Transmission Control of Two-User Slotted ALOHA Over Gilbert-Elliott Channel: Stability and Delay Analysis
本文研究了Gilbert-Elliott信道上两用户时隙ALOHA系统的稳定域和平均时延的计算问题，其中用户具有信道状态信息，并根据信道状态自适应调整其传输概率。每个通道有两种状态，即“好”和“坏”状态。在"坏"状态下，假设信道处于深度衰落，并且传输失败的概率为1，而在"好"状态下，存在一些正的成功概率。我们计算的稳定区域，没有多包接收能力，以及平均延迟没有MPR。我们的结果表明，受控S-ALOHA的稳定区域总是一个超集的稳定区域的非受控S-ALOHA。此外，如果信道往往是在“坏”状态的时间比例长，那么稳定区域是一个凸多面体严格包含TDMA稳定区域和最佳传输策略是发送概率1每当节点有数据包，它示出了这种策略是延迟最优的。另一方面，如果信道更经常地趋于处于“良好”状态，则稳定区域由凸曲线限定，并且是TDMA稳定区域的严格子集。我们还表明，通过允许MPR功能来增强物理层可以显着提高性能，同时简化MAC层设计，在某些条件下不需要调度。此外，它表明，传输控制不仅允许处理更高的稳定到达率，但也导致较低的延迟相同的到达率相比，普通的S-ALOHA。
2011-06-11 cs.IT math.IT
Secure On-Off Transmission Design with Channel Estimation Errors
物理层安全技术是近年来无线网络通信安全技术的一个重要补充。目前物理层安全的研究和发展往往是基于理想的假设，完善的信道知识或可变速率传输的能力。在这项工作中，我们研究的安全传输设计在更实际的情况下，考虑在接收机的信道估计误差和调查固定速率和可变速率传输。假设准静态衰落信道，我们设计了安全的开关传输方案，以最大限度地提高吞吐量的保密中断概率的约束。对于给定的和固定的编码速率的系统，我们展示了如何最佳的开关传输阈值和可实现的吞吐量的窃听者的信道上的知识量的变化。特别是，我们的设计涵盖了有趣的情况下，窃听者也使用从发射机发送的导频，以获得不完美的信道估计。一个有趣的观察是，使用太多的导频功率可能会损害安全传输的吞吐量，如果合法的接收机和窃听者都有信道估计错误，而安全传输总是受益于增加导频功率时，只有合法的接收机有信道估计错误，但没有窃听者。当编码率是可控的参数设计，我们进一步推导出一个非自适应和自适应速率传输方案，通过联合优化的编码率和开关传输阈值，以最大限度地提高安全传输的吞吐量。
2013-10-01 cs.IT math.IT
Optimal Online Transmission Policy for Energy-Constrained Wireless-Powered Communication Networks
本文研究了在给定能量预算的无线供电通信系统中，在线传输策略的设计。系统设计目标是利用无线供电节点的能量存储能力最大化系统的长期吞吐量。我们制定的设计问题作为一个约束马尔可夫决策过程（CMDP）的问题，并通过拉格朗日方法获得在每个衰落块的发射功率和时间分配的最优策略。为了研究不同场景下的系统性能，采用不同的系统参数进行了数值仿真。我们的仿真结果表明，最优策略显着优于短视的政策，只最大化吞吐量在当前衰落块。此外，发射功率和时间的最优分配被证明是不敏感的调制和编码方案的变化，这有利于其实际实现。
2019-02-25 cs.IT math.IT
Keyless Semi-Quantum Point-to-point Communication Protocol with Low Resource Requirements
完全量子能力的设备可以提供安全的通信，但考虑到当前的技术，它们很难便携。此外，传统的便携式设备无法构建抵抗量子计算机的通信信道。因此，无法保证便携式设备上的通信安全性。半量子通信（SQC）试图通过降低接收器所需的量子能力来打破困境，以便可以在便携式设备上实现安全通信。然而，所有SQC协议都具有低量子比特效率和复杂的硬件实现。涉及量子纠缠的协议要求线性的纠缠保持时间（EPT）和线性的量子寄存器大小。在本文中，我们提出了两个新的无密钥SQC协议，解决上述弱点。它们被命名为经济无钥半量子点对点通信（EKSQPC）和速率估计EKSQPC（REKSQPC）。它们实现了理论上恒定的最小EPT和quregister大小，而不管消息长度。我们表明，新的协议，具有低开销，可以检测测量和重放攻击（MRA）。REKSQDC能够承受传输损害和环境干扰。这些协议基于一种新的量子消息传输操作，称为Tele-Fetch。像QKD一样，它们的强度取决于物理原理，而不是数学复杂性。
2018-12-03 cs.IT math.IT quant-ph
Queueing Analysis for Block Fading Rayleigh Channels in the Low SNR Regime
无线衰落信道同时受到信道衰落和加性高斯白噪声（AWGN）的影响.结果，衰落信道不可能在不使用缓冲器的情况下支持恒定速率的数据流。在本文中，我们考虑在低信噪比（SNR）制度的信息传输在一个无限缓冲区辅助块瑞利衰落信道。我们的特点的信道的传输能力的固定队列长度分布，分组延迟，以及数据率。基于每个块中信道所提供服务的无记忆特性，我们将传输过程表示为离散时间离散状态$D/G/1$调度问题。所得到的结果提供了一个完整的块瑞利衰落信道的特性，并可以扩展到有限缓冲区辅助传输。
