Enabling Relaying Over Heterogeneous Backhauls in the Uplink of Wireless Femtocell Networks
在本文中，我们开发了新的双层干扰管理策略，使宏小区用户（MUE），以提高他们的性能，开放接入的毫微微蜂窝基站的帮助下。为此，我们提出了一种速率分割技术，使用该技术的MUE优化其上行链路传输，将其信号分为两种类型：一个粗略的消息，旨在直接传输到宏小区基站和一个精细的消息，由相邻的毫微微小区解码，随后通过异构（无线/有线）回程中继。为了部署所提出的技术，我们制定了一个非合作的MUE之间的游戏，其中每个MUE可以决定其中继毫微微小区，同时最大限度地提高效用函数，捕获所实现的吞吐量和预期的回程延迟。仿真结果表明，所提出的方法产生高达125%的速率提高和高达2倍的延迟减少与有线回程和，150%的速率提高和高达10倍的延迟减少与无线回程，相对于经典的干扰管理方法，没有跨层的合作。
2016-04-29 cs.IT cs.NI math.IT
Time Reversal-based Transmissions with Distributed Power Allocation for Two-Tier Networks
无线电污染和功耗问题导致了绿色异构网络（HetNet）的创新发展。时间反转（TR）技术已经从宽带到窄带传输的验证被评估为最突出的线性预编码器之一，具有优越的捕获信号能量的能力。在本文中，我们考虑了一个新的HetNet模型，其中TR采用毫微微小区提出，以达到节省功率的好处，而宏小区利用基于迫零原理的波束成形算法，在频率选择性信道。在所考虑的HetNet中，还考虑了经由回程连接交换的有限信令信息的实际情况。因此，我们组织了一个分布式的功率加载策略，其中宏小区用户被视为具有优越的优先级相比，毫微微小区用户。通过Monte-Carlo仿真，结果表明TR比迫零具有更高的能量节省增益，在多径信道下具有更好的波束赋形效果，验证了功率加载策略的有效性。
2015-01-08 cs.IT math.IT
On the Capacity of an Elemental Two-Way Two-Tier Network
一个基本设置的两层网络，其中两个移动用户交换消息与多天线宏蜂窝基站，研究了从速率的角度来看，波束成形和功率约束。由于宏蜂窝基站和移动用户之间没有直接链路，因此两个毫微微蜂窝基站充当中继，从而促进了通信。提出了一种基于物理层网络编码和计算转发的方案，并结合一种新的方法，解决了波束形成器的设计和功率分配问题。我们还表明，最佳波束形成器总是一个凸的宏和毫微微蜂窝基站之间的信道组合。然后，我们建立的设置的割集界表明，所提出的计划几乎达到的能力的设置数值。
2016-10-20 cs.IT math.IT
Limited Feedback Over Temporally Correlated Channels for the Downlink of a Femtocell Network
异构网络是一种灵活的部署模型，其依赖于低功率节点以成本有效的方式改善用户宽带体验。Femtocell是异构网络的一个组成部分，其主要目的是提高室内容量。当限制对家庭用户的接入时，毫微微小区引起不能通过与宏小区基站的协调来减轻的实质性干扰问题。在本文中，我们分析了多天线通信的下行链路上的一个宏蜂窝网络，与毫微微蜂窝覆盖。我们评估了有限反馈波束形成的可行性，反馈信道上的延迟，量化误差和来自毫微微小区的不协调干扰。我们的毫微微蜂窝基站的空间分布作为一个泊松点过程和时间相关的信道根据高斯马尔可夫模型。我们推导出宏小区用户的中断概率作为时间相关性、毫微微小区密度和反馈速率的函数。我们提出了速率回退，以最大限度地提高网络中的平均可达速率。仿真结果表明，有限反馈波束成形是一个可行的解决方案，毫微微蜂窝网络，尽管CSI不准确和干扰。它们说明了如何正确设计的速率回退提高了宏小区系统的可实现的速率。
2011-01-25 cs.IT math.IT
Price-Based Resource Allocation for Spectrum-Sharing Femtocell Networks: A Stackelberg Game Approach
本文研究了基于价格的资源分配策略的频谱共享毫微微蜂窝网络的上行链路传输，其中一个中心的宏蜂窝是由分布式毫微微蜂窝，所有工作在同一频带上的宏蜂窝。假设宏蜂窝基站（MBS）通过对来自毫微微蜂窝用户的干扰定价来保护自身，通过Stackelberg博弈来研究MBS在最大可容忍干扰功率约束下宏蜂窝和毫微微蜂窝的联合效用最大化问题.特别是，两个实用的毫微微蜂窝信道模型：稀疏部署的情况下，农村地区和密集部署的情况下，城市地区，进行了研究。针对每种情况，提出了两种定价方案：统一定价和非统一定价。然后，这些建议的游戏的Stackelberg均衡进行了研究，并提出了一个有效的分布式干扰价格谈判算法，保证收敛的情况下，统一定价。最后，数值例子来验证所提出的研究。仿真结果表明，所提算法在基于频谱共享的双层毫微微蜂窝网络中，能够有效地进行资源分配和宏小区保护，并能满足最小网络开销的要求.
