed or Centralized Architecture?
本文比较了IRS辅助MIMO网络中分布式与集中式部署架构的容量，证明当IRS元件数超过阈值时分布式架构容量更高，并提出混合多址方案和元件分配策略以提升系统容量。
2024-10-23 cs.IT math.IT
Access Time Tradeoffs in Archive Compression
Web存档、查询和代理日志等都可能非常大且重复性很高;并且只能偶尔和部分地访问，而不是连续和整体地访问。这种类型的数据非常适合基于压缩的归档，前提是可以实现对原始数据的小片段的随机访问，而无需对所有内容进行加密。最近的RLZ（相对Lempel Ziv）压缩方法使用一个半静态模型提取的文本进行压缩，连同贪婪的分解使用静态整数代码编码的整个文本。在这里，我们比以前更精确地展示了RLZ擅长的场景。我们将RLZ与基于块的自适应方法的替代品进行对比，包括为每个块“准备”编码的方法，并使用硬盘（HDD）和固态磁盘（SSD）驱动器测量一系列实施选项。对于HDD，影响访问速度的主要因素是所实现的压缩率，即使这涉及较大的字典和较大的块。当数据在SSD上时，也会出现同样的效果，但不那么明显，并且会出现更复杂的权衡。
2016-02-29 cs.DS cs.IT math.IT
On The Tradeoff Between Two Types of Processing Gain
几乎每个多址（MA）通信系统的特征之一是处理增益。随机码分多址系统（RCDMA）通过扩频序列的使用，将处理增益用于带宽扩展和不同用户发送的信号的正交化。另一种类型的多址系统是脉冲无线电（IR）。在许多方面，IR系统类似于时分多址（TDMA）系统，并且IR系统的处理增益表示实际传输时间与两个连续传输之间的总时间之间的比率（开加关与开比率）。不断激励信道的CDMA系统依赖于扩展序列来使不同用户发送的信号正交化，而IR系统发送一系列短脉冲，并且不同用户发送的信号之间的正交化是通过大多数脉冲来实现的。在接收机处彼此不冲突。在本文中，一般类的MA通信系统，使用这两种类型的处理增益，IR和RCDMA系统被证明是两个特殊情况下，这类更一般的系统。在系统总处理增益较大且固定的约束条件下，分析比较了几种接收机的出错率（BER）随两种处理增益之比的变化关系。它表明，在非符号间干扰（ISI）的信道中，有两种类型的处理增益之间没有折衷。然而，在ISI信道中，存在两种类型的处理增益之间的折衷。此外，RCDMA系统在频率选择性信道中的次最优性。
2005-01-22 cs.IT math.IT
Licensed and Unlicensed Spectrum Allocation in Heterogeneous Networks
在未来的网络中，运营商可以在多个许可和未许可频带上使用各种无线接入技术（RAT）来采用广泛的接入点。本文研究了集中式用户关联和频谱分配在许多接入点在这样的异构网络（HetNet）。这种集中式控制在相对较慢的时间尺度上，以允许在多个小区上进行信息交换和联合优化。这与快速时标分布式调度形成对比和互补。引入了一个频谱模型来捕获较低的频谱效率，可靠性，以及由于竞争和/或通话前监听要求而导致的非授权频带上的数据传输的额外延迟。提出了两种基于优化的频谱分配方案以及计算分配的有效算法。所提出的解决方案完全了解业务负载、网络拓扑以及未授权频带中的外部干扰水平。分组级仿真结果表明，所提出的方案显着优于正交和全频率复用分配在所有业务条件下。
2016-08-31 cs.IT cs.NI math.IT
On the Diversity-Multiplexing Tradeoff in Multiple-Relay Network
本文研究了多中继网络的建立，其中$K$半双工多天线中继协助一个/多个多天线发射机和多天线接收机之间的传输。每两个节点被假定为连接通过准静态瑞利衰落信道，或断开。本文提出了一种基于放大转发中继的新方案，我们称之为\textit{random sequential}（RS）。我们证明了对于一般的多天线多中继网络，所提出的方案实现了最大的分集增益。此外，我们推导出一般单天线多中继网络的建议RS方案的分集复用权衡（DMT）。结果表明，对于单天线两跳多址多中继（$K>1$）网络（发射机和接收机之间没有直接链路），所提出的RS方案实现了最佳DMT。然而，对于多址单中继设置的情况下，我们表明，RS方案减少到天真的放大和转发中继，并不是最佳的DMT方面，而动态解码和转发方案被证明是最佳的这种情况下。
