Communication in a Poisson Field of Interferers -- Part II: Channel Capacity and Interference Spectrum
在本文的第一部分中，我们提出了一个数学模型的通信受到网络干扰和噪声，其中的干扰是分散的，根据空间泊松过程，并在无线环境中的路径损耗，阴影，和多径衰落异步操作。我们确定了聚合干扰的分布和链路的错误性能。在这第二部分中，我们描述的能力的链路受到网络干扰和噪声。然后，我们提出了频谱中断概率（SOP）的概念，在无线网络中的通信节点产生的聚合射频发射的一个新的表征。我们提出了一些应用的SOP，即频谱法规的建立和隐蔽的军事网络的设计。所提出的框架捕捉所有重要的物理参数，影响总网络排放，但足够简单，提供的见解，可能是有价值的无线网络的设计和部署。
2010-01-26 cs.IT cs.NI math.IT
Partial Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) in Downlink Poisson Networks
非正交多址接入（NOMA）允许共享资源块的用户有效地重用频谱并以增加干扰为代价提高小区和速率$\mathcal{R}_{\rm tot}$。另一方面，正交多址（OMA）保证更高的覆盖。我们在一个大型的两用户下行链路网络中引入部分NOMA，以提供吞吐量和可靠性。相关联的部分重叠控制干扰，同时仍然提供频谱重用。部分重叠的性质还允许我们采用接收滤波来进一步抑制干扰。对于我们的部分NOMA设置中的信号解码，我们提出了一种称为灵活连续干扰消除（FSIC）解码的新技术。我们绘制了速率区域提取图，并与OMA和NOMA进行了比较。我们制定了一个问题，以最大限度地提高$\mathcal{R}_{\rm tot}$约束到每个用户的最低吞吐量要求，并提出了一种算法，找到一个可行的资源分配有效。我们的研究结果表明，部分NOMA允许更大的灵活性，在性能方面。Partial-NOMA还可以为NOMA无法提供的用户提供服务。我们还表明，适当的参数选择和资源分配，部分NOMA可以优于NOMA。
2021-01-30 cs.IT math.IT
Poisson Hole Process: Theory and Applications to Wireless Networks
无线网络中的干扰场通常采用齐次泊松点过程（PPP）模型。虽然它是现实的建模固有的节点不规则性，并提供有意义的一阶结果，它落在建模干扰管理技术的影响，这通常会引入某种形式的空间之间的互动活跃的发射机不足。在一些应用中，例如认知无线电和设备到设备网络，这种相互作用可能导致在其他同质干扰场中形成空穴。由此产生的干涉场可以精确地建模为泊松孔过程（PHP）。尽管PHP在许多应用中很重要，但PHP中典型节点所经历的干扰的确切特征尚不清楚。在本文中，我们得到了几个严格的上，下界的拉普拉斯变换的这种干扰。数值比较表明，新的界限优于所有已知的界限和近似，并在所有的操作制度的利益是显着紧。推导这些紧凑而简单的边界的关键是准确地捕获典型点周围的局部邻域，同时简化远场以获得易处理性。还讨论了通过将孔中的重叠的效果进一步收紧这些界限的想法。这些结果立即导致一个准确的表征的覆盖概率的典型节点在PHP下瑞利衰落。
2016-01-07 cs.IT cs.NI math.IT
Mixture-based Modeling of Spatially Correlated Interference in a Poisson Field of Interferers
由于基于PPP的无线网络中的干扰表现出空间相关性，因此涉及多个空间点的任何联合分析要么以在$\mathbb{R}^2$上的数值积分结束，要么在分析上变得太难处理。为了解决这些问题，我们提出了一种替代方法，不仅提供了一个更简单的分析结构，但也密切模仿PPP的特点。这种方法的核心是使用随机变量混合构建的相关框架对相关干扰进行建模。此外，一个相关性框架的基础上更标准的方法的线性组合的随机变量也提出了比较的目的。这些模型的性能进行了研究，通过推导联合CCDF的SIR在$N$任意点。发现图紧密地近似于精确的基于PPP的结果，紧密度取决于$λp$（干扰强度）、$α$（路径损耗指数）和$N$的值。基于混合的模型的适用性也示出了多天线MRC接收机，其中仅示出了简化中断概率分析的主要推导步骤。
2017-07-14 cs.IT math.IT math.PR
Downlink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) in Poisson Networks
考虑一种网络模型，其中泊松分布基站向$N$功率域非正交多址（NOMA）用户（UE）发送，每个UE {采用连续干扰消除（SIC）进行解码}。我们提出了三种模型的NOMA UE的集群，并考虑两种不同的排序技术的NOMA UE：平均信号功率为基础的和瞬时信号小区间干扰和噪声比为基础的。对于每种技术，我们提出了一个信号干扰和噪声比分析的典型UE的覆盖范围。我们绘制的速率区域的两个用户的情况下，并表明，无论是订购技术是一贯优于其他。我们提出了两种有效的算法，用于找到一个可行的资源分配，最大化的小区总速率$\mathcal{R}_{\rm tot}$，一般$N$，约束为：1）最小吞吐量$\mathcal{T}$为每个UE，2）相同的吞吐量为所有UE。我们证明存在：1）在给定一组网络参数的情况下使受约束的$\mathcal{R}_{\rm tot}$最大化的最优$N$，2）NOMA优于正交多址所需的临界SIC水平。结果突出了选择网络参数$N$、约束和排序技术以平衡$\mathcal{R}_{\rm tot}$和公平性要求的重要性。我们还表明，干扰感知UE聚类可以显着提高性能。
