Stochastic Geometry Analysis of Normalized SNR-Based Scheduling in Downlink Cellular Networks
通过将基站和用户的位置建模为两个独立的Poison点过程，推导了下行蜂窝网络中基于归一化信噪比调度的覆盖概率和平均数据率.调度器选择具有由短期平均SNR归一化的最大瞬时SNR的用户。在归一化SNR调度中，当期望信号经历瑞利衰落时，覆盖概率由干扰的概率密度函数的一系列拉普拉斯变换给出。此外，封闭形式的表达的覆盖概率近似实现。结果表明，归一化SNR调度由于多用户分集增益而增加了覆盖概率。
2017-03-29 cs.IT math.IT
Stochastic Geometric Coverage Analysis in mmWave Cellular Networks with Realistic Channel and Antenna Radiation Models
毫米波（mmWave）频段将在5G无线系统中发挥重要作用。系统性能可以通过使用随机几何模型来评估，该随机几何模型满足期望信号传输中的方向性以及干扰，并且通过计算信号与干扰加噪声比（SINR）覆盖范围来评估。尽管如此，通过随机几何导出的现有覆盖表达式的正确性可能会受到质疑，因为不清楚它们是否捕获了详细的毫米波信道和天线特征的影响。在这项研究中，我们提出了一个信干噪比覆盖分析框架，其中包括现实的信道模型（从纽约大学）和天线元件辐射模式（各向同性/定向辐射）。我们首先介绍两个参数，对准增益和失调增益，与期望的信号波束和干扰信号波束，分别。通过对系统仿真结果的曲线拟合，给出了对准增益和失调增益的分布。这些增益的分布用于确定SINR的分布。我们比较得到的分析SINR覆盖范围与相应的SINR覆盖范围通过系统级仿真计算。结果表明，对准和未对准增益可以建模为指数分布的随机变量，具有最高的精度，并可以进一步近似为指数分布的随机变量，具有合理的精度。因此，预计这些近似值将分别用于评估超可靠和低延迟通信（URLLC）和演进移动宽带（eMBB）场景下的系统性能。
2019-01-24 cs.IT cs.NI math.IT
A Spherical Stochastic Geometry Framework for Patrol-Based HAPs Network: Coverage and Energy Efficiency Analysis
CEMSE division, KAUST（KAUST CEMSE部门）
本文提出球面随机几何框架，通过两种小圆环Cox过程模型分析高空平台巡逻网络的覆盖概率与能效，并推导出能量最优巡逻半径的解析条件。
2026-06-04 cs.IT math.IT
Treating Interference as Noise in Cellular Networks: A Stochastic Geometry Approach
当干扰足够低时，将干扰视为噪声（TIN）的干扰管理技术是最佳的。最近已经提出了基于TIN最优性条件的调度算法，例如，以应用于设备到设备通信。然而，TIN从未被应用于蜂窝网络。在这项工作中，我们提出了一个调度算法应用到蜂窝网络，是基于TIN的最优性条件。在所提出的调度算法中，每个基站（BS）首先在其覆盖区域内随机选择一个用户设备（UE），然后检查TIN最优性条件。如果不满足后一条件，则BS被关闭。为了评估三角网应用于蜂窝网络的性能，我们介绍了一个分析框架的援助随机几何理论。我们开发，特别是，易于处理的信号干扰噪声比（SINR）的覆盖概率和蜂窝网络的平均速率的表达式。此外，我们进行渐近分析，找到最佳的系统参数，最大化的SINR覆盖概率。通过使用优化的系统参数，它示出了TIN应用于蜂窝网络产生显着的增益的SINR覆盖概率和平均速率。具体来说，数值结果表明，平均速率增益的顺序$21\%$在传统的调度算法。
2018-07-02 cs.IT math.IT
Performance analysis of satellite-terrestrial integrated radio access networks based on stochastic geometry
针对星地一体化无线接入网覆盖性能缺乏理论分析的问题，本文基于随机几何推导同异频场景下的下行覆盖概率表达式，经仿真验证并分析了参数影响，为6G星地融合网络设计提供理论支撑。
2024-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
A Stochastic-Geometry Approach to Coverage in Cellular Networks with Multi-Cell Cooperation
多小区协作是用于减轻密集蜂窝网络中的小区间干扰的有前途的方法。量化多小区协作的性能是具有挑战性的，因为它集成了物理层技术和网络拓扑。为了便于处理，现有的工作通常依赖于过度简化的Wyner型模型。在本文中，我们提出了一个新的随机几何模型的蜂窝网络与多小区合作，它占的实际因素，包括不规则的位置的基站（BS）和由此产生的路径损耗。特别地，所提出的网络拓扑模型具有三个关键特征：i）使用由泊松分布的BS生成的泊松随机镶嵌来对小区进行建模，ii）使用六边形网格来对多天线BS进行聚类，并且同一聚类中的BS通过空间干扰避免来减轻相互干扰，iii）靠近聚类边缘的BS接入与其他BS接入的子信道不同的子信道，屏蔽集群边缘移动设备免受强干扰。使用这个模型，并假设稀疏散射，我们分析了形状的中断概率的移动服务的集群内部BS的平均数量$K$每个集群的BS增加。集群中心附近的一个移动的中断概率被证明是成正比的$e^{-c(2-\sqrtν)^2K}$其中$ν$是躺在集群内部的BS的分数和$c$是一个常数。此外，一个典型的移动中断概率被证明与$e^{-c' (1-\sqrtν)^2K}$成比例缩放，其中$c'$是一个常数。
2011-03-22 cs.IT math.IT
Stochastic Geometry-Based Analysis of Airborne Base Stations with Laser-powered UAVs