2008-06-08 cs.IT math.IT
Energy-Throughput Tradeoff in Sustainable Cloud-RAN with Energy Harvesting
在本文中，我们研究联合波束成形的能量吞吐量权衡在一个可持续的云无线电接入网络系统，其中多个基站（BS）由独立的可再生能源供电将协同传输无线信息和能量的数据接收器和能量接收器同时。为了在有限的时间范围内获得最佳的联合波束成形设计，我们制定了一个优化问题，以最大限度地提高数据接收器的吞吐量，同时保证足够的RF充电能量的能量接收器。虽然这类问题是非凸的，但它可以松弛成凸的形式，并以松弛问题的最优值为上界。我们进一步证明了上界的紧密性，通过显示放松的问题的最优解是秩一。在此基础上，提出了一种有效的在线算法。最后，进行了大量的仿真，以验证所提出的联合波束形成策略的优越性，其他波束形成设计。
2017-05-08 cs.IT cs.NI math.IT
Computational and Statistical Tradeoffs via Convex Relaxation
在现代数据分析中，人们经常面临涉及大量数据集的统计推断问题。处理如此大的数据集通常被视为一个巨大的计算挑战。然而，如果数据是统计人员的主要资源，那么获取更多数据应被视为一种资产，而不是负担。在本文中，我们描述了一个计算框架的基础上凸松弛，以减少计算复杂性的推理过程中，当一个有越来越大的数据集。凸松弛技术在理论计算机科学中得到了广泛的应用，因为它们为许多计算上难以处理的任务提供了易于处理的近似算法。我们证明了这种方法在统计估计中的有效性，在一类去噪问题中提供了具体的时间-数据权衡。因此，凸松弛提供了一种原则性的方法来利用来自较大数据集的统计增益来减少推理算法的运行时间。
2012-11-26 cs.IT math.IT math.OC
Diversity Order Gain with Noisy Feedback in Multiple Access Channels
在本文中，我们研究了在多用户MIMO系统中，每个用户有m个发射天线和基站接收机有n个天线，使用量化反馈的分集复用折衷的反馈信道噪声的影响。我们推导出一个可实现的权衡，并使用它来表明，在SNR对称信道中，一个比特的不完美的反馈是足够的两倍，最大分集阶数为2mn相比，当没有反馈（最大是MN在复用增益为零）。此外，附加的反馈比特不会将该最大分集阶数增加到超过2mn。最后，对于更高的复用增益，也可以实现mn在非反馈系统上的上述分集阶数增益，尽管需要多于一个比特的反馈。
2008-06-10 cs.IT math.IT
Millimeter-wave Evolution for 5G Cellular Networks
由于移动流量的爆炸式增长，5G（第五代）蜂窝网络需要在10年内将系统速率提高到当前系统的1000倍。受这个常见问题的启发，有几项研究将毫米波接入集成到当前的蜂窝网络中作为多频带异构网络，以利用毫米波频带的超宽带方面。本文作者提出了具有毫米波接入的蜂窝网络的综合体系结构，其中毫米波小小区基站和常规宏基站连接到集中式RAN（C-RAN），以通过实现功率高效无缝切换以及集中式资源控制来有效地操作系统，所述集中式资源控制包括动态小区结构化以匹配毫米波的有限覆盖。经由用户平面/控制平面分离的具有高业务量用户位置的波接入。在本文中，为了证明所提出的具有毫米波接入的5G蜂窝网络的有效性，通过引入预期的未来流量模型、基于测量的毫米波传播模型以及利用C-RAN架构的集中式小区关联算法来进行系统级仿真。数值结果表明，所提出的网络的有效性，实现1000倍的系统速率比目前的网络在10年内，这是没有实现的小小区使用通常认为的3.5 GHz频带。此外，本文还介绍了毫米波器件的最新发展状况和法规，以说明毫米波在5G系统中使用的可行性。
2014-12-16 cs.IT cs.NI math.IT
Benefit of Delay on the Diversity-Multiplexing Tradeoffs of MIMO Channels with Partial CSI