2018-10-15 cs.IT math.IT
Performance of Optimum Combining in a Poisson Field of Interferers and Rayleigh Fading Channels
本文研究了无功率控制的分布式多址网络中天线阵列处理的性能。干扰被表示为泊松点过程。期望信号和干扰信号都受到路径损耗衰落（具有大于2的指数）和独立的瑞利衰落的影响。使用这些假设，我们推导出精确的封闭形式的输出信号与干扰加噪声比的累积分布函数的表达式时，应用最佳组合。这导致在中断概率方面的网络性能的相关测量，这又提供了对可以通过天线阵列处理实现的网络容量增益的了解。我们提出和讨论的应用程序的例子，以及一些数值结果。
2010-01-20 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying in a Poisson Field of Interferers: A Diversity Order Analysis
本文分析了在干扰受限的网络中，由于干扰和衰落而导致中断的协作中继的增益。基于点过程理论的随机模型被用来捕捉当代无线网络中存在的空间随机性。使用修改的多样性的阶度量，选择解码和转发的可靠性增益研究了几种情况。主要结果如下：可实现的\emph{spatial-contention}分集阶数（SC-DO）等于1，而不管信道的类型，这是由于中继在MAC阶段（发送分集）的无效性。在BC阶段（接收分集）中，SC-DO取决于衰落量和空间干扰相关性。在没有衰落的情况下，取决于系统参数，在SC-DO之间存在一个或两个的硬转换。
2013-05-15 cs.IT math.IT
Effects of Base-Station Spatial Interdependence on Interference Correlation and Network Performance
泊松网络中干扰的时空相关性已经得到了很好的研究，其中干扰基站（BS）是相互独立的。然而，在实际的无线网络中，存在着空间的相互依赖性，包括吸引和排斥的BS之间，影响干扰分布，从而影响网络性能。鉴于此，通过将网络建模为泊松聚类过程，我们量化了BS之间的空间相互依赖性对干扰相关性的影响，并分析证明了BS聚类增加了干扰相关性的水平。特别是，它示出的水平增加的BS之间的吸引力增加。此外，我们通过考虑异构蜂窝网络中的小小区BS在实践中表现出集群拓扑结构的重传方案，研究了BS之间的空间相互依赖性对网络性能的影响。结果表明，干扰相关性降低了网络性能，并且随着BS之间吸引力的增加，这种降低也会增加。最后，提出了一种相关感知重传方案，利用干扰相关性，避免盲重传，提高网络性能。
2017-04-01 cs.IT math.IT
Large deviations of the interference in the Ginibre network model
在不同的假设下的衰落随机变量的分布，我们推导出大偏差估计的尾部的干扰的无线网络模型，其节点被放置在一个有界区域的平面上，根据$β$ -Ginibre过程，$0<β\leq 1$。$β$过程族是由具有不同排斥度的决定性点过程组成的，它们按规律收敛于齐次泊松过程，如$β\to 0$ .在这个意义上，泊松网络模型可以被认为是$β$ -Ginibre网络模型的极限不相关情况。我们的研究结果表明存在两种不同的制度。当衰落随机变量是有界的或威布尔超指数时，干扰的大值通常由接收器附近的节点引起的几个等效干扰贡献的总和产生。在这种情况下，对于$0<β\le 1$的任何值，干扰的尾部在对数尺度上具有相同的渐近行为，但它与泊松网络模型中干扰尾部的渐近行为不同（同样在对数尺度上）。相反，当衰落随机变量是指数或次指数时，干扰的大值通常由单个主导干扰节点产生，并且在对数尺度上，干扰尾部的渐近行为基本上对节点的分布不敏感。因此，在对数尺度上，任何$β$网络模型$0<β\le 1$中干扰尾部的渐近行为与泊松网络模型中的相同。
2014-01-22 cs.IT cs.NI math.IT
On protocol and physical interference models in Poisson wireless networks
本文分析了泊松无线网络环境下协议与物理干扰模型之间的联系。如果在接收机周围的参数化保护区内没有干扰器，则在协议模型下传输成功，而如果接收机处的信号与干扰加噪声比（SINR）高于阈值，则在物理模型下传输成功。参数化协议模型形成用于预测在物理模型下相同传输尝试的成功或失败的决策规则族。对于泊松无线网络，我们采用随机几何来确定与此估计问题相关的先验，证据和后验分布。有了这些数据，我们将继续开发五组结果：i）协议和物理模型成功指标的最大相关性，ii）从协议观察估计物理成功的最小贝叶斯风险，iii）错误拒绝（I型）和错误接受（II型）概率的接收器操作特征（ROC），iv）瑞利衰落与无衰落对相关性和ROC的影响，以及v）在具有固定节点集合的无线网络的设置中多个先前协议模型观测的影响，其中节点在每个时隙中采用时隙Aloha协议。
2016-09-17 cs.IT cs.PF math.IT
