Coverage and Connectivity Analysis of Millimeter Wave Vehicular Networks
下一代汽车将需要每行驶小时TB级的数据传输速率，以支持先进的汽车服务。这种前所未有的数据交换量超出了现有车载通信技术的能力，需要新的解决方案。对于这种对超高传输速度的日益增长的需求的可能答案可以在毫米波（mmWave）频带中找到，然而，毫米波频带受到高信号衰减和具有挑战性的传播特性的影响。特别地，毫米波链路通常是定向的，以受益于所得到的波束成形增益，并且需要发射器和接收器波束的精确对准，该操作可能增加通信的延迟并且由于波束未对准而导致耳聋。在本文中，我们提出了一个随机模型，用于表征毫米波汽车网络中的波束覆盖和连接概率。其目的是解释在设计基于毫米波链路的车辆场景解决方案时必须考虑的一些复杂和有趣的权衡。结果表明，在高度移动毫米波系统中的汽车节点的性能严格取决于车辆部署的特定环境，并且必须考虑几个汽车特定的特征，如节点速度，波束对准周期，基站密度和天线几何形状。
2018-03-03 cs.NI
Performance Comparison of Dual Connectivity and Hard Handover for LTE-5G Tight Integration
频率高于10 GHz（毫米波频段）的通信预计将在下一代蜂窝网络（5G）中发挥重要作用，因为该技术具有潜在的多千兆位，超低延迟性能。然而，毫米波频率遭受非常高的各向同性路径损耗，这可能导致小区具有比当前LTE宏小区小得多的覆盖区域。高方向性技术将用于改善信号质量和扩大覆盖范围，以及毫米波基站（BS）的高密度部署。然而，当传播条件困难并且难以用毫米波BS提供高质量覆盖时，必须依赖上一代LTE基站，其利用较低频率（900 MHz - 3.5 GHz），其对阻塞不太敏感并且经历较低的路径损耗。为了向移动用户提供超可靠的服务，需要紧密且无缝地集成LTE和毫米波无线电接入技术的网络架构。在本文中，我们将提出两种可能的替代方案，这种整合，并显示如何模拟工具可以用来评估和比较它们的性能。
2016-07-19 cs.NI
An Efficient Uplink Multi-Connectivity Scheme for 5G mmWave Control Plane Applications
毫米波（mmWave）频率为下一代蜂窝系统的容量提供了数量级增加的潜力。然而，毫米波网络中的链路易受阻塞影响，并且可能遭受质量的快速变化。在毫米波和/或传统频率下与多个小区的连接被认为是稳健通信的关键。在毫米波中支持多连接的挑战之一是要求网络跟踪每个链路的方向以及功率和时序。为了解决这一挑战，我们实现了一种新的上行链路测量系统，在传统频带中操作的本地协调器的联合帮助下，保证了对信道传播条件的连续监测，并允许设计高效的控制平面应用，包括切换、波束跟踪和初始接入。我们表明，基于上行链路的多连接方法，使消费更少，性能更好，更快，更稳定的小区选择和调度决策相对于传统的基于下行链路的独立计划。此外，我们认为，所提出的框架保证（i）在存在毫米波预期的信道动态的情况下有效跟踪用户，以及（ii）对主要传播路径被阻塞或不可用的情况的快速反应。
2017-07-21 cs.IT cs.NI math.IT
Improved Handover Through Dual Connectivity in 5G mmWave Mobile Networks
毫米波（mmWave）频带为第五代（5G）蜂窝系统提供了数量级更大吞吐量的可能性。然而，由于毫米波信号非常容易受到阻塞的影响，因此任何一个毫米波链路上的信道质量都可能非常间歇。本文实现了一种新型双连接协议，使移动用户设备（UE）设备能够同时维持与4G和5G小区的物理层连接。一种新颖的上行链路控制信令系统与本地协调器相结合，使得能够在任何一个链路上发生故障的情况下进行快速路径切换。本文提供了第一个全面的端到端的毫米波蜂窝系统中的切换机制的评估。仿真框架包括详细的基于测量的信道模型，以真实地捕获阻塞事件的空间动态，以及MAC，RLC和传输协议的全部细节。与传统的切换机制相比，该研究揭示了显着的好处，所提出的方法下的几个指标。
2017-07-17 cs.IT cs.NI math.IT
Reliable Video Streaming over mmWave with Multi Connectivity and Network Coding
