Application of Non-orthogonal Multiple Access in LTE and 5G Networks
作为多址接入家族的最新成员，非正交多址接入（NOMA）最近已经被提出用于3GPP长期演进（LTE），并且被设想为第五代（5G）移动网络的重要组成部分。NOMA的关键特征是在相同的时间/频率/代码，但具有不同的功率电平，这产生了显着的频谱效率增益比传统的正交MA服务多个用户。本文提供了一个系统的治疗这一新兴技术，从它的组合与多输入多输出（MIMO）技术，合作NOMA，以及NOMA和认知无线电之间的相互作用。本文还回顾了有关在LTE和5G网络中实施NOMA的标准化活动的最新进展。
2016-10-31 cs.IT math.IT
Energy Efficient and Fair Resource Allocation for LTE-Unlicensed Uplink Networks: A Two-sided Matching Approach with Partial Information
无执照LTE（LTE-U）最近引起了全世界的兴趣，以满足蜂窝流量数据的爆炸式增长。通过使用载波聚合（CA），授权和未授权频带被集成以增强传输容量，同时保持可靠和可预测的性能。由于可能存在其他传统的未授权频带用户，例如Wi-Fi用户，因此LTE-U用户必须与他们共享相同的未授权频带。因此，一种优化的资源分配方案来确保LTE-U用户和传统的未授权频带用户之间的公平性对于LTE-U网络的部署至关重要。在本文中，我们研究了一个能量有效的资源分配问题，在LTE-U与其他无线网络共存，其目的是在不同的无线接入网络（RAN）的用户之间的公平性保证。我们制定的问题作为一个多目标优化问题，并提出了一个半分布式匹配框架的部分信息为基础的算法来解决它。我们证明了我们的贡献与模拟，其中考虑了各种网络密度和流量负载水平。
2018-08-26 cs.IT math.IT
Coded Caching in Partially Cooperative D2D Communication Networks
回程业务正成为无线和蜂窝网络（例如，4G-LTE和5G），对在线视频流的需求不断增长。将流行内容缓存在网络用户的缓存存储器中（例如，移动设备）是减少网络高峰期间业务量的有效技术。然而，由于这些网络的动态性质、用户隐私设置或能量限制，一些用户可能在缓存过程期间不可用或不打算参与。在本文中，我们提出了设备到设备的通信网络中的一组用户表现出自私的特点缓存计划。自私用户与非自私用户一起将缓存流行内容，但不会与其他用户共享其有用的缓存内容以满足用户请求。我们表明，我们提出的计划是能够满足任何任意用户的请求下的部分合作的网络用户。
2017-09-19 cs.IT math.IT
Echo State Networks for Self-Organizing Resource Allocation in LTE-U with Uplink-Downlink Decoupling
其中用户可以在异构小小区网络（SCN）的上行链路和下行链路中与不同基站相关联的上行链路-下行链路解耦最近引起了极大的关注。然而，大多数现有的工作集中在LTE SCN中的简单关联机制，其仅在授权频带中操作。相比之下，在本文中，针对在未许可频带（LTE-U）中并入LTE的SCN研究了具有上行链路-下行链路解耦的资源分配的问题。这里，用户可以在与不同的基站相关联的同时接入授权和未授权频带。这个问题被制定为一个非合作的游戏，结合用户关联，频谱分配，和负载均衡。为了解决这个问题，提出了一种基于回声状态网络的机器学习框架的分布式算法，使用该算法，小型基站在仅具有关于网络和用户状态的有限信息的情况下自主地选择其最优频带分配策略。结果表明，所提出的算法收敛到一个平稳的混合策略分布，构成一个混合策略纳什均衡的研究游戏。仿真结果表明，所提出的方法产生了显着的收益，在第50百分位数的用户，达到60%和78%，分别相比，Q学习和Q学习没有解耦的总和率。结果还表明，ESN显着提供了一个相当大的减少信息交换的无线网络。
2016-10-11 cs.IT math.IT
Cooperative Slotted Aloha for Multi-Base Station Systems