Performance of Multi-Antenna Linear MMSE Receivers in Non-homogeneous Poisson and Poisson Cluster Networks
提出了一种技术来评估无线链路的性能与多天线线性最小均方误差（MMSE）接收机的存在下，根据非齐次泊松过程或泊松簇过程分布在平面上的干扰。累积分布函数（CDF）的信号与干扰加噪声比（SINR）的一个代表性的链路推导出两种类型的网络假设独立的天线之间的瑞利衰落。几个代表性的空间节点分布被认为是，推导的CDF进行了验证，通过数值模拟。此外，对于非齐次泊松网络，它表明，信号干扰比（SIR）收敛到一个确定性的非零值，如果在代表性的接收机的天线数量与标称干扰密度线性增加。这表明，在系统假设成立的情况下，可以通过随用户密度线性增加接收器天线的数量来扩展此类网络。这里提出的结果是有用的多天线无线网络的性能与非均匀的空间节点分布和网络的集群用户，经常出现在实践中，但很少有结果是可用的。
2014-04-07 cs.IT math.IT
Scaling Laws for Ergodic Spectral Efficiency in MIMO Poisson Networks
在本文中，我们研究了随机无线网络中的多天线通信的好处，其中的拓扑结构是由随机几何建模。设置是[1]中介绍的泊松双极模型的设置，泊松双极模型是ad-hoc和设备到设备（D2 D）网络的自然模型。主要的发现是，在接收器与其相关联的发射器之间的信道状态信息的知识的情况下，通过迫零连续干扰消除，并且对于适当的天线配置，遍历频谱效率可以被使得与1）发射和接收天线的数量的最小值、2）节点的密度和3）路径损耗指数两者线性地缩放。该线性增益是通过使用发射天线来发送多个数据流（例如，通过开环传输方法）并且通过利用接收天线来消除干扰来实现的。此外，当接收器能够从一定数量的邻近干扰器学习信道状态信息时，当使用连续干扰消除方法时可以实现更高的缩放增益。推导出的缩放定律的一个主要含义是，空间复用传输方法对于在多天线随机无线网络中获得更好的和最终最优的缩放定律是必不可少的。仿真结果支持这一分析。
2016-08-22 cs.IT math.IT
Mean Interference in Hard-Core Wireless Networks
类型I和类型II的Matérn硬核过程是用于对CSMA网络中的并发发送器进行建模的点过程。我们确定的过程中的节点处观察到的平均干扰，并将其与相同密度的泊松点过程中的平均干扰进行比较。事实证明，尽管这两个模型很相似，但它们的行为却截然不同。对于类型I，过量干扰（相对于泊松情况）在硬核距离中呈指数增加，而对于类型II，间隙从未超过1 dB。
2011-03-08 cs.IT cs.NI math.IT
Covert Wireless Communication with a Poisson Field of Interferers
在本文中，我们研究了隐蔽通信的无线网络组成的发射机，爱丽丝，一个预期的接收机，鲍勃，一个监狱长，威利，和一个泊松场的发送者。Bob和Willie受到来自网络中的干扰者的环境信号的不确定散粒噪声的影响。借助随机几何的方法，分析了Alice和Bob之间隐蔽通信的吞吐量，给出了对Willie的隐蔽性和Bob处解码的可靠性的要求.我们考虑非衰落和衰落信道。我们分析得到有趣的发现的影响的密度和发送功率上的隐蔽的吞吐量的并发并发的干扰。也就是说，密度和发射功率的干扰源有没有影响的隐蔽吞吐量，只要网络停留在干扰限制的制度，为非衰落和衰落的情况下。当干扰足够小并且与接收机噪声相当时，隐蔽吞吐量随着并发干扰者的密度或发射功率的增加而增加。
2018-06-19 cs.IT math.IT
Series Expansion for Interference in Wireless Networks
常见的多址接入协议所引入的发射机节点位置的空间相关性使得无线网络中的干扰、中断和其他相关度量的分析极其困难。因此，大多数工作假设节点分布为泊松点过程（PPP）或网格，并利用PPP（或网格的规则结构）的独立性来分析干扰，中断和其他指标。但是，节点位置的独立性使得PPP成为非平凡MAC的可疑模型，这些MAC故意引入相关性，例如空间分离，而网格过于理想化，无法模拟真实网络。在本文中，我们介绍了一种新的技术的基础上的阶乘矩展开的泛函的点过程来分析功能的干扰，特别是中断概率。我们提供了干扰函数的泰勒级数型扩展，其中增加级数中的项的数量以增加计算复杂度为代价提供了更好的近似。各种例子说明了这种新的方法可以用来找到中断概率在泊松和非泊松无线网络。
2011-01-20 cs.IT math.IT math.PR
Tail asymptotics of signal-to-interference ratio distribution in spatial cellular network models
我们考虑一个空间随机模型的无线蜂窝网络，其中的基站（BS）部署根据一个简单的和平稳的点过程$\mathbb{R}^d$，$d\ge2$。在该模型中，我们研究了信号干扰比（SIR）分布的尾渐近性，这是无线通信中的一个关键量。在表示信号衰减的路径损失函数在原点无界的情况下，我们在适当的充分条件下导出了SIR分布的精确尾渐近性。在证明了基于Poisson点过程和基于行列式点过程的模型满足充分条件的同时，给出了一个反例，在路径损失函数有界的情况下，给出了基于Poisson点过程和基于$α$ -Ginibre模型的SIR尾分布的渐近上界.对于基于Poisson的模型，得到了一个与上界同阶的渐近下界.
