Gaussian Approximation for the Downlink Interference in Heterogeneous Cellular Networks
本文推导了高斯近似边界的标准化聚合无线干扰（AWI）在下行链路中的K层异构蜂窝网络时，在每一层中的基站分布在平面上根据（可能是非齐次的）泊松过程。所提出的方法是一般的，足以占一般有界的路径损耗模型和衰落统计。标准化AWI的分布与标准正态分布的偏差用Kolmogorov-Smirnov距离来测量。一个显式的表达式，这两个分布之间的Kolmogorov-Smirnov距离的边界作为一个广泛的网络参数，如每层的传输功率电平，基站的位置，衰落统计和路径损耗模型的函数。仿真研究证实了分析结果。特别是，即使对于中等密度的异构蜂窝网络，标准化AWI分布与其正态近似之间也会出现良好的统计匹配。预计这些结果将对新兴5G网络架构的性能上限和下限的表征产生重要影响。
2016-02-04 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Millimeter Wave Cellular Networks
最近的研究表明，毫米波（mmWave）通信可以提供数量级的蜂窝容量的增加。然而，毫米波蜂窝网络的保密性能还没有调查到目前为止。利用与传统微波信道显著不同的毫米波信道新的路径损耗和阻塞模型，在随机几何框架下，全面研究了毫米波蜂窝网络下行链路传输的全网物理层安全性能。我们首先研究的安全连接概率和完美的通信链路每单位面积的平均数量在噪声限制的毫米波网络的非串通和串通窃听的情况下，分别。然后，我们评估了人工噪声（AN）对保密性能的影响，并推导出在干扰受限的毫米波网络中每单位面积的平均完美通信链路数的分析结果。数值结果表明，显示网络范围内的保密性能，并提供有趣的见解如何保密性能的影响，各种网络参数：天线阵列方向图，基站（BS）的强度，和AN功率分配等。
2016-04-26 cs.IT math.IT
Coordinated Two-Tier Heterogeneous Cellular Networks with Leakage Based Beamforming
在本文中，我们证明了两层异构蜂窝网络（HetNet）的宏小区和微小区基站（BS）之间的协调程度不同所实现的速率增益。我们发现，如果没有协调的存在下，网络致密化不提供任何增益的总和速率，并迅速降低平均每用户的信号与干扰加噪声比（SINR）。我们的研究结果表明，协调降低了系统中的微小区BS的数量增加的SINR衰减率。通过与仿真结果的比较，证明了解析近似的平均每用户SINR在很宽的信噪比（SNR）范围内的有效性。
2015-03-05 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Cellular Networks: A Stochastic Geometry Approach
基于随机几何框架研究了大规模蜂窝网络中的信息论保密性能。基站和移动用户的位置被建模为独立的二维泊松点过程。我们认为，蜂窝网络的两个重要特征，即，基站和小区关联之间的信息交换，表征其对任意下行链路传输的可实现的保密率的影响与一定部分的移动用户作为潜在的窃听者。特别是，听话的结果提出了各种假设下的窃听者的位置信息的可用性在服务基站，它捕获的好处，从基站之间的位置信息的交换。
2013-03-07 cs.IT math.IT
Downlink Outage Performance of Heterogeneous Cellular Networks
本文推导出严格的性能上限和下限的下行中断效率的K层异构蜂窝网络（HCN）的一般信号传播模型与泊松分布的基站在每一层。特别是，所提出的方法来分析在K层HCN的中断度量允许使用一般有界路径损失函数和一般分布的随机衰落过程。考虑到两个特定的基站（BS）的关联政策，它示出的派生的性能界限跟踪实际的中断度量合理以及广泛的BS密度，与他们之间的差距变得微不足道的小密集HCN部署。仿真研究还进行了2层和3层HCN的情况下，以说明推导出的边界的实际中断性能与各种选择的HCN参数的接近程度。
2016-02-05 cs.IT math.IT
SIR Meta Distribution of K-Tier Downlink Heterogeneous Cellular Networks with Cell Range Expansion
异构蜂窝网络（HCN）是蜂窝网络演进的必要步骤。在本文中，我们申请的信号干扰比（SIR）Meta分布框架的一个细化的SIR性能分析的HCN，专注于K层异构蜂窝网络的基础上均匀独立泊松点过程（HIP）模型，范围扩展偏差（卸载偏差）在每一层。整个网络和每一层的条件成功概率的b阶矩的表达式推导，基于此确切的Meta分布和β近似进行评估和比较。得到了各层的平均成功概率、条件成功概率方差、平均局部时延和渐近SIR增益等关键性能指标。结果表明，偏差对整个网络的平均成功概率是不利的，单层PPP网络的一阶矩曲线的水平移动版本可以很好地近似每一层的条件成功概率的b阶矩曲线（对SIR阈值）。我们还提供了基站的活动概率的区域的下界，以保持每层的平均本地延迟有限。
2018-03-01 cs.IT math.IT
Physical Layer Security Enhancement Using Artificial Noise in Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X) Networks
蜂窝车联网（C-V2X）通信网络中机密信息的安全传输对于用户的人身安全至关重要。然而，对于C-V2X，关于物理层安全性（PLS）的研究并不多。由于人工噪声（AN）和安全波束成形是蜂窝通信中流行的PLS技术，因此在本文中，我们研究了这些PLS技术用于增强C-V2X网络安全性的潜力。特别地，利用随机几何，我们研究了AN辅助的C-V2X网络的PLS，其中合法车辆节点、恶意车辆节点和路边单元（RSU）的位置由共同泊松线过程（PLP）驱动的Cox过程建模，并且蜂窝基站（BS）的位置由二维（2D）泊松点过程（PPP）建模。基于最大信干比（SIR）的关联方案，我们计算了网络的覆盖概率。我们还推导出的保密概率的界限，这是通过仿真结果进行验证。此外，我们得到了一个分析结果的有效保密吞吐量表征窃听信道的可靠性和安全性。仿真结果验证了分析结果，并提供了有趣的见解网络参数的影响，可实现的保密性能。仿真结果表明，较大的阵列天线可以提供更好的安全传输策略的鲁棒性，并且机密信息和AN之间的最优功率分配比对于不同的天线数几乎保持不变。
2020-09-30 cs.IT math.IT
