Wireless-Powered Device-to-Device Communications with Ambient Backscattering: Performance Modeling and Analysis
最近先进的无线能量收集技术已经使得无线供电的通信能够以自我可持续的方式适应无线数据服务。然而，无线供电的通信依赖于有源RF信号来通信，并且导致高功耗。另一方面，被动反射空气中现有RF信号源以进行通信的环境反向散射技术具有促进超低功耗实现的潜力。在本文中，我们介绍了一种混合D2D通信模式，通过集成环境后向散射与无线供电的通信。混合D2D通信是自我可持续的，因为不需要专用的外部电源。然而，由于用于能量收集和反向散射的无线电信号来自环境，因此混合D2D通信的性能很大程度上取决于环境因素，例如，环境能源的分布、空间密度和传输负荷。因此，我们为混合D2D发射机设计了两种模式选择协议，允许更灵活地适应环境。然后，我们引入分析模型来表征所考虑的环境因素对混合D2D通信性能的影响。结合大量的仿真，我们的分析表明，通信性能受益于更大的斥力，传输负载和周围能源的密度。此外，我们研究了不同的模式选择机制如何影响通信性能。
2017-12-10 cs.NI
Analytical Modeling of Mode Selection and Power Control for Underlay D2D Communication in Cellular Networks
设备到设备（D2D）通信使得位于附近的用户设备（UE）能够绕过蜂窝基站（BS）并直接彼此连接，从而从蜂窝基础设施卸载业务。D2D通信可以提高蜂窝网络中的空间频率重用和能量效率。本文提出了一个全面的和易于处理的分析框架D2D使能的上行链路蜂窝网络与灵活的模式选择方案，以及截断信道反转功率控制。与仅基于D2D链路距离（即，使用D2D通信模式的两个UE之间的距离），所提出的用于UE的模式选择方案考虑了D2D链路距离和蜂窝链路距离（即，UE和BS之间的距离）。所开发的框架用于分析和理解底层D2D通信如何影响蜂窝网络性能。通过全面的数值分析，我们研究了预期的性能增益，并为选择网络参数提供指导。
2014-05-12 cs.NI
Stochastic Geometry Modeling of Cellular V2X Communication Over Shared Channels
为了克服DSRC具有短距离、高密度网络的不支持性、不可靠的广播服务、信号拥塞和连接中断的限制，最近已经引入了在第三代合作伙伴计划（3GPP）版本14中标准化的蜂窝车辆到万物（C-V2X）通信网络以覆盖更广泛的车辆通信场景，包括车辆到车辆（V2 V），车辆到行人（V2 P）和车辆到基础设施/网络（V2 I/N）。在C-V2X中，车辆可以直接通过基于PC 5的专用侧链路进行通信，称为直接模式或V2 V通信。然而，高车辆密度可能需要将蜂窝频谱重新用于V2 V。此外，通过V2 I/N链路的基础设施模式通信可以通过增强通信范围和可靠性来增强V2 V通信，以增强安全性以及在交通拥堵情况下的一致性能。受C-V2X中严格的连接可靠性、频谱效率和覆盖要求的启发，本文提出了第一个针对共享V2 V和蜂窝上行链路信道上C-V2X网络性能的全面且易于处理的分析框架，其中传输车辆可以根据其距离、传播环境和偏置因子通过基础设施或直接模式提供信息。通过实际建模的车辆在道路上使用的双随机Cox过程和基站，我们得到了新的关联概率，新的成功概率的基础设施和直接模式，和整体成功概率的C-V2X通信共享信道，这是验证了仿真结果。我们的研究结果揭示了我们提出的模型（在共享信道上选择直接和基础设施模式的可能性）与V2 V网络相比在成功概率方面的好处。
2019-09-18 cs.NI
Threat modeling framework for mobile communication systems
由于移动通信系统的复杂性，其领域中的大多数安全工作都是孤立的，分散在底层技术中。这导致了对总体安全的模糊看法。在这项工作中，我们试图解决这个问题，提出了一个特定领域的威胁建模框架。通过从各种各样的安全文献中收集，我们系统地将对移动通信的攻击组织成各种战术和技术。我们的框架旨在根据攻击阶段对对抗行为进行建模，并用作通用分类矩阵。我们还提供了具体的例子，使用该框架单独建模的攻击，并将它们与类似的。