2017-03-15 cs.IT math.IT math.PR
Maximal Ratio Transmission in Wireless Poisson Networks under Spatially Correlated Fading Channels
这里考虑无线网络的下行链路，其中多天线基站（BS）使用最大比传输（MRT）与单天线移动站（MS）通信。BS的位置由齐次泊松点过程（PPP）建模，并且每个BS的多个天线和每个MS的单个天线之间的信道增益被建模为空间任意相关的瑞利随机变量。我们首先提出了新的封闭形式的表达式的干扰的功率分布所造成的一个预期的和一个非预期的MRT在所考虑的相关衰落信道的共存。推导出的表达式，然后使用获得封闭形式的表达式的成功概率和区域频谱效率的无线通信网络的调查。仿真结果证实了所提出的表达式的有效性。这项工作的一个关键结果是，空间相关性对网络吞吐量的影响可能是对比取决于BS的密度，信号干扰噪声比（SINR）的水平，和背景噪声功率。
2015-08-27 cs.IT math.IT
Age of Information in Poisson Networks
近年来，信息时代（AoI）得到了广泛的研究。然而，很少有工作集中在大型无线网络中的AoI的分析。在这项工作中，我们分析了这个指标来表征泊松双极网络中的时间性，其中考虑了空间分布，衰落和干扰。我们进一步研究了期限约束对AoI的影响。本文给出了网络平均年龄的累积分布函数的上、下界。数值结果表明，截止期约束的加入可以大大提高系统的性能。
2018-09-09 cs.IT math.IT
Temporal Correlation of Interference in Bounded Mobile Ad Hoc Networks with Blockage
在具有阻塞的移动无线网络中，不同的用户和/或处于不同时隙的单个用户可能被一些常见的障碍物阻塞。因此，干扰的时间相关性不仅取决于用户的位移规律，而且还取决于由障碍物引入的空间相关性。在这封信中，我们表明，在具有高密度的用户的移动网络中，阻塞增加了干扰的时间相关性，而在稀疏网络中阻塞具有相反的效果。
2016-07-15 cs.IT math.IT
Performance of Interference Alignment in Clustered Wireless Ad Hoc Networks
有限数量的用户之间的空间干扰对齐被提出作为一种技术，以增加成功传输的概率在干扰受限的分簇无线自组织网络。使用随机几何的技术，我们建立在工作的Ganti和Haenggi处理泊松集群过程与固定数量的集群点，并提供了一个数值可积的表达式中断概率使用集群内干扰对齐策略与复用增益1。对于一个特殊的网络设置，我们推导出一个封闭形式的上限。我们表现出显着的性能增益相比，单天线系统没有本地合作。
2010-01-13 cs.IT math.IT
Limited Feedback Design for Interference Alignment on MIMO Interference Networks with Heterogeneous Path Loss and Spatial Correlations
干扰对齐是K用户MIMO干扰信道中的自由度最优问题，许多先前的工作已经研究了收发器的设计。然而，这些工作主要集中在发射机处具有完美信道状态信息和对称干扰拓扑的网络上。在本文中，我们考虑一个有限的反馈系统与异构路径损耗和空间相关性，并探讨如何动态的干扰拓扑结构可以被利用，以提高反馈效率。我们提出了一种新的空间码本设计，并通过比特分配进行动态量化，以适应干扰拓扑的不对称性。我们约束系统的吞吐量根据所提出的动态方案的发送信噪比，反馈比特和干扰拓扑参数。它表明，当反馈比特的数量与SNR的比例为C_{s} \cdot \log \textrm{SNR}，网络的自由度自由度的总和被保存。此外，在具有非对称干扰拓扑的网络中，缩放系数C_{s}的值可以显著减小。
2013-02-26 cs.IT math.IT
Outage Duration in Poisson Networks and its Application to Erasure Codes
我们推导出在一个典型的接收器在一个无线网络中的泊松分布的发送消息的时隙随机接入在瑞利衰落信道的链路中断持续时间的概率分布。该结果被用来分析随机线性网络编码的性能，表明存在一个最佳码率，干扰相关性影响解码概率和吞吐量。
2019-11-26 cs.IT cs.NI 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
MIMO Interference Alignment in Random Access Networks
在本文中，我们分析了一个多输入多输出（MIMO）干扰信道中的节点是随机分布在一个平面上的空间泊松簇点过程。每个簇使用干扰对齐（IA）来抑制簇内干扰，但与大多数IA工作不同的是，我们不会忽略簇间干扰。我们还将信道状态信息的准确性与节点之间的距离联系起来，即CSI的质量随着距离的增加而降低。考虑到训练和反馈开销，我们推导出这种MIMO IA ad hoc网络的传输容量，然后将其与开环（干扰盲）空间复用进行比较。最后，我们提出了示例性的系统设置，其中空间复用优于IA由于不完美的信道状态信息或非对齐的簇间干扰。
2012-07-19 cs.IT math.IT
Percolation on the Signal to Interference Ratio Graph with Fading
考虑无线通信网络，其中如果任意两个节点之间的信号干扰比（SIR）大于阈值，则任意两个节点被连接。我们考虑了无线信号传播的路径损耗加衰落模型。假设无线网络的节点分布为泊松点过程（PPP），渗流（形成一个无界连接的集群）所得到的SIR图的PPP的密度的函数进行了研究。我们研究了超临界状态下的渗流，并表明，对于一个足够小的阈值，存在一个封闭的密度区间，渗流发生非零概率。
