Multiple Service providers sharing Spectrum using Cognitive Radio in Wireless Communication Networks
目前对频谱的利用效率很低;因此，如果使用得当，目前可用的频谱并不短缺。因此，预计无线电系统之间更灵活地使用频谱和频谱共享将是促进未来系统成功实施的关键因素。认知无线电被认为是解决频谱共享问题最智能、最有前途的技术。在本文中，我们考虑的频谱共享技术之间的用户的服务提供商共享的许可频谱的许可服务提供商。结果表明，该技术降低了呼叫阻塞率，提高了频谱利用率。
2012-10-12 cs.IT cs.NI math.IT
Spatiotemporal Dependable Task Execution Services in MEC-enabled Wireless Systems
多访问边缘计算（MEC）使计算和能源受限的设备能够在强大的服务器上卸载和执行其任务。由于频谱和计算资源的稀缺性，重要的是联合考虑i）用于任务卸载的基于竞争的通信和ii）并行计算和对容易发生故障的MEC处理资源（虚拟机）的占用。任务卸载的可行性和成功的任务执行，几乎没有失败的操作时间期间，需要从一个组合的角度集体调查。为此，这封信提出了一种新的时空框架，利用随机几何和连续时间马尔可夫链，共同表征可靠的MEC使能的无线系统的通信和计算性能。基于所设计的框架，我们评估不同的系统参数对不同的可靠性指标，如（i）计算资源的可用性，（ii）任务执行的可保留性，和（iii）任务执行能力的影响。我们的研究结果表明，存在一个最佳数量的虚拟机并行计算在MEC服务器，以最大限度地提高任务执行能力。
2020-09-16 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation in Wireless Networks with Quality-of-Service Constraints
针对多址接入网络中具有服务质量（QoS）约束的功率速率联合控制跨层问题，提出了一种博弈模型。在所提出的游戏中，每个用户试图选择其发射功率和速率在一个分布式的方式，以最大限度地提高自己的效用，同时满足其QoS要求。用户的QoS约束指定的平均源速率和上界的平均延迟，其中延迟包括传输和排队延迟。这里考虑的效用函数测量能量效率，特别适合于具有能量约束的无线网络。推导了所提出的非合作博弈的纳什均衡解，并得到了均衡时效用的封闭表达式。它示出了用户的QoS要求转化为用户的“大小”，这是由用户消耗的网络资源的量的指示。使用这种竞争的多用户框架，吞吐量，延迟，网络容量和能量效率之间的权衡进行了研究。给出了用户时延分布的解析表达式，并量化了用户在纳什均衡时的时延性能。
2007-04-30 cs.IT math.IT
Codebook-Based SDMA for Coexistence with Fixed Wireless Service
用于高级国际移动电信（IMT）的频带的一部分当前被分配给固定无线服务（FWS），诸如固定服务（FS）、固定卫星服务（FSS）或固定无线接入（FWA），这需要在两个系统之间共享频率。由于其高吞吐量性质，SDMA是高级IMT的候选者。本文提出了一种系统化的预编码器码本设计，用于与现有FWS共享频谱的SDMA。基于受害方FWS系统的估计方向角，干扰发射机自适应地构造在方向角上形成发射零点的码本，同时满足正交波束成形约束。我们不仅得到渐近吞吐量缩放定律，但也吞吐量损失的上界分析性能损失的建议SDMA相对于流行的SDMA称为每用户单位速率控制（PU2RC）。此外，我们开发了一种评估保护距离的方法，以分析所提出的方法的频谱共享性能。保护距离的仿真结果表明，所提出的SDMA有效地共享频谱与FWS系统通过减少保护距离到66%以上。虽然我们提出的SDMA总是有较低的吞吐量相比，PU2RC在非共存的情况下，它提供了一个有趣的机会，重用频谱已经分配给FWS。
2010-10-20 cs.IT cs.NI math.IT
Standalone Deployment of a Dynamic Drone Cell for Wireless Connectivity of Two Services