2020-05-11 cs.CR cs.NI
Vehicular Communications: Survey and Challenges of Channel and Propagation Models
车辆通信的特征在于动态环境、高移动性以及通信实体（车辆和路边单元）上相对较低的天线高度。这些特性使得车辆传播和信道建模特别具有挑战性。在这篇文章中，我们分类和描述最相关的车辆传播和信道模型，特别注重模型的可用性评估协议和应用程序。我们首先根据模型采用的传播机制及其实现方法对模型进行分类。我们还根据它们实现的信道属性对模型进行分类，并特别注意模型的可用性，包括实现的复杂性、可扩展性和输入要求（例如，地理数据输入）。我们还讨论了车辆信道建模中较少探索的方面，包括建模特定环境（例如，隧道、立交桥和停车场）和通信车辆的类型（例如，小型摩托车和公共交通工具）。最后，我们确定研究不足的方面，车辆传播和信道建模，需要进一步的建模和测量研究。
2015-05-26 cs.NI
Scooter-to-X Communications: Antenna Placement, Human Body Shadowing, and Channel Modeling
在台湾等国家，踏板车比例很高，与踏板车相关的事故是所有交通事故中最严重的伤亡事故。减少事故数量的一种可行方法是利用踏板车和其他车辆之间的短距离无线通信。这将有助于邻近车辆检测到踏板车，反之亦然，从而降低碰撞的可能性。在本文中，我们进行了广泛的测量，以表征摩托车和其他车辆之间的通信链路。我们的研究结果表明，当视线传播路径被滑板车驾驶员（也可能是乘客）的身体阻挡时，人体的阴影会导致显著的信号衰减，平均范围为9至18 dB，呈现出滑板车特有的具有挑战性的信道特性。此外，我们进行了模拟，这表明，它是必要的，将身体阴影效果，以获得逼真的模拟结果。我们还开发了一个模型，以确定是否人体阴影是有效的，给定的相对位置的发射器和接收器。
2015-09-27 cs.NI
Modeling and Simulation of Reconfigurable Intelligent Surfaces for Hybrid Aerial and Ground-based Vehicular Communications
随着自动驾驶水平的提高和智能交通系统（ITS）的未来应用，车辆通信的需求也在增长。除了对高容量无线电链路的需求不断增长之外，可靠性和延迟约束也对移动网络供应提出了挑战。虽然例如毫米波频谱和太赫兹频带提供了大量的无线电资源，但由于微妙的无线电信道条件和信号传播特性，它们的适用性受到限制。作为未来ITS基础设施的智能无线电环境（SRE）的一部分，可重构智能表面（RISs）通过有目的地培养无源反射来改善无线电链路质量。这样，被阻挡的毫米波或太赫兹波束可以通过RIS反射路径在障碍物周围被引导，以改善否则有限的覆盖范围。在这篇文章中，提出了RIS增强的车辆通信的应用用例。除了在建筑物的外墙上静态部署RIS之外，无人驾驶飞行器（UAV）可以根据需要提供反射能力，而未来的飞行器可以-在一个有远见的方法中-由超材料组成，允许在丰富的SRE中机会性地利用它们。基于我们的多尺度移动性和网络仿真模型的案例研究的结果清楚地突出了RIS部署混合车辆通信场景的潜力。路径损耗和中断百分比可以大大降低。
2021-08-29 cs.NI
Network Slicing in 5G Mobile Communication Architecture, Profit Modeling, and Challenges
University of Kaiserslautern (RPTU)（凯泽斯劳滕工业大学）；German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）
本文探讨了5G移动通信架构中网络切片的概念、系统架构、盈利建模及其面临的挑战和研究方向。
2026-03-10 cs.NI
Cross-link Interference Modeling in 6G Millimeter Wave and Terahertz LEO Satellite Communications
