Comprehensive Analysis of Maximum Power Association Policy for Cellular Networks Using Distance and Angular Coordinates
本文提出随机几何框架，在毫米波蜂窝网络关联策略中联合考虑基站的距离与角度坐标，推导覆盖概率精确表达式，并通过数值结果证明基于角度距离的准则比欧几里得距离准则能更准确地近似覆盖性能。
2024-04-03 cs.IT eess.SP math.IT
Coverage Probability Analysis of UAV Cellular Networks in Urban Environments
研究了基于二维泊松点过程的无人机辅助蜂窝网络的覆盖概率问题。假设蜂窝用户连接到最近的空中基站。我们推导出瑞利衰落信道下行链路覆盖概率的显式表达式。此外，我们探讨了性能的行为时，考虑到空对地信道的属性。分析和数值计算结果表明，无人机高度、路径损耗指数和无人机密度对覆盖概率有影响。以最大覆盖概率为目标，研究了无人机的最优高度和密度，为无人机部署设计提供了参考。
2018-05-11 cs.IT math.IT
Modeling and Analysis of Uplink Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) in Large-Scale Cellular Networks Using Poisson Cluster Processes
非正交多址（NOMA）通过叠加不同的消息信号为多个用户提供服务。在接收机处通过应用连续干扰消除（SIC）对所需消息信号进行解码。利用泊松簇过程理论，我们提供了一个分析多小区上行NOMA系统的框架。具体地说，我们的特点是在排名$m$（从它的服务BS的距离）在一个小区中的所有用户之间的NOMA用户的速率覆盖概率和小区中的所有用户的平均速率覆盖概率。由于第$m$用户的信号与干扰加噪声比（SINR）依赖于有效的SIC，因此我们考虑三种情况，即，完全SIC（其中比第$m$用户强的$m-1$用户的信号被成功解码）、不完美SIC（其中比第$m$个用户强的$m-1$个用户的信号可能被成功解码也可能不被成功解码），不完全最坏情况SIC（其中，每当其相对的$m-1$较强用户的解码不成功时，第$m$个用户的信号的解码总是不成功）。导出的表达式被定制为捕获在等效正交多址（OMA）系统中的秩$m$处的用户的性能。最后，数值结果验证了推导的表达式。
2016-11-10 cs.IT cs.NI math.IT
Sub-optimality of Treating Interference as Noise in the Cellular Uplink
尽管将干扰视为噪声（TIN）的方案很简单，但在\cite{ShangKramerChen,MotahariKhandani,AnnapureddyVeeravalli}中，它在高斯2用户干扰信道中被证明是和容量最优的。在本文中，干扰网络由一个点到点信道干扰多址接入信道（MAC）被认为是，重点是弱干扰的情况下。该网络中的朴素TIN通过在发射机处使用高斯码、在MAC接收机处联合解码同时将干扰视为噪声、以及在点对点接收机处单用户解码同时将两个干扰视为噪声来执行。结果表明，在这种情况下，这种朴素的TIN方案从来都不是最佳的。事实上，结合时分多址和TIN的方案优于单纯TIN方案。给出了网络总容量的上界。
2011-05-26 cs.IT math.IT
Coverage Analysis In Downlink Poisson Cellular Network With $κ$-$μ$ Shadowed Fading
当基站位置由泊松点过程（PPP）建模时，蜂窝网络的下行链路覆盖概率在期望信道是具有整数形状参数的Nakagami分布时是已知的。然而，对于许多感兴趣的衰落分布，例如Rician、Rician阴影、$κ$ - $μ$、$η$ - $μ$等，覆盖概率未知。$κ$ - $μ$阴影衰落是一般的衰落分布，其特殊情况是迄今为止已知的这些流行分布中的许多。在这封信中，我们推导出当所需信道经历$κ$ - $μ$阴影衰落时的覆盖概率。使用数值模拟，我们验证我们的解析表达式。
2016-10-24 cs.IT math.IT
Coverage Analysis of Relay Assisted Millimeter Wave Cellular Networks with Spatial Correlation
我们提出了一种新的分析框架，用于评估毫米波（mmWave）蜂窝网络的覆盖性能，空闲用户设备（UE）作为中继。在该网络中，基站（BS）采用直接模式向目的UE发送，或者如果直接模式失败则采用中继模式，其中BS向中继UE发送，然后中继UE向目的UE发送。为了解决实际中目的地UE的剧烈旋转运动，我们提出在目的地UE处采用选择组合。推导了网络的信干噪比（SINR）覆盖概率的新表达式。使用数值结果，我们首先证明了我们的新表达式的准确性。然后，我们表明，忽略空间相关性，这已被普遍采用的文献中，导致严重高估的SINR覆盖概率。此外，我们表明，引入中继到毫米波蜂窝网络大大提高了覆盖性能。此外，我们表明，最佳的BS密度最大化的SINR覆盖概率可以通过使用我们的分析确定。
2019-12-27 cs.IT math.IT
Maximum-likelihood co-channel interference cancellation with power control for cellular OFDM networks