我们对待的设置，其中两个优先级的无线服务类提供在给定的区域由无人机小小区（DSC）。具体而言，我们认为宽带（BB）用户具有高优先级和可靠性的要求，与随机接入机器类型通信（MTC）设备共存。无人机利用无线资源的正交切片和动态水平机会定位（D-HOP）的组合来服务两种连接类型。我们将D-HOP视为随机BB用户位置上的计算几何函数，这需要仔细调整部署参数以始终确保MTC服务。使用信息理论的方法，我们优化DSC部署属性和无线电资源分配的目的，最大化的BB用户的平均速率。在尊重严格的双重服务的要求，我们分析了系统性能是如何受到随机用户定位和密度，拓扑结构和可靠性约束的组合。数值结果表明，这种方法优于静态DSC，适合相同的覆盖范围的限制，在城市环境中具有出色的性能。
2021-01-24 cs.IT cs.NI eess.SP
Energy Efficiency and Delay Quality-of-Service in Wireless Networks
利用博弈论框架研究了无线网络中的能量-时延权衡问题。一个多类多址接入网络中，用户选择他们的发射功率，并可能传输速率，在分布式的方式，以最大限度地提高自己的效用，同时满足他们的延迟服务质量（QoS）的要求。这里考虑的效用函数测量每焦耳能量消耗传输的可靠比特数，对于能量受限的网络特别有用。给出了该非合作博弈的纳什均衡解，并得到了均衡时用户效用的封闭表达式。在此基础上，由于存在延迟敏感的用户的能量效率和网络容量的损失进行了量化。分析扩展到的情况下，QoS要求包括平均源速率和平均总延迟（包括排队延迟）的约束。它示出的传入的业务速率和用户的延迟约束转化为用户的“大小”，这是由用户消耗的资源量的指示。使用这个框架，吞吐量，延迟，网络容量和能源效率之间的权衡也被量化。
2006-01-23 cs.IT math.IT
5G Wireless Network Slicing for eMBB, URLLC, and mMTC: A Communication-Theoretic View
5G无线技术的宏伟目标是支持三种具有巨大异构需求的通用服务：增强型移动宽带（eMBB），大规模机器类型通信（mMTC）和超可靠低延迟通信（URLLC）。服务异构性可以通过网络切片来适应，通过网络切片，每个服务被分配资源以提供性能保证和与其他服务的隔离。无线电接入网络（RAN）的切片通常借助于服务之间的正交资源分配来完成。这项工作研究了允许从一组eMBB、mMTC和URLLC设备到公共基站的上行链路通信中RAN资源的非正交共享的潜在优势。该方法被称为异构非正交多址接入（H-NOMA），在传统的NOMA技术，涉及用户具有同质的要求，因此可以通过一个标准的多址接入信道进行调查。这项研究设计了一个通信理论模型，占三个服务的异构要求和特点。引入可靠性分集的概念作为设计原理，其利用跨服务的不同可靠性要求以确保非正交RAN切片的性能保证。这项研究表明，H-NOMA可以导致，在某些制度中，在三个通用服务之间的性能权衡方面的显着收益相比，正交切片。
2018-08-01 cs.IT cs.NI math.IT
Optimizations with Intelligent Reflecting Surfaces (IRSs) in 6G Wireless Networks: Power Control, Quality of Service, Max-Min Fair Beamforming for Unicast, Broadcast, and Multicast with Multi-antenna Mobile Users and Multiple IRSs
智能反射表面（IRSs）最近受到了广泛关注，并且被设想用于促进6 G通信网络。在本文中，无线通信IRS单元的辅助下，我们制定了优化问题的功率控制下的服务质量（QoS）和最大-最小公平QoS下的三种业务模式从基站（BS）到移动用户（MU）：单播，广播和组播。通过联合设计BS的发射波束形成和IRS的相移矩阵来实现优化。对于QoS下的功率控制，文献中现有的IRS研究仅针对单播设置，而没有IRS工作考虑了最大最小公平QoS。此外，我们将上述优化研究扩展到多天线移动用户或/和多个智能反射表面的新设置。对于所有上述优化，我们提供了详细的分析，提出有效的算法。总之，我们提出了一个全面的研究优化问题，包括功率控制，QoS和公平性的无线网络增强IRS。
2019-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Man-in-the-Middle and Denial of Service Attacks in Wireless Secret Key Generation