针对6G毫米波与太赫兹低轨卫星通信，本文建立了交叉链路干扰的数学模型并开展仿真，证明该干扰不可忽视，需在系统设计中考虑。
2023-04-21 cs.NI
Modeling and Analysis of Network Dynamics in Complex Communication Networks Using Social Network Methods
现代通信网络本质上是复杂的。首先，它们有大量的异构组件。第二，它们之间的联系极为活跃。节点可以来来去去，链接可以随着时间的推移被删除和添加。传统的建模和仿真技术合并或忽略了这样的动态，因此，无法表示它们。因此，复杂的通信网络更好地建模为称为图的数学结构。建模为图形允许应用复杂的技术，如各种基于网络的分析技术。虽然这是通信网络研究人员和工程师非常重要和急需的技能，但据我们所知，目前还没有描述这些细节的资源。在本文中，我们给出了一个简洁而全面的审查建模复杂的通信网络图。我们还展示了如何将复杂的社会网络分析应用于这些模型，除了正式建模网络动力学的示范。
2017-08-01 cs.DM cs.NI cs.SI
On Modeling Network Slicing Communication Resources with SARSA Optimization
Salvador University (UNIFACS)（萨尔瓦多大学（UNIFACS））；University of Paris Saclay（巴黎萨克雷大学）；University of Evry（埃夫里大学）
网络切片是支持5G/6G移动网络、物联网感知网络、电子医疗系统等网络动态行为以及车联网（IoV）和工业4.0等垂直行业所需的虚拟网络基础设施的组成和部署的关键推动因素。通信切片及其分配的通信资源在用于资源编排和分配、虚拟网络功能（VNF）部署和切片操作功能的切片架构中是必不可少的。通信切片提供支持切片操作、SLA保证和QoS/QoE应用要求所需的通信能力。因此，本文提出了一个网络切片的概念模型，以制定通信切片之间的通信资源共享相关的优化问题。首先，我们提出了一个网络切片的概念模型，然后我们制定了分析模型和优化问题的一些方面来解决。接下来，我们建议使用SARSA代理来解决问题并实现概念验证原型。最后，我们提出了所获得的结果，并讨论它们。
2023-01-11 cs.AI cs.NI
Cyber-Physical Interference Modeling for Predictable Reliability of Inter-Vehicle Communications
可预测的车辆间通信可靠性是从传统的单车安全和效率控制向网络化车辆控制转变的基础。然而，在现有的车辆间通信机制中缺乏可预测的干扰控制，使得它们不能确保可预测的通信可靠性。对于可预测的干扰控制，我们提出了网络物理调度（CPS）的框架，该框架利用了网络干扰模型，并解决了车辆移动性的挑战，以PRK为基础的调度。特别地，CPS利用车辆的物理位置来定义gesture干扰模型，gesture模型的几何近似，用于有效的干扰关系估计，并且CPS利用车辆交通流的网络物理结构（特别是，时空干扰相关性以及宏观和微观车辆动力学）用于gesture模型的有效使用。通过高保真ns-3和SUMO仿真的实验分析，我们观察到CPS实现了可预测的可靠性，同时实现了高吞吐量和低延迟的通信。据我们所知，CPS是第一种可现场部署的方法，可确保可预测的干扰控制，从而确保车辆间通信的可靠性。
2017-08-14 cs.DC cs.NI
Modeling and Analysis for Cache-enabled Cognitive D2D Communications in Cellular Networks
开发认知的缓存使能的设备到设备（D2D）通信下的多信道蜂窝网络是本文的主要重点。D2D对经由感测可用蜂窝信道来执行直接通信，从而绕过基站（BS）。考虑了动态服务，并采用随机几何方法对网络性能进行了评估。首先将节点位置建模为相互独立的泊松点过程，并给出了服务选择过程。在此基础上，提出了相应的层次关联和认知接入协议.在BS和D2D发射机处的队列的延迟和长度被进一步阐述，其中将请求到达和离开的业务动态建模为具有优先级的离散时间多服务器队列。此外，物理层和内容为中心的功能对系统性能的影响进行了联合调查，提供了一个有价值的见解。