在蜂窝正交频分复用（OFDM）网络中，同信道干扰（CCI）会严重影响系统的误码性能。为了解决这个问题，文献中已经提出了最大似然估计（MLE）CCI消除方案。MLE CCI消除方案生成发射信号的加权副本，并选择与接收信号具有最小欧几里得距离的副本。当期望信号和干扰信号的接收功率几乎相同时，BER性能下降。在本文中，我们提出了一种改进的MLE CCI消除器与闭环功率控制（PC）计划能够检测和打击的平等接收功率的情况下，在移动台（MS）接收机通过使用新引入的参数功率比（PR）。计算机模拟表明，在信干比（SIR）平均值为-5 ~10 dB的小区边缘，闭环PC方案在28 km/h时增益为7 dB，在120 km/h时增益约为2 dB。
2009-12-09 cs.IT math.IT
Multi-User Coverage Probability of Uplink Cellular Systems: a Stochastic Geometry Approach
分析了分数功率控制下多用户上行蜂窝网络的覆盖概率。我们使用一个随机的几何方法，移动用户分布为泊松点过程（PPP），而服务基站（BS）被放置在原点。使用有条件的细化，我们能够计算的覆盖概率的$k$用户被分配一组正交资源在感兴趣的小区，获得这个概率的分析表达式，考虑到他们各自的服务BS的距离。这些表达式给出了有用的见解之间的相互作用的功率控制策略，干扰水平和系统中不同用户之间的公平程度。
2014-04-03 cs.IT math.IT
Downlink Coverage Analysis in a Heterogeneous Cellular Network
在本文中，我们考虑下行链路信号干扰噪声比（SINR）的分析在一个异构蜂窝网络与K层。每一层的特征在于根据具有一定BS密度、传输功率、具有任意分布的随机阴影衰落因子、任意路径损耗指数和朝向接纳移动站（MS）的一定偏差的齐次泊松点过程的基站（BS）布置。MS与在开放获取小区关联方案下具有最大SINR的BS关联。对于这样一个一般的设置，我们提供了一个分析表征的覆盖概率在MS。
2012-06-20 cs.IT math.IT
Coverage-Rate Tradeoff Analysis in mmWave Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们首先介绍了一个广义的建模和分析框架，探讨用户关联，覆盖概率和链路速率之间的基本相互作用的毫米波（mmWave）异构蜂窝网络（HetNet），其中有多层的超高频（UHF）宏小区和小小区基站（BS）和单层的毫米波小小区BS。提出了一种可以覆盖多种基于路径损耗的用户关联方案的广义用户关联方案，并推导了其相关的概率性质，便于推导覆盖概率和链路速率。导出的一般表达式的覆盖和链路速率不仅揭示了如何设计用户关联函数，以最大限度地提高覆盖和链路速率，但也表明，它是不可能设计的用户关联方案，最大限度地提高覆盖和链路速率在同一时间。也就是说，当用户与BS相关联时，在具有UHF和毫米波频带中的不同带宽的毫米波HetNet中存在覆盖和链路速率之间的基本折衷。我们描述了覆盖最优和速率最优的用户关联方案，并数值验证了它们的性能，并显示了覆盖率的权衡问题。
2018-11-20 cs.IT math.IT
A Tractable Framework for Coverage Analysis of Cellular-Connected UAV Networks
近年来，无人机在公共和民用领域得到了广泛的应用。为了确保可靠的控制和导航，通过现有的蜂窝网络基础设施将无人机连接到控制器，地面基站（GBS）已经被提出作为有前景的解决方案。然而，由于其独特的传播条件，表征蜂窝连接的无人机的通信性能是极具挑战性的。本文提出了一个易于处理的蜂窝连接无人机网络的覆盖分析框架，其中包括一个新的阻塞模型和一个有效的方法来处理一般衰落信道。特别地，提出了一种视线（LoS）球模型来描述无人机通信系统中的概率传播，并推导了具有一般Nakagami衰落的聚合干扰的Laplace变换表达式。这个框架导致一个易于处理的表达的覆盖概率，这反过来又有助于调查的GBS密度的影响。具体地说，一个紧的下限上的最佳密度，最大化的覆盖概率。数值结果表明，所提出的LoS球模型是准确的，最优GBS密度随无人机高度的增加而减小。
2019-01-31 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
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
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
Emergence of various types of services has brought about explosive growth of traffic as well as diversified traffic characteristics in the cellular networks. To have a comprehensive understanding of the influences caused by various traffic status is vital for the deployment of the next-generation wireless networks. In this paper, we develop a mathematical analytical model by utilizing queuing theory and stochastic geometry where the randomness of the traffic and the geographical locations of the interferers can be captured. We derive the b-th moments of the conditional success probability and …
