Distributed Compressed Estimation for Wireless Sensor Networks Based on Compressive Sensing
本文提出了一种基于压缩感知技术的稀疏信号和系统的分布式压缩估计方法。该方案由压缩和解压缩模块的启发压缩感知执行分布式压缩估计。文中还提出了一种测量矩阵优化的设计方法和算法，进一步提高了分布式压缩估计算法的性能。无线传感器网络的仿真结果表明，所提出的方案和算法的收敛速度和均方误差性能方面的优势。
2015-02-03 cs.IT math.IT
The Benefit of Limited Feedback to Generation-Based Random Linear Network Coding in Wireless Broadcast
随机线性网络编码（RLNC）在发送端到接收端的分组无线广播中具有渐近吞吐量最优的性能，但存在计算量大和分组解码延迟等问题。为了缓解这个问题，同时保持良好的吞吐量，我们划分成不相交的几代后，广播未编码的数据包一次，并收集一轮的反馈接收器的数据包接收状态的数据包块。利用超图着色方法证明了最优划分问题的NP-困难性，并给出了求解该问题的一个有效的启发式算法。仿真结果表明，我们的算法优于现有的解决方案。
2015-06-03 cs.IT math.IT
Distributed Multi-User Wireless Charging Power Allocation
无线充电使便携式设备能够永久拔下电源。由于其传输功率低、传输效率低，与无线通信网络中的数据传输相比，它需要更长的时隙来对用户进行计费。此外，每个用户的需求的紧迫性需要考虑的功率分配。因此，新的算法是必不可少的无线功率分配在多用户无线充电网络。在本文中，这个问题被制定为一个静态的非合作博弈。研究表明，存在唯一的纳什均衡，即无线充电网络的静态。提出了一种分布式功率分配算法来计算博弈的纳什均衡。本文的主要结果包括严格的分布式功率分配算法的分析。该算法被证明是收敛到纳什均衡的游戏与指数收敛速度的任意初始值同步调度。此外，分布式算法也是收敛的通信延迟和数据包丢失的异步调度保证。数值仿真证明了分析的正确性，并证明了算法的快速收敛性和对同步调度的鲁棒性。
2018-01-21 cs.IT math.IT
Analysis of Feedback Error in Automatic Repeat reQuest
未来的无线网络期望在有效利用有限的无线信道资源的情况下实现超可靠通信。自无线电信的早期以来，已经采用了闭环重复协议，其中使用反馈信道来实现分组的重传。诸如自动重传请求（ARQ）之类的协议在当今的无线技术中被用作一种手段，以提供具有降低的分组中断率和增加的平均吞吐量的链路。这种协议的性能强烈依赖于反馈信道的可靠性。研究了反馈错误问题，提出了一种在不可靠反馈信道条件下重传协议中确认数据包送达的新方法。所提出的方法是基于在重传协议中的多个分组的后向复合确认，并且为无线信道的调度器提供附加参数以根据信道质量为用户配置超可靠通信。数值分析表明，所提出的方法相比，ARQ的平均经历的延迟的一个小的增加的成本的数量级增加的可靠性。
2017-10-02 cs.IT math.IT
Energy Efficiency of Distributed Signal Processing in Wireless Networks: A Cross-Layer Analysis
为了满足日益增长的移动数据需求，未来的无线网络将配备有大量的接入点（AP）。除了对能源消耗的重要影响外，致密化的趋势要求开发分散和可持续的无线电资源管理技术。了解信号处理操作的分布如何影响无线网络的能源效率至关重要。在本文中，我们提供了一个跨层的框架，以评估和比较无线网络的能量效率下的信号处理负载的不同水平的分布：（i）混合，其中的信号处理操作是共享节点和AP之间，（ii）集中，其中的信号处理是完全实现在AP，（iii）完全分布式，其中的所有操作都由节点执行。我们发现，在实际的无线网络中，混合信号处理表现出显着的能源效率增益集中和完全分布式的方法。
2015-10-20 cs.IT math.IT
Wireless MapReduce Distributed Computing
受移动边缘计算和无线数据中心的启发，本文研究了一种无线分布式计算框架，其中分布式节点通过无线干扰网络进行信息交换。我们的框架遵循MapReduce的结构。该框架由Map、Shuffle和Reduce阶段组成，其中Map和Reduce是计算阶段，Shuffle是数据传输阶段。在我们的设置中，我们假设传输是在无线干扰网络上操作的。我们证明，通过复制的计算工作在一个集群的分布式节点在地图阶段，可以减少所需的洗牌阶段的传输负载量。在这项工作中，我们描述了计算负载和通信负载之间的基本权衡，在一次线性计划的假设下。该方案是基于边信息消除和迫零，我们证明了它是最佳的计算通信权衡。所提出的方案优于天真的TDMA方案与单节点传输的时间，以及编码的TDMA方案，允许跨数据编码，在计算通信权衡。
2018-10-17 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Cache-Aided Wireless BC: Interplay of Coded-Caching and CSIT Feedback
基于Maddah-Ali和Niesen最近在编码缓存方面的突破，本文研究了具有随机衰落和不完全反馈的$K$ -用户缓存辅助无线多天线（MISO）对称广播信道（BC），分析了反馈统计量和缓存大小对吞吐量性能的影响。在这种情况下，我们的工作确定了最佳的高速缓存辅助度的自由度（DoF）的一个因素4内，通过确定接近最佳的方案，利用编码缓存和延迟CSIT之间的新的协同作用，以及通过利用高速缓存和反馈质量之间的未开发的相互作用。导出的限制有趣地揭示了不完美质量的当前CSIT、延迟CSIT和编码缓存的组合保证了DoF增益具有由当前CSIT的质量定义的初始偏移，然后归因于编码缓存的附加增益是指数的，在这个意义上，所需DoF性能的任何线性降低，允许所需高速缓存大小的指数级减小。