2011-03-11 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
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
Hybrid access control with modified SINR association for future heterogeneous networks
包括多个基站类型的蜂窝网络中的异构性对未来一代蜂窝网络的网络规划和部署提出了新的挑战。无线电资源管理（RRM）技术，诸如可用资源的动态共享和高级用户关联策略，决定了整体网络容量和效率。本文评估了一个两层异构网络（包括宏和毫微微层）的下行链路性能的速率分布，即在系统中达到一定速率的用户的百分比。本文通过随机化分配的资源和用户关联过程，通过引入用于负载均衡的偏置因子的修改的SINR关联策略，具体地解决了毫微微层RRM。此外，本文介绍了混合接入控制机制，在毫微微层，允许授权用户的毫微微蜂窝，这是封闭用户组（CSG）的一部分，在毫微微蜂窝，以实现更高的数据率高达10倍相比，在访问中关联的其他常规用户。
2015-07-15 cs.IT math.IT
Downlink Power Optimization for Heterogeneous Networks with Time Reversal-based Transmission under Backhaul Limitation
在本文中，我们研究了两种不同的波束成形技术的应用，并提出了一种新的下行链路功率最小化方案的两层异构网络（HetNet）模型。在这种情况下，我们采用时间反转（TR）技术的毫微微蜂窝基站（FBS），而我们假设，一个宏蜂窝基站（MBS）使用迫零为基础的算法和通信信道受到频率选择性衰落。此外，HetNet的回程连接无法支持用于两个层之间的信令信息交换的足够吞吐量。考虑到HetNet模型，提出了一种下行链路功率最小化方案，并提供了关于最优解的封闭形式的表达式，考虑到这一约束。此外，考虑到不完美的信道估计在TR雇用的毫微微蜂窝，最坏情况下的鲁棒功率最小化问题。通过设计TR最坏情况分析，这个强大的问题转化为一个等价的配方，是易于解决。我们的论文中提出的结果表明，TR技术优于迫零一个在毫微微蜂窝工作环境的波束成形方法的角度。最后，我们验证了所提出的功率加载策略的完美和不完美的信道估计的情况下。
2017-04-06 cs.IT math.IT
Outage Performance of Uplink Two-tier Networks Under Backhaul Constraints
多层蜂窝通信网络构成了扩展蜂窝网络的覆盖并使它们能够提供更高数据率的有前景的方法。本文研究了一种上行链路双层通信网络，在该网络中，宏用户、毫微微用户和毫微微接入点按照泊松点过程几何分布在宏基站的覆盖区域内。假设每个毫微微小区具有固定的回程约束，该回程约束对它可以服务的毫微微和宏用户的最大数量施加限制。在这种回程约束下，网络采用特殊的开放获取策略，其中，每个宏用户被分配到其最近的毫微微接入点或宏基站，这取决于其与这两者的距离之间的比率。在该模型下，由毫微微接入点服务的用户所经历的中断概率的上界和下界被导出为宏基站和为他们服务的毫微微接入点之间的距离的函数。类似地，获得由宏基站服务的用户的中断概率的上界和下界。在这两种情况下的界限，通过仿真结果确认。
2014-11-30 cs.IT math.IT
Optimal Transmit Beamforming for Secure SWIPT in Heterogeneous Networks
这封信研究了人工噪声辅助波束成形设计的安全同时无线信息和功率传输（SWIPT）在两层下行异构网络，其中一个毫微微蜂窝覆盖一个宏小区在同信道部署。毫微微小区中的每个能量接收器（ER）可以被认为是用于旨在用于信息接收器（IR）的消息的潜在的落滴器。我们的目标是最大限度地提高保密率在IR受信号干扰加噪声比（SINR）的要求，宏用户（MU），发射功率约束和能量收集约束。由于问题的非凸性，它不能直接求解。因此，我们提出了一种新的重新制定，通过使用一阶泰勒展开和逐次凸逼近（SCA）技术。此外，提出了一种低复杂度的SCA算法，以达到可证明收敛的解决方案。最后，数值结果评估所提出的算法的性能。