2020-06-16 cs.IT math.IT
Stochastic Geometric Coverage Analysis in mmWave Cellular Networks with a Realistic Channel Model
毫米波（mmWave）频带作为下一代蜂窝网络的可能候选已经吸引了越来越多的关注，因为可用频谱比当前蜂窝分配大几个数量级。为了精确设计毫米波系统，重要的是要检查大规模部署下的毫米波干扰和SIR覆盖。为此，我们应用一个准确的毫米波信道模型，从实验中得出，到一个分析框架的基础上随机几何。在这种方式中，我们得到一个封闭形式的SIR覆盖概率在大规模的毫米波蜂窝网络。
2017-05-02 cs.IT cs.NI 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
Joint Uplink and Downlink Coverage Analysis of Cellular-based RF-powered IoT Network
环境射频（RF）能量收集由于其普遍性和成本效益，已成为大规模物联网（IoT）生态系统中为小型设备和传感器供电的有前途的解决方案。在本文中，我们研究了基于蜂窝的环境RF能量收集物联网的联合上行链路和下行链路覆盖，其中蜂窝网络被假设为RF能量的唯一来源。我们考虑用于功率和信息传输的基于时分的方法，其中每个时隙被划分为三个子时隙：（i）充电子时隙，在该充电子时隙期间，蜂窝基站（BS）充当IoT设备的RF充电器，IoT设备然后使用在该子时隙中收集的能量用于在剩余的两个子时隙期间的信息发送和/或接收，（ii）下行链路子时隙，在该下行链路子时隙期间，IoT设备从相关联的BS接收信息，以及（iii）上行链路子时隙，在该上行链路子时隙期间，IoT设备向相关联的BS发送信息。对于该设置，我们表征联合覆盖概率，其是典型设备在给定时隙中收获足够能量并且相对于其相关联BS在上行链路和下行链路信号干扰噪声比（SINR）覆盖下的事件的联合概率。该度量显著地概括了关于能量收集通信的现有技术，该现有技术通常分别集中于下行链路或上行链路覆盖。关键的技术挑战在于处理在充电子时隙中收集的能量的量与下行链路和上行链路子时隙中的信息信号质量（SINR）之间的相关性。主导的BS为基础的方法来获得紧密的近似，这个联合覆盖概率。还提供了几个系统设计见解，包括与定期供电的物联网网络的比较和吞吐量最佳时隙划分。
2017-05-18 cs.IT math.IT
An Analytical Framework for Coverage in Cellular Networks Leveraging Vehicles
本文分析了一种新兴的蜂窝网络结构，它既利用了均匀分布在欧氏平面上的平面基站，又利用了位于道路上的基站。这种架构的一个例子是，除了传统的平面蜂窝基站和用户之外，车辆也扮演基站和用户的角色。一个泊松线过程被用来模拟道路网络，并有条件的线，线性泊松点过程被用来模拟道路上的车辆。传统的平面基站和用户模型是独立的平面泊松点过程。在这个模型中的元素的联合平稳性允许使用Palm演算来研究这样的网络的统计特性。具体而言，本文讨论了两种不同的Palm分布，相对于用户点过程取决于其类型：平面或车辆。我们推导出的距离最近的基站，典型用户的关联，典型用户的覆盖概率的积分公式。此外，本文还提供了在这种情况下所有可能的蜂窝传输性能的全面表征，即车辆到车辆（V2V），车辆到基础设施（V2I），基础设施到车辆（I2V）和基础设施到基础设施（I2I）通信。
2017-11-30 cs.IT math.IT
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
HAPS as a Hypercell: Enabling Coverage and Capacity Carrier Shutdown in Cellular Networks
Universitat Politècnica de València (UPV)（瓦伦西亚理工大学）；Huawei Technologies（华为技术有限公司）
研究蜂窝网络能耗挑战，提出将HAPS作为超级小区实现节能运营。开发3GPP合规系统模型及配对架构，结果显示能降功耗，还明确直接集成HAPS的关键限制，为未来优化和下一代CS运营提供见解。
2026-08-26 cs.IT math.IT
Optimal Thresholds for Coverage and Rate in FFR Schemes for Planned Cellular Networks
分数频率复用（FFR）是针对新兴的无线蜂窝网络正在积极研究的小区间干扰协调方案。在这项工作中，我们考虑六边形的镶嵌基于计划的FFR部署，并推导出表达式的覆盖概率和归一化的平均速率的下行链路。特别地，给定重用$\frac{1}{3}$（FR $3$）和重用$1$（FR $1$）区域，以及决定用户分配到FR $1$或FR $3$区域的信号与干扰加噪声比（SINR）阈值$S_{th}$，我们在理论上表明：最大化覆盖概率的$(i)$的最佳选择是$S_{th} = T$，其中$T$是所需的目标SINR（用于确保覆盖），而$(ii)$最大化归一化平均速率的$S_{th}$的最佳选择由表达式$S_{th}=\max(T, T')$给出，其中$T'$是路径损耗指数和衰落参数的函数。对于$S_{th}$的最佳选择，我们证明了FFR的发生率高于FR $1$，覆盖概率高于FR $3$。对分配给FR $1$和FR $3$区域的子带上的频率相关性的影响进行了分析，并且示出了相关性降低了FFR网络的平均速率。给出了数值计算结果，并与解析结果进行了比较.