Fundamentals of Inter-cell Overhead Signaling in Heterogeneous Cellular Networks
异构基站（例如，微微小区、微小区、毫微微小区和分布式天线）对于蜂窝网络容量和覆盖将变得越来越重要。到目前为止，几乎没有对管理如此多的基础设施（其中大部分是计划外的）以及精心规划的宏蜂窝网络的基本原理进行过基础研究。小区间协调原则上是确保不同基础设施组件以增加而不是减少关键服务质量（QoS）度量的方式运行的有效方式。这种协调的成功在很大程度上取决于如何分担开销，以及开销分担的速率和延迟。我们开发了一种新的框架来量化小区间协调的开销信令，这在传统的1层网络中通常被忽略，并且在多层异构蜂窝网络（HCN）中更加重要。我们推导出一般K层HCN的开销质量轮廓-可实现的一组开销包速率，大小，延迟和中断概率-在封闭形式的表达式或可计算的积分下的一般假设开销到达和不同的开销信令方法（回程和/或无线）。对于两种广泛使用的空中到达模型：泊松模型和确定性到达过程，进一步简化了空中质量等值线。该框架可用于任何小区间协调方案的设计和评估。它还提供了回程和无线开销信道的设计见解，以处理特定的开销信令要求。
2011-06-29 cs.IT math.IT
Statistical QoS Analysis of Full Duplex and Half Duplex Heterogeneous Cellular Networks
本文研究了下一代异构移动蜂窝网络中的统计服务质量配置。为此，蜂窝网络的任何活动实体被视为排队系统，其统计QoS要求取决于特定的应用。在这种情况下，通过量化的有效容量方面的性能，我们引入了一个下界的系统性能，有利于有效的分析。我们利用这一分析框架，让用户所经历的统计QoS的可能改善的见解，如果当前的异构蜂窝网络架构从半双工迁移到全双工操作模式。数值结果和分析，网络被建模为一个Matérn点过程的硬核距离。结果表明，该方案的准确性和计算效率，特别是在大规模的无线系统。
2016-04-03 cs.IT cs.NI math.IT
Spatial Indexing for System-Level Evaluation of 5G Heterogeneous Cellular Networks
大型5G网络的系统级仿真对于评估和设计与调度、移动性管理、干扰管理和小区规划等网络问题相关的算法至关重要。在本文中，我们回顾了空间索引的概念及其在加速大型5G网络模拟方面的优势、应用和未来潜力。我们介绍了一个多层次的继承为基础的架构，它是用来索引的异构网络（HetNet）的所有元素在一个单一的几何树。然后，我们定义空间查询，以加速搜索的距离，方位角和仰角。我们证明了空间索引可以加速基于位置的搜索3个数量级。此外，所提出的设计是作为一个开源平台免费提供给所有人。
2020-05-22 cs.IT math.IT
Heterogeneous Cellular Networks with LoS and NLoS Transmissions--The Role of Massive MIMO and Small Cells
我们开发了一个框架，下行异构蜂窝网络的视线（LoS）和非视线（NLoS）传输。使用随机几何，我们推导出可实现的下行链路速率的紧密近似，使我们能够比较密集的小小区和扩展BS天线阵列之间的性能。有趣的是，我们发现将小小区添加到网络中比在宏BS处扩展天线阵列更快地提高了可实现的速率。然而，当小小区密度超过临界阈值时，空间密集化将失去其益处并且进一步损害网络容量。为此，我们提出了最佳的小小区密度，最大限度地提高速率作为实际部署指导。相比之下，扩展宏BS天线阵列总是可以有益于容量，直到由导频污染引起的上限，并且该上限也超过了从小小区的部署获得的峰值速率。此外，我们发现，分配部分天线到分布式小小区BS比集中在所有的天线在宏BS的效果更好，并给出了实际配置参考的最佳分配比例。总之，这项工作提供了关于如何在未来的异构蜂窝网络部署中利用小小区和大规模MIMO的进一步理解。
2017-01-12 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Downlink Multi-Antenna Cellular Networks
在本文中，我们研究了蜂窝网络的下行链路的物理层安全性，其中传输到每个移动用户的机密消息可以被（i）在同一小区中的其他用户和（ii）在其他小区中的用户窃听。基站和移动用户的位置被建模为两个独立的二维泊松点过程。使用所提出的模型，我们分析了正则化信道逆（RCI）预编码实现的保密率进行大系统分析，结合随机几何和随机矩阵理论的工具。我们得到近似的保密中断的概率和平均保密率，并表征制度，RCI预编码实现非零保密率。我们发现，不同于孤立的细胞，在蜂窝网络中的保密率不单调增长的发射功率，和网络往往是在保密中断，如果发射功率增长无界。此外，我们表明，有一个最佳的值的基站部署密度，最大化的保密率，这个值是一个信号噪声比的递减函数。
2013-07-27 cs.IT math.IT
Downlink Rate Distribution in Heterogeneous Cellular Networks under Generalized Cell Selection
考虑到小规模的衰落和长期的阴影，我们在一个典型的用户设备（UE）在异构蜂窝网络（HetNet），其中阴影，遵循任何一般的分布，影响小区选择，而衰落的下行链路速率分布的特征。先前的工作要么忽略了信道随机性对小区选择的影响，要么将所有随机性来源集中到单个变量中，其中小区选择基于瞬时信号强度，这是不现实的。作为应用的结果，我们研究的影响，阴影的负载均衡的最佳每层的选择偏置速率最大化。
2013-06-26 cs.IT cs.NI math.IT
Secure and Energy-Efficient Transmissions in Cache-Enabled Heterogeneous Cellular Networks: Performance Analysis and Optimization
本文研究了由宏基站和多个小基站（SBS）组成的支持缓存的异构蜂窝网络的物理层安全。我们研究了一个联合设计的缓存位置和文件传输实现安全和节能的传输对随机分布的窃听。我们提出了一种新的混合“最流行的内容”和“最大的内容多样性”缓存放置策略来分发不同流行的文件。根据所请求的文件的可用性和位置，我们采用三种合作传输方案，即分布式波束成形，频域正交传输，最佳SBS中继，分别。我们推导出解析表达式的连接中断概率和保密中断概率为每个传输方案。之后，我们设计了最佳的传输速率和缓存分配，以实现最大的整体保密吞吐量和保密能量效率，分别。数值结果验证了理论分析的正确性，并证明了混合缓存策略的优越性.