本文重新审视了著名的多天线，块瑞利衰落信道的速率和可靠性之间的基本权衡在高信噪比（SNR）制度时（i）发射机有机会（无噪声）每相干间隔的因果信道状态信息（CSI）和（ii）软解码延迟连同最坏情况下的延迟保证是可以接受的。这项工作的一个关键发现是，在可靠性的实质性改善，可以实现一个非常短的预期延迟和稍长（但有界）的最坏情况下的解码延迟保证在通信系统中，发射机有机会甚至一个比特的因果CSI的每个相干间隔。虽然在精神上类似于最近关于基于自动重传请求（ARQ）的通信系统的工作，其中解码失败在发射机处是已知的并且导致重传，但是这里发射边信息纯粹基于CSI。这里报道的研究结果还提供了进一步的支持，一个新兴的理解，解码延迟（相关的吞吐量）和码字块长度（相关的编码复杂性和延迟）是明显不同的设计参数，可以调整控制可靠性。
2007-07-14 cs.IT math.IT
On the Achievable Max-Min User Rates in Multi-Carrier Centralized NOMA-VLC Networks
可见光通信（VLC）作为未来5G网络以外的短距离、高数据速率应用的推动者之一，正受到越来越多的关注。此外，非正交多址接入（NOMA）使能方案最近已经出现作为一个有前途的多址接入方案，这些网络，将允许实现目标频谱效率和用户公平性的要求。在广泛采用的基于正交频分复用（OFDM）的VLC网络中集成NOMA将需要针对共享相同子载波的用户对或用户簇的最优资源分配。本文通过优化用户配对、子载波分配和功率分配，使多小区室内集中式VLC网络的最大最小速率最大化。联合复杂的优化问题是解决使用低复杂度的解决方案。首先，假设用户配对遵循划分和下一个最大差异用户配对算法（D-NLUPA），可以确保不同簇之间的公平性。然后，通过模拟退火（SA）元启发式算法和二分法迭代求解子载波分配和功率分配。所得到的结果量化的NOMA使能方案的不同的相关变体的可实现的最大-最小用户速率，并揭示了新的光的多用户多载波NOMA使能的集中式VLC网络的性能和设计。
2021-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
On Strategic Multi-Antenna Jamming in Centralized Detection Networks
在本文中，我们建立了一个完整的信息零和游戏之间的集中式检测网络与传感器和融合中心（FC）之间的多个接入信道（MAC），和多个发射天线的干扰机。我们选择在FC的错误概率作为性能指标，并调查纯策略均衡这个游戏，并表明干扰机没有影响FC的错误概率，采用纯策略在纳什均衡。此外，我们还表明，干扰机的预期效用的影响，如果它采用混合策略。
2016-08-16 cs.CR cs.GT cs.IT
Opportunistic Wireless Relay Networks: Diversity-Multiplexing Tradeoff
传统上，网络分析依赖于独立性假设，这些假设在许多有趣和有用的网络拓扑中都是不成立的。本文开发的技术，扩大机会主义分析更广泛的网络类，提出了新的机会主义的方法，几个网络的几何形状，并分析它们在高信噪比制度。对于本文研究的每一种几何结构，我们分析了几种中继协议的机会DMT，包括放大转发、解码转发、压缩转发、非正交放大转发和动态解码转发。其中的亮点的结果：在各种多用户单中继网络，简单的选择策略的开发和DMT最优。结果表明，压缩转发中继实现DMT上界的机会多址中继信道，以及在机会的nxn用户网络与中继。其他协议，例如动态解码转发，在几种情况下被证明是接近最佳的。机会主义多址接入中继信道，机会主义广播中继信道，和机会主义网关信道的精确反馈进行了分析，并被证明是几乎一样好的完整的信道状态信息。
2011-04-22 cs.IT math.IT
Improved Bounds on Access-Redundancy Tradeoffs in Quantized Linear Computations
本文研究量化线性计算的访问-冗余权衡，改进了精确计算场景的不可能性界，证明已有块构造在同类中最优，还首次提出近似恢复方案，ε=0.1时性能优于精确方案的下界。
2025-07-31 cs.IT math.IT
Energy and Utility Optimization in Wireless Networks with Random Access