2014-01-19 cs.IT math.IT
Asymptotic Coverage Probability and Rate in Massive MIMO Networks
大规模多输入多输出（MIMO）是用于蜂窝系统的传输技术，其使用许多天线来支持不那么多的用户。到目前为止，大规模MIMO的性能只在有限的蜂窝网络中进行了研究。在这封信中，我们分析了它的性能在随机蜂窝网络与泊松分布的基站位置。具体来说，我们提供了解析表达式的渐近覆盖概率和速率在下行链路和上行链路时，每个基站有大量的天线。结果表明，虽然受到导频污染的限制，大规模MIMO可以提供显着更高的渐近数据率每用户比单天线网络。
2013-05-10 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
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
Analytical Coverage Probability of a Typical User In Heterogeneous Cellular Networks
在泊松点过程（Poisson Point Process，PPP）网络模型中，基站（Base Station，BS）的位置按照空间泊松过程（Spatial Poisson Process，SPSP）随机分布，近年来已被用作下行异构蜂窝网络（HCN）性能分析的一种易处理的随机模型。HCN被建模为多层蜂窝网络，其中每层的特征在于由传输功率电平、传播路径损耗指数和BS密度。当前的HCN使能小区间干扰协调（ICIC）技术的工作通常在瑞利衰落信道中处理具有$Δ=1$的重用因子的严格频率重用（FR）或软FR。已经假设所有基站（BS）连续发送，这导致用户和RB的数量对网络性能的影响减少。本文研究了在瑞利-对数正态衰落信道中，复用因子为$Δ>1$的软FR的性能。针对循环调度和指示符功能，提出了用户和资源块（RB）的数量对小区间干扰（ICI）的影响。结果表明，小区中心用户（CCU）和小区边缘用户（CEU）的覆盖概率变化趋势相反。
2016-06-20 cs.IT math.IT
Downlink coverage probability in cellular networks with Poisson-Poisson cluster deployed base stations
Poisson-Poisson簇过程是一类具有吸引点模式的点过程。最近，PPCP被积极地研究用于异构蜂窝网络或设备到设备网络的建模和分析。然而，令人惊讶的是，据作者所知，对于具有根据PPCP部署的基站（BS）的蜂窝网络，在最基本的设置（例如单层、瑞利衰落和最近BS关联）内，没有以数值可计算形式的下行链路覆盖概率的精确推导。在本文中，我们考虑这个基本模型，并推导出一个数值计算的覆盖概率的形式。为了验证分析，我们比较了数值计算与蒙特卡罗模拟的结果，并确认良好的协议。
2018-03-16 cs.IT math.IT math.PR
Coverage and Rate Analysis for Millimeter Wave Cellular Networks
毫米波（mmWave）有望成为第五代蜂窝网络的载波频率。由于毫米波信号对阻塞敏感，因此在超高频（UHF）频带中操作的蜂窝网络的先前模型不适用于直接分析毫米波蜂窝网络。利用随机几何的概念，本文提出了一个通用的框架来评估毫米波蜂窝网络的覆盖和速率性能。使用距离相关的站点线（LOS）的概率函数，LOS和非LOS基站的位置被建模为两个独立的非齐次泊松点过程，不同的路径损耗的法律适用。基于所提出的框架，信号噪声干扰比（SINR）和速率覆盖概率的表达式推导。毫米波覆盖和速率性能作为天线几何形状和基站密度的函数进行检查。密集网络的情况下，进一步分析通过应用简化的系统模型，其中的LOS区域的用户近似为一个固定的LOS球。结果表明，密集毫米波网络可以实现可比的覆盖范围和更高的数据率比传统的UHF蜂窝系统，尽管存在堵塞。结果表明，实现最佳SINR的小区大小与用户的LOS区域的平均大小成比例。
2014-10-18 cs.IT cs.NI 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
Serving Distance and Coverage in a Closed Access PHP-Based Heterogeneous Cellular Network
异构蜂窝网络（HCN）通常在不同类型的基站（BS）之间表现出空间分离（本文中称为层）。例如，运营商通常不会在宏小区附近部署微微小区，从而导致微微小区和宏小区的位置之间的分离。这种分离最近已被捕获的泊松孔过程（PHP）与孔中心的位置的宏单元通过建模的小细胞的位置。由于禁区的存在，所得到的模型的分析是显着更复杂的比较流行的泊松点过程（PPP）为基础的模型。在本文中，我们推导出一个紧约束的分布上的距离的一个典型的用户的PHP的最近点。由于这个距离的确切分布是未知的，它通常是近似的文献。对于这个模型，我们然后提供两种情况下的两层封闭接入HCN中的典型用户的下行链路覆盖概率的严格表征：（i）典型用户由最近的宏小区服务，以及（ii）典型用户由其最近的小小区服务。所提出的方法可以扩展到分析其他感兴趣的相关情况，例如，基于PHP的开放获取HCN中的覆盖。
2017-04-10 cs.IT math.IT
Downlink Interference Alignment