根据共享随机性的无线秘密密钥生成（W-SKG）（例如，来自无线信道衰落实现）是可以用于会话密钥协商的已建立的方案。W-SKG方法在延迟受限的无线网络中特别令人感兴趣，尤其是在超五代（B5 G）系统中的超可靠低延迟通信（URLLC）的上下文中。然而，W-SKG方案被认为在所谓的“优势蒸馏”阶段是可延展的，在此期间，在合法方处获得共享随机性的观察结果。作为示例，主动攻击者可以通过注入导频信号来充当中间人（MiM）和/或可以以干扰的形式发起拒绝服务攻击（DoS）。本文研究了注入式和反应式干扰攻击对W-SKG的影响。首先，它表明，注入攻击可以减少到-潜在的危害较小-干扰攻击的导频随机化，一种新的系统设计与随机QPSK导频。随后，最佳的干扰策略是确定在块衰落加性高斯白噪声（BF-AWGN）信道中存在的反应式干扰，使用博弈论公式。结果表明，反应式干扰机的干扰效果远大于简单的主动式干扰机
2020-03-26 cs.CR cs.IT math.IT
QoS Provisioning in Large Wireless Networks
下一代移动通信系统中的服务质量（QoS）提供需要对延迟性能的深入理解。无线网络中的延迟受业务到达过程和服务过程的强烈影响，而业务到达过程和服务过程又取决于介质访问协议和信号与干扰加噪声比（SINR）分布。在这项工作中，我们刻画了泊松双极网络中的点过程的服务过程的条件分布。然后，我们提供了一个上界的延迟违反概率结合工具，从随机网络微积分和随机几何。此外，我们分析了统计约束下的延迟性能，使用有效容量公式。QoS要求，网络的几何形状和链路距离上的延迟性能的影响。我们的结果为保证大型无线网络中严格的延迟要求提供了有用的见解。
2018-04-19 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Targeted Advertising Strategy For Secure Wireless Edge Metaverse
最近，Metaverse引起了工业界和学术界越来越多的关注，因为它具有更无缝地整合现实和数字世界的巨大潜力。通过将先进的无线通信、边缘计算和虚拟现实（VR）技术结合到Metaverse中，为未来人类社会创造了一个多维、智能和强大的无线边缘Metaverse。在本文中，我们设计了一个隐私保护有针对性的广告策略的无线边缘Metaverse。具体来说，元宇宙服务提供商（MSP）为VR用户分配带宽，以便用户可以从边缘接入点访问元宇宙。为了保护用户的隐私，在下行链路中使用了隐蔽通信技术。然后，MSP可以提供高质量的接入服务，以赚取更多的利润。受“隐蔽”概念的启发，有针对性的广告被用来促进带宽的销售，并确保广告策略不能被可能提出还价的竞争对手和想要破坏服务的攻击者发现。我们得到的最佳广告策略的预算投入，与维达尔-沃尔夫模型和汉密尔顿函数的帮助。此外，我们提出了一种新的度量命名为元沉浸表示用户的体验感受。性能评估表明，MSP可以提高其收入与最佳的有针对性的广告策略，特别是与没有广告。
2021-11-05 cs.IT math.IT
Delay Performance of Multi-Antenna Multicasting in Wireless Networks
由于关键任务物联网（IoT）应用和以内容为中心的服务的出现，低延迟通信目前正引起人们的极大关注。深入了解延迟性能对于高效的无线系统设计和端到端延迟保证至关重要。在本文中，我们研究了物理层多天线多播的网络层性能，即，当相同的数据被同时传送给多个用户时。我们提供了一个统计特性的服务过程中的梅林变换，并获得概率延迟界限使用工具随机网络演算。此外，利用极值理论，我们的服务过程中，非常大的用户数量的特点，并推导出缩放定律的天线和/或用户的数量被带到无穷大。我们的研究结果可用于系统尺寸，以保证在无线多播网络的延迟要求。
2018-06-04 cs.IT cs.NI math.IT
A Hidden Resource in Wireless Channel Capacity: Dependence Control in Action
本文旨在开展相关控制的研究，通过相关操作来改变系统中随机过程的相关结构，以提高系统的性能。具体来说，我们开发了一个无线信道的相关性控制理论，专注于相关性控制的三个原则：（i）系统中延迟和积压的渐近衰减率是相关性比较和排序的度量，（ii）到达过程和服务过程中的相关性对系统性能具有双重影响，以及（iii）在到达或服务过程的自由维度中的依赖性的操纵变换到达或服务过程的依赖性结构。此外，我们将理论应用到马尔可夫加性过程，这是一个通用的模型，一类的到达过程和无线信道容量的通用模型，并得出一组结果的各种性能指标，包括延迟，积压，延迟约束容量。为了证明使用的理论，我们专注于在无线信道容量的相关性操纵，在那里我们使用Copula表示无线信道容量的底层马尔可夫过程的依赖结构。我们表明，基于先验信息的时间依赖性的不可控参数和空间之间的依赖性的不可控和可控的参数，我们可以构建一个序列的马尔可夫过程的时间copula，并获得一个序列的转移矩阵的可控参数，以实现所需的依赖性质的无线信道容量。这种依赖性操作技术是通过仿真验证。