2016-04-25 cs.IT math.IT
The Impact of Channel Feedback on Opportunistic Relay Selection for Hybrid-ARQ in Wireless Networks
本文提出了一个分散的中继选择协议的密集无线网络，并描述了信道反馈策略，提高其性能。建议的选择协议支持混合自动重传请求传输，中继转发奇偶校验信息的目的地在解码错误的情况下。信道反馈用于改进中继选择过程，并用于在所提出的自适应调制传输框架中选择适当的传输模式。提出的自适应调制策略的吞吐量的近似值，并说明通过最大化这个近似值的吞吐量的依赖系统参数，如中继竞争概率和自适应调制切换点。仿真结果表明，所提出的选择策略的吞吐量是由一个集中的选择方法，依赖于地理信息所产生的。
2008-04-01 cs.IT math.IT
Location-Aided Fast Distributed Consensus in Wireless Networks
现有的工作分布式共识探索线性迭代的基础上可逆马尔可夫链，这有助于缓慢收敛的算法。已经观察到，通过克服可逆链的扩散行为，从可逆链提升的某些不可逆链比原始链混合得快得多。本文研究了提升马尔可夫链加速分布式共识的思想，提出了一种无线网络中的位置辅助分布式平均（LADA）算法，利用节点的粗略位置信息构造不可逆链，以利于分布式计算和协同处理.首先，两个一般的伪算法来说明通过链提升的分布平均的概念。这些伪算法，然后分别实例化通过一个网格网络上的LADA算法，和一个一般的无线网络。对于一个$k\times k$网格网络，所提出的LADA算法实现了$O(k\log(ε^{-1}))$的$ε$平均时间。基于该算法，在传输距离为$r$的无线网络中，通过集中式算法可以得到$O(r^{-1}\log(ε^{-1}))$的$ε$平均时间。随后，我们提出了一个完全分布式的LADA算法的无线网络，它只利用邻居的方向信息来构建不可逆链。结果表明，这种分布式LADA算法实现了相同的缩放定律的平均时间集中式计划。最后，我们提出了一个基于集群的LADA（C-LADA）算法，它不需要中央协调，提供了额外的好处，降低消息的复杂性相比，分布式LADA算法。
2009-03-23 cs.IT math.IT
MDS-Coded Distributed Caching for Low Delay Wireless Content Delivery
我们研究使用最大距离可分离（MDS）码缓存流行的内容，以减少无线内容传输的下载延迟。特别是，我们考虑一个蜂窝系统中的设备漫游在一个细胞根据泊松随机过程。流行内容使用MDS代码被缓存在有限数量的移动设备中，并且可以使用设备到设备通信从移动设备下载。我们推导出一个解析表达式的延迟从无线网络中下载的内容，并显示使用MDS码的分布式缓存可以显着降低下载延迟的情况下，内容总是从基站下载和未编码的分布式缓存的情况下。
2017-01-05 cs.IT math.IT
Capacity of Wireless Distributed Storage Systems with Broadcast Repair
在无线分布式存储系统中，存储节点之间通过无线信道连接，这些无线信道本质上是广播信道。本文利用这一独特的功能，设计了一个有效的修复机制，称为广播修复，无线分布式存储系统中存在的多个节点的故障。由于无线传输的广播性质，我们提倡一种新的措施修复性能称为修复传输带宽。修复带宽测量的是新节点替换故障节点时下载的平均数据包数量，而修复传输带宽测量的是每个故障节点上辅助节点传输的平均数据包数量。通过将存储系统建模为多播网络，并分析相应信息流图的最小割，对具有广播修复的无线分布式存储系统的存储容量进行了基础性研究。存储效率和修复传输带宽之间的基本权衡也得到功能修复。广播修复的性能进行了比较分析和数值与合作修复，有线分布式存储系统的多节点故障的基本修复方法。虽然合作修复是基于允许新来者交换数据包的想法，但广播修复是基于允许帮助者同时向所有新来者广播数据包的想法。我们发现，广播修复优于合作修复，提供了更好的存储效率和修复传输带宽之间的权衡。
2017-07-06 cs.IT math.IT
Asymptotic Spectral Efficiency of the Uplink in Spatially Distributed Wireless Networks With Multi-Antenna Base Stations
一个代表性的上行链路的一个给定的长度，在干扰有限的，空间分布的无线网络与六边形小区，简单的功率控制，和多天线线性最小均方误差接收器的频谱效率被发现接近一个渐近线的基站天线N和无线节点的数量趋于无穷大。面积平均频谱效率的代表性的链接（平均的空间基站和移动分布），泊松分布的基站的近似值，也提供。对于大的N，在干扰受限的制度，面积平均频谱效率主要是N的乘积与基站与无线节点密度的比率的比率的函数，这表明可以通过线性增加基站天线的数量和基站与无线节点的相对密度的乘积来扩展这样的网络，无线节点密度。结果是有用的无线系统的设计人员与高小区间干扰，因为它提供了简单的表达式作为有形的系统参数，如基站和无线节点密度，和天线的数量的函数的频谱效率。这些结果是结合无限随机矩阵理论和随机几何导出的。
2013-02-20 cs.IT math.IT
Opportunistic Beamforming with Wireless Powered 1-bit Feedback Through Rectenna Array
这封信涉及的机会波束形成（OBF）方案的多天线下行链路空间随机性。与传统的OBF相比，终端仅返回1比特反馈，其由通过整流天线阵列的无线功率传输供电。我们研究两个基本的拓扑结构的组合的整流天线元件;直流组合器和射频组合器。利用高阶统计量和随机几何，推导了两种组合方案的波束中断概率的封闭形式。