2018-09-22 cs.IT math.IT
Cache-enabled Heterogeneous Cellular Networks: Comparison and Tradeoffs
在基站（BS）处缓存流行内容是释放蜂窝异构网络（HetNet）潜力的有希望的方式，其中回程已成为瓶颈。在本文中，我们比较了高速缓存使能的HetNet，其中一层多天线宏BS被具有高速缓存但没有回程的一层帮助节点覆盖，与传统的HetNet，其中宏BS层被具有有限容量回程的一层微微BS覆盖。我们利用随机几何理论推导了这两种HetNet的面积谱效率，并在一种特殊情况下得到了封闭形式的表达式。我们使用数值结果表明，助手密度只有1/4的微微BS密度，以实现相同的目标ASE，和助手密度可以通过增加缓存容量进一步降低。在给定的总缓存容量的区域内，存在一个最佳的助手节点密度，最大化ASE。
2016-02-29 cs.IT math.IT
Multi-Antenna Transmission in Downlink Heterogeneous Cellular Networks under A Threshold-based Mobile Association Policy
随着5G时代的到来，异构蜂窝网络（HCN）引起了广泛的研究兴趣。在本文中，我们提供了一个全面的分析，在多层下行链路HCN的多天线传输。首先，我们提出了一个面向可靠性的基于阈值的移动关联策略，每个用户连接到最强的基站，从该用户可以获得最大的截断长期接收功率。根据我们的移动关联策略，我们推导出任意随机定位的用户的精确中断概率的解析表达式，以及计算方便的上下界。中断概率的渐进分析表明，在移动关联中引入较大的接入阈值可以显着降低中断概率。我们进一步研究了HCN的光谱效率和能量效率。理论分析和数值验证表明，通过合理选择接入门限，可以提高系统的频谱效率和能量效率。
2016-10-26 cs.IT math.IT
Adaptive Downlink CoMP in Heterogeneous Cellular Networks with Imperfect Overhead Messaging
协作多点传输（CoMP）是异构蜂窝网络（HetNet）中提高网络吞吐量的有效手段。然而，如果基站（BS）之间发生不完全协调，其性能会严重削弱。许多现有的CoMP工作没有考虑小区间开销消息延迟，使得获得看似惊人的CoMP吞吐量增益。在本文中，量化误差和延迟，实际存在于开销消息建模，我们开发了一个更易于处理的SIR模型的基础上的随机几何框架。提出了一种应用于下行迫零波束形成（ZFBF）的自适应多点协作（CoMP）技术，该技术可以通过延迟开销消息来减轻协作小区的干扰。的用户的SIR的互补累积分布函数（CCDF）的界限的特征在于，使得用户的平均吞吐量是能够分析评估。数值结果表明，所提出的自适应CoMP方案可以使吞吐量增益非常强大的开销延迟，从而显着提高吞吐量，即使在BS不完全协调。
2014-12-14 cs.IT math.IT
Analysis of Non-Coherent Joint-Transmission Cooperation in Heterogeneous Cellular Networks
在密集的异构蜂窝网络中，基站协作在干扰管理中起着关键作用。非相干联合传输（JT）由于其低复杂度、较小开销和负载均衡能力而特别吸引人。然而，这种技术的一般分析是困难的，主要是由于缺乏易于处理的模型。本文解决了这一差距，并提出了一个易于处理的模型，用于分析非相干JT在HCN，同时将关键的系统参数，如以用户为中心的BS集群和信道相关的合作激活。假设每一层的所有BS遵循平稳泊松点过程，非相干JT的覆盖概率推导。使用开发的模型，它示出，对于小小区BS的小协作集群，由小小区的非相干JT提供频谱效率增益，而不显着增加小区负载。此外，当协作被积极触发时，小型小区内的簇内频率重用优于簇内协调调度。
2014-02-17 cs.IT math.IT
Joint User Association and Interference Mitigation for D2D-Enabled Heterogeneous Cellular Networks
具有设备到设备（D2D）通信的异构蜂窝网络（HCN）已经成为高数据率的成本有效递送的有前景的解决方案。在这种D2D使能的HCN中的关键挑战是如何设计具有D2D模型选择的有效关联方案以用于负载均衡。此外，卸载的用户和D2D接收器（RX）将遭受来自BS（尤其是来自高功率BS）的强干扰。显然，一个好的关联方案应该与干扰抑制相结合。因此，我们首先提出了一种有效的资源划分策略，该策略可以减轻卸载用户从高功率BS接收的干扰和D2D RX从BS接收的干扰。在此基础上，我们然后设计了一个用户关联方案的负载均衡，联合考虑用户关联和D2D模型选择，以最大限度地提高网络范围的效用。考虑到该问题是一个非线性的混合整数形式，难以处理，我们采用了对偶分解的方法来开发一个有效的分布式算法。仿真结果表明，该方案提供了一个负载均衡增益和资源划分增益。
2015-12-14 cs.IT math.IT
Analytical Coverage Probability of a Typical User In Heterogeneous Cellular Networks
在泊松点过程（Poisson Point Process，PPP）网络模型中，基站（Base Station，BS）的位置按照空间泊松过程（Spatial Poisson Process，SPSP）随机分布，近年来已被用作下行异构蜂窝网络（HCN）性能分析的一种易处理的随机模型。HCN被建模为多层蜂窝网络，其中每层的特征在于由传输功率电平、传播路径损耗指数和BS密度。当前的HCN使能小区间干扰协调（ICIC）技术的工作通常在瑞利衰落信道中处理具有$Δ=1$的重用因子的严格频率重用（FR）或软FR。已经假设所有基站（BS）连续发送，这导致用户和RB的数量对网络性能的影响减少。本文研究了在瑞利-对数正态衰落信道中，复用因子为$Δ>1$的软FR的性能。针对循环调度和指示符功能，提出了用户和资源块（RB）的数量对小区间干扰（ICI）的影响。结果表明，小区中心用户（CCU）和小区边缘用户（CEU）的覆盖概率变化趋势相反。
2016-06-20 cs.IT math.IT
Coverage Analysis of Heterogeneous Cellular Networks in Urban Areas
在这篇文章中，提出了一个网络模型，结合线的视线（LOS）和非视线（NLOS）传输的影响，在城市地区的阻塞异构网络覆盖性能的调查。结果表明，NLOS和LOS传输的共存对网络性能有显着的影响。我们发现，在城市地区，部署更多的BS在不同的层是更好的，而不是仅仅部署所有的BS在同一层的覆盖概率。