2019-11-11 cs.IT math.IT
A 3D Spatial Fluid Model for Wireless Networks
在这篇文章中，我们开发了一个三维（3D）的无线网络的分析模型。通过建立网络的三维流体模型，建立了用户设备（UE）的信干噪比（SINR）的解析表达式。该模型使得能够以简单的方式评估SINR的累积分布函数，并且因此以高精度评估无线网络的性能、服务质量和覆盖。使用这种3D无线网络模型，而不是标准的二维模型，以分析无线网络，是特别有趣的。实际上，该3D模型使得能够建立比2D模型更准确的性能和服务质量结果。
2016-04-15 cs.IT cs.NI math.IT
Slicing a single wireless collision channel among throughput- and timeliness-sensitive services
第五代（5G）无线系统具有平台驱动的方法，旨在支持具有非常多样化需求的异构连接。共享的无线资源应该以每个用户都认为其需求已经得到满足的方式进行切片。异构性挑战了传统的资源效率概念，因为资源使用已经迎合了例如一个用户的速率最大化和另一个用户的及时性要求。本文处理的无线接入网（RAN）的上行链路，其中吞吐量要求高的宽带用户共享无线资源与间歇性活跃的用户，希望优化的及时性，表示在延迟可靠性或年龄的信息（AoI）方面的模型。我们评估的吞吐量和及时性之间的权衡正交多址接入（OMA）以及非正交多址接入（NOMA）与连续干扰消除（SIC）。我们观察到，在具有破坏性冲突的保守场景中，具有SIC的NOMA略逊于OMA，这表明它可以在经常遇到捕获效应的实际部署中提供显著的益处。另一方面，找到最佳配置的NOMA与SIC取决于间歇性用户的活动模式，OMA是不敏感的。
2020-10-28 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Bandwidth Allocation for Multicast-Cache-Aided on-Demand Streaming in Wireless Networks
我们认为一个混合的流媒体内容传输方案，结合缓存启用的正交多点组播（OMPMC）和按需单点单播（SPUC）传输异构网络。OMPMC服务通过整个网络向感兴趣的用户发送缓存的文件，并且将该服务不满意的用户分配给SPUC服务以单独地服务。SPUC从核心网络获取所请求的文件，并使用蜂窝波束成形传输将它们单播到UE。我们优化的交付方案，以最大限度地减少网络中的平均资源消耗。我们制定了一个约束优化问题的缓存放置和资源分配的OMPMC组件，以及多用户波束形成方案的SPUC组件。我们应用路径跟踪方法来找到最佳的流量卸载解决方案。该解决方案描绘了消耗的资源总量和服务中断概率之间的对比。仿真结果表明，该混合方案提供了一个更好的权衡网络范围内消耗的资源量和服务中断概率，从文献中的计划相比。
2022-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Attacking and Defending Deep-Learning-Based Off-Device Wireless Positioning Systems
本文提出在设备端对基于深度学习的离设备无线定位系统发起标准兼容且最小化服务质量影响的攻击，并在真实蜂窝与无线局域网数据集中验证其有效性，同时探讨相应防御机制及位置隐私保护的局限与影响。
2024-01-15 cs.IT eess.SP math.IT
Ultra-Reliable Communication in 5G Wireless Systems