下一代多媒体应用将要求电信网络支持比今天更高的比特率，以便向用户传送虚拟现实和超高质量视频内容。大多数视频内容将从移动设备访问，这促使下一代（5G）蜂窝网络提供非常高的数据率。考虑到可以分配给移动用户的大量可用频谱，在这方面可能的推动者是毫米波频率下的通信;然而，在如此高的频率下的恶劣传播环境使得难以提供可靠的服务。本文提出了一种可靠的视频流架构的毫米波网络，多连接和网络编码的基础上，并评估其性能使用一种新的组合的ns-3毫米波模块，真正的视频轨迹和网络编码库Kodo。结果表明，通过蜂窝mmWave链路可靠地传输视频确实是可能的，而多连接和网络编码的组合可以支持低延迟的高视频质量。
2018-02-05 cs.IT cs.NI math.IT
User Association and Multi-connectivity Strategies in Joint Terahertz and Millimeter Wave 6G Systems
太赫兹（THz）无线接入被认为是第六代（6 G）蜂窝系统的下一步。通过利用比5G毫米波（mmWave）新无线电（NR）更高的频段，它们将在极端带宽上运行，在接入接口处提供前所未有的速率。然而，通过依赖于毫米波宽波束，这些系统不仅将继承毫米波传播挑战，例如阻塞现象，而且还将引入它们自己的与用户设备（UE）的微移动性相关联的问题。在本文中，我们分析和比较联合6 G THz/毫米波部署的用户关联方案和多连接策略。随后，从随机几何研究，我们开发了一个统一的分析易处理的框架，同时考虑到太赫兹和毫米波无线电部分设计的细节和毫米波和太赫兹基站（BS）的流量服务细节。我们的结果表明：（i）对于可忽略的阻断剂密度，$λ_B\leq{}0.1$ bl./对于$m^2$，运营商需要通过接受在阻塞的情况下经历中断的会话来扩大THz BS的覆盖范围（ii）对于$λ_B>0.1$ bl./（iii）THz/毫米波多连接性根据系统参数通过$m^2$提高了正在进行的会话丢失概率。
2022-06-07 cs.NI eess.SP
End-to-End Simulation of 5G mmWave Networks
由于其在多千兆位和低延迟无线链路方面的潜力，毫米波（mmWave）技术有望在第五代蜂窝系统中发挥核心作用。虽然在理解毫米波物理层方面已经取得了相当大的进展，但在接入网和核心网的协议栈的所有层都需要创新。离散事件网络仿真对于端到端、跨层的研究和开发至关重要。本文提供了一个教程，最近开发的全栈毫米波模块集成到广泛使用的开源ns-3模拟器。该模块包括许多详细的统计信道模型，以及结合实际测量或射线跟踪数据的能力。物理（PHY）层和介质访问控制（MAC）层是模块化的，并且高度可定制，使得例如集成算法或比较正交频分复用（OFDM）参数集变得容易。该模块与ns-3长期演进（LTE）模块的核心网络接口，用于端到端连接的全栈仿真，还提供双连接等高级架构功能。为了便于理解该模块并验证其功能是否正确，我们提供了几个示例，以显示定制毫米波堆栈的性能以及专为有效利用毫米波信道而设计的定制拥塞控制算法。
2018-02-05 cs.NI
Spectrum Aggregation for 6G: Lessons from 5G Carrier Aggregation and Dual Connectivity
NVIDIA（英伟达）
本文基于5G载波聚合和双连接的经验，提出增强型载波聚合作为6G多频段操作的首选框架，并指出关键增强方向。
2026-06-06 cs.NI
Connectivity of Millimeter Wave Networks with Multi-hop Relaying
本文提出了一种新的随机几何方法的毫米波（毫米波）网络的连接与多跳中继。将无线电环境中障碍物的随机位置和形状建模为布尔模型，其芽按泊松点过程分布，颗粒为随机矩形。导出的分析结果揭示了毫米波网络的连通性如何取决于关键系统参数，例如障碍物的密度和大小以及中继路由窗口-选择路由中继的距离范围。我们发现，多跳中继可以大大提高连接与单跳毫米波传输。我们表明，要获得接近最佳的连接中继路由窗口的大小的障碍物。
2014-12-21 cs.IT cs.NI math.IT
Will TCP work in mmWave 5G Cellular Networks?