我们介绍了一个框架，研究时隙Aloha与合作基站。假设一个地理邻近的通信模型，我们提出了几个解码算法与不同程度的基站的合作（非合作，空间，时间，时空）。通过空间协作，相邻基站在它们的覆盖重叠内收集用户时相互通知;时间协作对应于在每个站本地进行的（时间）连续干扰消除。我们分析了四种译码算法，并建立了几个基本结果。对于所有算法，峰值吞吐量（所有基站上每个时隙的解码用户的平均数量）随着基站的数量线性增加。此外，时间和空间-时间的合作表现出相对于归一化负载（每个站，每个时隙的用户数）的阈值行为。存在一个积极的负载$G^\star$，这样，低于$G^\star$，解码概率是渐近最大可能的，等于一个用户被至少一个基站听到的概率，与非合作解码和空间合作，我们表明，$G^\star$是零。最后，与时空合作，我们优化度分布，根据用户发送他们的数据包副本，最佳的是在一般情况下非常不同的单基站系统的相应的最佳分布。
2015-01-29 cs.IT math.IT
System Level Performance Evaluation of LTE-V2X Network
汽车是增长最快的联网设备之一。因此，需要车辆到一切（V2X）通信，即从车辆到车辆（V2 V）或车辆到基础设施（V2 I）传递信息，反之亦然。在本文中，主要关注的是车辆和路侧单元（RSU）之间的通信，通常被称为V2 I通信在多车道高速公路的情况下。此外，我们分析了网络相关的瓶颈，如车辆的最大数量，可以支持覆盖时，提供的长期演进高级（LTE-A）网络。性能评估是通过广泛的系统级模拟评估。结果表明，新的资源分配和干扰缓解技术，以实现所需的高可靠性要求，特别是当网络负载高。
2016-04-29 cs.IT cs.NI cs.PF
Range Assignment for Power Optimization in Load-Coupled Heterogeneous Networks
本文研究了在长期演进（LTE）异构网络（HetNet）中通过范围分配实现低功率节点（LPN）的传输能量优化问题。优化是受负载耦合模型，其中的细胞相互干扰。每个小区为其用户提供数据服务，以保持目标服务质量（QoS）。我们证明，无论存在的最大功率限制或其值，在满负荷运行是最佳的。我们通过选择LPN上的小区特定偏移来优化用户设备（UE）与小区之间的关联，从而执行能量最小化。此外，该优化问题被证明是NP-难的。提出了一种用于偏移量优化的禁忌搜索算法。对于每个偏移，TSO计算最优功率解决方案，使得所有小区都以满负载操作。数值结果表明，TSO优化总传输能量的显着性能改善，相比传统的解决方案，其中均匀偏移用于所有的LPN。
2017-06-21 cs.IT math.IT
Multi-Agent Reinforcement Learning for Cooperative Coded Caching via Homotopy Optimization
在小小区网络中引入协作编码缓存是一种很有前途的减少业务负载的方法。通过经由最大距离可分离（MDS）码对内容进行编码，编码的片段可以在小小区基站（SBS）处被集体地高速缓存以增强高速缓存效率。然而，内容流行度通常是随时间变化的，并且在实践中是未知的。因此，缓存内容预计将智能更新，考虑到有限的缓存存储和SBS之间的交互影响。为了应对这些挑战，我们提出了一个多智能体深度强化学习（DRL）框架，以智能地更新动态环境中的缓存内容。以最大限度地减少长期预期的前传流量负载为目标，我们首先将动态编码缓存建模为一个合作的多代理马尔可夫决策过程。由于MDS编码，产生的决策属于一类具有连续决策变量的约束强化学习问题。为了解决这个困难，我们定制构建一个新的DRL算法嵌入同伦优化到一个深确定性的策略梯度形式主义。接下来，授权缓存框架的复杂性和性能之间的有效权衡，我们提出了集中式，部分和完全分散的缓存控制应用派生的DRL方法。仿真结果表明，所提出的多智能体框架的优越性能。
2020-06-24 cs.IT math.IT
Generalized Secure Transmission Protocol for Flexible Load-Balance Control with Cooperative Relays in Two-Hop Wireless Networks