2012-05-22 cs.IT math.IT
Spatial and Social Paradigms for Interference and Coverage Analysis in Underlay D2D Network
齐次泊松点过程（PPP）被广泛用于基站和移动终端的空间分布建模。相同的过程可以用于对移动设备到设备（D2D）网络进行建模，然而，忽略D2D配对的同伦关系会低估系统洞察力。在本文中，我们模型的空间和社会分布的干扰D2D节点的邻近度为基础的独立标记的齐次泊松点过程。接近度考虑D2D节点之间的物理距离，而社交关系被建模为基于Zipf的标记。我们应用这两种范例来分析干扰对距离比例功率控制蜂窝用户覆盖概率的影响。有效地，我们应用两种类型的功能映射（物理距离，社会标志）的拉普拉斯功能的PPP。所得到的覆盖概率没有封闭形式的表达式，然而对于社交标记的子集，标记求和收敛于双伽马和多伽马函数。该子集构成覆盖概率的上界和下界。我们提出了数值评估这些界限的覆盖概率不同数量的不同参数。结果表明，通过对蜂窝用户施加简单的功率控制，可以在不影响蜂窝用户覆盖概率的情况下实现超密集的CDMA D2D网络。
2017-04-28 cs.IT math.IT
Performance of Multi-Antenna MMSE Receivers in Non-homogeneous Poisson Networks
提出了一种计算多天线线性最小均方误差（MMSE）接收机无线链路信干噪比（SINR）的累积分布函数（CDF）的方法，该方法考虑了天线间独立瑞利衰落和多个干扰源在平面上按非齐次泊松点过程分布的情况。该技术用于计算强度函数的几种不同模型的SINR的CDF，特别是幂律强度函数、圆对称高斯强度函数和由有界域中的多项式描述的强度函数。此外，它示出，如果接收器天线的数量与强度函数线性缩放，则SINR在概率上收敛到由底层强度函数的“形状”确定的极限。这项工作推广了已知的结果，均匀泊松网络的非均匀泊松网络。
2011-09-14 cs.IT math.IT
On the Secrecy of Interference-Limited Networks under Composite Fading Channels
本文研究了干扰受限条件下无线信道的保密容量。我们假设干扰源按照点泊松过程均匀分布在网络区域上，信道模型由路径损耗、对数正态阴影和Nakagami-m衰落组成。非零保密容量的概率和保密中断概率，然后推导出封闭形式的表达式，使用随机几何和高阶统计的工具。我们的数值结果表明，如何保密度量的影响所需的接收器，窃听者和合法的发射机的处置。
2014-11-14 cs.IT math.IT
On Dominant Interference in Random Networks and Communication Reliability
本文研究了在泊松点过程模型下随机网络中定向接收时干扰主功率的特性。此外，还导出了不包括$n$主导干扰源的累积干扰的Laplace泛函，它是全向接收和完全累积干扰的推广。作为这些结果的一个应用，我们研究了随机网络中定向接收机的中断概率和错误概率与队列长度约束的影响。
2020-03-03 cs.IT eess.SP math.IT
Intracell Interference Characterization and Cluster Inference for D2D Communication
齐次泊松点过程（PPP）被广泛用于对基站（BS）和移动终端（MT）的时间、空间或两者的拓扑结构进行建模。然而，负的空间相关性在基站，由于战略部署，和积极的空间相关性在MT，由于亲同的关系，不能捕捉到均匀的空间PPP（SPPP）。本文假设具有强度测度的双随机Poisson过程是齐次PPP的推广。为此，我们假设永久Cox过程（PCP）捕获MT的正空间相关性。我们考虑产品密度得到封闭形式近似（CFA）的空间汇总统计。我们提出了基于欧拉特征线（EC）的新方法来近似难以处理的随机强度测量，并随后推导出最近邻分布函数。我们进一步提出的阈值和空间范围的偏移集的卡方随机场作为干扰控制参数选择不同的集群大小的设备到设备（D2D）通信。该算法利用最近邻分布函数控制簇的空间范围，并将其引入到SPPP的Laplace泛函中，分析D2D干扰簇对蜂窝用户平均覆盖概率的影响。CFA和经验结果具有良好的一致性，并且其与SPPP的比较清楚地示出了D2D节点之间的空间相关性。
2016-03-05 cs.IT math.IT
On Modeling Heterogeneous Wireless Networks Using Non-Poisson Point Processes
未来的无线网络需要支持比当前LTE标准高1000倍的数据率。为了满足日益增长的需求，未来的无线网络将不可避免地发展多种技术之间的无缝互连。这种想法的一种表现是不同类型的网络层（如宏小区和小小区）之间的协作，从而导致所谓的异构网络（HetNet）。研究人员使用随机几何来分析这些网络，并了解它们的真正潜力。毫不奇怪，它已被揭示，干扰对性能有不利影响，特别是如果没有正确建模。干扰可以在空间和/或时间上相关，这在过去被忽视了。例如，通常假设节点彼此完全独立，并遵循齐次泊松点过程（PPP），这在真实网络中不一定正确，因为节点位置是空间相关的。此外，由相关随机过程产生的干扰相关性大多被忽略。为此，我们采取了不同的方法来建模干扰，我们使用非PPP，以及我们研究的空间和时间相关性对HetNet的性能的影响。为了说明相关性对性能的影响，我们考虑三个案例研究，从现实生活中的场景。具体来说，我们使用大规模多输入多输出（MIMO）来了解空间相关性的影响;我们使用随机介质访问协议来研究时间相关性;我们使用协作中继网络来说明时空相关性。我们提出了几个数值例子，通过这些例子我们展示了各种相关类型对HetNet性能的影响。