毫米波（mmWave）频带中的大量可用频谱为第五代（5G）蜂窝网络提供了多Gbps数据率的可能性。然而，由于毫米波信号在定向搜索中易受阻塞和延迟的影响，毫米波容量可能是高度间歇性的。这种高度可变的链路对传输层协议和端到端应用中的自适应控制机制提出了独特的挑战。本文认为，是否TCP -最广泛使用的传输协议-将在毫米波蜂窝系统的基本问题。本文提供了一个全面的TCP仿真研究，考虑到各种因素，如拥塞控制算法，包括最近提出的TCP BBR，边缘与远程服务器，切换和多连接，TCP数据包大小和3GPP堆栈参数。我们发现，毫米波链路上的TCP的性能是高度依赖于这些参数的不同组合，并确定在这方面的开放的挑战。
2018-10-06 cs.NI
Providing High Capacity for AR/VR traffic in 5G Systems with Multi-Connectivity
增强和虚拟现实（AR/VR）通常被称为5G系统的“杀手级”应用，因为它对吞吐量、延迟和可靠性提出了非常严格的服务质量（QoS）要求。高分辨率的AR/VR流需要数十MHz的带宽。由于现有的低频带（即，低于6 GHz）具有有限的带宽并且人口过多，满足高AR/VR需求的方式之一是使用毫米波（mmWave）频带中可用的宽频率信道。然而，毫米波频段中的传输遭受高吞吐量波动甚至阻塞，这导致违反严格的AR/VR延迟和可靠性要求。为了解决这个问题，5G规范引入了多连接（MC）功能，允许移动用户同时连接到多个基站。本文考虑了具有两个基站的场景：第一个基站在低频带中操作以提供可靠的数据传输，而第二个基站在毫米波频带中操作并且在信道条件有利时提供高数据率。一个超出规范范围的未决问题是如何在具有不同特征的两个链路之间平衡AR/VR流量。本文提出了一种基于延迟的流量平衡（DBTB）算法，最大限度地减少低频链路的资源消耗，同时满足严格的AR/VR QoS要求。通过大量的模拟，与最先进的流量平衡算法相比，DBTB可以将AR/VR流量的网络容量增加一倍。
2022-08-17 cs.NI
Analysis of Intelligent Vehicular Relaying in Urban 5G+ Millimeter-Wave Cellular Deployments
针对城市5G+毫米波蜂窝场景下移动中继性能研究不足的问题，构建数学框架评估车载毫米波中继性能，分析连接策略增益并明确适用场景，为相关标准化与部署提供支撑。
2019-08-16 cs.NI eess.SP
CTMap: LLM-Enabled Connectivity-Aware Path Planning in Millimeter-Wave Digital Twin Networks
The University of Texas at Arlington（阿灵顿得克萨斯大学）；Howard University（霍华德大学）
CTMAP通过结合数字孪生与大语言模型，实现毫米波网络中连接感知的路径规划，显著提升信号强度并提高导航的可解释性与适应性。
2025-12-31 cs.NI
On the Feasibility of Integrating mmWave and IEEE 802.11p for V2V Communications
最近，毫米波（mmWave）频带已经被研究为支持新兴汽车应用的预见的极端数据率需求的手段，其超出了用于车辆通信的现有技术的能力。然而，这种潜力受到严重的各向同性路径损耗和高频信道的恶劣传播的阻碍。此外，毫米波信号通常是定向的，以受益于波束成形增益，并且需要波束的频繁重新对准以保持连接。当考虑车辆到车辆（V2V）传输时，由于车辆场景的高度移动性质，这些限制特别具有挑战性，并且对适当的车辆通信设计提出了新的挑战。在本文中，我们进行了模拟，以比较IEEE 802.11p和毫米波技术的性能，以支持V2V网络，旨在提供有关这两种技术如何相互补充，以满足未来汽车服务的要求的见解。结果表明，基于毫米波的策略支持超高传输速度，IEEE 802.11p系统有能力保证可靠和鲁棒的通信。
2018-07-04 cs.NI
Digital Twin-Assisted Resilient Planning for mmWave IAB Networks via Graph Attention Networks
针对毫米波IAB网络部署的复杂性与脆弱性，提出基于GATv2和PPO的数字孪生强化学习框架，在覆盖、成本与弹性间取得平衡，显著提升了故障容错率与节点使用效率。
2025-09-15 cs.NI
Technical Report - MillimeterWave Communication in Vehicular Networks: Coverage and Connectivity Analysis