解决无人机飞行时间有限问题的最有前途的解决方案之一是通过部署在地面上的激光束导向器（LBD）发射的激光束为无人机提供动力。在这封信中，我们研究了激光驱动的无人机使能通信系统的性能，使用随机几何工具。我们首先推导出能量覆盖概率，它被定义为无人机接收到足够能量以确保成功操作（悬停和通信）的概率。我们的研究结果表明，为了确保能量覆盖，无人机和其专用LBD之间的距离必须低于一定的阈值，我们推导出一个表达式作为系统参数的函数。考虑到利用功率分裂技术在激光束中同时传输信息和能量，我们还推导了联合能量和信噪比覆盖概率。分析和模拟结果揭示了一些有趣的见解。例如，我们的结果表明，我们需要至少6个LBD/10 km^2，以确保在能量覆盖概率方面的可靠性能。
2019-10-17 cs.IT cs.NI math.IT
Backscatter Communications for the Internet of Things: A Stochastic Geometry Approach
受物联网（IoT）和无线功率传输（WPT）的最新进展的启发，我们研究了由功率信标（PB）和被动反向散射节点（BN）组成的网络架构。PB发射正弦连续波（CW），BN反射回该信号的一部分，同时收集剩余部分。BN从多个附近PB获取能量，并通过反向散射调制将其信息比特调制在复合CW上。由于双衰落信道，以及其对BN和PB的PPP的依赖性，该分析提出了真正的挑战。然而，在随机几何的帮助下，我们推导出的覆盖概率和网络的容量在易处理和易于计算的表达式，这取决于不同的系统参数。我们观察到，覆盖概率随着BN密度的增加而降低，而网络的容量提高。我们进一步比较了这个网络的性能与一个定期供电的网络，其中的BN有一个可靠的电源，并表明，对于一个非常高的密度的PB，前一个网络的覆盖概率接近定期供电的网络。
2018-04-17 cs.IT math.IT
On the Impact of Dynamic Beamforming on EMF Exposure and Network Coverage: A Stochastic Geometry Perspective
本文基于随机几何提出动态波束成形蜂窝网络分析框架，引入多余弦天线方向图和SCAIU指标，在保障活跃用户覆盖的同时限制空闲用户电磁暴露，并量化了天线阵元数量与距离的影响。
2024-08-23 cs.IT math.IT stat.AP
Optimized Deployment of Millimeter Wave Networks for In-venue Regions with Stochastic Users' Orientation
毫米波（mmW）通信是用于提供大容量无线网络接入的有前景的解决方案。然而，mmW的益处受到以下事实的限制：由于诸如人体的障碍物对mmW链路的严重阻塞，mmW接入点与用户设备之间的信道可能随机改变。因此，mmW网络覆盖的一个主要挑战是实现接入点和移动设备之间的定向视线链路。在本文中，提出了一种新的框架，用于优化热点和场地内区域的毫米波网络覆盖，同时认识到网络用户的身体阻塞。在所研究的模型中，潜在的接入点和用户的位置被假定为预定义的参数，而用户的方向被假定为随机的。因此，联合随机接入点布局和波束转向问题受到随机用户的身体阻塞，在所需的网络覆盖约束。然后，一个贪心算法被引入到寻找一个近似解的联合部署和分配问题使用一个新的“大小约束加权集覆盖”的方法。解析推导出最优解与近似解之比的封闭表达式（由贪心算法得到）。所提出的算法模拟三个场地区域：会议室在弗吉尼亚理工大学的校友大会堂，机场大门，一个体育场足球的一边。仿真结果表明，为了保证不同的场馆区域的网络覆盖，贪心算法使用最多三个接入点（AP）相比，最优的解决方案。结果还表明，由于使用了额外的AP，贪心算法将产生比最佳AP最小化解决方案好11.7%的网络覆盖。
2019-06-06 cs.IT cs.NI math.IT
Multi-cell NOMA: Coherent Reconfigurable Intelligent Surfaces Model With Stochastic Geometry
可重构智能表面（RISs）对于增强非正交多址（NOMA）系统，即，增强信道质量并改变SIC阶数。利用随机几何方法，研究了RIS辅助下的多小区NOMA网络的下行覆盖性能。我们首先推导出的RIS辅助信道模型，包括直接和反射链路。分析结果表明，RI辅助信道模型可以近似地建模为Gamma分布。此外，还分析了来自其他小区的干扰。最后，我们推导出封闭形式的覆盖概率表达式的配对NOMA用户。数值结果表明：1）尽管RI增强了来自其它小区的干扰，但RI辅助用户的性能仍然得到了提高，因为信道质量得到了更明显的增强; 2）使用RI可以改变SIC的阶数，因为RI改善了辅助用户的信道质量。
2021-03-03 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Cell-Free Massive MIMO Systems: A Stochastic Geometry Approach
无小区（CF）大规模多输入多输出（MIMO）已经成为传统蜂窝大规模MIMO网络的替代部署。先前的工作依赖于AP均匀分布的强假设（非常理想化），实际上，这种随机性在模拟过程中被考虑，而不是在分析中。然而，在实践中，现有的和未来的网络变得更加密集，越来越不规则。考虑到这一点，我们认为，AP的位置是通过泊松点过程（PPP），这是一个更现实的模型比网格或均匀部署的空间随机性建模。特别是，凭借随机几何工具，我们推导出下行链路覆盖概率和可达速率。值得注意的是，这是唯一的工作提供的覆盖概率，并阐明这方面的CF大规模MIMO系统。专注于提取有趣的见解，我们认为小细胞（SC）作为比较的基准。其中，CF大规模MIMO系统实现了更高的覆盖率和速率相比，由于良好的传播，信道硬化和干扰抑制的属性SC。特别是，我们表明，对于这两种架构，增加AP密度会导致更高的覆盖范围，该覆盖范围在一定值之后饱和，并且增加用户数量会降低可实现的速率，但是CF大规模MIMO系统利用了上述属性，因此优于SC。通常，CF大规模MIMO系统和SC之间的性能差距通过增加AP密度来增强。另一个有趣的观察结果是，较高的路径损耗指数会降低速率，而距离AP较近的用户对速率性能的影响更大。
2020-10-25 cs.IT math.IT
A Fine Grained Stochastic Geometry Based Analysis on LEO Satellite Communication Systems