我们开发了一种用于下行链路蜂窝系统的干扰对齐（IA）技术。在上行链路中，IA方案需要在不同小区的基站之间交换信道状态信息，但是我们的下行链路IA技术仅需要小区内的反馈。因此，所提出的方案可以通过对现有蜂窝系统的一些改变来实现，其中已经考虑了反馈机制（在小区内）用于支持多用户MIMO。我们提出的方案不仅可以实现很少的努力，它实际上可以提供大量的增益，特别是当干扰从一个占主导地位的干扰是显着强于剩余的干扰：它表明，在两个孤立的小区布局，我们的方案提供了四倍的增益吞吐量性能超过一个标准的多用户MIMO技术。我们通过模拟表明，我们的技术提供了可观的增益下一个更现实的情况：它提供了约20%的增益为19六边形环绕单元布局。此外，我们表明，我们的计划有可能提供大量的宏微微蜂窝网络的微微用户可以显着干扰附近的宏BS的增益。
2010-05-26 cs.IT math.IT
Coverage Analysis of Heterogeneous Cellular Networks in Urban Areas
在这篇文章中，提出了一个网络模型，结合线的视线（LOS）和非视线（NLOS）传输的影响，在城市地区的阻塞异构网络覆盖性能的调查。结果表明，NLOS和LOS传输的共存对网络性能有显着的影响。我们发现，在城市地区，部署更多的BS在不同的层是更好的，而不是仅仅部署所有的BS在同一层的覆盖概率。
2016-04-21 cs.IT cs.NI math.IT
Statistical Intercell Interference Modeling for Capacity-Coverage Tradeoff Analysis in Downlink Cellular Networks
干扰影响蜂窝网络中容量和覆盖之间的相互作用。然而，干扰是不确定的，并且取决于各种系统和信道参数，包括用户调度、频率重用和衰落变化。我们提出了一种分析方法，用于建模在蜂窝网络的下行链路中的小区间干扰的分布作为通用衰落信道模型和各种调度方案的函数。我们证明了有用的推导出的表达式，在计算基于位置和平均的数据率，除了捕获实际的小区容量和覆盖范围之间的权衡在下行链路蜂窝网络。
2014-06-04 cs.IT math.IT math.ST
Unified Analysis and Optimization of D2D Communications in Cellular Networks Over Fading Channels
本文提出了一种新的方法来建模和分析下行蜂窝网络与设备到设备（D $2$ D）传输。由于H变换理论，在基于随机几何的蜂窝网络建模和分析中从未考虑过的分类，在一般衰落信道中的信号噪声干扰比（SINR）分析的解析实施例是统一的。建议的框架有可能，由于福克斯的H功能的通用性，显着简化繁琐的分析程序和表示D $2$ D和蜂窝覆盖，同时包含那些以前推导出的所有已知的简单和复合衰落模型。通过利用它的易处理性，发达国家的统计机械发起调查共存的D $2$ D和蜂窝通信的最佳设计。我们提出了新的覆盖感知功率控制结合机会接入控制，以最大限度地提高区域频谱效率（ASE）的D $2$ D通信。仿真结果证实了所提出的优化框架在蜂窝通信覆盖概率，平均D $2$ D发射功率，和ASE的D $2$ D通信在不同的衰落模型和链路和网络级动态方面实现的性能增益。
2018-04-12 cs.IT math.IT
Impact of LOS/NLOS Propagation and Path Loss in Ultra-Dense Cellular Networks
超密集蜂窝网络（UDN）的性能分析的大多数先前的工作已经考虑了标准的幂律路径损耗模型和非视距（NLOS）传播建模的瑞利衰落。视距（LOS）对覆盖和吞吐量的影响及其对网络密度的影响仍然没有完全理解。在本文中，我们研究的性能UDN时，信号传播包括LOS和NLOS组件。使用随机几何为基础的蜂窝网络模型，我们推导出的覆盖概率的表达式，以及紧密的近似值和上界最接近和最强的基站（BS）的关联。我们的研究结果表明，在标准的奇异路径损耗模型下，LOS传播增加了覆盖范围，特别是与最近的BS关联。相反，使用双斜率路径损耗，LOS传播对于最接近的BS关联是有益的，而对于最强的BS关联是有害的。
2016-09-28 cs.IT math.IT
SIR Coverage Analysis in Cellular Networks with Temporal Traffic: A Stochastic Geometry Approach
移动应用的蓬勃发展在给人们的日常生活带来乐趣的同时，也给无线网络带来了更加复杂的流量环境。因此，全面了解流量概况的影响对于网络运营商充分应对数据流量激增至关重要。在本文中，基于随机几何和排队论，我们开发了一个数学框架，捕捉基站（BS）的空间位置之间的相互作用，这决定了相互干扰的大小，和他们的时间流量动态。我们推导出一个易于处理的SIR分布的表达式，并通过模拟验证其准确性。基于我们的分析，我们发现：i）在相同的配置下，当业务条件从轻到重变化时，相应的SIR要求可以相差超过10 dB，以维持网络覆盖; ii）在次中等负载状态下，SIR覆盖概率随业务波动而变化很大，而在业务负载很轻的情况下，SIR中断概率随分组到达速率线性增加; iii）小区边缘用户设备（UE）的平均延迟以及覆盖概率容易受到业务波动的影响，从而证实了其对业务感知通信技术的吸引力。
2018-01-30 cs.IT math.IT
Fifth Generation (5G) cellular networks are expected to provide cellular connectivity for vehicular users, including Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). When flying in the air, these users experience strong, unobstructed channel conditions to a large number of Base Stations (BSs) on the ground. This creates very strong interference conditions for the UAV users, while at the same time offering them a large number of BSs to potentially associate with for cellular service. Therefore, to maximise the performance of the UAV-BS wireless link, the UAV user needs to be able to choose which BSs to connect…