本文研究了两跳中继无线网络中不需要窃听者信道和位置信息的灵活负载均衡安全传输协议。现有的物理层保密框架下的中继协作安全传输协议不能提供灵活的负载均衡控制，这严重限制了其应用范围。本文扩展了传统的工作，提出了一种考虑负载均衡控制的通用传输协议，该协议中的中继从位于以$r$为半径、中心位于源和目的地中间的圆形区域（简称2 HR-（$r,k$））中的第一个$k$优选辅助中继中随机选择。该协议覆盖了作为特殊情况的可用工作，如在相等路径损耗的情况下具有最优中继选择（$r=\infty$，$k=1$）和具有随机中继选择（$r=\infty$，$k = n$，即系统节点的数量）的工作，在距离相关路径损耗的情况下具有从中继选择区域（$r \in (0, \infty), k = 1$）选择的中继的工作。理论分析进一步提供，以确定一个网络可以容忍的窃听者的最大数量，以确保在保密中断概率和传输中断概率方面的期望性能。分析结果还表明，在满足安全可靠要求的前提下，通过适当设置$r$和$k$，该协议能够均衡中继节点间的负载分配。
2013-01-09 cs.CR cs.IT cs.NI
Code-Expanded Random Access for Machine-Type Communications
在当前蜂窝标准中用于支持机器类型通信（MTC）的随机接入方法是传统的帧时隙ALOHA的衍生物，因此不能有效地支持高用户负载。受LTE中采用的随机接入方法的启发，我们提出了一种新型方法，该方法能够维持较宽的随机接入负载范围，同时保持物理层不变并在媒体接入控制层中引起微小变化。所提出的方案增加了可用的竞争资源的量，而不诉诸于增加系统资源，如竞争子帧和竞争帧。这种增加是通过创建随机访问码字将竞争空间扩展到码域来实现的。具体地，在所提出的方案中，用户通过在多个随机接入子帧中发送一个或不发送可用的LTE正交码来执行随机接入，从而创建用于竞争的接入码字。以这种方式，对于相同数量的随机接入子帧和正交码，可用竞争资源的量急剧增加，使得能够支持增加数量的MTC用户。我们提出的框架和分析所提出的代码扩展的随机访问方法，并表明我们的方法支持负载区域是目前的系统所无法达到的。
2012-07-02 cs.IT math.IT
A Practical Cooperative Multicell MIMO-OFDMA Network Based on Rank Coordination
无线网络的一个重要挑战是提高小区边缘性能，并使多流传输到小区边缘用户。目前，在文献中大量研究了依赖于多个天线和小区之间的协调的干扰减轻技术。OFDMA网络中的典型策略包括协调调度、波束成形和功率控制。在本文中，我们提出了一种新的和实用的类型的OFDMA下行链路网络的协调依赖于多个天线在发射机和接收机。传输等级，即\所有小区中的发送流的数量和用户调度被联合优化，以便最大化考虑用户之间的公平性的网络效用函数。介绍了一种以干扰定价机制为动力、依赖于主从结构的分布式协调调度器。所提出的方案基于考虑接收机干扰抑制能力的干扰小区的推荐秩的用户报告来操作。它引起非常低的反馈和回程开销，并实现高效的链路自适应。此外，它对信道测量误差是鲁棒的，并且适用于开环和闭环MIMO操作。通过系统级仿真，示出了在非协调LTE-A系统上的20%小区边缘性能增益。
2013-02-28 cs.IT math.IT
Flow-level performance of random wireless networks
我们研究了随机无线网络的流级性能。基站（BS）的位置遵循泊松点过程。活跃用户的数量和位置是动态的。我们将队列与每个BS相关联。BS的性能和稳定性取决于其负载。在某些情况下，可以导出载荷的全部分布。否则，我们推导出一阶和二阶矩的公式。网络上的线和平面上考虑。我们的模型是通用的，足以包括最近的无线网络，如4G（LTE）网络的功能。在密集的网络中，我们表明，小区间干扰功率成为正态分布，简化了许多计算。数值实验表明，在实际感兴趣的情况下，载荷分布可以很好地近似与已知的均值和方差的伽马分布。
2013-08-22 cs.IT math.IT
Energy Efficient Cooperative Strategies for Relay-Assisted Downlink Cellular Systems, Part I: Theoretical Framework