2016-07-25 cs.IT cs.NI math.IT
Parameter Modeling for Small-Scale Mobility in Indoor THz Communication
尽管存在诸如高路径损耗和设备成本等挑战，但太赫兹通信正成为实现超高数据率的潜在可行手段之一。为了补偿高路径损耗，我们提出了室内太赫兹通信的参数建模。为了最大限度地提高资源的利用效率和机会，我们分析了一个单一的接入点，以满足大多数的移动终端通过改变湿度，距离，频率窗口，波束宽度，天线的位置，和用户的移动性类型等参数的潜在解决方案。一个有希望的参数是天线波束宽度，其中较窄的波束导致较高的天线增益。然而，这可能导致“\textit{beamwidth dilemma}“场景，其中较窄的波束宽度可能由于设备移动性和定向而导致显著的中断。在本文中，我们提出了一个移动模型，执行不同的人的移动场景，其中每个场景有不同的数据率的需求和运动模式进行了广泛的分析，以解决这一挑战。我们观察到，对于移动用户，存在受移动性类型（高移动性、受限移动性和低移动性）和AP放置影响的最佳波束宽度。
2019-08-23 cs.NI eess.SP
Modeling Communication Networks in a Real-Time Simulation Environment for Evaluating Controls of Shipboard Power Systems
美国海军对在未来舰载平台上开发和部署先进控制的兴趣，促使了控制评估框架（CEF）的开发，用于调查复杂自动化系统中存在的动态。本文报告的CEF内的通信网络组件的实施和调查。这种实现的目的是增加CEF的可用功能集，允许先进的控制性能的各种通信条件的探索。从控制器硬件在环测试获得的结果进行了介绍和分析，以证明有关的实施模块的性能特点。
2020-08-15 cs.NI cs.SY eess.SP
Modeling and Simulation of Practical Quantum Secure Communication Network
随着支持点对点应用的量子密钥分发（QKD）技术的成熟，迫切需要构建量子安全通信网络（QSCN）来保证大规模节点的安全。考虑到项目时间和费用控制，基于现有的经典网络构建QSCN是首选。合适的建模和仿真对于成功、高效地构建QSCN是非常重要的。本文提出了一种实用的QSCN模型，该模型能较好地反映网络状态。该模型考虑了经典网络的流量需求的波动性和QKD设备的真实密钥生成能力，在很大程度上提高了仿真的准确性。此外，该模型还提出了两个独特的QSCN性能指标：ITS（信息理论安全）通信能力和ITS通信效率，这是对经典网络传统性能指标的必要补充。最后，大量的仿真结果验证了所提出的QSCN模型的准确性和所提出的性能指标的必要性。
2019-07-09 cs.CR cs.NI quant-ph
Cognitive and Energy Harvesting-Based D2D Communication in Cellular Networks: Stochastic Geometry Modeling and Analysis
虽然认知无线电实现了频谱高效的无线通信，但从环境干扰中收集射频（RF）能量是实现能量高效的无线通信的使能器。在本文中，我们建模和分析认知和能量收集为基础的D2 D通信蜂窝网络。认知D2 D发射机从环境干扰中获取能量，并使用分配给蜂窝用户的信道之一（在上行链路或下行链路中）（其被称为D2 D信道）来与相应的接收机通信。本文研究了两种用于蜂窝通信上下行链路的频谱接入策略，即随机频谱接入（RSA）策略和优先频谱接入（PSA）策略。在RSA中，可以随机地选择包括由D2 D发射机使用的信道的任何可用信道用于蜂窝通信，而在PSA中，仅当所有其他信道被占用时才使用D2 D信道。只有当D2 D发射机收获足够的能量来执行朝向接收机的信道反转、D2 D信道空闲并且接收机处的$\mathsf{SINR}$高于所需阈值时，D2 D发射机才可以与其接收机成功通信;否则，D2 D通信发生中断。我们使用随机几何工具来评估所提出的通信系统模型的性能，一般路径损耗指数的中断概率D2 D和蜂窝用户。我们表明，能量收集可以是一个可靠的替代功率认知D2 D发射机，同时实现可接受的性能。在与非认知情况相同的$\mathsf{SINR}$中断要求下，对于两种频谱接入策略，认知信道接入提高了D2 D用户的中断概率。