2016-04-21 cs.IT cs.NI math.IT
User Association with Maximizing Sum Energy Efficiency for Massive MIMO Enabled Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们设计了一个关联计划，以最大限度地提高总能量效率的大规模多输入多输出（MIMO）使异构蜂窝网络（HCN）。考虑到最终的公式化问题是一个比率和形式的问题，我们首先需要将其转化为一个参数化的非分式形式，这样我们就可以通过一个两层迭代算法来获得它的解。外层采用类牛顿法搜索与信干噪比（SINR）约束相关联的能量效率参数和乘子，内层采用拉格朗日乘子法优化关联指标。实际上，当原问题中不涉及SINR约束时，内层不需要迭代步骤，整个算法应该是一个单层迭代算法。对于双层迭代算法，我们也给出了相应的收敛性证明。仿真结果表明，该方案在系统吞吐量和网络能量效率方面明显优于现有方案。此外，我们还研究了大量的天线的数量和每个微微基站的发射功率对这些关联性能的影响。
2016-07-05 cs.IT math.IT
Average Rate of Downlink Heterogeneous Cellular Networks over Generalized Fading Channels - A Stochastic Geometry Approach
本文介绍了一种计算下行异构蜂窝网络平均速率的分析框架。该框架利用最近的应用随机几何其他小区干扰建模和分析。异构蜂窝网络被建模为具有不同发射功率、密度、路径损耗指数、衰落参数和分布的多层基站（BS）的叠加，并且为了灵活的层关联而具有不等偏置。一个长期的平均最大偏置接收功率层关联被认为是。BS在每层中的位置被建模为独立的泊松点过程（PPP）的点。在这些假设下，我们引入了一种新的分析方法来评估的平均速率，它避免了覆盖概率（Pcov）的计算，只需要在探测移动终端的聚合干扰的矩生成函数（MGF）。我们的分析方法的区别在于提供了一个易于处理的和数值上有效的框架，适用于一般的衰落分布，包括复合衰落信道的小规模和中等规模的波动。此外，我们的方法可以有效地处理相关的对数正态阴影，而计算复杂性的增加很少。所提出的基于MGF的方法需要计算单个或两个数值积分，从而降低了基于Pcov的框架的复杂性，对于一般的衰落分布，这需要计算四重积分。
2013-04-22 cs.IT math.IT
Heterogeneous Massive MIMO: A Cost-Efficient Technique for Uniform Service in Cellular Networks
本文提出异构大规模MIMO（HmMIMO）网络范式，通过在每个小区中心保留大规模天线阵列基站并由小区边缘分布式天线辅助，融合蜂窝与去蜂窝架构优势，在性能与实施复杂性间实现良好折衷。
2025-06-27 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient User Association with Open Loop Power Control for Uplink Heterogeneous Cellular Networks
由于无线系统的运行成本和全球碳足迹的影响，降低无线系统的能耗变得越来越重要。研究了异构蜂窝网络上行链路开环功率控制下的三种能量有效关联方案，分别将其表示为整体能量效率最大化问题、总能量效率最大化问题和效用最大化问题。第三种情况考虑了能量有效关联中的负载均衡水平和用户公平性。考虑到第一个问题是一个分数混合整数形式，我们引入一个能量效率参数将其转化为一个参数减法形式，然后设计一个有效的迭代算法来获得最优解。对于第三个问题，我们首先引入一个对偶变量来解耦约束，然后使用对偶分解来开发一个分布式算法。此外，我们还给出了算法的收敛性证明。为了验证节能用户关联算法的有效性，本文引入了其他关联规则进行比较，并研究了不同参数对这些关联规则关联性能的影响。
2015-12-01 cs.IT math.IT
On Number of Almost Blank Subframes in Heterogeneous Cellular Networks
在具有宏小区、毫微微小区或微微小区的异构蜂窝场景中，用户可能遭受显著的同信道跨层干扰。为了管理这种干扰，3GPP引入了几乎空白子帧（ABSF），在该子帧中，不允许传输层发送数据。因此，易受攻击的用户有机会在减少跨层干扰的ABSF中进行调度。我们分析了下行链路的情况下，使用随机几何和制定所需数量的ABSF的基站布局统计和用户吞吐量要求的基础上的条件。结果是一个半解析公式，作为一个很好的初始估计，并提供了一个简单的方法来分析网络参数的影响。我们表明，虽然在宏/毫微微场景中的残留ABSF干扰可以很好地管理，在宏/微微场景中，它强烈地影响所需的ABSF的数量。随后通过用户吞吐量模拟证明了ABSF的效果。特别是在宏/微微的情况下，我们发现，使用ABSF是有利的系统，因为受害者用户不再遭受性能差的价格相对较小的下降，在较高的吞吐量带宽。
2013-08-09 cs.IT math.IT
A Heterogeneous Massive MIMO Technique for Uniform Service in Cellular Networks
German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）；Technische Universität (RPTU) Kaiserslautern（凯泽斯劳滕工业大学）
本文提出一种异构大规模MIMO技术，通过集中式和分布式节点的协同，实现蜂窝网络中均匀的服务质量，同时降低基础设施成本。
2026-01-26 cs.IT eess.SP math.IT
Machine Learning for Wireless Connectivity and Security of Cellular-Connected UAVs
Ericsson Research（爱立信研究院）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）
蜂窝连接的无人机（UAV）将不可避免地作为新的空中移动用户集成到未来的蜂窝网络中。为无人机提供蜂窝连接将使从在线视频流到医疗交付的无数应用成为可能。然而，为了实现无人机的可靠无线连接以及安全操作，需要解决各种挑战，例如干扰管理，移动性管理和切换，网络物理攻击和认证。在本文中，目标是暴露的无线和安全的挑战，出现在基于无人机的交付系统，基于无人机的实时多媒体流，无人机智能交通系统的背景下。为了应对这些挑战，引入了基于人工神经网络（ANN）的解决方案。所介绍的方法使无人机能够自适应地利用无线系统资源，同时保证安全的操作，在实时。初步仿真结果显示了针对上述每个蜂窝连接的UAV应用用例引入的解决方案的优势。