无线5G系统将不仅是“4G，而且更快”。与5G相关的新功能之一是超可靠通信（URC），这是当今无线系统中不存在的一种操作模式。URC是指几乎100%的时间提供一定水平的通信服务。URC应用示例包括可靠的云连接、工业自动化的关键连接以及车辆之间可靠的无线协调。本文对5G无线系统中的URC提出了系统的观点。它首先分析了构成无线连接的基本机制，并得出结论，实现URC的关键步骤之一是修改控制信息（元数据）和数据的编码方法。它介绍了可靠服务组合的关键概念，其中服务的设计是为了使其需求适应可以达到的可靠性水平。URC的问题从两个不同的维度进行分析。第一个维度是URC问题的类型，其基于用于测量分组传输的可靠性的时间帧来定义。两种类型的URC问题被确定：长期URC（URC-L）和短期URC（URC-S）。第二个维度由在给定场景中可能影响通信可靠性的可靠性损害的类型表示。本文的主要目标是为定义和解决5G中URC提出的新工程问题创造背景。
2014-10-16 cs.IT cs.NI math.IT
Queueing Analysis of Unicast IPTV With User Mobility and Adaptive Modulation and Coding in Wireless Cellular Networks
近年来，可以通过宽带无线蜂窝网络支持直播TV、视频点播（VoD）、视频会议和在线游戏应用的单播IPTV服务已经变得流行。然而，视频流服务显著影响无线蜂窝网络的性能，因为它们占用带宽。为了维持系统性能，需要基于精确数学分析的有效的接纳控制和资源分配机制。另一方面，无线链路的质量通常由于用户移动性或时变信道特性而随时间变化。为了对抗这种时变信道，提高频谱效率，可以采用自适应调制编码（AMC）方案为移动用户提供单播IPTV服务。本文基于一种新的考虑用户移动性和AMC的单播IPTV业务接入模型，推导了无线蜂窝网络中单播IPTV业务的带宽利用率、阻塞率和丢包率的解析解。模拟也进行了验证分析结果的准确性。数值结果表明，所给出的解析结果是准确的。基于精确的闭合解，网络提供商可以对其网络实施精确的接纳控制和资源分配，以提高系统性能。
2015-11-05 cs.IT cs.MM cs.NI
Integrated Millimeter Wave and Sub-6 GHz Wireless Networks: A Roadmap for Joint Mobile Broadband and Ultra-Reliable Low-Latency Communications
下一代无线网络必须通过跨越增强型移动宽带（eMBB）的广泛无线服务以及超可靠低延迟通信（URLLC）来实现增强现实和联网自动驾驶汽车等新兴技术。由于频谱稀缺，仅依赖于稀缺的低于6 GHz的微波（$μ$ W）频段的现有无线系统将不能满足未来无线服务的这种严格和混合的服务要求。同时，在高频毫米波（mmWave）频带下操作被视为有吸引力的解决方案，这主要是由于大规模多天线通信的带宽可用性和可能性。然而，毫米波通信由于其对阻塞、高路径损耗和信道不确定性的敏感性而固有地不可靠。因此，为了提供URLLC和高速无线接入，期望将$μ$ W网络的可靠性与毫米波网络的高容量无缝集成。为此，本文介绍了\emph{integrated mmWave-$μ$W}通信的第一个综合教程。这种设想的集成设计将使无线网络能够实现URLLC以及eMBB，这是通过利用两个世界中的最佳世界来实现的：$μ$ W波段的可靠远程通信和毫米波频率的定向高速通信。为了实现这一目标，讨论了关键的解决方案概念，包括无线电接口的新架构、URLLC感知帧结构和资源分配方法以及移动性管理，以实现集成毫米波- $μ$ W通信的潜力。讨论了每种方案的机遇和挑战，并给出了关键结果，以显示所开发的集成毫米波- $μ$ W框架的优点。
2018-10-30 cs.IT cs.NI eess.SP
Resource Rationing for Wireless Federated Learning: Concept, Benefits, and Challenges
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；University of Miami（迈阿密大学）；Sun Yat-Sen University（中山大学）
我们提倡一种新的资源分配框架，我们的术语资源配给，无线联邦学习（FL）。与现有的FL资源分配方法不同，资源配给的重点是在学习轮之间平衡资源，以便明确捕获它们对联邦学习性能的集体影响。这种新的框架可以无缝集成与现有的资源分配方案，以优化融合的FL。特别是，一种新的“后是更好的”原则是在前面和中心的资源配给，这是经验验证的无线FL的几个实例。我们还指出了技术挑战和研究机会，值得追求。资源配给强调了将新兴FL视为具有自身特征的新服务类别并为这种特定服务设计通信算法的好处。
2021-04-14 cs.IT cs.LG cs.NI