本文基于齐次泊松点过程对LEO卫星网络进行细粒度随机几何分析，推导条件覆盖概率的分布与矩，揭示用户公平性和传输可靠性，并表明密集网络中低空部署卫星更优。
2023-07-04 cs.IT eess.SP math.IT
Cell-Free Massive MIMO with Finite Fronthaul Capacity: A Stochastic Geometry Perspective
在这项工作中，我们分析了集中式基带单元和接入点（AP）之间具有有限容量前传链路的无小区大规模多输入多输出系统的下行链路性能。在用户和AP位置的条件下，我们首先推导出一个随机选择的用户在网络中，捕捉有限的前传容量的影响，可实现的速率。此外，我们提出了两种不同类型的网络架构，即传统的和以用户为中心的性能分析。对于传统的架构，其中每个用户是由网络中的所有AP服务，我们推导出用户速率覆盖使用的二项式点过程的统计特性。对于以用户为中心的架构，其中每个用户由指定数量的最近的AP服务，我们推导出典型用户使用泊松点过程的统计特性的速率覆盖。此外，我们统计特征的覆盖分析所需的每个AP的用户数。通过系统分析，我们得出结论：对于传统的体系结构，系统平均和速率是用户数的准凹函数。此外，对于以用户为中心的架构，存在使平均用户速率最大化的服务AP的最优数量。
2022-02-21 cs.IT math.IT
Stochastic Geometry Analysis for Distributed RISs-Assisted mmWave Communications
本文利用随机几何建模分布式RIS辅助毫米波系统，推导直接与反射关联下的覆盖概率及总速率闭式表达式，证明RIS可显著提升覆盖与速率。
2024-04-09 cs.IT eess.SP math.IT
Stochastic Geometry-based Analysis of LEO Satellite Communication Systems
这封信研究了低地球轨道（LEO）卫星通信系统的性能，其中的LEO卫星的位置被建模为一个二项式点过程（BPP）的球面。特别是，我们研究的情况下，卫星网关（GWs）部署在地面上作为用户和LEO卫星之间的中继的用户覆盖概率。我们使用来自随机几何学的工具来推导所描述的设置的覆盖概率，假设LEO卫星被放置在n个不同的高度，给定每个高度ak处的卫星数量对于所有k都是Nk。为了类似于卫星通信在覆盖增强中发挥重要作用的实际场景，我们将所考虑的设置的性能与用户仅被光纤连接的基站（在本文的其余部分中称为锚定基站或ABS）覆盖的场景进行了比较，该场景距离相对较远，这是农村和偏远地区的常见挑战。使用数值结果，我们显示的性能增益，在覆盖概率方面，在农村和偏远地区时，低轨卫星通信系统采用。最后，我们得出了多个系统级的见解，关于超过ABS所需的GW的密度，以及LEO卫星的数量及其高度。
2020-06-28 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling Uplink Coverage Performance in Hybrid Satellite-Terrestrial Networks
曾经被认为是遥不可及的愿景，新兴的大规模卫星星座部署将很快提供真正的全球覆盖。当这些星座覆盖在不断发展的地面网络上时，就形成了一个新的混合连续体，它有可能提供不间断的覆盖。在本文中，我们提供了一个分析框架的上行链路覆盖概率在混合卫星地面网络。该框架扩展了完善的地面模型，利用随机几何工具，纳入一个额外的层，适合新兴的下一代卫星地面网络。该论文捕获了（i）星座大小和（ii）地面基站密度对上行链路流量覆盖范围的影响，上行链路流量在依赖于无线传感器网络的应用中占主导地位，例如物联网。该框架提供了指导混合网络基础设施设计的见解，以获得所需的服务质量。
2021-06-08 cs.IT math.IT
On the Coverage and Capacity of Ultra-Dense Networks with Directional Transmissions
我们研究了下行链路超密集网络（UDN）的性能与定向传输通过随机几何。考虑双斜率路径损耗模型和扇形波束形成模式，推导出覆盖概率和受限区域频谱效率（ASE）的表达式和渐进特性。几个特殊的情况下，即物理上可行的路径损耗模型和可调波束方向图进行了分析。虽然当近场路径损耗指数不大于2时，信号与干扰加噪声比仍然存在崩溃现象，但采用波束方向图自适应等策略，即使在基站密度接近无穷大时，也可以避免覆盖概率的下降和ASE受限。
2019-12-25 cs.IT math.IT
A Tractable Approach to Coverage Analysis in Downlink Satellite Networks
卫星网络有希望提供无处不在和高容量的全球无线连接。传统上，卫星网络通过将卫星放置在多个圆形轨道几何形状的网格上来建模。然而，这样的网络模型需要复杂的系统级仿真来评估覆盖性能，并且对卫星网络的分析理解是有限的。继续成功的随机几何在地面网络的易处理的分析，在本文中，我们开发了新的模型，是易于使用随机几何的卫星网络的覆盖分析。通过在同心球表面上使用泊松点过程对卫星和用户的位置进行建模，我们表征了典型下行链路用户的覆盖概率作为相关参数的函数的解析表达式，这些参数包括路径损耗指数、卫星高度、密度和Nakagami衰落参数。然后，我们还得到了一个紧的下限的覆盖概率在易于处理的表达式，同时保持充分的一般性。利用推导出的表达式，我们确定的高度和路径损耗指数方面的卫星的最佳密度。我们的关键发现是，最佳的平均卫星数量随卫星高度递减，以最大限度地提高覆盖性能。仿真结果验证了推导公式的正确性。
2022-08-09 cs.IT cs.NI math.IT
On the Uplink and Downlink EMF Exposure and Coverage in Dense Cellular Networks: A Stochastic Geometry Approach
本文提出增强随机几何框架，联合建模上下行EMFE与覆盖，推导其分布、比率及联合概率指标，并发现最优节点密度。
2024-06-26 cs.IT cs.NI math.IT