2015-07-20 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed SIR-Aware Scheduling in Large-Scale Wireless Networks
原则上，主动调度和路由可以极大地增加分散式无线网络的吞吐量，但为了实用，它们必须在少量及时的边信息的情况下这样做。在本文中，我们提出了低开销的分布式机会调度（DOS）的三种技术，并精确地确定其对整体网络中断概率和传输容量（TC）的影响。第一种是分布式信道感知调度（DCAS），第二种是分布式信道感知调度（DIAS），第三种是对这两种调度的概括和组合，称为分布式信道感知调度（DICAS）。一个贡献是确定最佳信道和干扰阈值，给定的隔离发射机应该估计和应用时，调度自己的传输。使用该阈值，量化并比较每种技术的精确网络范围增益。我们的结论是考虑在接收机的干扰消除，并找到它提高了多少中断概率。
2011-07-20 cs.IT math.IT
Perturbation-based Distributed Beamforming for Wireless Relay Networks
本文研究了半双工放大转发中继无线网络中的分布式波束形成技术。现有的方案优化波束成形权值的基础上的假设，信道状态信息（CSI）是可用的中继。我们建议使用自适应波束形成的基础上确定性扰动和有限的反馈（1位）从目的地到中继，以避免CSI在中继。两个可扩展的扰动计划被认为是实际的实施方面得到解决。仿真结果表明，所提出的技术接近最佳性能，并在时变环境中具有令人满意的跟踪性能。
2008-09-30 cs.IT math.IT
MDS-Coded Distributed Storage for Low Delay Wireless Content Delivery
我们解决了使用最大距离可分离（MDS）码的分布式存储（DS），使高效的内容在无线网络中的交付。内容被存储在多个移动设备中，并且可以使用设备到设备通信从移动设备检索，或者可替换地，从基站（BS）检索。在网络可靠性状态周期性恢复的假设下，我们推导出了下载延迟的解析表达式。我们的分析表明，MDS编码的DS可以显着减少下载时间的参考方案，内容总是从BS下载。
2016-08-29 cs.IT math.IT
Distributed Source Localization in Wireless Underground Sensor Networks
节点定位在无线地下传感器网络（WUSNs）的许多实际应用中起着重要作用，例如确定地震震中、地下爆炸和矿井中的微震事件的位置。由于地下环境中不利的信道特性，在无线传感器网络中获取到达时间差（TDOA）测量比地面无线传感器网络更困难。鲁棒中国剩余定理（RCRT）已被证明是解决无线传感器网络中相位模糊问题和频率估计问题的有效工具。本文利用RCRT对WUSS网络中的TDOA或距离差进行鲁棒估计，从而提高了WUSS网络的测距精度。在获得距离差后，提出了一种基于扩散策略的分布式源定位算法，在满足定位精度要求的同时降低了通信开销。仿真结果验证了所提方法的有效性。
2011-12-17 cs.IT math.IT
Power and Bit Allocation for Wireless OFDM Channels with Finite-Rate Feedback and Subcarrier Clustering
研究了点对点正交频分复用信道的传输功率和比特的分配问题，假设接收端的信道信息是完美的，而发射端的信道信息是不完美的。信道信息在接收端被量化，并通过有限速率反馈信道被发送回发射端。基于来自接收器的有限反馈，对应的发射器调整跨子载波的功率电平和/或调制。为了减少反馈量，将子载波划分为不同的簇，并将基于开/关阈值的功率分配应用于子载波簇。此外，提出了两种选项来从一组量化信道增益内插信道频率响应，并应用基于信道内插的最优注水分配或贪婪比特分配。有限反馈率的建议计划执行接近最优分配，没有反馈率的约束。在数值示例中，当使用每个副载波一比特的反馈时，信道容量从最优值降低约6%。
2014-02-21 cs.IT math.IT
Adaptive Link Selection Strategies for Distributed Estimation in Wireless Sensor Networks
在这项工作中，我们提出了自适应链路选择策略的分布式估计扩散型无线网络。我们开发了一个基于穷举搜索的链路选择算法和一个稀疏启发的链路选择算法，可以利用网络的拓扑结构与低质量的链接。在基于穷举搜索的算法中，我们选择导致特定节点的最小超额均方误差（EMSE）的邻居集合。在稀疏启发链路选择算法中，引入凸正则化设计了一种稀疏启发链路选择算法。所提出的算法有能力装备扩散型无线网络，并显着提高其性能。仿真结果表明，与现有算法相比，所提算法具有更低的EMSE值和更好的收敛速度，显著提高了网络性能。
2014-01-15 cs.IT math.IT
Combining Channel Output Feedback and CSI Feedback for MIMO Wireless Systems
使用信道输出反馈来提高衰落信道的可靠性在文献中很少受到关注。在大多数关于衰落信道的反馈的工作中，仅信道状态信息（CSI）反馈被用于在发射机处进行编码。在这项工作中，设计的编码方案的多输入多输出（MIMO）衰落系统的信道输出和信道状态反馈在发射机被认为是。在加性高斯白噪声和独立同分布衰落过程的假设下，提出了一种简单的线性编码策略，可实现任意速率。该框架假设发射机和接收机处的CSI是完美的。这个简单的线性处理方案可以提供一个双指数概率的错误衰减与块长度为所有速率小于容量。值得注意的是，这种编码方案实际上由两个单独的编码块组成：一个适应当前CSI，另一个适应先前的信道输出反馈。该方案被扩展到的情况下，当CSI被量化在接收机和传送到发射机在一个有限的速率反馈信道;对于多输入单输出（MISO）衰落系统，它示出的双指数概率的错误衰减实现的块长度的增加。