2015-06-20 cs.IT cs.NI math.IT
Analysis of Heterogeneous Cellular Networks under Frequency Diversity and Interference Correlation
分析异构蜂窝网络（HCN）已经变得越来越复杂，特别是由于不规则的基站位置、小小区的大规模部署以及灵活的资源分配。后者通常是不捕获现有的随机模型的分析处理。在这项工作中，我们开发了一个更现实的随机模型的通用$K$层HCN，用户在频率分集下的下行链路中提供服务。我们推导出这种情况下的速率覆盖概率，同时考虑到分配的频谱的不同部分之间的干扰相关性。我们的研究结果表明，忽略这种类型的相关性可能会大大高估提供的日期利率。此外，频谱多样化的增益是显著的，特别是在低到中等的目标数据率下。
2014-08-26 cs.IT math.IT
Friendship-based Cooperative Jamming for Secure Communication in Poisson Networks
考虑到网络节点之间的社会关系的无线网络对于许多重要的数据通信服务具有高度吸引力。确保这些网络的安全性对于促进其应用以支持具有强安全保障的未来基于社会的服务具有重要意义。研究了有限泊松网络中基于物理层安全的安全通信问题，提出了一种基于社会友谊的协同干扰方案.该干扰方案由本地友谊圈（LFC）和远程友谊环（LFA）组成，LFC中的所有合法节点都充当干扰源，而LFA中的合法节点则通过三种基于位置的策略被选择作为干扰源。为了理解所提出的干扰方案的安全性和可靠性性能，我们首先通过推导其拉普拉斯变换在两个典型的路径损耗情况下在网络中的任何位置的干扰和模型。借助干扰拉普拉斯变换的结果，推导出传输中断概率（TOP）的精确表达式，并确定了保密中断概率（SOP）的上下界，从而可以描述干扰方案的整体中断性能。最后，我们提出了大量的数值结果来验证TOP和SOP的理论分析，也说明了基于友谊的合作干扰对网络性能的影响。
2016-09-26 cs.IT math.IT
Sense-and-Predict: Opportunistic MAC Based on Spatial Interference Correlation for Cognitive Radio Networks
次发射机机会检测是认知无线电网络的关键技术。然而，这种检测不能保证在次级接收机（RX）处的可靠通信，尤其是当它们的关联距离长时。为了解决这个问题，本文提出了一种新的MAC称为感测和预测（SaP），其中每个辅助TX决定是否接入或不基于RX处的干扰水平的预测。首先，我们提供了空间干扰相关性的概率形式，使用随机几何，并利用它来最大化的区域频谱效率（ASE）的次级网络，同时保证主网络的服务质量。通过模拟和测试台实验使用USRP，SaP总是实现ASE的改善相比，传统的TX为基础的感测。
2017-02-12 cs.IT math.IT
Exploiting Channel Correlations - Simple Interference Alignment Schemes with no CSIT
我们探讨5个网络通信问题的干扰对齐的可能性，因此在发射机的信道不确定性的自由度（DoF）的总数是未知的。这些问题共享的共同属性，在每种情况下，最好的已知的外部边界基本上是鲁棒的信道不确定性和干扰对齐的结果，但最好的内部边界-在某些情况下被证明是最佳的-预测的自由度的总崩溃，从而表明在发射机的信道不确定性下的干扰对齐的不可行性。我们的主要贡献是表明，即使没有知识的信道系数值在发射机，信道的相关性结构的知识可以利用，以实现干扰对齐。在每种情况下，我们表明，交错块衰落模型下，发射机能够调整干扰，而不知道信道系数值。对准方案基于线性波束成形--其可以被看作是在少量符号上的重复码--并且仅涉及几个相干间隔的延迟。
2009-10-05 cs.IT math.IT
Uplink Interference Analysis for Two-tier Cellular Networks with Diverse Users under Random Spatial Patterns
多层结构提高了蜂窝网络中无线频谱的空间复用性，但同时也引入了复杂的发射机空间分布异质性，给干扰分析带来了新的挑战。在这项工作中，我们提出了一个随机几何模型来评估在一个双层网络中的上行链路干扰，考虑到多类型的用户和基站。每种类型的层1用户和层2基站被建模为独立的齐次泊松点过程，层2用户被建模为以层2基站为中心的局部非齐次聚类泊松点过程。通过应用叠加-聚合-叠加方法，我们量化了两层的干扰。我们的模型还能够捕获两种类型的排除区域的影响，其中第2层基站或第2层用户受到限制，以避免跨层干扰。作为这个分析模型的一个重要应用，强度规划方案进行了研究，在其中，我们的目标是最大化的总收入的网络运营商相对于第2层小区的强度，约束下的中断概率的第1层和第2层用户。我们的干扰分析的结果表明，这种最大化可以转换为一个标准的凸优化问题。最后，数值研究进一步证明了我们的分析的正确性。
2014-10-26 cs.IT cs.NI math.IT
Spatial and Temporal Correlation of the Interference in ALOHA Ad Hoc Networks
干扰是无线自组织网络性能的主要限制因素。干扰的时间和空间相关性使得中断在时间上相关（对于重传很重要）并且在空间上相关（对于路由很重要）。在这封信中，我们量化的时间和空间相关性的干扰在无线ad hoc网络的节点分布作为一个泊松点过程的平面上时，ALOHA被用作多址接入方案。