Stochastic Geometry Analysis of IRS-Assisted Downlink Cellular Networks
使用随机几何工具，我们开发了一个全面的框架来分析各种类型的用户（例如，由直接基站（BS）传输和间接智能反射表面（IRS）辅助传输服务的用户）。所提出的随机几何框架可以捕获由直接传输和/或IRS辅助传输支持的典型用户所经历的信道衰落、BS和IRS的位置、任意相移和干扰的影响。对于IRS辅助传输，我们首先将来自最近IRS的期望信号功率建模为缩放的广义伽马（GG）随机变量的和，其参数是IRS相移的函数。然后，我们推导出拉普拉斯变换（LT）的接收信号功率的封闭形式。此外，我们从多个IRS的聚合干扰建模为正态随机变量的总和。然后，我们推导出所有IRS和BS的聚合干扰的LT。推导出的LT表达式被用来计算覆盖概率，遍历容量，和EE的直接BS传输服务的用户，以及IRS辅助传输服务的用户。最后，我们推导出整体网络覆盖概率，遍历能力，和EE的基础上的分数的直接和IRS辅助用户，这是定义为一个函数的IRS的部署强度，以及阻塞概率的直接传输链路。数值结果验证了推导出的解析表达式，并提取有用的见解IRS元素的数量，大规模部署的IRS和BS，IRS干扰的直接传输的影响。
2021-08-10 cs.IT math.IT
Stochastic Geometry Analysis of RIS-Assisted Cellular Networks with Reflective Intelligent Surfaces on Roads
本文利用基于Cox点过程的随机几何框架建模沿道路部署的RIS与车辆用户，推导覆盖概率并验证该部署可利用传播与遮挡差异显著提升车辆覆盖。
2024-08-09 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Beamwidth and Altitude for Maximal Uplink Coverage in Satellite Networks
密集的卫星星座最近成为补充地面网络实现真正全球覆盖的一个突出解决方案。因此，可以采用分析优化技术来迅速最大限度地提高这种卫星网络的效益。本文提出了一个框架，依赖于两个主要的调谐参数，以优化上行链路的性能：（i）星座高度和（ii）卫星天线波束宽度。该框架利用工具，从随机几何推导出的分析模型，制定了一个参数上行链路覆盖问题，其中还包括用户流量需求作为输入。这使得运营商能够设计上行链路扩展策略，以满足不断增长的用户需求。该框架表明，微调这些参数可以显着提高网络容量。我们表明，随机星座的优化与Walker-delta和Walker-star等实用卫星星座的优化非常接近。
2021-10-13 cs.IT math.IT
IoT Coverage Enhancement using Repetition in Energy Constrained Devices: an Analytic Approach
新型物联网（IoT）接入技术正在成为下一代蜂窝网络的一部分。这些技术专门针对分散在远离其服务基站的能量有限的物联网设备。实现深度覆盖的关键方法之一是通过重复传输数据。然而，重复导致更高的能量消耗并减少设备电池寿命。因此，在覆盖范围和能源消耗之间存在着一种权衡，需要仔细研究。本文评估了传输重复对提高覆盖概率和所产生的能量成本的影响。使用基于流量负载和设备与基站的距离的经验重复配置文件，我们推导出利用两种不同分集组合技术的物联网链路的覆盖概率和能量配置文件模型。特别是，我们重点关注两种常见的分集合并：（i）选择合并（SC）和（ii）最大比合并（MRC）。我们利用随机几何的工具，制定一个分析框架，比较这两种结合的方法。该框架可以帮助网络设计人员在最大限度地提高网络覆盖率的同时，最大限度地减少设备的能量消耗。
2022-03-11 cs.IT math.IT
Stochastic Geometry Modeling and Analysis of Finite Millimeter Wave Wireless Networks
本文提出了一种基于随机几何的有限毫米波（mmWave）无线网络的建模和分析方法，其中随机数的发射机和接收机随机位于有限区域内。我们考虑一种选择策略，以服务于一个参考接收机的发射机提供最大的平均接收功率之间的所有发射机。考虑到毫米波通信的独特功能，如定向发射和接收波束成形，并根据阻塞过程具有不同的信道的视线（LOS）和非视线（NLOS）链路，我们研究的覆盖概率和遍历率的参考接收机，可以位于网络区域内的任何地方。作为分析的关键步骤，从参考接收机到其服务LOS或NLOS发射机的距离分布和LOS和NLOS关联概率被导出。我们还推导了来自LOS和NLOS发射机的干扰的拉普拉斯变换。最后，我们提出的覆盖概率，可以评估比准确的结果更容易的上限和下限，并调查不同的参数，包括接收机的位置，波束宽度，和阻塞过程指数对系统性能的影响。
2018-07-27 cs.IT math.IT
Coverage and Rate Analysis for Distributed RISs-Assisted mmWave Communications
本文利用随机几何分析分布式RIS辅助毫米波通信的覆盖与速率，推导闭式表达式，仿真表明覆盖概率提升约50%，速率提升1.5倍以上。
2024-02-09 cs.IT eess.SP math.IT
On Modeling Coverage and Rate of Random Cellular Networks under Generic Channel Fading
在本文中，我们提供了一个分析框架计算预期的下行链路覆盖概率，以及相关的数据率的蜂窝网络，基站分布在一个随机的方式。所提供的表达式是可计算的积分形式，适应一般的信道衰落条件。我们开发这些表达式通过建模的蜂窝干扰，使用随机几何分析，然后我们采用它们比较覆盖范围造成的各种信道衰落条件，即瑞利和莱斯衰落，除了衰落信道。此外，我们扩展的工作，以适应随机频率复用的蜂窝覆盖和速率的影响。Monte-Carlo模拟进行验证的理论分析，结果显示出非常接近的匹配。
2016-05-24 cs.IT cs.NI math.IT
Stochastic Geometry Modeling and Performance Evaluation of mmWave Cellular Communications