2020-08-28 cs.IT eess.SP math.IT
Asymptotic Analysis of Normalized SNR-Based Scheduling in Uplink Cellular Networks with Truncated Channel Inversion Power Control
该文利用随机几何方法，给出了基于归一化信噪比的上行蜂窝网络调度的信号干扰噪声比（SINR）、互补累积分布函数（CCDF）和平均数据率。上行链路分析与下行链路分析的本质不同之处在于，进行每用户发射功率控制，并且干扰源在除目标小区之外的每个小区中最多由一个发射用户组成。此外，由于多用户分集的效果根据调度中涉及的用户数量而在小区与小区之间变化，因此需要用户数量的分布以获得调度的平均性能。本文推导出的SINR CCDF相对于典型的调度用户集中在两个不兼容的情况下，调度器选择一个用户从所有用户在相应的Voronoi小区或不选择用户附近的小区边缘。在每种情况下，SINR CCDF在调度中涉及的用户数量的分布上被边缘化，如果BS密度足够大或足够小，则这是渐近正确的。通过仿真，验证了两种情况下分析结果的准确性，并对调度增益进行了评估，以确定多用户分集增益。
2018-02-06 cs.IT math.IT
Performance Analysis for Heterogeneous Cellular Systems with Range Expansion
近年来，蜂窝系统采用异构基站结构来提高系统吞吐量和覆盖范围。本文分析了异构蜂窝系统的上行链路覆盖概率，并给出了解析表达式。在分析中考虑了移动用户的位置和数量的随机性。在此基础上，详细分析了各种系统参数对上行链路性能的影响。仿真结果也验证了分析结果的正确性。因此，这些分析结果可以作为系统设计的指导，而不需要耗时的仿真。
2012-07-02 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
The sixth generation (6G) mobile communication networks are expected to offer a new paradigm of cellular integrated sensing and communication (ISAC). However, due to the intrinsic difference between sensing and communication in terms of coverage requirement, current cellular networks that are deliberately planned mainly for communication coverage are difficult to achieve seamless sensing coverage. To address this issue, this paper studies the beamforming optimization towards seamless sensing coverage for a basic bi-static ISAC system, while ensuring that the communication requirements of multi…
2022-01-25 cs.IT eess.SP math.IT
In this article, we introduce a new mathematical framework for the analysis and design of UAV corridors in cellular networks, while considering a realistic network deployment, antenna radiation pattern, and propagation channel model. By leveraging quantization theory, we optimize the electrical tilts of existing ground cellular base stations to maximize the coverage of both legacy ground users and UAVs flying along specified aerial routes. Our practical case study shows that the optimized network results in a cell partitioning that significantly differs from the usual hexagonal pattern, and th…
2023-01-23 cs.IT math.IT