2009-04-08 cs.IT cs.NI math.IT
On Interference Dynamics in Matérn Networks
深入了解无线网络中干扰的时间动态对于通信协议、调度和干扰管理的设计至关重要。本文应用随机几何调查干扰动态的第一次在网络中的节点，使用载波侦听多址接入。这种类型的网络近似的Matérn硬核点过程的类型II与Nakagami衰落。我们推导和分析表达式的方差，协方差和相关的干扰功率在空间中的一个给定的点。结果表明，即使常用的泊松近似载波侦听多址接入可能有相同的平均干扰比Matérn模型，三个干扰动态测量研究表现显着不同。
2018-06-08 cs.IT cs.NI math.IT
Coverage Analysis of a Vehicular Network Modeled as Cox Process Driven by Poisson Line Process
在本文中，我们考虑一个车载网络中的无线节点位于一个系统的道路。我们建模的道路，这主要是直的和随机定向的，由泊松线过程（PLP）和节点的位置在每条道路上作为一个均匀的一维泊松点过程（PPP）。假设每个节点独立发送，发送和接收节点的位置由相同PLP驱动的两个Cox过程给出。对于这种设置，我们推导出一个典型的接收机，这是一个任意选择的接收节点，假设独立的Nakagami- $m$衰落在所有的无线信道的覆盖概率。假设典型接收机连接到网络中最近的发送节点，我们首先推导出典型接收机和服务节点之间的距离分布，以表征所需的信号功率。然后，我们描述了这种设置的覆盖概率，这涉及到两个关键的技术挑战。首先，我们需要处理几种情况，因为服务节点可能位于网络中的任何线路上，并且在典型接收机处经历的相应干扰在每种情况下都不同。其次，对服务节点的条件化对线路的空间配置施加了约束，这需要仔细分析线路的条件分布。我们解决这些挑战，以准确地描述在典型的接收器所经历的干扰。然后，我们推导出一个精确的表达覆盖概率的导数的拉普拉斯变换的干扰功率分布。我们分析的趋势覆盖概率作为网络参数的函数：线密度和节点密度。我们还研究了该模型的渐近行为，并与具有相同节点密度的均匀2D PPP模型的覆盖性能进行了比较。
2017-09-25 cs.IT cs.NI math.IT
Diversity Loss due to Interference Correlation
无线系统中的干扰在时间上和空间上都是相关的。然而，很少有研究分析这种相关性的影响。在这里，我们专注于它的影响，在泊松网络的多样性与多天线接收机。大多数关于多天线通信的工作不考虑干扰，并且如果包括干扰，则假设其在接收天线上是独立的。在这里，我们表明，干扰相关性显着降低了成功接收SIMO链路的概率。通过分集多项式量化分集损失。对于两个天线的情况下，我们提供了完整的联合SIR分布。
2012-04-19 cs.IT cs.NI math.IT
Dual-Branch MRC Receivers under Spatial Interference Correlation and Nakagami Fading
尽管在实践中无处不在，最大比合并（MRC）在干扰存在下的性能还没有得到很好的理解。由于在每个天线处接收到的干扰源自相同的干扰器集合，但是在衰落信道上部分地去相关，所以它具有复杂的相关结构。这项工作开发了一个现实的分析模型，准确地占干扰相关性使用随机几何。通过独立Nakagami衰落的泊松散粒噪声过程建模干扰，我们推导出双分支干扰感知MRC的链路成功概率。使用这个结果，我们表明，共同的假设，所有接收天线经历相等的干扰功率低估了真实的性能，虽然这个差距迅速衰减增加Nakagami参数$m_{\text{I}}$的干扰链路。相比之下，忽略干扰相关性导致MRC的高度乐观的性能估计，特别是对于大的$m_{\text{I}}$。在低中断概率的制度，我们的成功概率表达式可以大大简化。从分析中得出的观察结果包括：（i）对于小的路径损耗指数，MRC和最小均方误差组合表现出类似的性能，以及（ii）在干扰受限的情况下，MRC优于选择组合的增益小于在充分研究的噪声受限的情况下。
2014-05-08 cs.IT math.IT math.PR
Throughput Analysis of Cognitive Wireless Networks with Poisson Distributed Nodes Based on Location Information
本文提供了一个统计特性的个人可达到的速率位/秒/赫兹和双极泊松无线网络的空间吞吐量位/秒/赫兹/米$^2$。我们假设所有的发射机都有认知能力知道到它们的接收机的最近的发射机的距离，因此它们可以单独地调整它们的编码速率，以避免每个空间实现的中断事件。考虑到最接近的干扰近似于所有发射机的总干扰作为噪声处理，我们推导出封闭形式的表达式的概率密度函数的可实现的速率下两个解码规则：作为噪声处理的干扰，并联合检测最强的干扰信号处理的其他噪声。基于这些规则和双极模型，我们近似的预期最大空间吞吐量，后者的解码规则的最佳性能。这些结果也比较的参考方案，发射机没有认知能力，编码他们的消息在预定的速率，选择优化预期的空间吞吐量-无论特定的实现-这会产生中断。我们证明，当考虑相同的解码规则和网络密度，认知空间吞吐量总是优于其他选项。
2014-04-27 cs.IT cs.MA math.IT
Estimation of Interference Correlation in mmWave Cellular Systems
针对毫米波多天线蜂窝网络上行干扰相关矩阵估计问题，利用毫米波信道少反射特性提出基于无网格到达角估计的低维投影方法及两种简化估计器，可有效降低估计误差。
2023-04-28 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Networks with Point-to-Point Codes