2017-12-14 cs.IT math.IT
Analysis of D2D Communication with RF Energy Harvesting and Interference Management
具有射频能量收集（RFEH）和增强的干扰管理方案的设备到设备（D2D）底层蜂窝网络是提高下一代无线网络的频谱和能量效率的有希望的候选。在本文中，我们提出了一种基于时分双工（TDD）的协议，其中允许设备从基站的下行链路传输中收获能量，同时控制上行链路中D2D和蜂窝通信之间的干扰。我们提出了两种传输协调方案，分别基于固定传输概率（FTP）和自适应传输概率（ATP）。在FTP中，已经收集到足够能量的D2D发射机可以以固定概率发起数据传输。因此，在ATP中，设备利用其感测能力来获得发射设备之间的改进的协调和干扰控制。我们评估网络的性能，提出了一个准确的能量模型，并利用随机几何工具。中断概率和D2D和速率的结果揭示了传输协调对网络性能的重要性。这些观察结果给出了选择ATP方案参数的解决方案，该方案在D2D中断概率和传输用户数量之间实现了最佳权衡。
2020-02-05 cs.IT math.IT
SCSC: A Novel Standards-Compatible Semantic Communication Framework for Image Transmission
本文提出标准兼容的SCSC语义通信框架，通过可学习预处理网络和预编码合并增强网络，在MIMO信道上实现图像高效传输，可节省超过29%带宽并具有较低复杂度和良好泛化能力。
2025-01-06 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multi-Antenna Joint Communication and Radar Transmissions
速率分裂多址接入（RSMA）技术是一种基于多天线速率分裂（RS）技术的多用户多天线通信系统。在本文中，RSMA被引入作为一个统一的多址接入多天线雷达通信（RadCom）系统，其中的基站具有双重通信和雷达的能力，同时与下行链路用户和探测探测信号的方位角的利益。使用RS，消息被分成公共和私有部分，然后在预编码和传输之前被编码成公共和私有流。我们设计的消息分裂和预编码器的RadCom系统，使加权和速率（WSR）最大化，发射波束图近似所需的雷达波束图下的平均发射功率约束在每个天线。然后，我们提出了一个框架的基础上交替方向乘法（ADMM）来解决复杂的非凸优化问题。结果突出了RSMA的优点，统一RadCom传输和管理雷达和通信之间的干扰，在传统的空分多址（SDMA）技术。
2020-03-06 cs.IT eess.SP math.IT
Adaptive Mode Selection in Bidirectional Buffer-aided Relay Networks with Fixed Transmit Powers
我们考虑一个双向网络，其中两个用户交换信息的帮助下，一个缓冲器辅助中继。在用户1和用户2之间没有直接链路的这种网络中，存在六种可能的传输模式，即，四种点对点模式（用户1到中继、用户2到中继、中继到用户1、中继到用户2）、多址模式（两个用户到中继）和广播模式（中继到两个用户）。由于中继站处的缓冲能力，网络中的传输不限于遵守预定义的调度，并且因此，可以基于所涉及的链路的瞬时信道状态信息（CSI）自适应地使用双向中继网络中的所有传输模式。对于所考虑的网络，假设固定的用户和中继的发送功率，我们推导出最佳的传输模式选择策略，最大化的总和速率。所提出的策略在每个时隙中基于瞬时CSI从六种可能的传输模式中选择一种。仿真结果证实了所提出的协议相比，现有的协议的有效性。
2013-06-12 cs.IT math.IT
Robust Transmission Design for Active RIS-Aided Systems
针对主动RIS辅助系统中信道状态信息不完美的难题，本文提出一种基于统计CSI误差模型的鲁棒传输设计，通过交替优化最大化用户最小可达速率之和，显著优于仅利用估计CSI的基线方案。
2025-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Semantic Communications with World Models
针对极低带宽与多变信道下语义通信重建误差大的问题，提出WFM辅助的语义视频传输框架，结合深度反馈、分割辅助部分传输与主动传输策略，在保障任务性能的同时显著降低传输开销。
2025-10-27 cs.IT eess.IV math.IT
On the Stability of Random Multiple Access with Stochastic Energy Harvesting
在本文中，我们考虑的节点具有能量收集能力和电池存储收集的能量的随机访问。如果电池不空，每个节点尝试传输队列中的行首数据包。分组和能量到达队列和电池都建模为离散时间随机过程。本文的主要贡献是精确表征的稳定区域的数据包队列的能量收集率时，一对节点随机访问一个公共信道具有多包接收（MPR）能力。具有MPR能力的信道是无线信道建模的一般形式，其允许同时发送的分组的概率接收。在本文中得到的结果是相当普遍的情况下，无限的能量传输的碰撞信道和MPR能力的信道可以从我们的特殊情况下得出。此外，我们研究了电池的有限性对可实现的稳定区域的影响。