2018-11-29 cs.AI cs.IT math.IT
Downlink Coordinated Multi-Point with Overhead Modeling in Heterogeneous Cellular Networks
协作多点（CoMP）通信对于异构蜂窝网络（HCN）来说是有吸引力的，以减少干扰。然而，先前的CoMP方法在HCN中面临两个主要障碍。首先，它们通常忽略小区间开销消息传递延迟，尽管它导致不可降低的性能界限。其次，他们考虑了基站位置的网格或Wyner模型，这不适合于众多且随机的HCN BS位置。即使对于没有重叠的小小区的常规宏小区网络，SINR结果在网格模型中也不容易处理，在Wyner模型中也不准确。为了克服这些障碍，我们开发了一种新的分析框架，其中包括开销延迟的影响，在HCN的CoMP评估。该框架可用于一类没有用户数据共享的CoMP方案。作为一个例子，我们将其应用到下行链路CoMP迫零波束成形（ZFBF），并看到显着的分歧从以前的工作。例如，我们表明，CoMP ZFBF不增加吞吐量时，开销信道延迟大于60%的信道相干时间。我们还发现，在大多数情况下，仅与一个其他小区协调几乎是下行链路CoMP ZFBF的最佳选择。
2012-10-19 cs.IT math.IT
Joint Power Control, Channel Assignment and Cell Association in Heterogeneous Cellular Networks
异构网络（HetNet）是一个很有前途的概念，增加容量和缓解频谱稀缺。然而，在HetNet中，信道分配和发射功率控制影响基站之间的用户分布。我们提出了一种新的方案，以最大限度地提高上行链路和速率在两层HetNet与一个宏蜂窝和几个毫微微蜂窝，其中每个用户的发射功率是有界的，至少有一个信道分配给每个用户。我们把问题分成两个子问题：一个是信道分配问题，一个是发射功率控制问题，并通过在两个问题之间迭代交替来解决。我们的计划是收敛的，并产生了超过6 bps/Hz的传输速率为近50%的用户相比，相同的10%的用户在基于SINR的计划。当用户处于小区边界时，分数频率复用的平均传输速率比传统的全频率复用多20%。这是由于降低的发射功率导致较少的干扰。
2021-10-21 cs.IT math.IT
Downlink Analysis for a Heterogeneous Cellular Network
本文对异构蜂窝网络下行链路性能进行了全面的研究。一般hetnet模型被认为是由任意数量的开放接入和封闭接入层的基站（BS）根据独立的齐次泊松点过程安排。每一层的基站具有恒定的发射功率、任意分布的随机衰落系数和任意幂律路径损耗模型的路径损耗指数。对于这样一个系统，在任意移动台（MS）的覆盖概率和平均速率，和平均每层负载的分析特性，推导出最大SINR连接和最近BS连接模型。使用随机排序，有趣的属性和简化的hetnet下行链路性能的推导，通过这两个连接模型的最大瞬时接收功率（MIRP）连接模型和最大偏置接收功率（MBRP）连接模型，分别提供了很好的见解hetnets和下行链路性能在这些复杂的网络。此外，研究结果也证明了随机几何方法研究hetnet性能的有效性和分析的易处理性。
2014-03-29 cs.IT math.IT
PHP-Based Model and Analysis of Millimeter Wave Heterogeneous Cellular Network
提出了一种新的无线网络Poisson Hole Process（PHP）模型。我们考虑更一般的孔形状，即在随机方向上的圆形扇区孔，以捕获在毫米波（mmWave）异构蜂窝网络（HCN）中的层之间的空间分离。在这种情况下，小小区BS（SBS）和宏小区BS（MBS）被分布为PHP和泊松点过程（PPP）。由于毫米波和微波频率之间的基本传播差异，我们将阻塞和定向波束成形的网络模型。使用随机几何学的工具，提供了双层毫米波HCN中的覆盖性能的评估。由于距离分布，关联概率和覆盖概率的PHP建模的SBS的基础上的确切配方是未知的，相当准确的表达式推导和验证的仿真结果。此外，一些有趣的事实上的覆盖概率和建议的孔配置和圆形孔的先验模型之间的关系的孔的效果被发现。事实证明，建议的PHP模型的基础上的分析可以提供一个更一般的研究比以前的作品，所提出的方法是更准确的两层HCN比独立的PPP为基础的分析。
2018-12-14 cs.IT math.IT
Correlations of Interference and Link Successes in Heterogeneous Cellular Networks
在异构蜂窝网络（HCN）中，在用户处接收到的干扰在时隙上是相关的，因为它来自随机定位的BS的相同集合。这导致链路成功的相关性，从而影响网络性能。在K层泊松网络、基于最强候选的基站关联和独立瑞利衰落的假设下，我们首先量化干扰的相关系数。我们观察到，干扰相关性是独立的层数，BS密度，SIR阈值，和发射功率。然后，我们研究了在多个时隙的联合成功概率方面的链路成功的相关性。我们表明，联合成功概率决定于成功概率在一个单一的时隙和分集多项式，它代表了时间干扰相关性。此外，HCN的参数通过影响单个时隙内的成功概率而对联合成功概率产生重要影响。特别地，我们得到的条件下，联合成功概率增加的BS密度和发射功率。我们进一步表明，条件成功概率只取决于路径损耗指数和时隙的数量。
2014-11-25 cs.IT math.IT
Secrecy Beamforming for SWIPT MISO Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们考虑的安全传输设计的多输入单输出的毫微微蜂窝覆盖的宏蜂窝在同信道部署。毫微微小区基站向信息接收毫微微小区用户（FU）发送机密消息，并向能量接收（ER）FU发送能量信号，同时限制对宏小区用户（MU）的干扰。ER FU有可能窃听机密消息。通过考虑公平性，我们提出了一个和对数保密率最大化波束形成设计问题下的干扰约束的MU和能量收集（EH）的限制ER FU。公式化的设计问题是非平凡的解决，由于非凸性，这是在目标和约束。为了解决这一问题，提出了一种基于半定松弛和逐次凸逼近的算法。仿真结果验证了所提出的波束形成设计的有效性。