2012-04-11 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
Distributed Relay Selection Protocols for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
从射频（RF）信号中获取能量是一种令人兴奋的解决方案，可以在能量受限的无线网络中补充能量。在本文中，放大和转发（AF）的无线中继网络被认为是，中继节点需要从源的RF信号的收获能量转发信息到目的地。为了提高信息传输的性能，我们提出了两个分布式中继选择协议，最大收获能量（MHE）协议和最大信噪比（MSNR）协议。然后，我们推导了系统的中断概率与我们提出的中继选择协议，并证明了所提出的选择协议确实可以提高系统的性能和MSNR协议优于MHE协议。仿真结果验证了分析和定理。此外，还通过仿真研究了关键系统参数的影响。
2014-08-11 cs.IT math.IT
On some distributed scheduling algorithms for wireless networks with hypergraph interference models
结果表明，超图干扰模型下的无线自组织网络中的最大调度算法的性能可以进一步远离最优比以前已知的。这种分布式的，贪婪的调度算法的确切的最坏情况下的性能进行了分析。
2021-02-02 cs.IT cs.NI math.IT
Feedback Enhances Simultaneous Wireless Information and Energy Transmission in Multiple Access Channels
在这份报告中，同时在两个用户高斯多址接入信道（G-MAC）的信息和能量传输的基本限制，并没有反馈的充分特点。更具体地，识别所有可实现的信息和能量传输速率（分别以每信道使用的比特和每信道使用的能量单位为单位）。此外，还表征了在能量采集器处确保的最小能量速率下对个体速率和总和速率的基本限制。在没有反馈的情况下，基于功率分割和连续干扰消除的可重构性方案被证明是最优的。或者，在反馈的情况下（G-MAC-F），一个简单的但最佳的可扩展性方案的基础上的功率分配和Ozarow的容量实现方案。最后，通过使用反馈引起的能量传输增强被量化。当信息传输和速率保持在G-MAC的和容量时，反馈最多可以在高SNR下使能量传输速率加倍，但在很低的SNR下没有效果。
2017-03-13 cs.IT math.IT
A General Design Framework for MIMO Wireless Energy Transfer with Limited Feedback
多天线或多输入多输出（MIMO）技术可以显著提高射频（RF）信号使能的无线能量传输（WET）的效率。为了充分利用能量发射器（ET）处的能量波束成形增益，信道状态信息（CSI）的知识是必不可少的，然而，由于能量接收器（ER）的硬件限制，在实践中难以获得CSI。为了克服这个困难，在点对点MIMO WET设置下，本文提出了一种基于ER的能量测量和反馈的新型信道学习方法的总体设计框架。具体地，ER测量在不同训练间隔上收获的能量水平并将其编码成比特，并且经由有限速率的反馈链路将它们发送到ET。基于能量水平反馈，ET在随后的训练间隔中调整发射波束形成，并通过利用凸优化中的解析中心切割平面方法（ACCPM）技术来获得MIMO信道的精细估计。在这个总体设计框架下，我们进一步提出了两个具体的反馈方案，称为能量量化和能量比较，其中在每个间隔的反馈比特产生在ER通过量化在当前间隔测量的能量水平，并将其与以前的间隔，分别。数值结果提供了两个反馈方案的性能进行比较。结果表明，能量量化执行更好的反馈比特数时，每间隔是大的，而能量比较是更有效的反馈比特数少。
2016-01-28 cs.IT math.IT
A Distributed Data Collection Algorithm for Wireless Sensor Networks with Persistent Storage Nodes
提出了一种分布式数据汇集算法，用于无线传感器网络获取信息的准确存储转发。该算法不依赖于传感器网络的拓扑结构，路由表，或传感器节点的地理位置，而是利用均匀分布的存储节点。分析和仿真结果表明，该算法可以通过查询任意小的存储节点集，以很高的概率精确收集到传感器节点所传播的数据。
2010-11-11 cs.IT cs.NI math.IT
Auction-Based Distributed Resource Allocation for Cooperation Transmission in Wireless Networks
协作传输利用无线信道的广播特性，可以大大提高通信系统的性能。大多数以前的工作资源分配的合作传输是基于集中式控制。在本文中，我们提出了两个份额拍卖机制，信噪比拍卖和功率拍卖，分布式协调用户之间的资源分配。我们证明了拍卖结果的存在性、唯一性和有效性。特别地，SNR拍卖导致用户之间的公平资源分配，并且功率拍卖实现接近于有效分配的解决方案。
2007-08-04 cs.IT math.IT
Limited Feedback Beamforming Over Temporally-Correlated Channels
量化的信道状态信息（CSI）的反馈（称为有限反馈）使得能够在具有少量开销的多输入多输出（MIMO）无线系统中进行发射波束成形。由于其效率，具有有限反馈的波束成形已经在若干无线通信标准中被采用。有限反馈的现有工作通常采用块衰落信道模型，其中忽略了无线信道中的时间相关性。本文考虑了时间相关信道，设计了有限反馈的单用户发射波束成形。CSI反馈的分析结果来自量化CSI建模为一阶有限状态马尔可夫链。这些结果包括由时变量化CSI生成的源比特率、CSI反馈信道所需的比特率以及反馈延迟的影响。特别地，基于马尔可夫链收敛速率理论，证明了反馈延迟至少以指数方式降低CSI反馈所带来的吞吐量增益。在此基础上，提出了一种CSI反馈时间压缩算法。结合这项工作的结果导致一个新的方法设计有限反馈波束形成的设计实例所示。