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，这是来自最近在文献中报道的实验数据。路径损耗模型考虑了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，其提供了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，并通过依赖于典型毫米波网络部署的噪声限制近似，获得用于计算覆盖概率和平均速率的精确积分表达式。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。此外，它表明，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。
2015-06-17 cs.IT math.IT
Nuts and Bolts of a Realistic Stochastic Geometric Analysis of mmWave HetNets: Hardware Impairments and Channel Aging
出于异构网络（HetNets）的设计，以提高覆盖范围和毫米波（mmWave）传输提供了丰富的额外频谱，我们提出了一个通用的分析框架，揭示了现实的毫米波HetNets的下行链路组成的随机定位的基站（BS）的$K$层。具体而言，我们的模型，凭借随机几何工具，\textit{multi-tier} \textit{multi-user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) mmWave}网络退化的不可避免的\textit{residual additive transceiver hardware impairments (RATHIs)}和\textit{channel aging}。鉴于这种设置，我们得出的覆盖概率和区域频谱效率（ASE），我们随后评估这些指标上的残余收发器硬件损伤（RTHI）和信道老化的影响。视线（LOS）和非视线（NLOS）的不同路径损耗规律占的分析，这是毫米波系统的显着特点。在这些研究结果中，我们表明，RATHIs有一个有意义的影响，在高信噪比（SNR）的制度，而发送附加失真退化进一步比接收失真的系统性能。此外，服务较少的用户被证明是优选的，并且毫米波越有方向性，ASE变得越高。
2019-03-26 cs.IT math.IT
Impact of User Height on the Coverage of 3D Beamforming-Enabled Massive MIMO Systems
在本文中，我们执行的蜂窝大规模多输入多输出（MaMIMO）网络，采用三维波束形成的覆盖分析。与之前的3D波束成形工作相比，假设所有用户都放置在地面上（即，在2D环境中），我们考虑了一个更实际的场景，其中网络的用户被丢弃在具有不同高度的3D环境中。在这种情况下，通过采用随机几何框架，首先我们计算网络的覆盖概率作为用户高度的函数。然后以该覆盖概率为目标函数，找到了基站天线方向图的最佳倾角，并研究了用户高度对倾角的影响。我们的数值结果表明，通过考虑用户的高度，并使用所提出的方法，一个相当大的改善，在网络的性能相比，其他类似的3D波束形成方法，忽略了用户的高度分布。
2017-09-13 cs.IT math.IT
Uncoordinated Spectrum Sharing in Millimeter Wave Networks Using Carrier Sensing
我们建议在毫米波（mmWave）蜂窝网络中使用载波侦听（CS）进行分布式干扰管理，其中频谱由多个运营商共享，这些运营商之间不进行协调。此外，甚至基站站点也可以由运营商共享。我们描述了在这种情况下使用传统CS的重要挑战，并提出了增强的CS协议来解决这些挑战。使用随机几何，我们开发了一个通用的框架，我们的共享毫米波网络中存在CS的下行链路覆盖概率分析，并推导出几个CS协议的下行链路覆盖概率表达式。据我们所知，我们的工作是第一次调查和分析（使用随机几何）CS毫米波网络与频谱和BS站点之间共享非协调运营商。我们评估我们的共享毫米波网络的下行链路覆盖概率使用模拟以及基于我们的分析的数值例子。我们的评估表明，我们提出的增强导致下行链路覆盖概率的改善，相比没有CS的下行链路覆盖概率，更高的值的信号干扰噪声比（SINR）。有趣的是，我们的评估还显示，对于较低的SINR值，不使用任何CS是下行链路覆盖概率方面的最佳策略。
2021-02-24 cs.IT cs.NI math.IT
LOS Coverage Area in Vehicular Networks with Cox distributed Roadside Units and Relays
我们开发了一个分析框架，以检查的视线（LOS）覆盖区域的车辆网络与路边单元（RSU）和车辆继电器。在实际的部署情况下，RSU和车辆继电器空间相关，我们的特点是采用Cox点过程建模RSU和车辆继电器的位置同时。利用随机阻塞模型，我们对这些Cox点过程的布尔模型的LOS覆盖区域建模。然后通过其面积分数来评估LOS覆盖区域。我们发现，中继可以增加近50%的LOS覆盖的面积分数，即使RSU和中继空间相关。通过提出一个随机几何模型的车辆网络RSU和继电器，然后通过提供一个工具来捕捉其LOS覆盖，我们的工作评估的可行性，现代车辆网络利用LOS覆盖的车辆继电器。
2023-01-19 cs.IT eess.SP math.IT
Coverage Analysis in Millimeter Wave Cellular Networks with Reflections
毫米波系统中用户的覆盖概率取决于来自任何基站的视线路径或反射路径的可用性。许多先前的作品使用随机形状理论对阻塞进行建模，并分析有干扰和无干扰的SIR分布。虽然，它是直观的反射路径不显着有助于覆盖（由于较长的路径长度），有没有提供一个模型，并研究反射的覆盖范围的作品。在本文中，我们使用随机几何模型和分析的影响反射。我们观察到，反射器对覆盖概率的影响很小。
2017-08-05 cs.IT cs.SI math.IT
Coverage Probability and Energy Efficiency of Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted mmWave Networks