在本技术报告（TR）中，我们描述了我们开发的数学模型，用于在基于毫米波链路的汽车通信场景中进行初步覆盖和连接分析。其目的是解决在为毫米波汽车场景设计解决方案时必须考虑的一些复杂而有趣的权衡。
2017-04-26 cs.IT cs.NI math.IT
Integrated Access and Backhaul in Millimeter-Wave Cellular: Benefits and Challenges
最近提出的NR就绪集成接入和回程（IAB）架构有望为未来5G/5G+系统的覆盖扩展和容量提升带来具有成本效益的部署解决方案。虽然其对覆盖范围扩展的影响在文献中得到了深思熟虑的解决，但诸如多跳、多连接和多波束操作等高级功能对吞吐量的影响仍然不清楚。我们审查和表征这些功能的系统级影响的性能的自回程IAB系统在半双工模式下运行，并利用毫米波（毫米波）技术在接入和回程。我们的研究结果表明，多跳和多波束的吞吐量增益是显着的，即使没有多连接操作。另一个重要的学习是，在具有链路阻塞的全毫米波系统中，具有链路切换的多连接允许实现自负载均衡。最后，我们展望了未来的研究方向。
2022-05-18 cs.NI
An ISAC-ready Full-Duplex Backscatter Architecture for the mmWave IoT
University of Michigan, Ann Arbor（密歇根大学安娜堡分校）
本文提出了一种全双工背散射标签架构，实现了远距离、高数据速率的双工毫米波通信，成本低且性能优异。
2026-05-07 cs.NI
Flexible Dual-Connectivity Spectrum Aggregation for Decoupled Uplink and Downlink Access in 5G Heterogeneous Systems
维持多个无线连接是提高第五代（5G）网络中的容量的有希望的解决方案，其中用户设备能够同时消耗若干服务小区的无线电资源，并且可能跨所有服务小区聚合带宽。新兴的双连接范例可以被视为密集异构5G网络中有吸引力的接入机制，其中带宽共享和协作技术正在发展以满足增加的容量需求。上行链路中的双连接性仍然存在很大争议，因为用户设备具有有限的功率预算来在两个不同的接入点之间共享，特别是当位于靠近小区边缘时。另一方面，为了增强上行链路通信性能，最近引入了上行链路和下行链路解耦的概念。利用这些最新的发展，我们的工作通过提出和研究双连接场景中的灵活小区关联的概念来显著推进现有技术，其中用户能够聚合来自多于一个服务小区的资源。在该设置中，用于上行链路的优选关联策略可以不同于用于下行链路的那些，从而允许真正解耦的接入。与使用随机几何，双连接关联区域去耦接入的推导和由此产生的性能进行评估，在传统的下行链路接收功率接入策略的容量增益。
2016-09-28 cs.NI
Beam-align: distributed user association for mmWave networks with multi-connectivity
针对毫米波网络中用户关联问题，提出一种考虑波束成形和多连接性的分布式启发式算法BEAM-ALIGN，能在多项式时间内最大化吞吐量并表现接近最优。
2024-08-30 cs.IT cs.NI math.IT
A Framework for End-to-End Evaluation of 5G mmWave Cellular Networks in ns-3
对无处不在的移动数据服务的日益增长的需求以及6GHz以下频带中的频谱的稀缺性已经引起了最近对开发能够利用毫米波（mmWave）频率范围中的大量可用频谱的无线系统的兴趣。由于其在多千兆位和超低延迟链路方面的潜力，毫米波技术预计将在第五代（5G）蜂窝网络中发挥核心作用。克服较差的无线电传播和对较高频率阻塞的敏感性提出了重大挑战，这就是为什么目前的研究主要集中在物理层。然而，在协议栈的所有层都需要创新，以有效地利用大的空中链路容量，并提供未来网络所需的端到端性能。离散事件网络仿真将成为研究人员从端到端的角度评估新型5G协议和系统的宝贵工具。在这项工作中，我们提出了第一个同类的，开源的框架，在ns-3模拟器中建模毫米波蜂窝网络。信道模型与可配置的物理和MAC层实现一起提供，可与ns-3 LTE模块中的高层协议和核心网络模型接口，以模拟端到端连接。该框架通过几个示例模拟展示了我们的自定义毫米波堆栈的性能。
2016-05-08 cs.NI
Dynamic Adaptive Federated Learning for mmWave Sector Selection
针对毫米波传统扇区选择延迟高、开销大的问题，提出增强型动态自适应联邦学习算法eDAFL，通过选层聚合与簇内簇间优化降低开销，在真实数据集上实现准确率提升与推理时间、模型体积的大幅缩减。
2025-10-05 cs.NI