2008-05-02 cs.IT math.IT
Approaching the Capacity of Wireless Networks through Distributed Interference Alignment
最近的研究结果建立了干扰对齐的最优性，以接近高信噪比下干扰网络的香农容量。然而，干扰可以在有限数量的信令维度上对齐的程度仍然未知。干扰对准方案的另一个重要关注点是全局信道知识的要求。在这项工作中，我们提供了迭代算法的例子，利用无线网络的互易性，实现干扰对齐，只有本地信道的知识，在每个节点。这些算法还提供了理论上尚不可用的干涉对准的可行性的数值见解。
2008-03-26 cs.IT math.IT
Quantization and Bit Allocation for Channel State Feedback for Relay-Assisted Wireless Networks
研究了多源单中继协作蜂窝网络中信道状态信息（CSI）的量化和无线链路间的比特分配问题。我们的目标是最大限度地减少性能的损失，衡量可实现的总和速率，由于有限的量化率的CSI。我们开发了一个信道量化方案和分配有限的反馈位的各种无线链路。我们假设量化的CSI被报告给负责最优资源分配的中心节点。我们首先推导出严格的下限和上限之间的差异，完美的CSI和量化CSI的情况下的速率。这些界限，然后用于推导出一个有效的量化器为任意信道分布。接下来，我们使用这些界限来优化分配的比特在整个链路上的预算对总可用的量化比特。特别是，我们表明，最佳的比特分配算法分配更多的位在网络中的那些链接，最有助于总和速率。最后，本文研究了中心节点的选择，我们表明，这种选择起着重要的作用，在CSI位需要达到一个目标的性能水平。
2011-12-04 cs.IT math.IT
Coded Federated Computing in Wireless Networks with Straggling Devices and Imperfect CSI
分布式计算平台通常假定处理器之间的可靠和专用连接的可用性。这项工作考虑了一种替代方案，相关的无线数据中心和联邦学习，其中的分布式处理器，一般不同的编码数据上操作，通过共享的无线信道通过全双工传输访问连接。该研究考虑了无线和计算损伤，包括干扰，不完美的信道状态信息和离散的处理器，它假设了一个映射-洗牌-减少编码的计算范式。系统的总延迟，作为计算和通信延迟的总和，研究了不同的洗牌策略，揭示了分布式计算，编码和合作或协调传输之间的相互作用。
2019-01-16 cs.IT math.IT
On Channel State Feedback Model and Overhead in Theoretical and Practical Views
信道状态反馈在当前无线通信系统中对链路性能的改善起着重要的作用，在下一代无线通信系统中更是如此。然而，反馈信息消耗上行链路带宽，从而产生开销。在本文中，我们研究了信道状态反馈的影响，并提出了一种改进的方案，以减少实际通信系统中的开销。与现有的方案相比，我们引入了一个更准确的信道模型来描述实际的无线信道，并获得了理论上的周期和非周期反馈方案的开销的下限。所得到的理论结果为我们提供了指导，以优化反馈系统的设计，如用于量化信道状态的比特数。因此，我们提出了一个实用的反馈方案，实现了低开销和提高性能，目前广泛使用的方案，如零保持。仿真实验证实了它的优点，并建议其潜在的广泛应用在下一代无线系统。
2017-05-15 cs.IT math.IT
Distributed Throughput-optimal Scheduling in Ad Hoc Wireless Networks
在本文中，我们提出了一个分布式的吞吐量最优的ad hoc无线网络调度算法，这是由著名的单纯形算法求解线性规划（LP）问题的动机。调度器存储一组稀疏的基本调度，并在每个时隙中选择最大权重的基本调度进行传输。同时，调度器试图通过在吞吐量增加方向上搜索新的基本调度来更新基本调度集。我们表明，上述两个过程可以实现分布式的方式。具体来说，我们提出了一个平均共识的链路竞争算法来实现分布式最大权重调度。此外，我们表明，基本的时间表更新可以实现使用CSMA机制，这是类似于由江等人提出的。相比，在江的论文中，时间表在随机游走的方式变化的最佳分布式调度器，我们的算法具有更好的延迟性能，通过实现更快的时间表过渡在稳定状态。仿真结果验证了算法的有效性。
2011-02-07 cs.IT math.IT
Inference-Based Distributed Channel Allocation in Wireless Sensor Networks
在单天线、半双工无线传感器网络中，时隙和频率信道的干扰感知资源分配是一个具有挑战性的问题。为这样的任务设计分布式算法进一步使问题复杂化。本文研究了无线传感器网络在给定路由树下的联合时频信道分配问题，使得：a）分配以完全分布式的方式进行，即，在多达两跳的通信内，仅在相邻的WSN终端之间执行信息交换，以及b）简化了潜在干扰终端的检测，并且可以实际实现。该算法将空间、时间、频率和无线电硬件约束印刻到一个循环因子图中，并使用随机化的初始先验信息进行迭代消息传递/循环置信传播（BP）。收敛到一个有效的解决方案的充分条件，在文献中首次，利用拟议的因子图的结构。基于理论研究结果，设计了BP的修改，i）加速收敛到有效解，ii）降低计算成本。仿真结果表明，所提出的分布式算法的吞吐量结果，即使它利用简化的干扰终端集检测。未来的工作可以修改这些限制，使得其他破坏性的无线技术（例如，全双工无线电或网络编码）可以容纳在相同的推理框架内。
2017-03-20 cs.IT math.IT
Capacity of Wireless Networks within o(log(SNR)) - the Impact of Relays, Feedback, Cooperation and Full-Duplex Operation