可重构智能表面（RIS）是下一代网络的一项重要技术。在本文中，我们利用随机几何的工具来研究的RIS辅助毫米波（毫米波）蜂窝网络的性能。具体地说，基站（BS）的位置和阻塞的中点被建模为两个独立的泊松点过程（PPP），其中阻塞线布尔模型建模和阻塞的一部分被覆盖与RIS。毫米波通信的区别特征，即，将定向波束形成和用于视线（LOS）和非视线（NLOS）的不同路径损耗定律结合到分析中。推导了覆盖概率和面积频谱效率的表达式。在阻塞参数足够小的特殊情况下，覆盖概率也被导出。数值结果表明，更好的覆盖性能和更高的能量效率，可以通过大规模部署的RIS。此外，本文还对基站密度和RIS密度之间的权衡进行了研究，结果表明，RIS是传统网络的很好补充，可以在有限的功耗下提高覆盖概率。
2021-04-16 cs.IT math.IT
Coverage Performance of Aerial-Terrestrial HetNets
在当前蜂窝网络技术下提供无缝覆盖仅通过总的蜂窝网络强度是可克服的。或者，作为经济有效的解决方案，最近提倡使用增强了地面基站（BS）功能的无人驾驶飞行器（UAV）。在本文中，我们调查的效果，纳入无人机安装基站（U-BS）构成的蜂窝网络的覆盖概率。为此，我们专注于大规模aerialterrestrial异构蜂窝网络（AT-HetNet）的覆盖概率的评估，其中每个技术/层的BS可以是地面（G-BS）或瑞银。我们的分析包括视线（LOS）和非LOS（NLOS）的地面（G2 G）和空对地（A2 G）链路的路径损耗衰减的影响。采用随机几何的工具，我们提供了一个表达式的覆盖概率的基础上的主要系统参数和百分比的BS在每一层是空中的。我们确认我们分析的准确性。使用我们的分析，我们观察到，对于几个常见的通信环境，例如，在高层和密集的城市环境中，包含U-BS可能对覆盖概率有害。然而，仍然可以通过关闭一定百分比的G-BS来最小化覆盖成本。有趣的是，对于城市和郊区，可以调整U-BS的高度，以增加覆盖概率。
2019-02-22 cs.IT math.IT
Analytical Evaluation of Coverage-Oriented Femtocell Network Deployment
本文提出了一种面向覆盖的毫微微蜂窝网络部署方案，其中毫微微蜂窝基站（BS）可以根据它们与宏蜂窝BS的距离来决定是活跃还是不活跃。具体地，由于靠近宏小区BS的区域已经具有令人满意的蜂窝覆盖，所以位于这样的区域内的毫微微小区BS保持不活动。因此，所有活动的毫微微小区都位于差的宏小区覆盖区域中。基于一个随机几何框架，覆盖概率可以分析与易于处理的结果。令人惊讶的是，结果表明，所提出的方案，虽然具有较低的事实上的毫微微蜂窝密度，可以实现更好的覆盖性能比保持所有的毫微微蜂窝在整个网络中是活跃的。分析结果进一步确定了可实现的最佳性能的新方案，这为移动运营商的毫微微蜂窝部署和操作提供了指导。
2013-05-15 cs.IT cs.NI math.IT
Stochastic Analysis of Cooperative Satellite-UAV Communications
研究了一种卫星-无人机（UAV）双跳协作通信系统，该系统包括一颗卫星（S）、一组簇首（CH），它们分别与一组均匀分布的UAV通信。具体地，这些CH用作空中解码和转发中继，以将S发送的信息转发给UAV。此外，自由空间光（FSO）和射频（RF）技术分别采用S-CH和CH-UAV链路，以利用FSO的高方向性长距离传输和RF的全向覆盖能力。CH在三维空间中的位置遵循Matérn硬核点过程II型，其中每个CH不能比预定义的距离更接近任何其他CH。在性能建模过程中，考虑了三种不同的情况：无干扰、干扰主导和干扰和噪声情况。然后，研究了S-CH链路和CH-UAV链路在三种情况下的覆盖性能，推导了两种链路覆盖概率的解析表达式。推导了无干扰情况下S-CH链路和CH-UAV链路上CP的渐近表达式。最后，数值结果验证了我们提出的分析模型，从而得出一些有意义的结论。
2021-03-18 cs.IT eess.SP math.IT
Vertical Heterogeneous Networks Beyond 5G: CoMP Coverage Enhancement and Optimization
本文提出了一种基于CoMP的垂直异构网络方案，通过优化UAV部署策略提升低空无线网络的覆盖性能和可靠性。
2025-12-14 cs.IT math.IT
Coverage Analysis of 3-D Dense Cellular Networks with Realistic Propagation Conditions
近年来，随机几何的使用已经成为下一代密集小小区无线网络的性能分析的流行且重要的工具。通常，这样的网络使用2维空间泊松点过程（SPPP）建模。此外，在这种分析中也没有明确考虑视线（LOS）和非视线（NLOS）传播的独特影响。目前工作的目的是弥合这一差距，通过建模的接入点（AP）和用户设备（UE）的位置由3维SPPP，并考虑现实的LOS/NLOS信道模型（路径损耗和小尺度衰落），在现有的标准中报告。还研究了UE密度对下行链路覆盖概率的影响。在此过程中，AP的概率活动已被分析建模为AP和UE密度的函数。推导出的覆盖概率的上限被发现是数值上简单，以及非常紧的性质，因此可以被用来作为一个密切的近似。
2019-12-31 cs.IT math.IT
A Stochastic Geometry Framework for Analyzing Pairwise-Cooperative Cellular Networks
蜂窝网络中的协作最近被建议作为一种有前途的方案，以提高系统性能，特别是对于小区边缘用户。在这项工作中，我们使用随机几何来分析合作模型，其中基站（BS）的位置遵循泊松点过程分布和Voronoi细胞定义与它们相关的平面区域。对于每个用户的服务，涉及一个或两个BS。如果是两个，则这些通过在某个回程链路上与会议交换用户数据和信道相关信息来协作。我们的框架一般允许可变水平的信道信息在发射机。在本文中，我们调查的情况下，有限的信道状态信息的合作（信道相位，第二个邻居干扰），但不是完全自适应的情况下，这将需要相当大的反馈。总的每用户传输功率在两个发射机之间进一步划分，并且对公共消息进行编码。用户选择有或没有合作的服务的决定是由一个家庭的几何政策，这取决于它的相对位置，它的两个最近的基站。推导出网络覆盖概率的精确表达式。数值评估允许一个分析显着的覆盖面相比，非合作的情况下的好处。因此，合作方案可以提高系统的性能，而无需额外的网络资源的开发。