For reliable and efficient communications of aerial platforms, such as unmanned aerial vehicles (UAVs), the cellular network is envisioned to provide connectivity for the aerial and ground user equipment (GUE) simultaneously, which brings challenges to the existing pattern of the base station (BS) tailored for ground-level services. Thus, we focus on the coverage probability analysis to investigate the coexistence of aerial and terrestrial users, by employing realistic antenna and channel models reported in the 3rd Generation Partnership Project (3GPP). The homogeneous Poisson point process (P…
2021-05-28 cs.IT eess.SP math.IT
Spectrum Sharing Between Cellular and Mobile Ad Hoc Networks: Transmission-Capacity Trade-Off
无线网络之间的频谱共享提高了频谱使用的效率，从而缓解了由于对无线宽带接入的需求不断增长而导致的频谱稀缺。为了改善蜂窝上行链路频谱利用率低的问题，本文研究了蜂窝上行链路和移动自组网之间的频谱共享问题。这些网络访问所有频率子信道或其不相交的子集，分别称为频谱重叠和频谱覆盖。在给出这些频谱共享方法的基础上，基于泊松分布发射机网络的传输容量，分析了共存网络之间的容量权衡。该度量被定义为对于给定的信号干扰比（SIR），受到中断约束的发射机的最大密度。使用随机几何工具，共存的网络之间的传输容量的权衡进行了分析，其中频谱覆盖和干扰以及连续干扰消除（SIC）被认为是。特别地，对于小的目标中断概率，证明了共存网络的传输容量满足一个线性方程，该方程的系数取决于频谱共享方法和SIC是否被应用。该线性方程表明，频谱重叠比频谱重叠更有效。此外，该结果还提供了洞察不同的网络参数对传输容量的影响，包括链路分集增益，传输距离和基站密度。特别是，SIC示出了增加传输容量的两个共存的网络的线性因子，这取决于干扰功率阈值为合格的取消干扰。
2008-08-16 cs.IT math.IT
Coverage and Rate Analysis of Downlink Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X) Communication
在本文中，我们提出了蜂窝车联网（C-V2X）通信网络的下行链路覆盖和速率分析，其中车辆节点和路边单元（RSU）的位置被建模为由泊松线过程（PLP）驱动的Cox过程，蜂窝宏基站（MBS）的位置被建模为二维泊松点过程（PPP）。假设一个固定的选择偏置和最大平均接收功率为基础的关联，我们计算的概率与{ \em典型接收机}，任意选择的接收节点，连接到车辆节点或RSU和蜂窝MBS。对于这种设置，我们得出的信号干扰比（SIR）为基础的覆盖概率的典型接收机。覆盖概率计算中的一个关键挑战来自于包含阴影效应。由于将阴影效应解释为节点位置的随机位移的标准程序不直接适用于Cox过程，因此我们提出了一种受Cox过程渐近行为启发的空间模型的近似。利用这一渐近特性，我们推导出覆盖概率的干扰功率分布的拉普拉斯变换。此外，我们通过表征服务车辆节点或RSU和服务MBS上的负载来计算典型接收器的下行链路速率覆盖。我们还提供了几个关键的设计见解，通过研究网络参数的函数的覆盖概率和覆盖率的趋势。我们观察到，通过增加MBS的密度获得的速率覆盖的改善可以等效地通过适当地调整选择偏差来实现，而不需要部署额外的MBS。
2019-01-26 cs.IT cs.NI math.IT
Equi-coverage Contours in Cellular Networks
在这封信中，我们介绍了一个通用的蜂窝网络模型，其中i）用户和BS分布为两个一般的点过程，可以耦合，ii）路径损耗被假定为遵循多斜率幂律路径损耗模型，iii）衰落（功率）被假定为独立的所有无线链路。对于这种设置，我们首先获得一组轮廓表示相同的SIR Meta分布，这是给定点过程的条件覆盖概率的分布，对于路径损耗函数和BS和用户点过程的参数的不同值。这个一般的结果，然后专门为3GPP启发的用户和BS配置通过结合泊松点过程（PPP）和泊松集群过程（PCP）。
2018-02-28 cs.IT cs.NI math.IT
A new generation of aerial vehicles is hopeful to be the next frontier for the transportation of people and goods, becoming even as important as ground users in the communication systems. To enhance the coverage of aerial users, appropriate adjustments should be made to the existing cellular networks that mainly provide services for ground users by the down-tilted antennas of the terrestrial base stations (BSs). It is promising to up-tilt the antennas of a subset of BSs for serving aerial users through the mainlobe. With this motivation, in this work, we use tools from stochastic geometry to a…