考虑认知对多个中继辅助基站传输的下行蜂窝系统能量效率的影响。该问题的动机是中继辅助解决方案在移动网络中的实际重要性，例如LTE-A，其中中继之间的合作有望大大提高系统的能量效率。我们研究了在基站的功耗和中继节点的合作和认知水平之间的根本权衡。通过将相同的消息分发给多个中继站，基站消耗更多的功率，但它使中继站之间的合作，从而使中继站之间的传输到目的地的多用户认知信道。由于干扰管理和相干合并增益，中继之间的协作允许用于从中继向终端用户发送的功率的降低。这些增益甚至在部分或单向发射机协作的情况下也存在，这是在认知信道（诸如认知干扰信道和具有认知中继的干扰信道）中的情况。因此，我们解决的问题，确定在继电器的最佳合作水平，从而导致最小的总功耗时，占由于认知的功率降低。一个实际的设计实例和数值模拟在配套文件（第二部分）。
2013-03-29 cs.IT math.IT
A Novel Coded Caching Scheme for Partially Cooperative Device-to-Device Networks
针对现有部分协作D2D网络编码缓存方案仅适用于高内存场景的局限，提出一种可在所有可行内存场景下运行的新方案，并推导传输负载下界，证明其在高内存场景下的最优性。
2025-09-02 cs.IT math.IT
Cooperative access networks: Optimum fronthaul quantization in distributed Massive MIMO and cloud RAN
我们考虑协作无线电接入网络架构，特别是分布式大规模MIMO和云RAN，考虑它们的相似性和差异。我们特别解决的主要挑战都由一个高容量的前传网络的实施，以链接的分布式接入点的中央处理单元，并考虑对上行链路性能的影响，以限制前传负载的量化接收信号。我们使用Bussgang分解以及一种新的方法来MMSE估计的信道和数据提供我们的分析的基础。
2018-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Radio Resource Allocation Algorithms for Multi-Service OFDMA Networks: The Uniform Power Loading Scenario
自适应无线电资源分配对于保证高带宽和功率利用以及满足关于下一代宽带多载波无线接入网络（如LTE和移动WiMAX）的异构服务质量请求是必不可少的。考虑下行链路OFDMA单小区场景，其中异构恒定比特率和尽力而为QoS简档共存，并且功率利用均匀功率加载（UPL）场景均匀地分布在系统带宽上。我们表达这个特定的QoS提供的情况下，在数学方面，作为一个著名的广义分配问题的变化回答在组合优化领域。基于这一概念，我们提出了两个启发式搜索算法，用于动态分配子信道的竞争QoS类和用户下执行多项式有界的成本。我们还提出了一个最佳的解决方案，并获得性能上界相同的问题，在合理的高执行时间的一个非线性规划模型。通过大量的仿真结果，我们表明，所提出的算法表现出很高的接近最优的性能，从而包括有吸引力的候选人在现代OFDMA为基础的系统中实现。
2012-11-16 cs.IT math.IT
Optimal Relay-Subset Selection and Time-Allocation in Decode-and-Forward Cooperative Networks
我们提出了最佳中继子集的选择和传输时间的解码和转发，半双工合作网络的任意大小。资源分配是通过最大化针对每个可能的活动中继子集获得的速率来获得的，并且针对每个集合的唯一时间分配可以通过求解线性方程组来获得。我们还提出了一个简单的递归算法的优化问题，减少了计算量，找到所需的矩阵求逆，并减少了所需的迭代次数。我们的研究结果，在停电率方面，确认的好处，增加潜在的继电器到一个小的网络和边际收益递减为一个更大的网络。我们还表明，优化的信道资源，确保更多的中继是活跃在一个更大的SNR范围内，线性网络星座显着优于网格星座。通过仿真，优化被证明是强大的节点编号。
2008-12-19 cs.IT math.IT
Joint Uplink and Downlink Relay Selection in Cooperative Cellular Networks