2017-07-22 cs.IT math.IT
Multi-tier Network Performance Analysis using a Shotgun Cellular System
研究了移动台在M层无线网络中的载干比（CIR）和载干噪比（CINR）性能（n-D，n= 1，2，3）鸟枪式蜂窝系统，其中基站（BS）分布由n-D上的齐次Poisson点过程给出.深入分析了单层网络中MS端的CIR和CINR，简化了多层网络的分析。对于给定系统参数的多层网络，本文的主要结果是：（1）CIR和CINR的尾概率的半解析表达式，（2）CIR在[1，Infinity）范围内的尾概率的封闭形式表达式，（3）CIR在整个[0，Infinity）范围内的逼近的尾概率的封闭形式表达式，（4）CIR在整个[0，Infinity）范围内的逼近的尾概率的封闭形式表达式，（5）CIR在整个[0，Infinity）范围内的逼近的尾概率的封闭形式表达式，（6）CIR在整个[0，Infinity）范围内的逼近的尾概率的封闭形式表达式。（4）基于查找表的CINR尾概率计算方法;（5）研究阴影衰落和理想扇区天线基站对CIR和CINR的影响。基于这些结果，它表明，在一个实际的蜂窝系统中，安装额外的无线网络（微小区，微微小区和毫微微小区）与低功率BS在现有的宏小区网络将始终提高CINR性能在MS。
2011-10-14 cs.IT math.IT
Location-Aware Cross-Tier Coordinated Multipoint Transmission in Two-Tier Cellular Networks
多层蜂窝网络被认为是增强蜂窝系统提供的覆盖和数据率的有效解决方案。在多层网络中，诸如宏BS之类的高功率基站（BS）被诸如毫微微小区和/或微微小区之类的较低功率小型小区覆盖。然而，多层BS的同信道部署引起了显著影响无线网络性能的跨层干扰问题。多小区协作技术（诸如协作多点（CoMP）传输）已经被提出作为减轻多层网络中的跨层干扰的影响的有前景的解决方案。在本文中，我们提出了一种新的两层蜂窝网络中不同层BS之间的位置感知跨层协作（LA-CTC）方案，用于下行链路CoMP传输。一方面，所提出的方案仅使用CoMP传输来增强由于诸如微微小区的小小区的同信道部署而遭受高跨层干扰的用户的性能。另一方面，具有良好信号与干扰加噪声比（${\rm SINR}$）条件的用户直接由来自两层中的任一层的单个BS服务。因此，与传统的CoMP传输方案相比，可以减少回程网络上协作BS之间的数据交换。我们使用随机几何工具来量化的中断概率，可实现的数据率，每个BS的负载方面，通过使用所提出的计划获得的性能增益。我们比较了所提出的方案与文献中的其他方案的性能，例如使用合作为所有用户提供服务的方案和使用范围扩展将用户卸载到小小区层的方案。
2014-09-28 cs.IT cs.NI 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
Reinforcement Learning for Self-Organization and Power Control of Two-Tier Heterogeneous Networks
自组织网络（SON）可以帮助管理密集异构网络（HetNet）中的严重干扰。考虑到他们需要自动配置电源和其他设置，机器学习是SON中数据驱动决策的一个有前途的工具。在本文中，HetNet被建模为密集的双层网络，其中传统的宏小区覆盖有更密集的小小区（例如，毫微微小区或微微小区）。首先，提出了一个分布式框架，基于多代理马尔可夫决策过程模型的网络中的功率优化问题。其次，我们提出了一个系统的方法来设计一个基于优化问题的奖励函数。第三，我们引入基于Q学习的分布式功率分配算法（Q-DPA）作为一种自组织机制，使得新的小小区被添加到网络中时能够进行发射功率自适应。此外，提供了以高概率实现$ε$最优性的Q-DPA算法的样本复杂度。我们证明，在每公里$^2$几千个毫微微蜂窝的密度，所需的服务质量的宏小区用户可以保持通过适当的选择独立或协作学习和适当的马尔可夫状态模型。
2019-03-17 cs.IT math.IT
Secrecy Transmit Beamforming for Heterogeneous Networks