2018-06-28 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis of Non-Orthogonal Spectrum Sharing for Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们调查的物理层安全性的异构蜂窝网络组成的一个宏小区和一个小小区的存在下，一个被动的窃听者，打算利用宏小区和小小区的传输。在异构蜂窝网络中，考虑了正交频谱共享（OSS）和非正交频谱共享（NOSS）两种情况。OSS允许宏小区和小小区以正交的方式接入给定的频谱带，而NOSS使它们能够同时接入相同的频谱，并且存在相互干扰。因此，我们提出了两种NOSS方案，即干扰限制NOSS（IL-NOSS）和干扰消除NOSS（IC-NOSS），其中相互干扰通过功率控制被限制在IL-NOSS中的可容忍水平以下，并且IC-NOSS方案利用专门设计的信号来消除合法蜂窝用户接收的干扰，同时混淆被动窃听者。我们推导出了OSS、IL-NOSS和IC-NOSS方案的整体保密中断概率的封闭形式表达式，该方案考虑了宏小区和小小区的传输保密性。通过在高信噪比区域的渐近秘密中断分析，我们进一步描述了OSS，IL-NOSS和IC-NOSS方案的秘密多样性。结果表明，OSS和IL-NOSS方法只能获得相同的保密分集增益为零，而IC-NOSS方案可以获得更高的保密分集增益为1。此外，数值结果表明，IC-NOSS方案显着优于OSS和IL-NOSS方法的整体保密中断概率。
2019-01-29 cs.IT math.IT
Cross-Layer Scheduling and Beamforming in Smart-Grid Powered Cellular Networks With Heterogeneous Energy Coordination
用户调度，波束成形和能量协调的智能电网供电的蜂窝网络（SGPCN），其中基站由智能电网和自然可再生能源供电。SGPCN考虑异构能量协调，即与智能电网的能量交易和基站之间的能量交换。一个长期的电网能量支出最小化问题的比例率约束制定SGPCN。由于用户调度与波束成形向量相耦合，因此通过标准凸优化方法处理所述问题具有挑战性。在实践中，需要根据信道变化在每个时隙上更新波束成形向量。用户调度需要在若干时隙（帧）上更新，因为用户设备的频繁调度可能导致可靠性问题。因此，李雅普诺夫优化方法被用来解耦的问题。提出了一种实用的双尺度算法，在每帧调度用户，并获得波束形成向量和交换的自然可再生能源量在每个时隙。我们证明了所提出的双尺度算法可以通过调整控制参数渐近地获得最优解。数值结果验证了所提出的双尺度算法的性能。
2020-01-29 cs.IT math.IT
Coverage-Rate Tradeoff Analysis in mmWave Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们首先介绍了一个广义的建模和分析框架，探讨用户关联，覆盖概率和链路速率之间的基本相互作用的毫米波（mmWave）异构蜂窝网络（HetNet），其中有多层的超高频（UHF）宏小区和小小区基站（BS）和单层的毫米波小小区BS。提出了一种可以覆盖多种基于路径损耗的用户关联方案的广义用户关联方案，并推导了其相关的概率性质，便于推导覆盖概率和链路速率。导出的一般表达式的覆盖和链路速率不仅揭示了如何设计用户关联函数，以最大限度地提高覆盖和链路速率，但也表明，它是不可能设计的用户关联方案，最大限度地提高覆盖和链路速率在同一时间。也就是说，当用户与BS相关联时，在具有UHF和毫米波频带中的不同带宽的毫米波HetNet中存在覆盖和链路速率之间的基本折衷。我们描述了覆盖最优和速率最优的用户关联方案，并数值验证了它们的性能，并显示了覆盖率的权衡问题。
2018-11-20 cs.IT math.IT
Load-Aware Modeling and Analysis of Heterogeneous Cellular Networks
随机空间模型由于其真实性、易处理性和可扩展性而在异构蜂窝网络建模中具有很大的吸引力。迄今为止，这种模型在HCN的上下文中的一个主要限制是忽略了网络流量和负载：通常假设所有基站（BS）总是在发送。特别地，小型小区将具有比宏小区更轻的负载，并且因此它们对网络干扰的贡献在满载模型中可能被显著夸大。本文通过引入一种新的有条件稀疏干扰场的思想，引入了BS负载的灵活概念。对于K层HCN，其中跨层的BS在发射功率、所支持的数据率、部署密度和现在的负载方面不同，我们推导出连接到最强BS信号的典型移动设备的覆盖概率。以该连接为条件，假设$i^{th}$层的干扰BS以概率$p_i$独立地发送，该概率对负载进行建模。假设-合理地-较小的小区比宏小区负载更轻，分析表明，向网络添加这样的接入点总是增加覆盖概率。我们还观察到，完全加载的模型在覆盖率方面相当悲观。
2013-03-21 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Heterogeneous mmWave Cellular Networks Employing JSDM
研究了采用联合空分复用（JSDM）的两层异构毫米波蜂窝网络的中断性能。假设配备有大量天线的宏基站（BS）和配备有单个天线的微微BS同时服务用户。两层基站和用户分布根据独立的泊松点过程（PPP）。理论分析的信号干扰噪声比（SINR）中断概率的典型用户。然后推导出两层的所有SINR中断概率。根据理论分析的仿真结果表明，两层网络的性能改善相比，单层网络。利用毫米波网络的噪声受限假设，得到了分析中断性能的简单表达式。
2019-01-18 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling and Analysis of K-Tier Downlink Heterogeneous Cellular Networks
蜂窝网络正处于从精心规划的一组大型塔式基站（BS）到异构基础设施元件的不规则部署的重大转变中，异构基础设施元件通常还包括微蜂窝、微微蜂窝和毫微微蜂窝以及分布式天线。在本文中，我们开发了一个易于处理的，灵活的，准确的模型，由K层随机定位的BS，其中每一层可能不同的平均发射功率，支持的数据率和BS密度的下行异构蜂窝网络（HCN）。假设一个移动用户连接到最强的候选BS，当在覆盖范围内时，产生的信号与干扰加噪声比（SINR）大于1，瑞利衰落，我们推导出覆盖概率的表达式在开放和封闭接入下的整个网络上的中断（等同于中断），其在高SINR状态下假设了惊人简单的闭合形式，并且即使在较弱的假设下也精确到-4dB。对于外部验证，我们与实际LTE网络（第1层）进行比较，其他K-1层被建模为独立的泊松点过程。在这种情况下，我们的模型也精确到1-2 dB。我们还推导出一个随机定位的移动和BS的每一层上的平均负载实现的平均速率。对于干扰受限的开放获取网络的一个有趣的观察是，在给定的SINR下，当所有层具有相同的目标SINR时，添加更多的层和/或BS既不会增加也不会减少覆盖或中断的概率。
2012-12-23 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Analysis of Heterogeneous Cellular Networks With Extra Cell Range Expansion