能量消耗是无线网络中关注的主要问题。能量最小化增加了网络节点在不充电或更换电池的情况下正常工作的时间。网络性能的另一个标准是数据传输速率，它通常由网络效用函数量化。在这些标准之间存在着内在的权衡，加强其中一个标准可能会使另一个标准恶化。在本文中，我们考虑网络效用最大化（NUM）和能量最小化的双标准优化问题。该问题是制定随机接入（RA）媒体接入控制（MAC）的ad-hoc网络。首先，我们优化性能的MAC和效用定义为一个单调递增的函数的链路吞吐量。在这一部分中，我们研究了能量和效用之间的最优权衡。在第二部分中，我们将效用定义为端到端速率的函数，并同时优化MAC层和传输层。我们计算最佳持续概率和端到端速率。最后，利用对偶定理，将问题分解为更小的子问题，分别在节点层和网络层求解。这种分解避免了对中央单元的需要，同时保持了分层的好处。
2010-11-23 cs.IT math.IT
Massive MIMO-OTFS-Based Random Access for Cooperative LEO Satellite Constellations
针对协作低轨卫星大规模 MIMO-OTFS 随机接入，提出基于广义复指数基扩展与 AEP 的集中式/分布式联合设备识别、信道估计和符号检测方法，性能显著优于传统算法。
2024-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Centralized and Distributed Sparsification for Low-Complexity Message Passing Algorithm in C-RAN Architectures
云无线接入网（C-RAN）是第五代（5G）蜂窝系统的一种很有前途的技术。然而，由要从无线电远程头端（RRH）收集（在上行链路中）并在基带单元（BBU）处处理的大量数据所施加的负担构成了严重的挑战。为了减少BBU处的最小均方误差（MMSE）接收机的计算工作量，可以使用高斯消息传递（MP）以及信道矩阵的适当稀疏化。在本文中，我们提出了两套解决方案，集中式或分布式的。在集中式解决方案中，我们提出了不同的方法来稀疏化信道矩阵，以降低MP的复杂度。然而，这些方法仍然需要将到达RRH的所有信号传送到BBU，因此骨干网络设备之间的通信要求不变。相反，在分散式解决方案中，我们的目标是通过预处理RRH处的信号并将减少的信号集合传送到BBU来降低BBU处的MP的复杂性和对RRHs-BBU通信链路的要求。
2017-06-27 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Joint Congestion Control and Resource Optimization in Heterogeneous Cloud Radio Access Networks
异构云无线接入网（HCRAN）是融合云无线接入网（C-RAN）和异构网络（HetNet）优势的一种很有前途的网络模式。在本文中，我们研究了联合拥塞控制和资源优化，探索能量效率（EE）保证吞吐量效用和延迟性能之间的折衷，在下行时隙H-CRAN。我们制定所考虑的问题作为一个随机优化问题，最大限度地提高平均吞吐量的效用，并保持网络的稳定性所需的EE约束和传输功率消耗的限制，通过流量准入控制，用户关联，资源块分配和功率分配。利用李雅普诺夫优化技术，随机优化问题可以转化和分解成三个独立的子问题，可以同时解决在每个插槽。第三个混合整数非凸子问题利用二元变量的连续松弛和拉格朗日对偶分解方法有效地解决。理论分析表明，该方案可以定量地控制吞吐量延迟性能的权衡与所需的EE性能。仿真结果验证了理论分析的正确性，并从队列稳定性和功耗两个方面证明了该方案的优越性。
2016-02-17 cs.IT math.IT
Secure Semantic Communication over Wiretap Channels: Rate-Distortion-Equivocation Tradeoff
University of Surrey（萨里大学）
研究窃听信道下语义源的安全通信，提出包含两个相关部分的信源模型，并推导率-失真- equivocation 区域的单字母可达和逆界。
2026-05-24 cs.IT math.IT
On the Energy/Distortion Tradeoff in the IoT