2015-04-16 cs.NI math.PR
Modeling and Performance Studies of Data Communication Networks using Dynamic Complex Networks
所有现有的现实世界的网络都在不断发展，因此，在这些扩大的网络中的交通动力学的研究是一项具有挑战性的任务。关键问题是优化网络结构，提高网络容量，避免业务拥塞。我们感兴趣的是采取用户的路线，使其最不拥挤的最佳网络容量。通过优化网络拓扑结构和改进路由选择方法可以提高网络容量。在此背景下，我们提出并设计了一个模型的时变数据通信网络（TVCN）的基础上流入链路的动态。新出现的节点倾向于与网络中最有影响力的节点连接。在本文中，影响被称为\textit{reputation}，并适用于计算在任何节点的整体拥塞。具有最小介数中心度和最大信誉的用户路径被优先用于路由。Kelly的速率分配问题的优化公式被用来获得不同的用户在不同的时刻的最佳速率，它被发现，具有最低介数中心和最高信誉的用户的路径将总是给最大速率在稳定点。
2017-01-17 cs.NI cs.SI
Active Movable-Element RIS Assisted Vehicular Semantic Communications: Modeling and Optimization
Jiangnan University（江南大学）；Nanchang University（南昌大学）；Tsinghua University（清华大学）；Brunel University of London（伦敦布鲁内尔大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
针对车载环境信号阻塞与快时变信道挑战，提出RM-A-RIS辅助的车载语义通信系统，采用AO算法优化，在Sum-SSE上较三类基准分别实现132.9%、9.2%、35.2%提升。
2026-07-30 cs.NI eess.SP
Wireless Channel Modeling Perspectives for Ultra-Reliable Low Latency Communications
超可靠低延迟通信（URLLC）是即将到来的5G无线通信的显著特征之一，可降低到$10^{-9}$的分组出错率（PER）。在本文中，我们讨论的统计特性的无线信道模型，是相关的表征下尾的累积分布函数（CDF）。我们表明，对于广泛的信道模型，在URLLC水平的中断概率可以近似由一个简单的幂律表达式，其指数和偏移取决于实际的信道模型。分析的主要见解可以总结如下：（1）两波模型和组合模型中阴影的影响导致URLLC区域中衰落的悲观预测;（2）包含单簇漫射分量的模型的CDF具有对应于瑞利衰落斜率的斜率，以及（3）多簇漫射分量可以导致不同的斜率。我们应用我们的幂律近似结果来分析接收机分集方案的性能URLLC相关的统计，并获得一个新的简化表达式的最大比合并（MRC）在信道中的幂律尾部统计。
2018-01-12 cs.IT cs.NI math.IT
Channel Measurements and Models for High-Speed Train Wireless Communication Systems in Tunnel Scenarios: A Survey
高速列车的快速发展对高速列车无线通信系统提出了新的挑战。真实的HST信道模型在设计和评估HST通信系统中起着至关重要的作用。由于隧道长度的限制、隧道本身的边界以及波导效应，隧道场景中的信道特性与其他HST场景中的信道特性有很大的不同。因此，准确的隧道信道模型，同时考虑大尺度和小尺度衰落特性的HST通信系统是必不可少的。此外，隧道信道的某些特性还没有得到充分的研究。本文对隧道测量活动进行了全面回顾，并使用各种建模方法提供了一些隧道通道模型。最后，未来的方向在HST隧道通道测量和建模进行了讨论。
2016-12-30 cs.IT cs.NI math.IT