本文研究了协作蜂窝网络中的中继选择技术，其中用户终端充当移动中继，以帮助基站（BS）和移动台（MS）之间的通信。本文提出了一种新的中继选择方案，称为联合上行链路和下行链路中继选择（JUDRS）。具体来说，我们概括了JUDRS在两个关键方面：（i）中继联合选择上行链路和下行链路，使中继选择开销可以减少，（ii）我们考虑到最小化加权总的能量消耗MS，中继和BS通过考虑信道质量和业务负载条件的上行链路和下行链路。从信息论的角度分析了分集-复用的折衷关系，结果表明该方案在网络中协作终端的数量上实现了全空间分集。数值结果表明，与已有的最佳差信道选择算法和最佳谐波均值选择算法相比，该算法具有显著的能量效率增益。
2010-09-01 cs.IT math.IT
Cooperative Beamforming for Dual-Hop Amplify-and-Forward Multi-Antenna Relaying Cellular Networks
研究了放大转发中继蜂窝网络中基站、中继站和移动终端均配置多天线的线性波束形成设计问题。该设计基于最小均方误差准则，同时考虑了上行链路和下行链路的情况。研究发现，下行链路和上行链路波束成形设计问题具有相同的形式，可以使用具有相同结构的迭代算法来求解设计问题。针对上行链路系统满载或过载的具体情况，推导了一种新的波束形成算法，并揭示了它与现有的几种传统MIMO或多用户系统波束形成算法的关系。仿真结果证明了所提出的设计算法的性能优势。
2011-12-01 cs.IT math.IT
Cooperative Hierarchical Caching in 5G Cloud Radio Access Networks (C-RANs)
在过去几年中，云无线电接入网络（C-RAN）已经作为5G蜂窝网络的变革性架构而出现，其将云计算的灵活性和敏捷性带到无线通信中。与此同时，无线网络中的内容缓存已经成为降低内容访问延迟和回程流量负载的必要解决方案，这转化为用户体验质量（QoE）的改善和网络成本的降低。在这篇文章中，介绍了一种新的协作分层缓存（CHC）框架中的C-RAN的内容被联合缓存在基带单元（BBU）和无线电远程头（RRH）。与传统方法不同，BBU处的缓存（云缓存）在缓存层次结构中呈现了一个新的层，弥合了传统的基于边缘和基于核心的缓存方案之间的延迟/容量差距。跟踪驱动的模拟表明，CHC产生高达80%的高速缓存命中率的改善，平均内容访问延迟减少21%，回程流量负载减少20%相比，仅边缘缓存方案具有相同的总缓存容量。在结束本文之前，重点介绍了在C-RAN中部署内容缓存的几个挑战和有希望的机会，以实现以内容为中心的移动无线网络。
2017-04-08 cs.IT cs.NI math.IT
Hierarchical Resource Allocation in Femtocell Networks using Graph Algorithms
本文提出了一种分层的方法来资源分配在开放接入的毫微微蜂窝网络。毫微微小区网络中的主要挑战是干扰管理，在我们的系统中，基于长期演进（LTE）标准，干扰管理转换为应该从哪个毫微微小区接入点（FAP）向哪个用户分配哪个物理资源块（或其部分）。全局最优解需要整数规划，并且在数学上难以处理。我们提出了一个分层的三阶段的解决方案：第一，每个FAP的负载估计考虑到连接到FAP的用户的数量，他们的平均信道增益和所需的数据率。第二，基于每个FAP的负载，以通过对修改的干扰图着色来最小化干扰的方式将物理资源块（PRB）分配给FAP。最后，在每个FAP处考虑用户的瞬时信道增益来执行资源分配。这种次优方法的两个主要优点是显著降低了计算复杂度，并且所提出的算法仅使用在执行相关优化步骤的节点处已经可能可用的信息。在基于LTE标准的网络中评估所提出的解决方案的性能。
2012-02-24 cs.IT cs.NI math.IT
Secure and Reliable Transmission with Cooperative Relays in Two-Hop Wireless Networks
研究了在两跳中继无线网络中，在不需要窃听者信道和位置信息的情况下，信息的安全可靠传输问题。以往的工作主要研究无限网络及其渐近行为和缩放定律结果，而本文主要研究一个更实际的有限节点网络，并探讨了网络在保证所需的保密性和可靠性时所能容忍的窃听者数目的相应精确结果.为了在有限网络中实现安全可靠的信息传输，本文考虑了两种传输协议，一种是采用最优但复杂的中继选择过程，负载均衡能力较差;另一种是采用随机但简单的中继选择过程，负载均衡能力较好。理论分析进一步提供，以确定一个网络可以容忍的独立的和均匀分布的窃听者的确切和最大数量，以满足指定的要求，在最大保密中断概率和最大传输中断概率允许。