2022-10-08 cs.IT math.IT
Spatial and Social Paradigms for Interference and Coverage Analysis in Underlay D2D Network
齐次泊松点过程（PPP）被广泛用于基站和移动终端的空间分布建模。相同的过程可以用于对移动设备到设备（D2D）网络进行建模，然而，忽略D2D配对的同伦关系会低估系统洞察力。在本文中，我们模型的空间和社会分布的干扰D2D节点的邻近度为基础的独立标记的齐次泊松点过程。接近度考虑D2D节点之间的物理距离，而社交关系被建模为基于Zipf的标记。我们应用这两种范例来分析干扰对距离比例功率控制蜂窝用户覆盖概率的影响。有效地，我们应用两种类型的功能映射（物理距离，社会标志）的拉普拉斯功能的PPP。所得到的覆盖概率没有封闭形式的表达式，然而对于社交标记的子集，标记求和收敛于双伽马和多伽马函数。该子集构成覆盖概率的上界和下界。我们提出了数值评估这些界限的覆盖概率不同数量的不同参数。结果表明，通过对蜂窝用户施加简单的功率控制，可以在不影响蜂窝用户覆盖概率的情况下实现超密集的CDMA D2D网络。
2017-04-28 cs.IT math.IT
Downlink Analysis in Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Assisted Cellular Networks with Clustered Users
使用作为空中基站（BS）操作的无人驾驶飞行器（UAV）已经成为一种有前景的解决方案，特别是在需要快速部署的场景中（例如，在拥挤的热点、体育赛事、紧急情况、自然灾害的情况下），以便协助地面BS。提出了一种分析无人机（UAV）辅助蜂窝网络集群用户设备（UE）信号干扰噪声比（SINR）覆盖概率的分析框架。UAV和地面BS的位置被建模为毒点过程（PPP），并且UE被假设为根据泊松簇过程（PCP）分布在UAV在地面上的投影周围。首先推导了无人机和地面基站层路径损耗的互补累积分布函数和概率密度函数。随后，获得与每个层的关联概率。SINR覆盖概率推导出整个网络使用工具从随机几何。最后，确定了整个网络的面积频谱效率（ASE），并考虑无人机位于不同高度的情况，给出了更一般模型下的SINR覆盖概率表达式。通过数值计算，我们已经表明，无人机高度和路径损耗指数的覆盖性能起着重要的作用。此外，覆盖概率可以用较少数量的UAV来提高，而更好的区域频谱效率通过采用更多的UAV并且使UE更紧凑地聚集在UAV周围来实现。
2018-06-12 cs.IT math.IT
Device-to-Device Millimeter Wave Communications: Interference, Coverage, Rate, and Finite Topologies
涉及可穿戴电子设备之间的设备到设备通信的新兴应用需要Gbps吞吐量，这可以通过利用毫米波（mmWave）频带来实现。当许多这样的通信设备在室内非常接近时，如在训练车厢或飞机机舱中，干扰可能是严重的损害。本文采用随机几何方法分析了有限网络区域内有限数目中继器的毫米波网络的性能。先前的工作考虑了具有不同天线和信道假设的较低载波频率，或者具有无限空间范围的网络。在本文中，人类用户不仅携带潜在的干扰设备，而且还采取行动来阻止干扰信号。使用一系列的简化假设，准确的覆盖率和速率的表达式开发，捕获的关键天线特性，如方向性和增益的影响，是有限的面积和用户数量的函数。通过分析和模拟相结合的假设进行验证。主要结论是，毫米波频率可以提供Gbps的吞吐量，即使与全向收发器天线，更大，更定向的天线阵列提供更好的系统性能。
2016-06-09 cs.IT math.IT
Decentralized Opportunistic Access for D2D Underlaid Cellular Networks
我们提出了一种分散的接入控制方案，用于D2D（设备到设备）底层蜂窝网络中的干扰管理。我们的方法在D2D链路机会性地接入许可蜂窝频谱的情况下将SIR感知链路激活与蜂窝排除区域相结合。推导出蜂窝和D2D链路的覆盖概率的解析表达式和紧密近似。我们表征的保护区半径和SIR阈值上的D2D区域的频谱效率和蜂窝覆盖的影响。提出了一种易于处理的方法，以便找到SIR阈值和保护区半径，其最大化D2D通信的区域频谱效率，同时确保蜂窝上行链路用户的足够覆盖概率。仿真验证了我们的分析结果的准确性，并显示了我们提出的方案相比，现有的最先进的解决方案的性能增益。
2016-07-19 cs.IT cs.NI math.IT
Analyzing the Reduced Required BS Density due to CoMP in Cellular Networks
在本文中，我们调查的好处，基站（BS）合作在上行链路的协作多点（CoMP）网络。我们的品质因数是满足所选速率覆盖所需的BS密度。我们的模型假设一个2-D网络的基站在一个规则的六边形晶格中的路径损耗，对数正态阴影和瑞利衰落影响从用户接收到的信号。首先给出了合作区域内各点的和速率覆盖概率和遍历和速率的精确闭合表达式。然后，对于一个选定的用户速率质量，所需的BS的密度推导出的基础上的最小值的速率覆盖概率的合作区域。该方法保证了在整个覆盖区域中的可达到的速率高于具有选定概率的目标速率。该公式允许BS协作的不同阶次之间的比较，从更高阶次的协作量化减少的所需BS密度。
2013-09-26 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
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