在本文中，我们开创了异构网络（HetNets）的物理层安全性的研究。我们研究了两层下行链路HetNet中的安全通信，其中包括一个宏蜂窝和几个毫微微蜂窝。每个小区有多个用户，窃听者试图窃听预定的宏小区用户。首先，我们考虑了正交频谱分配策略，以消除同信道干扰，并提出了保密发射波束形成只在宏小区（STB-OM）作为一个部分解决方案，在HetNet安全通信。接下来，我们考虑了一个面向secondary非正交频谱分配策略，并提出了两个合作的机顶盒，它依赖于宏蜂窝基站（MBS）和相邻的毫微微蜂窝基站（FBS）之间的合作。我们的第一个合作机顶盒是在宏蜂窝和毫微微蜂窝（STB-SMF）中顺序操作的机顶盒，其中合作FBS单独设计它们的机顶盒矩阵，然后将它们的性能指标馈送到MBS，用于在宏蜂窝中引导机顶盒。为了提高STB-SMF的性能，我们进一步提出了宏蜂窝和毫微微蜂窝联合设计的机顶盒（STB-JMF），其中所有协作FBS将信道状态信息反馈给MBS以设计联合机顶盒。与传统的STB设想为广播或干扰信道，三个建议的STB方案都需要相对复杂的优化，由于合法用户的QoS约束。为了有效地使用这些STB计划，原来的优化问题重新制定和凸优化技术，如二阶锥规划和半定规划，调用，以获得最优解。数值结果表明，所提出的STB方案是非常有效的提高HetNet的保密率性能。
2015-03-03 cs.IT math.IT
Low-Complexity SINR Feasibility Checking and Joint Power and Admission Control in Prioritized Multi-tier Cellular Networks
下一代蜂窝网络将由多层小区组成，并且与不同网络层相关联的用户可以具有不同的优先级（例如，宏小区-微微小区-毫微微小区网络，其中宏层优先于微微层，微微层再次优先于毫微微层）。在共信道部署（即，（2）情节具有重要意义。给定目标信号噪声干扰比（SINR）向量的可行性检查通常是单层/多层蜂窝网络中JPAC算法复杂性的最重要贡献者。这通常通过迭代策略来实现，当使用SINR向量和功率向量之间的公知关系时，该迭代策略的复杂度是不可预测的或者是O（M^3），其中$M$是用户/链路的数量。在本文中，我们推导出一个新的关系，一个给定的信干噪比矢量和其相应的上行/下行链路功率矢量的基础上，可以执行的可行性检查的复杂性为O（B^3+ MB），其中B是基站的数量。这与许多蜂窝无线网络中的O（M^3）相比显著更小，因为基站的数量通常远低于这种网络中的用户/链路的数量。所开发的新的SINR和功率矢量之间的关系，不仅大大降低了设计JPAC算法的复杂性，但也提供了深入了解开发高效，但低复杂度的功率更新策略的优先级的多层蜂窝网络。我们提出了两个这样的算法，并通过模拟，我们表明，我们提出的算法优于现有的优先蜂窝网络。
2015-11-26 cs.IT cs.NI math.IT
Stochastic Geometry Modeling and Analysis of Multi-Tier Millimeter Wave Cellular Networks
本文介绍了一种新的分析毫米波蜂窝网络的数学框架。它的特点在于考虑现实的路径损耗和阻塞模型，这是来自最近报道的实验数据。路径损耗模型考虑视线和非视线传播条件的不同分布，并且阻塞模型包括中断状态，其提供毫米波通信的中断可能性的更好表示。通过将基站的位置建模为泊松点过程的点，并依赖于典型毫米波网络部署的噪声限制近似，获得了用于计算覆盖概率和平均速率的简单而精确的积分以及近似和封闭形式的公式。借助蒙特卡罗模拟，噪声限制近似是足够准确的典型的网络密度。建议的数学框架是适用于小区关联标准的基础上最小的路径损耗和最高的接收功率。它考虑了波束成形对准误差和多层蜂窝网络部署。数值结果证实，足够密集的毫米波蜂窝网络能够优于微波蜂窝网络，无论是在覆盖概率和平均速率。
2014-10-14 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
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
User Association for Load Balancing in Heterogeneous Cellular Networks