2012-11-29 cs.CR cs.IT cs.NI
Lifetime Improvement of Wireless Sensor Networks by Collaborative Beamforming and Cooperative Transmission
延长电池供电设备的网络寿命是无线传感器网络中允许分布式节点之间不间断信息交换的关键设计问题。协作波束形成（CB）和协作传输（CT）最近已经作为新的通信技术出现，其使得能够实现和利用协作/协作节点之间的有效资源共享。在本文中，我们寻求最大限度地提高传感器网络的生命周期，使用新的想法，靠近的节点可以使用CB/CT，以减少负载，甚至避免数据包转发请求的节点，有关键的电池寿命。首先，我们研究CB/CT的有效性，以提高信号强度在一个遥远的目的地使用能量在附近的节点。然后，一个2D磁盘的情况下进行分析，以评估所产生的性能改善。对于一般的网络，如果信息产生率是固定的，新的路由问题被制定为一个线性规划问题，否则，路由的成本是动态调整的剩余能量的量和CB/CT的有效性。从分析和仿真结果可以看出，所提出的计划可以提高约90%的寿命在2D磁盘网络和一般网络的约10%，相比现有的计划。
2007-04-25 cs.IT math.IT
Lifetime Improvement in Wireless Sensor Networks via Collaborative Beamforming and Cooperative Transmission
协作波束形成（CB）和协作传输（CT）最近已经作为可以有效地利用协作/协作节点来创建虚拟多输入/多输出（MIMO）系统的通信技术出现。延长由电池供电的节点组成的网络的生命周期是无线传感器网络设计和运行中的一个关键问题。本文考虑了网络生命周期的影响，允许靠近的节点使用CB/CT，以减少负载，甚至避免数据包转发请求的节点，有关键的电池寿命。首先，CB/CT在提高信号强度在一个遥远的目的地使用附近的节点的能量的有效性进行了研究。然后，通过这种技术所获得的性能改善进行了分析，为一个特殊的2D磁盘的情况。此外，对于一般的网络，其中信息生成速率是固定的，一个新的路由问题被制定为一个线性规划问题，而对于其他一般的网络，路由的成本是动态调整，根据剩余的能量和CB/CT的有效性。从分析和仿真结果可以看出，所提出的方法可以减少约90%的能量消耗节点的有效载荷在特殊情况下的网络考虑和提高约10%的一般网络的生命周期，与现有的技术相比。
2007-04-26 cs.IT math.IT
Proportional Fair Traffic Splitting and Aggregation in Heterogeneous Wireless Networks
流量负载均衡和资源分配在利用多无线电无线网络的密集和日益异构的部署方面起着至关重要的作用。跨不同接入点（AP）/无线电接入技术（RAT）的业务聚合已经成为最近引入的关于LTE双连接和LTE-WLAN聚合（LWA）的蜂窝标准的重要特征。针对AP不一定并置的场景的低复杂度业务拆分解决方案是运营商非常感兴趣的。在本文中，我们考虑的情况下，每个用户的流量可以跨宏小区和LTE或WiFi小小区由非理想的回程链路连接的分裂，并开发一个封闭的形式的解决方案，最佳的聚合占回程延迟。最佳解决方案适合于基于“注水”的解释，其中通过宏小区发送的用户业务的分数与该宏小区上的用户峰值容量和其在小小区上的吞吐量的比率成比例。使用全面的系统级仿真，所开发的最佳解决方案，以提供大量的边缘和中值吞吐量增益超过目前的3GPP-WLAN互通解决方案的算法代表。对于希望在现有WLAN部署中引入聚合解决方案的运营商来说，可实现的性能优势是有希望的。
2016-03-26 cs.IT cs.NI math.IT
Random Caching Based Cooperative Transmission in Heterogeneous Wireless Networks