2012-11-01 cs.IT math.IT
Closed-form Approximation for Performance Bound of Finite Blocklength Massive MIMO Transmission
针对uRLLC场景下有限块长大规模MIMO传输的性能分析需求，本文推导了信道色散期望与方差的闭式表达式，给出了可达速率界，揭示了时延与空间自由度的反比例关系。
2023-07-19 cs.IT math.IT
Preempting to Minimize Age of Incorrect Information under Transmission Delay
我们研究的问题，优化决策的抢占式发射机，以尽量减少年龄的不正确的信息（AoII）时，通信信道具有随机延迟。我们考虑一个时隙时间系统，发射机观察马尔可夫源，并根据系统状态做出决定。在每个时隙中，发射机决定当信道忙时是抢占还是跳过。当信道空闲时，发射机决定是否发送新的更新。远程接收器基于其接收到的更新来估计马尔可夫源的状态。我们考虑一个通用的传输延迟，并假设传输延迟是独立和相同的分布为每个更新。本文的目的是优化发射机的决定，在每个时隙，以最大限度地减少AoII与通用的时间惩罚函数。为此，我们首先使用马尔可夫决策过程制定的优化问题，并推导出预期的AoIIs实现两个规范的抢占政策的解析表达式。然后，我们证明了最优策略的存在性，并提供了一个可行的值迭代算法来逼近最优策略。然而，值迭代算法将是计算昂贵的，如果我们想在近似相当大的信心。因此，我们分析了系统在两个典型延迟分布下的特性，并利用策略改进定理从理论上得到了相应的最优策略。最后，数值结果来说明所带来的性能改善的抢占能力。
2023-02-20 cs.IT math.IT
Multi-UAV Collaborative Sensing and Communication: Joint Task Allocation and Power Optimization
与单个无人机的有限感知覆盖和通信能力相比，多无人机协作能够提供更有效的感知和传输（S&T）服务。然而，现有的多无人机感知研究主要集中在互斥的任务分配和独立的数据传输上，没有充分发挥多无人机感知和通信的优势。基于此，本文提出了一种新的多无人机协同感知任务分配方案。虽然重复任务分配听起来可能违反直觉，但它实际上可以促进多个UAV之间的合作传输，从而减少整体感测任务完成时间。为了获得最优的任务分配和发射功率的建议方案，任务完成时间最小化问题。为了解决这个问题，复制传感任务分配的必要条件。对于复制感知的情况，所考虑的问题转化为单调优化，并解决了通用的Polyblock算法。为了在Polyblock算法的每次迭代中有效地评估任务完成时间，引入了新的辅助变量来解耦传输时间和功率的复杂联合优化。对于非复制感知的退化情形，导出了最优传输时间的封闭表达式
2022-11-24 cs.IT math.IT
Beamforming on the MISO interference channel with multi-user decoding capability
本文考虑了具有干扰解码能力的多输入单输出干扰信道（MISO-IC），使得干扰信号可以被解码并从接收信号中减去。在具有单用户解码的MISO-IC上，发射波束成形向量被经典地设计为在减轻所生成的干扰（干扰的迫零）或最大化期望用户处的能量之间达成折衷。在具有IDC的多天线IC中出现的特别有趣的问题是，发射机现在可能具有放大在非预期接收机处生成的干扰的动机，希望Rx具有更好的机会解码干扰并将其移除。这个概念完全改变了在最大化期望能量和减少生成的干扰之间进行平衡的先前范例，从而为波束成形设计策略开辟了新的维度。我们的贡献继续证明的最佳秩的发送预编码器，最佳的意义上的帕累托最优，因此和速率最优，是秩1。然后，我们调查合适的发射波束成形策略，不同的解码结构和特征的帕累托边界。作为该特征的应用，我们获得最大和速率点的候选集合，其至少包含和速率最优波束成形向量的集合。我们推导出最大比传输（MRT）的最优性条件。受MRT最优性条件的启发，我们提出了一种简单的算法，该算法在某些情况下实现了最大和率，在其他情况下与最大和率相比是次优的。
2011-07-02 cs.IT math.IT
Adaptive Power and Rate Control for Real-time Status Updating over Fading Channels
信息时代（AoI）由于其能够表征信息的新鲜度而受到广泛关注。为了改善衰落信道上的信息新鲜度，无线传输非常需要有效的调度方法。然而，由于信道的不稳定性和到达的随机性，优化AoI是非常具有挑战性的。在本文中，我们感兴趣的AoI最优传输与速率自适应传输方案中的缓冲感知系统。更具体地说，我们利用概率调度方法，以尽量减少AOI，同时满足平均功率约束。通过描述概率调度策略与约束马尔可夫决策过程（CMDP），我们制定了一个线性规划（LP）问题。在此基础上，提出了一种低复杂度的算法来获得最优调度策略，并证明了该策略属于一组半阈值策略。仿真结果表明，该算法能够以较低的计算复杂性度获得较好的实时的【形】服务，并验证了半阈值策略的最优性和计算复杂度的降低.
2020-02-21 cs.IT cs.SY eess.SY