为了使小小区技术显著增加基于塔的蜂窝网络的容量，移动用户将需要被主动地推到更轻负载的层（对应于，例如，微微和毫微微小区），即使它们提供比宏小区基站（BS）更低的瞬时SINR。优化每个用户的长期速率的函数需要（通常）在所有SINR和BS负载上的大规模效用最大化问题。另一方面，实际的实现方式将可能诉诸简单的偏置方法，其中，层j中的BS被视为具有乘以因子A_j>=1的SINR，这使得它看起来比重负载宏小区更有吸引力。本文通过几个物理松弛的网络范围内的最佳关联问题，其解决方案是NP难的桥梁之间的差距，这些方法。我们提供了一个低复杂度的分布式算法，收敛到一个接近最优的解决方案，理论上的性能保证，我们观察到，简单的每层偏置损失惊人的小，如果偏置值A_j仔细选择。数值结果表明，一个大的（3.5倍）的小区边缘用户的吞吐量增益和2倍的速率增益中位数用户相对于最大接收功率关联。
2012-11-16 cs.IT math.IT
Modeling Heterogeneous Network Interference Using Poisson Point Processes
随着包括毫微微小区、中继和分布式天线的低功率节点的引入，蜂窝系统变得更加异构。不幸的是，由此产生的干扰环境也变得越来越复杂，使得在分析和仿真中对不同通信策略的评估具有挑战性。利用最近的应用随机几何分析蜂窝系统，本文提出了在一个固定大小的小区，这是一个加权Voronoi小区内的泊松场的符号，分析下行链路的性能。在干扰计算中包括最近的小区外干扰器、保护区域外的小区外干扰器和跨层干扰。将干扰功率作为与小区中心的距离的函数进行限制，通过其拉普拉斯变换来表征总干扰。在附加假设条件下，对小区外干扰提出了一个等效的标记过程。为了便于简化计算，干扰分布近似使用二阶矩匹配的伽马分布。伽马近似简化了成功概率和平均速率的计算，结合了小规模和大规模衰落，并与同层和跨层干扰一起工作。仿真结果表明，该模型提供了一种灵活的方法来表征中断概率和率的函数到小区边缘的距离。
2013-04-26 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
User-Centric Interference Nulling in Downlink Multi-Antenna Heterogeneous Networks
异构网络（HetNet）由于频谱重用而具有强干扰。这会影响每个用户的信号干扰比（SIR），因此是网络性能的限制因素之一。然而，在以前的工作中，干扰管理方法在HetNet主要是基于干扰水平，因此不能有效地利用有限的资源来提高网络性能。在本文中，我们提出了一个以用户为中心的干扰置零（IN）方案在下行链路两层HetNet，以提高网络性能，通过提高每个用户的SIR。该方案有三个设计参数：IN的最大自由度（IN DoF），以及分别用于宏用户和微微用户的IN阈值。使用随机几何的工具，我们首先得到一个听话的表达的覆盖（相当于中断）概率。然后，我们描述了在高可靠性制度的中断概率的渐近行为。渐近结果表明，最大IN DoF会影响渐近中断概率的阶增益，而IN门限只影响渐近中断概率的系数。此外，我们表明，IN计划可以线性改善中断性能，并表征最佳的最大IN自由度，使渐近中断概率最小化。
2015-04-24 cs.IT math.IT
Inter-tier Interference Suppression in Heterogeneous Cloud Radio Access Networks
将云计算扩展到异构网络中，异构云无线电接入网络（H-CRAN）已经被提出作为提高频谱和能量效率两者的有前景的范例。开发干扰抑制策略对于抑制H-CRAN中的远程无线电头端（RRH）和宏基站（MBS）之间的层间干扰是至关重要的。在本文中，层间干扰抑制技术被认为是在协作处理和协作无线电资源分配（CRRA）的上下文中。特别地，干扰协作（IC）和波束成形（BF）被提出来抑制层间干扰，并且它们相应的性能被评估。在这两种方案下的整体中断概率，系统容量，和平均比特出错率的封闭形式的表达式推导。在此基础上，提出了基于IC和BF的CRRA优化模型，通过功率分配使RRH接入用户的总速率最大化，并采用凸优化方法求解。仿真结果表明，这些性能指标的IC和BF推导的表达式是准确的，和IC和BF计划之间的相对性能取决于系统参数，如天线的数量在MBS，RRH的数量，和目标信号与干扰加噪声比阈值。此外，可以看出，在所提出的CRRA优化解决方案下，IC和BF方案的速率之和几乎与发射功率阈值成线性地增加。