异构无线网络（HetNets）中的基站协作是提高网络性能的有效途径，但同时也给回程带来了巨大挑战。另一方面，在小型基站（SBS）处的高速缓存被认为是减少HetNet中的回程负载的有效方式。在本文中，我们共同考虑SBS缓存和合作在下行链路大规模的HetNet。我们提出了两个SBS合作传输方案下的随机缓存在SBS的缓存分布作为一个设计参数。使用随机几何的工具，并采用适当的积分变换，我们首先推导出一个易于处理的表达式，成功的传输概率下的每一个计划。然后，在每种方案下，我们考虑成功的传输概率最大化通过优化缓存分布，这是一个具有挑战性的非凸目标函数的优化问题。通过探索最优性的性质，并利用优化技术，在每一个方案下，我们得到了一个局部最优解的一般情况下，在一些特殊情况下的全局最优解。与文献中的一些现有缓存设计相比，最流行的缓存，i.i.d.缓存和均匀缓存的性能比较，每种方案下的最优随机缓存都能获得更好的成功传输概率性能。分析和优化结果为实际HetNet的设计提供了有价值的见解。
2017-01-20 cs.IT math.IT
Cooperative Transmission for Wireless Relay Networks Using Limited Feedback
为了在半双工无线中继网络中获得可用的性能增益，先前已经提出了几种合作方案，分别使用分布式空时编码或分布式波束成形用于不具有信道状态信息（CSI）和具有信道状态信息（CSI）的发射机。然而，这些方案通常具有相当高的实现和/或解码复杂度，特别是当中继器的数量很高时。在本文中，我们提出了一个简单的低速率反馈为基础的方法，以实现最大的多样性，具有较低的解码和实现复杂度。为了进一步提高所提出的方案的性能，二阶信道统计的知识被用来设计长期的功率负载，通过最大化接收机的信噪比（SNR）与适当的约束。这个最大化问题近似的凸可行性问题，其解决方案被证明是接近最佳的错误概率。随后，为了提供对反馈错误的鲁棒性，并进一步降低反馈速率，提出了一种扩展版本的分布式Alamandro码。它还表明，我们的计划可以推广到差分传输的情况下，它可以应用于无线中继网络，在接收端没有可用的CSI。
2009-07-29 cs.IT math.IT
Reinforcement Learning Based Cooperative Coded Caching under Dynamic Popularities in Ultra-Dense Networks
Southeast University（东南大学）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
对于具有无线回程的超密集网络，通常具有有限存储的小型基站（SBS）处的缓存策略对于满足大规模高数据率请求至关重要。由于内容的流行度随着时间的变化在一个未知的方式，我们利用强化学习（RL）设计一个合作的缓存策略与最大距离可分离（MDS）编码。我们将基于MDS编码的协作缓存建模为马尔可夫决策过程，以捕获流行动态并最大化由SBS直接服务的长期预期累积流量负载，而无需访问宏基站。对于公式化的问题，我们首先通过将协作MDS编码嵌入到Q学习中来找到小规模系统的最优解。为了处理大规模的情况下，我们近似的状态-行动价值函数抽象。近似函数只包括少量的可学习参数，使我们能够提出一种快速有效的动作选择方法，大大降低了复杂性。数值结果验证了所提出的基于RL的算法的最优性/近最优性，并显示了与基线计划相比的优越性。它们对不同的环境也表现出良好的鲁棒性。
2020-03-08 cs.IT cs.LG math.IT
Max-min Fairness of K-user Cooperative Rate-Splitting in MISO Broadcast Channel with User Relaying
协作速率分裂（CRS）策略依赖于发射机处的线性预编码速率分裂和中继用户对公共消息的机会性传输，最近已被证明优于典型的非协作速率分裂（NRS），两用户多输入单输出广播信道中的协作非正交多址接入和空分多址用户中继。在这项工作中，现有的两个用户的CRS传输策略推广到K用户的情况下。我们研究了联合优化的预编码器，消息分裂，时隙分配，中继用户调度的目标是最大化用户之间的最小速率的问题。首先提出了一种有效的自组织中继协议，然后提出了一种基于连续凸近似（SCA）的算法，以联合优化时隙，预编码器和消息分裂。数值结果表明，在广泛的网络负载和用户部署的最坏情况下，CRS实现的可达速率显着增加比NRS和SDMA。重要的是，所提出的基于SCA的算法显着降低了计算复杂度没有任何速率损失相比，在文献中的CRS的传统算法。因此，我们得出结论，所提出的K用户CRS比现有的传输方案更强大。