本文建立了多个收发机对约束使用点到点编码的高斯干扰信道的容量域。示出的容量区域是严格大于一般可实现的速率区域时，将干扰作为噪声，使用连续干扰消除解码，并使用联合解码。使用最佳解码器的覆盖范围和可达到的速率的增益进行了分析，在合奏平均使用随机几何。在一个空间网络中，节点分布根据泊松点过程和信道路径损耗指数为$β> 2$，它示出的密度的用户，可以支持通过处理干扰作为噪声可以缩放不快于$B^{2/β}$作为带宽$B$的增长，而用户的密度可以缩放线性与$B$下的最佳解码。
2011-02-14 cs.IT math.IT math.PR
Distribution Bounds on the Conditional ROC in a Poisson Field of Interferers and Clutters
本文提出基于随机几何的分析框架，推导条件虚警概率的均值、方差及上界，并用贝塔分布近似元分布，为雷达设计提供百分位级ROC保证。
2025-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling and Analysis of Uplink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) in Large-Scale Cellular Networks Using Poisson Cluster Processes
非正交多址（NOMA）通过叠加不同的消息信号为多个用户提供服务。在接收机处通过应用连续干扰消除（SIC）对所需消息信号进行解码。利用泊松簇过程理论，我们提供了一个分析多小区上行NOMA系统的框架。具体地说，我们的特点是在排名$m$（从它的服务BS的距离）在一个小区中的所有用户之间的NOMA用户的速率覆盖概率和小区中的所有用户的平均速率覆盖概率。由于第$m$用户的信号与干扰加噪声比（SINR）依赖于有效的SIC，因此我们考虑三种情况，即，完全SIC（其中比第$m$用户强的$m-1$用户的信号被成功解码）、不完美SIC（其中比第$m$个用户强的$m-1$个用户的信号可能被成功解码也可能不被成功解码），不完全最坏情况SIC（其中，每当其相对的$m-1$较强用户的解码不成功时，第$m$个用户的信号的解码总是不成功）。导出的表达式被定制为捕获在等效正交多址（OMA）系统中的秩$m$处的用户的性能。最后，数值结果验证了推导的表达式。
2016-11-10 cs.IT cs.NI math.IT
Sense-and-Predict: Harnessing Spatial Interference Correlation for Cognitive Radio Networks
认知无线电（CR）是实现未来网络的关键使能器，通过允许不同无线网络之间的频谱共享来实现更高的频谱效率。探索频谱接入机会是否可用是重要的，但是基于发射机（TX）感测的传统CR不能用于此目的，因为配对的接收机（RX）可能根据它们的分离、阻塞和波束方向的程度而经历不同水平的干扰。为了解决这个问题，本文提出了一种新的形式的媒体访问控制（MAC）称为感测和预测（SaP），其中每个辅助TX预测在RX的干扰水平的基础上感测到的干扰在TX，这可以量化的两个位置之间的空间干扰相关性。使用随机几何，空间干扰相关性可以以条件覆盖概率的形式表示，使得RX处的信号干扰比（SIR）不小于给定TX处的感测到的干扰的预定阈值，该预定阈值被定义为机会概率（OP）。次级TX随机接入频谱取决于OP。我们优化的SaP框架，以最大限度地提高二级网络的区域频谱效率（ASES），同时保证主网络的服务质量。使用USRP和MATLAB仿真的测试床实验表明，与没有预测的CR相比，SaP提供了更高的ASE。
2019-02-04 cs.IT cs.NI math.IT
Effect of Spatial Interference Correlation on the Performance of Maximum Ratio Combining
虽然最大比合并（MRC）的性能对于单个隔离链路是很好理解的，但在存在干扰的情况下并非如此，由于干扰器的共同位置，干扰通常在天线之间相关。对于易处理性，先前的工作集中在两个极端的情况下，跨天线的干扰功率被假设为完全相关或完全不相关。在本文中，我们解决这个缺点，并在天线之间的空间相关干扰的存在下，MRC的性能特征。将干扰场建模为泊松点过程，得到了两个接收天线情况下的信干比（SIR）的精确分布，以及一般情况下的上界和下界。利用这些结果，我们研究了MRC的多样性行为和特征的临界密度的同时传输给定的中断约束。精确的SIR分布在对更简单的相关性模型进行基准测试时也很有用。我们表明，全相关性假设是相当悲观的（高达30%以上的中断概率为典型值）和无相关性的假设是显着乐观的真实性能相比。
2014-03-25 cs.IT cs.NI cs.PF
Rao-Blackwellized Coverage Estimation in Poisson Networks: A High-Fidelity Hybrid Framework
Amrita Vishwa Vidyapeetham（阿木里塔维迪亚佩特姆大学）；University of Michigan-Dearborn（密歇根大学迪尔伯恩分校）；United States DEVCOM Army Research Laboratory（美国DEVCOM陆军研究实验室）；New York University（纽约大学）
本文提出一种高保真混合框架，通过条件拉普拉斯函数解析地边缘化远场干扰，提升模拟效率，实现精确的空间采样与分析表示，显著减少所需样本数量。
2026-04-08 cs.IT eess.SP math.IT