2016-01-06 cs.IT math.IT
Safeguarding Decentralized Wireless Networks Using Full-Duplex Jamming Receivers
在本文中，我们研究了全双工（FD）接收机干扰的好处，在增强物理层的安全性的两层分散的无线网络，每层部署了大量的对单天线发射机和多天线接收机。在底层，发射机发送未分类的信息，接收机工作在半双工（HD）模式下接收所需的信号。在重叠层中，发射机在存在随机定位的窃听者的情况下传递机密信息，并且接收机工作在FD模式下，辐射干扰信号以迷惑窃听者，同时接收期望的信号。我们提供了一个全面的性能分析和网络设计下的随机几何框架。具体来说，我们考虑的情况下，每个FD接收机使用单天线和多天线干扰，并分析连接概率和一个典型的FD接收机的保密中断概率，通过提供准确的表达式和更容易处理的近似两个指标。我们进一步确定的FD模式层的最佳部署，以最大限度地提高全网络的保密吞吐量的约束，包括给定的双概率和全网络的吞吐量的HD模式层。数值结果验证了我们的理论研究结果，并表明，网络范围内的保密吞吐量显着提高适当部署的FD模式层。
2016-10-20 cs.IT math.IT
A Tractable Framework for the Analysis of Dense Heterogeneous Cellular Networks
本文研究了一般情况下K层异构蜂窝网络的下行链路性能。首先，高斯近似边界的标准化聚合无线干扰（AWI）在密集的K层HCN获得的基站（BS）在每一层中分布在平面上根据空间和一般泊松点过程。Kolmogorov-Smirnov（KS）距离用于测量标准化AWI的分布与标准正态分布的偏差。一个明确的和解析的表达式，这两个分布之间的KS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，每层BS强度，BS位置，一般衰落统计，一般有界路径损耗模型的函数。即使对于中等密度的HCN，边界也能在标准化AWI分布与其正态近似之间实现良好的统计匹配。其次，各种感兴趣的空间性能指标，如中断容量，遍历容量和区域频谱效率在下行链路中的K层HCN的一般信号传播模型进行了研究，通过使用派生的分布近似结果。考虑到两个特定的BS关联政策，它示出的派生的性能界限跟踪实际的性能指标相当不错的BS强度的范围很广，与他们之间的差距变得可以忽略不计的小密集HCN部署。
2018-03-26 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
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
A Primer on Cellular Network Analysis Using Stochastic Geometry
本教程旨在为有兴趣学习如何使用随机几何建模和分析蜂窝网络性能的人提供一个可访问但严格的第一参考。特别是，我们专注于计算信号干扰噪声比（SINR）分布，其特征在于覆盖概率（SINR CCDF）或中断概率（CDF）。我们在网络中的基站（BS）作为一个实现的密度$λ$的齐次泊松点过程的模型，并计算三个主要情况下的SINR：下行链路，上行链路，最后的多层下行链路，其特征在于具有$k$层的BS，每个具有一个独特的密度$λ_i$和发射功率$p_i$。这三个基线结果已经被广泛地扩展到许多不同的场景，我们总结了其中一些扩展的简短摘要。
2016-10-05 cs.IT cs.NI math.IT
On Stochastic Geometry Modeling of Cellular Uplink Transmission with Truncated Channel Inversion Power Control