物联网范式设想了许多电池供电的传感器的存在，这需要设计能量感知协议。信源编码技术允许通过压缩在网络上发送的分组来节省一些能量，但代价是数据表示的准确性较差。本文讨论的问题，设计有效的政策，共同执行处理和传输任务。特别是，我们的目标是定义一个最佳的调度策略，具有双重的最终目标，延长网络的生命周期，并保证低的整体失真的传输数据。我们提出了一个时分多址（TDMA）为基础的接入方案，最佳分配资源的异构节点。我们使用逼真的率失真曲线来量化压缩对数据质量的影响，并提出了一个完整的能量模型，其中包括用于处理和传输数据的能量，以及电路成本。充分的知识和统计知识的无线信道被认为是，最优的政策，这两种情况下得出。整个问题的结构是在一个模块化的方式，并通过凸和交替编程技术解决。最后，我们彻底评估所提出的算法和设计变量对系统性能的影响，采用实际传感器的参数。
2017-02-13 cs.IT math.IT
Data Sourcing Random Access using Semantic Queries for Massive IoT Scenarios
针对海量物联网数据检索，提出结合语义查询与随机接入的协议，在混合高斯及神经网络模型下优化匹配阈值，实现高准确率与低漏检的平衡。
2025-09-11 cs.IT math.IT
Content Caching and Delivery in Wireless Radio Access Networks
当今的移动数据流量由面向内容的流量主导。在网络边缘缓存流行内容可以缓解网络拥塞并减少内容交付延迟。本文提供了一个全面的和统一的研究在无线接入网络（RAN）的缓存和交付技术在所有边缘节点（EN）和用户设备（UE）。考虑三种高速缓存辅助RAN架构：没有前传的RAN、具有专用前传的RAN和具有无线前传的RAN。它首先在教程性质中回顾了缓存如何通过启用干扰消除（IC）、迫零（ZF）和干扰对齐（IA）来促进这些网络中的干扰管理。然后，提出了两种新的交付方案。一种是用于具有专用前传的RAN，其考虑在EN处的集中式高速缓存放置，但在UE处的集中式和分散式放置。该方案将IA、ZF和IC与软传输前传结合在一起。另一种是用于具有无线前传的RAN，其考虑在所有节点处的分散式缓存放置。它利用无线前传的广播性质来获取不仅未缓存，但也缓存的内容，以提高ENs之间的传输合作。数值结果表明，这两种方案优于现有的结果为广泛的系统参数，由于各种缓存的收益机会主义。
2019-04-16 cs.IT math.IT
Covert Multi-Access Communication with a Non-Covert User
本文研究了含非隐蔽用户的多址接入隐蔽通信系统，通过信息论逆定理证明和基于码相位复用的编码方案，刻画了三用户速率权衡极限，并发现非隐蔽用户能提升隐蔽用户容量。
2024-04-22 cs.IT math.IT
Cache Placement in Fog-RANs: From Centralized to Distributed Algorithms
为了应对大规模移动用户的高速和/或超低延迟数据业务的快速增长，雾无线电接入网络（Fog-RAN）已经成为下一代无线网络的有前途的架构。在Fog-RAN中，边缘节点和用户终端具有不同程度的存储、计算和通信功能，这为网络操作提供了高度灵活性，即，从完全集中到完全分散。在本文中，我们研究的缓存放置在Fog-RAN的问题，考虑到灵活的物理层传输方案和不同的内容偏好的不同用户。我们开发了集中式和分布式传输感知缓存放置策略，以最大限度地减少用户的平均下载延迟的存储容量的限制。在集中式模式下，将缓存放置问题转化为拟阵约束的子模最大化问题，并提出了一种在常数因子内找到最优解的近似算法.在分布式模式下，提出了一种基于置信传播的分布式算法，以提供次优解，在每个BS上基于本地收集的信息进行迭代更新。仿真结果表明，通过利用缓存和合作增益，所提出的传输感知缓存算法可以大大降低用户的平均下载延迟。
2017-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Distortion-Power Tradeoffs in Gaussian Sensor Networks
通过研究信源-信道编码问题，研究了密集传感器网络的最优性能.传感器网络的总体目标是从一个潜在的随机过程中进行测量，编码和传输这些测量样本到一个收集器节点在一个合作的多址信道与不完美的反馈，并重建整个随机过程在收集器节点。我们提供的最小可实现的预期失真时，基本的随机过程是高斯的下限和上限。在随机过程满足一些一般条件的情况下，我们明确评估的下限和上限，并表明它们是相同的顺序为广泛的总和功率约束。因此，对于这些随机过程，在这些和功率约束下，我们确定了顺序最优的可扩展性方案，并将最小可实现的预期失真表示为和功率约束的函数。
2006-05-24 cs.IT math.IT