分离的控制和用户平面是未来异构蜂窝网络（HCN）的关键，其中小小区专用于大部分数据传输，而宏小区主要负责控制信令。适应于这种技术，我们提出了一个通用的和易于处理的额外的小区范围扩展（CRE）的框架，通过引入一个额外的偏置因子，以扩大小小区的范围灵活的额外卸载的宏用户在两层HCN，其中的宏小区和小小区用户有不同的所需的数据率。利用随机几何的方法，分析了联合低功率传输和资源划分的额外CRE的能量效率（EE），其中EE的覆盖范围和数据率从理论上制定。数值模拟验证了所提出的额外CRE可以改善HCN的EE性能，并且还表明部署更多的小小区可以为EE覆盖提供益处，但是如果小小区密度超过阈值，则EE改善变得饱和。本文的研究不仅可以为未来网络的实际设计提供参考，而且可以为HCN网络的流量分流提供指导。
2018-01-05 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
Energy Efficiency of Cross-Tier Base Station Cooperation in Heterogeneous Cellular Networks
异构蜂窝网络（HetNet）将被部署用于未来的无线通信以满足不断增长的移动业务需求。然而，小型小区的密集和随机部署以及它们的不协调操作引起了对能量效率的重要关注。基站（BS）协作被设置为在管理HetNet中的干扰中发挥关键作用。在本文中，我们考虑在下行链路HetNet中，来自不同层次的BS在各自的合作集群内共同发送相同的数据到一个典型的用户，并进一步优化的能量效率性能的BS合作。首先，基于所提出的聚类模型，我们推导出的空间平均速率使用随机几何工具。此外，我们制定了一个最小的空间平均速率约束的功率最小化问题，并得出最佳接收信号强度（RSS）阈值的近似结果。基于这些结果，我们有效地解决了如何设计适当的RSS阈值的问题，同时考虑到空间平均速率和能源效率之间的权衡。仿真结果表明，我们提出的聚类模型比几何聚类模型更节能，在我们提出的聚类模型下，部署一个两层的HetNet是显着更节能相比，一个宏观的网络。
2014-06-07 cs.IT math.IT
Heterogeneous Cellular Networks with Flexible Cell Association: A Comprehensive Downlink SINR Analysis
在本文中，我们开发了一个易于处理的框架，在下行链路异构蜂窝网络（HCN）的SINR分析灵活的小区关联政策。HCN被建模为多层蜂窝网络，其中每层的基站（BS）被随机地定位并且具有特定的发射功率、路径损耗指数、空间密度和朝向接纳移动用户的偏置。例如，与宏小区相比，微微小区通常将具有较低的发射功率、较高的路径损耗指数（较低的天线）、较高的空间密度（每个宏小区有许多微微小区）以及正偏置，使得积极鼓励宏小区用户使用负载较轻的微微小区。在本文中，我们隐含地假设所有的基站有完整的队列，未来的工作应该放松。对于该模型，我们推导出了典型用户在整个网络或某一层中的中断概率，它等价于下行链路SINR累积分布函数。结果是准确的所有信干噪比，和他们的表达式承认相当简单的封闭形式在一些似是而非的特殊情况下。我们还推导出典型用户的\emph{average ergodic rate}和\emph{minimum average user throughput} --每层中一个小区所支持的平均用户吞吐量中的最小值。我们观察到，无论是BS或层的数量改变中断概率或平均遍历率在干扰有限的满载HCN与无偏小区关联（无偏置），并观察偏置如何改变各种指标。
2011-07-19 cs.IT math.IT
Serving Distance and Coverage in a Closed Access PHP-Based Heterogeneous Cellular Network
异构蜂窝网络（HCN）通常在不同类型的基站（BS）之间表现出空间分离（本文中称为层）。例如，运营商通常不会在宏小区附近部署微微小区，从而导致微微小区和宏小区的位置之间的分离。这种分离最近已被捕获的泊松孔过程（PHP）与孔中心的位置的宏单元通过建模的小细胞的位置。由于禁区的存在，所得到的模型的分析是显着更复杂的比较流行的泊松点过程（PPP）为基础的模型。在本文中，我们推导出一个紧约束的分布上的距离的一个典型的用户的PHP的最近点。由于这个距离的确切分布是未知的，它通常是近似的文献。对于这个模型，我们然后提供两种情况下的两层封闭接入HCN中的典型用户的下行链路覆盖概率的严格表征：（i）典型用户由最近的宏小区服务，以及（ii）典型用户由其最近的小小区服务。所提出的方法可以扩展到分析其他感兴趣的相关情况，例如，基于PHP的开放获取HCN中的覆盖。
2017-04-10 cs.IT math.IT
Coexistence of Wi-Fi and Heterogeneous Small Cell Networks Sharing Unlicensed Spectrum
作为地面无线通信中的两个主要参与者，Wi-Fi系统和蜂窝网络具有不同的起源，并且在很大程度上分别演进。受指数增长的无线数据需求的推动，蜂窝网络正朝着异构和小小区网络架构演进，其中期望小小区提供非常高的容量。然而，由于蜂窝网络的许可频谱有限，通过网络致密化实现容量增长的任何努力都将面临严重的小区间干扰的挑战。有鉴于此，最近的标准化发展已经开始考虑蜂窝网络使用未授权频带的机会，包括当前由Wi-Fi、Zigbee和一些其他通信系统使用的2.4GHz和5GHz频带。在本文中，我们将探讨Wi-Fi和4G蜂窝网络共享未授权频谱的共存。我们介绍了一种网络架构，其中小型小区使用Wi-Fi系统在其中操作的相同的未授权频谱，而不影响Wi-Fi系统的性能。我们提出了一种无优先级的几乎空白子帧（ABS）方案来减轻小小区对Wi-Fi系统的同信道干扰，并提出了一种基于小小区估计附近Wi-Fi接入点的密度以促进它们在共享相同的未授权频谱的同时共存的干扰避免方案。仿真结果表明，所提出的网络架构和干扰避免方案可以在保持Wi-Fi系统服务质量的前提下，显著提高4G异构蜂窝网络的容量。
2015-05-05 cs.IT math.IT
An Effective Handover Analysis for the Randomly Distributed Heterogeneous Cellular Networks