2020-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Max-Min Fairness of Rate-Splitting Multiple Access with Finite Blocklength Communications
速率分割多址接入（RSMA）已经成为一个灵活而强大的无线网络框架。在本文中，我们调查的用户公平性的下行链路多天线RSMA在短分组通信与/不合作（用户中继）传输。我们设计最佳的时间分配和线性预编码器，最大限度地提高最大最小公平（MMF）率与有限块长度（FBL）的约束。在较宽的网络负载范围内，研究了MMF速率与RSMA块长度的关系，以及协作传输的影响。数值结果表明，RSMA可以实现与非正交多址（NOMA）和空分多址（SDMA）相同的MMF速率，具有更小的块长度（因此更低的延迟），特别是在协作传输部署中。因此，我们得出结论，RSMA是一个很有前途的多址接入，以保证用户的公平性，在低延迟通信。
2022-12-14 cs.IT eess.SP math.IT
Fairest Constant Sum-rate Transmission for Cooperative Data Exchange: An M-convex Minimization Approach
我们考虑了一组无线客户端之间的协同数据交换（CDE）的公平性问题。在该系统中，每个客户端最初获得分组的子集。它们交换数据包，以便重建整个数据包集。我们研究的问题，如何找到一个传输策略，分配的通信负载最均匀的所有策略，具有相同的总和速率（传输的总次数），并实现普遍的恢复（当所有客户端恢复数据包集的情况）。我们将这个问题转化为一个离散的极小化问题，并证明了它的$M$ -凸性。我们表明，我们的结果也可以证明在以前的工作中所示的可行域的子模块性，并密切相关的子模块约束下的资源分配问题。为了解决这个问题，我们建议使用最速下降算法（SDA）的基础上$M$凸。通过改变客户端和数据包的数量，我们比较SDA与基于子模块的确定性算法（DA）的收敛性能和复杂度。结果表明，对于寻找最公平和最小总速率的CDE策略问题，当客户端数为5时，SDA比DA更有效。
2015-02-12 cs.DM cs.IT math.IT
Processing Load Allocation of On-Board Multi-User Detection for Payload-Constrained Satellite Networks
针对巨型星座直连卫星海量接入场景下集中式星上多用户检测复杂度过高的问题，提出协作卫星间处理负载分配方案，通过闭式权衡分析、二次等价变换及逐次下界近似求解，在有效载荷约束下实现和速率提升与复杂度降低。
2024-03-06 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Traffic Aggregation in Multi-RAT Heterogeneous Wireless Networks
流量负载均衡和无线资源管理是利用下一代“$5$ G”无线基础设施的密集和日益异构部署的关键。用于聚合来自多个无线电接入技术（RAT）和/或接入点（AP）的用户业务的策略在这样的异构网络（HetNet）中将是至关重要的，但是没有被很好地研究。在本文中，我们开发了一个低复杂度的解决方案，最大限度地提高了$α$ -最佳的网络效用，利用多链路聚合（同时连接到多个RAT/AP）的网络中的用户的能力。网络效用最大化公式有和速率最大化（$α=0$）、最小速率最大化（$α\to \infty$）和比例公平（$α=1$）作为其特例。还针对用户聚合来自最多两个AP/RAT的流量的特殊情况开发了封闭形式，因此可以应用于LTE-WLAN聚合（LWA）和LTE双连接解决方案等实际场景。它示出，所需的目标也可以通过分散的实现，需要一系列的用户和网络之间的消息交换来实现。使用全面的系统级仿真，它表明，多链路聚合的最佳利用导致单RAT/AP选择技术的大幅吞吐量增益。
2016-03-26 cs.IT cs.NI 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