最近的工作已经表征了$o(\log({SNR}))$内的时变/频率选择性无线干扰网络和$X$网络的总容量，即，在高SNR（信噪比）下精度接近100%。在本文中，我们寻求类似的容量特性的无线网络中继，反馈，全双工操作，通过嘈杂的信道和发射机/接收机的合作。首先，我们考虑一个网络与$S$源节点，$R$中继节点和$D$目的地节点与随机时变/频率选择性信道系数和全局信道知识在所有节点。我们允许在所有节点的全双工操作，以及因果无噪声反馈的所有接收到的信号的所有源和中继节点。该网络的总容量被表征为$\frac{SD}{S+D-1}\log({SNR})+o(\log({SNR}))$。其结果的含义是，中继，因果反馈，通过物理信道和全双工操作的发射机/接收机的合作的能力的好处成为一个可以忽略不计的一部分，在高信噪比的网络容量。文中还指出了这一结果的一些例外。其次，我们考虑一个网络与$K$全双工节点与一个独立的消息从每个节点到每个其他节点的网络。我们发现，该网络的总容量是有界的下由$\frac{K(K-1)}{2K-2}+o(\log({SNR}))$和$\frac{K(K-1)}{2K-3}+o(\log({SNR}))$上界。
2008-02-05 cs.IT math.IT
When Feedback Empowers the Uplink: Integrating Adaptive Coding with Wireless Power Transfer
提出FACET框架，通过将自适应反馈编码与无线能量传输相结合，利用反馈编码饱和效应设计双用途反馈机制，在公平约束下最小化最坏情况净能耗，使设备寿命相比传统架构提高近三倍。
2025-05-28 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Low-Rank Estimation Based on Joint Iterative Optimization in Wireless Sensor Networks
University of York（约克大学）；PUC-Rio（里约热内卢天主教大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
提出了一种新的分布式降秩算法和一种自适应分布式估计算法。建议的分布式方案是基于一个变换，在网络的每个代理进行降维，然后由一个降维参数向量。提出了一种分布式降秩联合迭代估计算法，与现有技术相比，该算法能够显著降低通信开销，提高估计性能。仿真结果表明，所提出的策略在收敛速度和均方误差性能方面的优势。
2014-11-05 cs.IT cs.LG math.IT
Distributed Coalition Formation Games for Secure Wireless Transmission
无线节点之间的协作最近已经被提出用于在存在多个窃听者的情况下提高无线传输的物理层（PHY）安全性。虽然现有的PHY安全文献回答了这样一个问题：“从合作中获得的链路级保密率是多少？”“，本文试图回答的问题"如何实现这些收益在一个实际的分散的无线网络，并在存在成本的信息交换？''.为此，我们将物理层安全合作问题建模为具有不可转移效用的联盟博弈，并提出了一种分布式联盟形成算法。通过该算法，无线用户可以合作和自组织成不相交的独立联盟，同时最大限度地提高他们的保密率，同时考虑到信息交换过程中的安全成本。我们分析了解码和转发和放大和转发合作的联盟结构，并研究了用户如何适应网络拓扑结构的环境变化，如移动性。通过仿真，我们评估所提出的算法的性能，并表明，通过联盟形成使用解码和转发，每个用户的平均保密率提高到25.3%和24.4%（45个用户的网络）相对于非合作和放大和转发的情况下，分别。
2009-11-13 cs.IT math.IT
Wireless Map-Reduce Distributed Computing with Full-Duplex Radios and Imperfect CSI
考虑一个分布式计算系统，其中工作节点通过共享无线信道连接。节点可以存储需要进行计算的数据集的一部分，并且遵循Map-Shuffle-Reduce协议以实现协作处理。如果在节点处执行的计算之间存在某种程度的冗余，则可以通过使用编码多播或协作传输来减少Shuffle阶段期间的节点间通信负载。先前表明，后一种方法能够在全双工节点和完美的发送侧信道状态信息（CSI）的存在下将高信噪比通信负载减少一半。在本文中，提出了一种新的方案，叠加编码的基础上，被证明优于编码组播和协作传输的假设下，不完美的CSI。
2018-10-26 cs.IT math.IT
Wireless Federated Distillation for Distributed Edge Learning with Heterogeneous Data
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；King’s College London（伦敦国王学院）
用于分布式机器学习的协作训练方法通常假设无噪声和理想的通信信道。这项工作研究了无线通信链路的存在所带来的机遇和挑战。我们特别考虑无线实现的联邦学习（FL）和联邦蒸馏（FD），以及一种新的混合联邦蒸馏（HFD）计划。这两个数字实现的基础上单独的源信道编码和空中计算实现的基础上联合源信道编码提出和评估高斯多址信道。
2019-07-05 cs.IT cs.LG math.IT
The Three Node Wireless Network: Achievable Rates and Cooperation Strategies