2013-05-27 cs.IT math.IT
Satellite Infrastructure Sharing: Orbit-Structured Stochastic Geometry Modeling and Connectivity Analysis in Heterogeneous Satellite Networks
School of EE, KAIST（韩国科学技术院电气工程学院）
本文针对异构LEO卫星网络，采用球面Cox点过程等建模方法，分析卫星基础设施共享的可行性，推导关键性能指标闭式表达式，揭示覆盖重叠的固有权衡。
2026-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Enhanced Cellular Coverage and Throughput using Rateless Codes
无比率码已被证明可以在广泛的二进制和噪声信道上提供鲁棒的纠错。本文利用随机几何模型研究了无速率码在蜂窝下行链路中的性能，并与固定速率码的性能进行了比较。对于瑞利衰落的情况下，一个准确的近似提出的分布的$K$比特信息包使用无比率码的分组传输时间。通过对典型用户成功概率、单用户成功概率和速率的分析，对两种信道编码方案进行了比较。基于分析结果和仿真，本文表明，无速率编码提供了一个显着的吞吐量增益相对于固定速率编码。此外，该益处不限于典型用户，而是适用于蜂窝网络中的所有用户。
2017-02-24 cs.IT 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
ADDENDUM Details of the Derivation of the Probability of Coverage for the Relaying Scheme (Section IV in the paper: "A Poisson Line Process based Framework for Determining the Needed RSU Density and Relaying Hops in Vehicular Networks'')
本文提出了一个框架，研究多跳中继在车辆和路边单元（RSU）组成的车载网络，这种中继的网络覆盖和通信延迟的影响。我们使用一个随机几何模型，由泊松线过程（PLP）和一维泊松点过程（PPP）的组合，可靠地表征车辆网络布局和车辆和RSU的位置。利用该模型，我们分析了不同的网络参数对RSU提供的车辆的覆盖范围的影响。然后，我们调查如何发现车辆可以通过中继他们通过多跳，形成连接路径的RSU接收他们的预期数据包。我们还分析了由于多跳中继引入到数据包传输的延迟。也就是说，我们目前的结果，说明通过多跳中继和延迟诱导实现的覆盖增益。网络规划者和运营商可以使用这些结果来决定车辆网络的不同配置和操作参数，以适应特定的场景和目标。
2020-06-19 cs.IT math.IT
Downlink Coordinated Joint Transmission for Mutual Information Accumulation
在这封信中，我们提出了一种新的协作多点（CoMP）技术的基础上互信息（MI）的积累使用无比率码。使用随机几何模型的蜂窝下行链路，我们量化的性能增强的覆盖概率和速率由于MI积累。通过仿真和分析，我们表明，MI积累使用无比率码导致显着改善的覆盖范围和速率的一般用户和特定的小区边缘用户。
2017-02-11 cs.IT math.IT
Modeling and Performance Analysis of IoT-over-LEO Satellite Systems under Realistic Operational Constraints: A Stochastic Geometry Approach
针对现有低轨卫星物联网理论研究假设脱离现实的问题，提出基于二项点过程的随机几何模型，结合真实信道与干扰分析，经仿真验证可准确评估系统覆盖概率等关键性能。
2025-05-18 cs.IT cs.NI math.IT
Coverage and Rate Analysis for Integrated Sensing and Communication Networks
本文提出广义随机几何框架分析ISAC网络，计算资源约束下传感与通信的覆盖率和遍历速率，揭示双功能耦合效应，数值验证表明基站密度增加显著提升ISAC覆盖率。
2024-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Coverage Probability in a Cellular Network with Ginibre Deployed Base Stations and Nakagami-m Fading Channels
近年来，空间随机模型的基础上决定点过程（DPP）的蜂窝无线网络的分析研究作为有前途的模型。实际上，DPP可以表达在真实蜂窝网络中观察到的宏基站（BS）配置的排斥性质，并且具有许多期望的数学性质来分析网络性能。然而，几乎所有基于DPP的模型上的先前工作都假设瑞利衰落，而基于泊松点过程的空间模型已经被开发为允许衰落/阴影传播效应的任意分布。为了使基于DPP的模型更有前途，必须将其扩展到允许非瑞利传播效应。在本文中，我们提出了下行链路蜂窝网络模型，其中的BS部署根据Ginibre点过程，这是一个主要的例子的DPPs，在Nakagami-m衰落。对于所提出的模型，我们推导出一个数值计算的覆盖概率的形式，并揭示了它的一些性质的数值和理论。
2015-03-18 cs.IT math.IT
Uplink Coverage Performance of an Underlay Drone Cell for Temporary Events