使用随机几何，我们开发了一个易于处理的上行链路建模范例中断概率和频谱效率在单层和多层蜂窝无线网络。该分析考虑了每个用户设备（UE）的功率控制以及UE的最大功率限制。更具体地，对于干扰减轻和鲁棒上行链路通信，要求每个UE控制其发射功率，使得其服务基站（BS）处的平均接收信号功率等于某个阈值$ρ_o$。由于有限的发射功率，UE采用具有截止阈值$ρ_o$的截断信道反转功率控制策略。我们发现，存在一个传输点的上行链路系统的性能，取决于元组：BS强度（$λ$），最大发射功率的UE（$P_u$），和$ρ_o$。也就是说，当$P_u$是关于[w.r.t.]由于$λ$和$ρ_o$的值不同，上行链路中断概率和频谱效率高度依赖于$λ$和$ρ_o$的值。在这种情况下，存在最佳截止阈值$ρ^*_o$，它取决于系统参数，使中断概率最小化。另一方面，当$P_u$不是绑定操作约束w.r.t.由于$λ$和$ρ_o$的不同，上行链路中断概率和频谱效率变得独立于$λ$和$ρ_o$。我们得到近似但准确的中断概率和频谱效率的简单表达式，在某些特殊情况下，减少到封闭形式。
2014-01-23 cs.IT cs.NI math.IT
Downlink Performance Analysis for a Generalized Shotgun Cellular System
在本文中，我们分析了信号干扰加噪声比（SINR）的性能在移动台（MS）在一个随机蜂窝网络。蜂窝网络是由位于一维、二维或三维空间中的基站按照可能非齐次的泊松点过程形成的，这是所谓的鸟枪蜂窝系统的推广。我们开发了一个序列的SCS的等价关系，并使用它们来获得半解析表达式的覆盖概率在MS时，从每个BS的传输可能会受到随机衰落与任意分布以及衰减以下任意路径损耗模型。对于齐次泊松点过程中的干扰有限的情况下，幂律路径损耗模型，我们表明，SINR分布是相同的所有衰落分布，是不是一个函数的基站密度。此外，还讨论了随机发射功率、功率控制、多信道复用组对下行链路性能的影响。为分析SINR而开发的技术具有超出蜂窝网络的应用，并且可以用于认知无线电网络、毫微微蜂窝网络和其他异构和多层网络的类似研究。
2012-12-13 cs.IT math.IT
Fog Massive MIMO: A User-Centric Seamless Hot-Spot Architecture
如针对5G网络所提出的，数据和控制平面的解耦将使多层网络的有效实现成为可能，其中用户设备（UE）节点通过顶层宏小区获得覆盖和连接，并且同时通过层次结构中的较低层实现高吞吐量低延迟通信。本文考虑了一种用于这种较低层的新架构，称为雾大规模MIMO，其中UE能够以无缝和机会主义的方式建立高吞吐量低延迟数据链路，因为它们穿过高容量无线基础设施节点的浓雾，称为远程无线电头端（RRH）。密集多小区网络中的传统切换机制固有地引起频繁的切换和导频序列重新分配，结果导致过多的协议开销和显著的延迟。在所提出的雾大规模MIMO架构中，UE以完全自主的方式将其自身无缝地且隐式地关联到最方便的RRH。每个UE利用唯一的上行链路导频序列，并且通过新颖的编码的“运行中”导频污染控制机制来减轻导频污染。我们通过随机几何分析的频谱效率和中断概率的建议架构，使用最近的一些结果在布尔模型中的独特的覆盖范围，并提供了一个详细的比较相对于一个理想化的基线大规模MIMO蜂窝系统，忽略协议开销和延迟，由于明确的用户-小区关联。我们的分析，支持广泛的系统仿真，揭示了存在一个“甜蜜点”的每个导频用户负载（每个导频的用户数），使所提出的系统实现的频谱效率接近一个理想的蜂窝系统的最小距离的用户基站的关联和没有导频/切换开销。
2018-03-20 cs.IT math.IT
Statistical Analysis of Self-Organizing Networks with Biased Cell Association and Interference Avoidance
在这项工作中，我们评估的异构网络的可行性组成的传统的宏小区，这是与自组织的微微小区的基础。为了提高覆盖范围、小区边缘吞吐量和系统总容量，考虑了自组织解决方案，如范围扩展偏差、几乎空白子帧和分布式天线系统。在此，随机几何被用来模拟网络部署，而高阶统计通过累积量的概念被用来表征在感兴趣的用户的接收功率和聚合干扰的概率分布。引入一个综合的分析框架来评估这种自组织网络在中断概率和平均信道容量方面的性能。为了进行我们的研究，我们考虑一个阴影衰落信道模型，将对数正态阴影和Nakagami-m衰落。结果表明，分析框架匹配以及从Monte Carlo模拟得到的数值结果。我们还观察到，通过简单地使用几乎空白的子帧，标记的接收机处的总干扰减少了约12 dB。尽管当下层中的微微小区的密度变高时，变得需要诸如下行链路位图和分布式天线系统的更精细的干扰控制技术。
2013-01-16 cs.IT cs.NI math.IT