我们考虑由三个节点组成的无线网络，并受到半双工和总功率约束的限制。这个公式包含了文献中研究的许多特殊情况，并允许捕捉它们所共有的共同特征。这里，我们关注三种特殊情况，即1）中继信道，2）组播信道，和3）会议信道。这些特殊情况被合理地选择以反映不同程度的复杂性，同时突出三节点无线网络的不同变体所共享的共同点。对于中继信道，我们提出了一个新的合作计划，利用无线反馈增益。该方案结合了解码转发和压缩转发策略的优点，避免了早期工作中采用的理想反馈假设。我们的分析表明，该方案的可实现的速率在低和高的信号噪声比制度的反馈增益递减。受建议的反馈策略的启发，我们确定了一个贪婪的合作框架，适用于组播和会议通道。我们的性能分析揭示了几个很好的性质，建议贪婪的方法和合作的源信道编码在利用接收机侧信息的无线网络设置的核心作用。我们的证据合作组播边信息依赖于新的嵌套和独立的装箱编码器以及列表解码器。
2005-07-01 cs.IT math.IT
Opportunistic Wireless Energy Beamforming using RSSI Feedback
本文提出了一种新的信道估计方法，和基于簇的机会调度策略，提高了无线能量传输的效率，在系统中由多个能量接收器（ER）。首先，在训练阶段，能量发送器（ET）从所有ER获得一组RSSI反馈值，并且这些值用于估计ET与所有ER之间的信道。接下来，基于信道估计，ER被分组为簇，并且挑选其成员在相位上最接近其质心的簇。该簇将被给予优先级，并且通过求解凸优化问题来找到在所选簇中的所有ER中最大化最小收获能量的波束形成器。该波束形成器用于使用最大比率发射波束形成将能量传递到ER。所有ER都有相同的机会被选择，而不管它们与ET的距离如何，因此，该调度策略可以被认为是机会主义的和公平的。结果表明，该方法实现了显着的性能增益。
2019-12-22 cs.IT math.IT
Study of Buffer-Aided Distributed Space-Time Coding for Cooperative Wireless Networks
本文提出了一种自适应缓冲辅助分布式空时编码方案，并针对具有缓冲辅助中继的无线网络提出了反馈算法。所提出的方案采用最大似然接收机在目的和可调码受功率约束的放大转发合作策略在中继。每个中继器配备有缓冲器，并且能够存储接收到的符号块，并且如果选择则将数据转发到目的地。不同的天线配置和无线信道，如静态块衰落信道，被认为是。使用缓冲器辅助中继，以改善出错率（BER）性能的效果进行了研究。开发了可调节的中继选择和优化算法，利用配备缓冲器的中继的额外自由度来提高BER性能。我们还分析了在协作网络中使用所提出的方案和算法时系统的成对错误概率和多样性。仿真结果表明，所提出的方案和算法获得的性能增益比以前报道的技术。
2016-09-17 cs.IT math.IT
Distributed Learning in Wireless Networks: Recent Progress and Future Challenges
Princeton University（普林斯顿大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；The University of Hong Kong（香港大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；University of Oulu（奥卢大学）；Ericsson Research（爱立信研究院）
下一代无线网络将使许多机器学习（ML）工具和应用程序能够有效地分析边缘设备收集的各种类型的数据，以实现推理、自治和决策目的。然而，由于资源限制、延迟限制和隐私挑战，边缘设备无法将其整个收集的数据集卸载到云服务器，以集中训练其ML模型或进行推理。为了克服这些挑战，分布式学习和推理技术被提出作为一种手段，使边缘设备能够在没有原始数据交换的情况下协作训练ML模型，从而减少通信开销和延迟，并提高数据隐私。然而，在无线网络上部署分布式学习面临若干挑战，包括不确定的无线环境、有限的无线资源（例如，发射功率和无线电频谱）以及硬件资源。本文全面研究了如何在无线边缘网络上高效地部署分布式学习。我们提出了一个详细的概述几个新兴的分布式学习范式，包括联邦学习，联邦蒸馏，分布式推理，和多智能体强化学习。对于每个学习框架，我们首先介绍了在无线网络上部署它的动机。然后，我们提出了一个详细的文献回顾，其有效的部署使用的通信技术。然后，我们介绍了一个说明性的例子来展示如何优化无线网络，以提高其性能。最后，我们介绍了未来的研究机会。简而言之，本文提供了一套关于如何在现实世界的无线通信网络上部署广泛的分布式学习框架的整体指导方针。
2021-04-05 cs.IT cs.LG math.IT
Exploiting Interference for Efficient Distributed Computation in Cluster-based Wireless Sensor Networks
本文提出了一些新的想法，如何提高共识算法在分布式无线传感器网络的性能，当考虑通信成本。特别感兴趣的是共识算法，利用无线信道的广播属性，以提高收敛速度方面的性能。为此，我们提出了一种新的基于聚类的共识算法，利用干扰计算，同时减少网络中的能量消耗。由此产生的优化问题是一个半定的程序，它可以离线解决系统启动之前。
2014-09-03 cs.DC cs.IT math.IT
Iterative Power Control for Wireless Networks with Distributed Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RIS）是一种新的范例，通过明智的部署和对齐，可以实现更有利的传播环境和更好的无线网络设计。因此，它们可以为下一代无线系统提供许多潜在的好处，包括改善覆盖范围，更好的干扰管理甚至安全性。在本文中，我们考虑一个上行链路的下一代无线系统，每个用户的协助与RIS。我们研究了这种分布式RIS辅助无线网络中的上行链路功率控制问题。具体来说，我们的目标是最小化总上行链路发射功率的所有用户受到每个用户的可靠通信要求在基站的功率，接收机滤波器和RIS相位矩阵的联合设计。我们提出了一种迭代功率控制算法，结合逐次凸逼近技术来解决非凸相位约束的问题。数值结果表明，分布式RIS援助导致上行链路功率节省时，直接链路是弱的。