切换率是无线蜂窝网络中指导移动性管理和资源管理的重要指标之一。在文献中，针对同构蜂窝网络，分别采用正六边形覆盖模型和随机几何模型推导出了切换速率的数学表达式，但对于异构蜂窝网络，还没有可靠的结果。最近，随机几何建模已被证明可以很好地模拟HCN的实际部署，并已被广泛用于分析HCN。本文利用随机几何建模方法对HCN进行了有效的切换分析，并利用无穷小方法推导了广义多层场景下切换率的数学表达式，通过推导一些有意义的推论对结果进行了讨论，最后通过多步行模型的计算机模拟验证了分析的正确性。通过我们的分析，我们发现，在HCN的切换率是相关的许多因素，如基站的密度和发射功率，用户的速度分布，偏置因子，通过损耗因子等，虽然我们的分析侧重于多层HCN的情况下，分析框架可以很容易地扩展到更复杂的场景，并可能为未来的研究提供一些启示。
2015-01-07 cs.IT cs.NI 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
Energy-Efficient Heterogeneous Cellular Networks with Spectrum Underlay and Overlay Access
在本文中，我们提供了联合子载波分配和功率分配方案的服务质量（QoS）约束的能量效率（EE）优化在下行链路的正交频分多址（OFDMA）为基础的双层异构蜂窝网络（HCN）。考虑到频谱效率（SE）得到充分利用的CDMA传输，EE解决方案涉及解决复杂的混合组合和非凸优化问题。通过对原问题进行适当的分解，并利用EE函数的拟线性，提出了一种双层资源分配方法，并利用两凹函数差近似、逐次凸近似和梯度搜索方法给出了完整的求解方法.另一方面，来自频谱接入的固有层间干扰可能使EE降级，特别是在密集的小小区部署和大带宽利用下。因此，我们开发了一种新的资源分配的频谱覆盖接入和资源效率（RE）（归一化EE-SE权衡）的概念的基础上的方法。具体地，在这种情况下分离优化过程，使得首先确定宏小区最佳RE和对应带宽，然后最大化利用剩余频谱的小小区的EE。仿真结果证实了理论研究结果，并表明，所提出的资源分配计划可以接近最优EE与每个策略是在一定的系统设置下的优势。
2016-10-30 cs.IT math.IT
Feedback Design for Multi-Antenna K-tier Heterogeneous Downlink Cellular Networks
我们描述了一个非合作和合作类型的有限反馈的K层异构网络的遍历频谱效率。在非合作的情况下，多天线基站（BS）使用基于有限反馈的最大比传输服务于单天线用户。在协作情况下，通过使用跨层的动态集群来形成BS协调集合，其中通过使用也基于有限反馈的多小区迫零来减轻集群内干扰。基于随机几何模型的网络，我们推导出解析表达式的遍历频谱效率作为系统参数的函数。利用得到的表达式，我们制定反馈划分问题，并获得解决方案，以提高遍历谱效率。仿真结果表明，频谱效率的改善，通过使用所获得的反馈分区。我们的主要发现如下：1）在非合作情况下，反馈仅在特定层中有用，如果平均干扰足够小。2)在合作的情况下，分配更多的反馈给更强的集群内BS是有效的。3)在这两种情况下，得到的解决方案不改变瞬时信号干扰比。
2017-11-22 cs.IT math.IT
Mode Selection and Spectrum Partition for D2D Inband Communications: A Physical Layer Security Perspective
本文从物理层安全（PLS）的角度研究了蜂窝网络中带内设备到设备（D2 D）通信的模式选择和频谱划分的基本问题。我们考虑允许每个D2 D对概率性地在蜂窝和覆盖模式之间切换的模式选择方案，以及其中系统频谱在蜂窝和覆盖D2 D通信之间正交划分的频谱划分方案。我们首先开发了一个通用的理论框架来模拟蜂窝用户的保密中断/保密容量性能和D2 D对的中断/容量性能，并进行性能优化，以确定最佳的模式选择和频谱划分，以实现保密容量最大化和保密中断概率最小化。最后，通过一个案例研究，展示了该理论框架在性能建模和优化中的应用，并说明了模式选择和频谱划分对带内D2 D通信PLS性能的影响。
2018-02-09 cs.IT math.IT
Joint User Association and Power Control for Load Balancing in Downlink Heterogeneous Cellular Networks
在传统的关联中，我们利用有效速率来代替可达速率，设计了两种异构蜂窝网络中的负载均衡关联方案，这两种关联方案都是以最大化有效速率之和为目标的问题。在这两种方案中，一种只考虑用户关联，而另一种在进行用户关联的同时引入功率控制以减轻干扰和降低能量消耗。由于有效速率与某个基站的负载和某个用户的可达速率密切相关，因此它可以作为HCN中负载均衡的关联方案的关键因素。为了解决无功率控制的关联问题，我们设计了一个单层迭代算法，将原优化问题的比率和形式转化为参数化的多项式形式。将该算法与功率控制算法相结合，提出了一种求解带功率控制的关联问题的两层迭代算法。特别地，外层使用无功率控制问题的算法来执行用户关联，并且内层使用功率更新函数（PUF）来更新每个BS的发射功率。最后，我们给出了算法的收敛性和复杂性分析。仿真结果表明，所提方案的性能优于传统的用户关联方案，联合用户关联和功率控制的方案比传统方案和其他卸载方案具有更高的负载均衡增益和能量效率。
2016-07-04 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
Security-Reliability Tradeoff for Distributed Antenna Systems in Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们调查的物理层安全的频谱共享异构蜂窝网络由一个宏小区和一个小小区，其中一个被动窃听者被假定为挖掘的宏小区和小小区的传输。在宏小区中，配备有多个分布式天线的宏基站（MBS）通过机会发射天线向宏用户（MU）发送其机密信息。同时，在小小区中，小基站（SBS）在MBS所使用的相同频谱上向小用户（SU）发送。我们提出了一个干扰消除的机会天线选择（IC-OAS）计划，以提高异构网络的物理层安全性。具体地说，MBS通过机会分布式天线向MU发送其机密消息时，在MBS处人为地设计并发射特殊信号，以确保消除MU处接收到的来自SBS的干扰。为了进行比较，传统的干扰受限的机会天线选择（IL-OAS）被认为是一个基准。我们的特点的安全性-可靠性权衡（SRT）的建议IC-OAS和传统的IL-OAS计划在推导其封闭形式的表达式的拦截概率和中断概率。仿真结果表明，与传统的IL-OAS相比，IC-OAS不仅能为宏小区带来SRT优势，而且还具有通过增加分布式天线数量来改善小小区SRT的潜力。此外，通过联合考虑宏小区和小小区，所提出的IC-OAS方案的总体SRT被示出为在总和拦截概率与总和中断概率方面显著优于常规IL-OAS方法的总体SRT。
2018-10-19 cs.IT math.IT