使用无人机作为空中基站（ABS）为地面用户提供覆盖，被认为是超第五代（超5G）无线网络的一种有前途的解决方案。虽然迄今为止的文献已经检查了具有ABS的下行链路蜂窝网络，但是我们考虑具有ABS的上行链路蜂窝网络。具体来说，我们分析了使用一个CNOABS提供覆盖的临时事件，如体育赛事或在体育场的音乐会。使用随机几何，我们推导出地面基站（TBS）和ABS的上行链路覆盖概率的解析表达式。结果用（i）TBS和ABS处的干扰功率分布的拉普拉斯变换和（ii）ABS与独立且均匀分布的（i.u.d.）在ABS支持的用户设备之间以及在ABS和i.u.d. TBS支持的用户设备。蒙特卡罗模拟验证了分析结果的准确性。我们的研究结果表明，不同的ABS高度导致TBS和ABS的上行链路覆盖概率之间的权衡。此外，假设TBS处的服务质量为90%，则可以实现ABS的超过85%的上行链路覆盖概率，其中ABS被部署在其最佳高度处或低于其最佳高度，对于所考虑的设置，该最佳高度通常在250-500 m之间。
2018-05-20 cs.IT math.IT
Coverage in Downlink Heterogeneous mmWave Cellular Networks with User-Centric Small Cell Deployment
本文研究了一种以用户为中心的小型小区部署的K层异构下行毫米波（mmWave）蜂窝网络。特别是，我们考虑一个异构网络模型与用户设备（UE）分布根据泊松集群过程（PCP）。具体地，我们解决了两个集群过程，即（i）托马斯集群过程，其中UE被集群在基站（BS）周围，并且UE和BS之间的距离被建模为高斯分布，以及（ii）马特恩集群过程，其中UE根据均匀分布分散。此外，毫米波通信的显着特点，包括定向波束成形和一个复杂的路径损耗模型，结合视线（LOS）和非视线（NLOS）传输，考虑。首先，提供路径损耗的互补累积分布函数（CCDF）和概率密度函数（PDF）。随后，使用随机几何工具，我们推导出信号干扰噪声比（SINR）覆盖概率的一般表达式。我们的研究结果表明，覆盖概率可以提高通过减少基站周围的UE集群的大小，减少主瓣的波束宽度，或增加主瓣的方向性增益。此外，干扰对我们的模型的覆盖性能有显着的影响。我们还表明，更好的覆盖性能是实现在集群用户的存在下相比，其中的用户分布根据泊松点过程（PPP）的情况下。
2017-07-21 cs.IT math.IT
Coverage Analysis of Broadcast Networks with Users Having Heterogeneous Content/Advertisement Preferences
这项工作的重点是广播网络的系统级性能。由于广播网络中的所有发射机发射相同的信号，因此可以组合来自多个发射机的接收信号以提高系统性能。我们开发了一个基于随机几何的分析框架，以获得一个典型的接收机的覆盖范围。我们表明，可能存在一个最佳的连接半径，最大限度地提高了覆盖率。我们的分析包括用户可能有其个人内容/广告偏好的事实。我们假设有多个用户类别，每个用户类别更喜欢特定类型的内容/广告，并且用户只有在可以看到与他们兴趣一致的内容时才会向网络付费。运营商可以选择同时传输多个内容，以满足更多用户的兴趣，从而增加收入。我们提出了收入模型，研究内容的数量对运营商收入的影响。我们考虑两种情况下的用户分布：一个用户的兴趣取决于他们的地理位置和一个不。借助数值结果和分析，我们展示了各种参数的影响，包括内容粒度，连接半径和速率阈值，并提出了重要的设计见解。
2021-01-27 cs.IT math.IT
A Stochastic Geometry Framework for LOS/NLOS Propagation in Dense Small Cell Networks
需要进行无线系统的分析研究，往往激励使用简化的模型，尽管他们的易处理性，很容易导致高估的可实现的性能。在密集的小小区网络的情况下，标准的单斜率路径损耗模型已被证明提供有趣的，但被认为过于乐观，属性，如中断/覆盖概率的不变性和频谱效率的基站密度。本文旨在探讨密集的小小区网络的性能时，考虑到更准确的路径损耗模型。我们首先提出了一种基于随机几何结构的小小区网络框架，其中信号传播考虑了视距（LOS）和非视距（NLOS）分量，例如由3GPP提供的用于评估异构网络中的微微小区的模型。然后，我们研究这些网络的性能，我们显示的依赖性的一些指标，如中断/覆盖概率，频谱效率和区域频谱效率（ASE）的基站密度和传播环境的LOS可能性。具体来说，我们表明，与LOS/NLOS传播，密集的网络仍然实现大ASE增益，但在同一时间，遭受高中断概率。
2015-06-05 cs.IT math.IT
Ultra-Dense LEO Satellite-based Communication Systems: A Novel Modeling Technique
低轨卫星以其低时延、大容量、无缝覆盖全球等特点在地球网络中扮演着不可或缺的角色。对于这样一个空前广泛的不规则系统，随机几何学是一种合适的研究方法。SG模型不仅可以应对日益增长的网络规模，而且可以准确地分析和估计网络的性能。本文研究了几种标准的卫星分布模型和星地信道模型。在非技术描述中介绍了系统级度量，例如覆盖概率及其中间值。然后，研究了各种因素对延迟和覆盖概率的影响。最后，本文提出了基于SG的低轨卫星系统分析可能面临的挑战和相应的解决方案。
2021-10-25 cs.IT math.IT
Coverage in Heterogeneous Downlink Millimeter Wave Cellular Networks
在本文中，我们提供了一个分析框架来分析异构下行链路毫米波蜂窝网络组成的K层随机定位的基站（BS），其中每层工作在毫米波频段。信号与干扰加噪声比（SINR）的覆盖概率推导出整个网络使用随机几何工具。毫米波通信的显着特点，如定向波束形成，并具有不同的路径损耗法律的视线（LOS）和非视线（NLOS）的链接被纳入覆盖分析，通过假设平均偏置接收功率关联和Nakagami-m衰落。通过使用毫米波网络的噪声受限假设，得到了仅需要计算一个数值积分的覆盖概率的更简单的表达式。此外，波束形成对准误差对覆盖概率分析的影响进行了研究，以了解在实际情况下的性能。下行链路速率覆盖概率的推导，以及得到更多的洞察网络的性能。此外，部署低功率较小的细胞和偏置因子的影响，对能量效率的影响进行了分析。最后，一个混合蜂窝网络在毫米波和微波频段的工作。
2017-04-04 cs.IT cs.NI math.IT