2022-12-02 cs.IT eess.SP math.IT
Limited Feedback in RIS-Assisted Wireless Communications: Use Cases, Challenges, and Future Directions
本文针对RIS辅助无线通信中CSI反馈开销大的问题，提炼RIS信道的位置相关波动、超高维和结构化稀疏等特征，探讨利用信道定制、自动编码器等技术设计低开销反馈方案，并展望未来研究方向。
2025-06-28 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Learning in Wireless Sensor Networks
在无线传感器网络等应用中的分布式或分散式检测和估计问题通常被认为是在参数模型的框架中，其中对自然的统计描述进行了强有力的假设。在某些应用中，这样的假设是有道理的，从这些模型设计的系统显示出希望。然而，在其他情况下，先验知识充其量是模糊的，将这种知识转化为统计模型是不可取的。应用程序，如这些铺平了道路，分布式检测和估计的非参数研究。在本文中，我们回顾了作者最近的工作，其中一些基本模型的分布式学习被认为是。这些模型符合非参数统计学经典工作的精神，适用于无线传感器网络。
2005-03-26 cs.IT cs.LG math.IT
Robust Rate-Adaptive Wireless Communication Using ACK/NAK-Feedback
为了对抗无线信道中的可变性的不利影响，我们考虑基于有限反馈的跨层速率自适应。特别是，基于有限的反馈形式的链路层应答（ACK）和否定应答（NAK），我们最大限度地提高物理层传输速率的上限上的预期数据包出错率。\textr{We take a robust approach in that we do not assume}信道状态上的任何特定先验分布。我们首先分析了这种系统的基本限制，并推导出一个上限的基础上未编码的QAM和随机高斯系综的信令方案的可实现的速率。我们表明，对于基于二进制ACK/NAK反馈的信道估计，最好是在高出错率下使用单独的训练序列，而不是利用低差错率数据包本身。我们还开发了一个自适应递归估计，这是证明渐近最优和渐近有效的。
2011-11-17 cs.IT cs.NI math.IT
Transformer-aided Wireless Image Transmission with Channel Feedback
本文提出了一种名为DeepJSCC-ViT-f的新型无线图像传输范式，利用块反馈信道模型和单一编码器，结合源图像语义信息、信道状态信息和解码器当前信念，在每个块生成编码符号以细化接收端估计，实现了最先进的传输性能和噪声鲁棒性，并扩展至广播信道。
2024-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Scheduling Algorithms for Optimizing Information Freshness in Wireless Networks
信息年龄（AoI）测量自在源处生成最后一个接收到的信息包以来所经过的时间。本文研究了在时变信道和成对干扰约束条件下，无线网络中单跳流的AoI最小化问题。我们认为简单，但广泛的，类的分布式调度策略，其中传输尝试在每个链路上有一定的尝试概率。我们得到了一个有趣的最佳尝试概率和最佳的AoI的链接之间的关系，及其相邻的链接。然后，我们证明了最佳尝试概率可以通过求解凸优化问题来计算，这可以分布式完成。
2018-03-17 cs.IT cs.NI math.IT
Multi-Agent Reinforcement Learning in Wireless Distributed Networks for 6G
本文系统综述了面向6G的MARL辅助无线分布式网络，分析其数学背景、网络结构、MARL方法分类、关键挑战及与信息瓶颈、镜像学习等新兴技术的结合，并展望未来研究方向。
2025-02-09 cs.IT cs.SY eess.SY
A Distributed Merge and Split Algorithm for Fair Cooperation in Wireless Networks
本文介绍了一种新的概念，从联盟博弈论，它允许动态形成的无线节点之间的联盟。构造了一种简单的分布式联盟形成合并与分裂算法。该算法被应用于研究虚拟MIMO编队的单天线发射机之间的合作所产生的增益。我们的目标是找到一个最终的发射机联盟结构，允许合作用户，以最大限度地提高他们的效用，同时占联盟形成的成本。通过这种新颖的博弈理论框架，无线网络发射机能够自组织，形成一个结构化的网络组成的不相交的稳定联盟。仿真结果表明，该算法可以提高平均单个用户效用26.4%，并能应对分布式用户的移动性。
2008-02-15 cs.GT cs.IT math.IT
A Low-Cost Robust Distributed Linearly Constrained Beamformer for Wireless Acoustic Sensor Networks with Arbitrary Topology
我们提出了一种新的鲁棒分布式线性约束波束形成器，它利用一组线性等式约束，以减少交叉功率谱密度矩阵的块对角形式。所提出的波束形成器具有方便的目标函数，可用于任意分布式网络拓扑，同时具有与集中式实现相同的性能。此外，新的优化问题是强大的相对声学传递函数（RATF）估计误差和目标活动检测（SAR）的错误。两种变体的建议波束形成器的多麦克风语音增强的无线声传感器网络的背景下，并进行评估，并与其他国家的最先进的分布式波束形成器的通信成本和鲁棒性的RATF估计误差和干扰误差。
2018-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