Beamspace SU-MIMO for Future Millimeter Wave Wireless Communications
对于未来的网络（即，第五代（5G）无线网络及以后），具有大的可用未许可频谱的毫米波（mmWave）通信是实现千兆多媒体应用的有前景的技术。由于毫米波无线电的短波长，大规模的天线阵列可以封装到毫米波收发器的有限尺寸中。因此，通过定向波束成形（BF），毫米波发射机（MTX）和毫米波接收机（MRX）都能够支持5G网络中的多个波束。然而，对于MTX和MRX之间的传输，大多数工作仅考虑了单个波束，这意味着它们没有充分利用毫米波的潜力。此外，单波束传输的连通性很容易被阻塞。在这种情况下，我们提出了一个单用户多波束并发传输方案，未来毫米波网络与多个反射路径。基于空间频谱重用，该方案可以被描述为波束空间中的多输入多输出（MIMO）技术（即，在波束数域中）。此外，本研究探讨了实现该方案的挑战和潜在的解决方案，包括多波束选择，合作波束跟踪，多波束功率分配和同步。理论分析和数值仿真结果表明，该波束域SU-MIMO能够在保持网络连通性的同时，大幅度提高MTX和MRX之间传输的可达速率。
2017-04-14 cs.IT cs.NI math.IT
An MDP Model for Optimal Handover Decisions in mmWave Cellular Networks
蜂窝网络的新前沿是利用28 GHz以上毫米波（mmWave）频率的巨大频谱。在这些频率下具有挑战性的无线电传播特性以及高度定向波束成形的使用导致基站（BS）与用户设备（UE）之间的间歇链路。在本文中，我们重新审视的问题，细胞的选择，以保持一个可接受的服务水平，尽管潜在的间歇性链路连接典型的毫米波链路。我们提出了一个马尔可夫决策过程（MDP）的框架来研究我们提出的小区选择策略，它联合考虑了几个因素，如动态信道负载和链路质量的属性和性能。我们使用值迭代算法（VIA）来解决MDP，并获得最佳的关联集。我们通过分布式迭代方法来解决多用户问题，其中每个UE基于固定信道分布和其他UE的小区选择统计来表征系统的演进。通过仿真结果，我们表明，我们提出的技术作出明智的切换选择，从而提供了一个显着的改善，在整体网络容量。此外，我们的技术减少了总的切换次数，从而降低了信令开销，同时为UE提供了更高的服务质量。
2016-06-06 cs.NI
End-to-End Simulation of 5G NR Integrated Access and Backhaul Networks for Remote Maritime Connectivity
University of Padova（帕多瓦大学）；Keysight Denmark（是德科技丹麦）；Viasat Inc, UK（维亚萨特公司英国）
本文概述了3GPP Release 16-18中IAB网络规范，提出了一个包含完整协议栈的ns-3 IAB模块，并在自定义海上场景中通过系统级仿真评估了不同拓扑和信道条件下的多跳动态网络性能。
2026-05-15 cs.NI
Multipath Transmission Scheduling in Millimeter Wave Cloud Radio Access Networks
毫米波（mmWave）通信为下一代蜂窝网络提供了巨大的潜力，以满足具有丰富可用频谱的快速增长的移动数据业务的需求。然而，在毫米波蜂窝系统中，阴影和阻塞效应导致间歇性连接，并且更频繁地发生切换。本文研究了一种“全毫米波”云无线接入网络（cloud-RAN），其中前传和无线接入链路都以毫米波运行。为了解决间歇性传输，我们允许移动用户（MU）通过远程无线电头端（RRH）与中央单元建立多个连接。具体而言，我们提出了一个多路径传输框架，利用“全毫米波”的云RAN架构，根据时变的网络统计，使决策的RRH关联和分组传输调度，使MU经历最小的路由延迟和分组丢弃。联合RRH关联和传输调度问题被制定为一个马尔可夫决策过程（MDP）。考虑到问题规模，提出了一种低复杂度的在线学习方案，该方案不需要网络动力学的先验统计信息。仿真结果表明，我们提出的方案优于国家的最先进的基线，在平均队列长度和平均丢包率。
2018-07-17 cs.NI
Handover and SINR-Aware Path Optimization in 5G-UAV mmWave Communication using DRL
Institute of Information Science and Technologies (ISTI) CNR（国家研究委员会信息科学与技术研究所（ISTI））
针对动态信道下UAV毫米波通信的路径优化问题，提出无模型AC-DRL框架，综合飞行时间、切换、连接性和SINR，实现最短时间、最少切换与高SINR的最优路径决策。
2025-04-03 cs.LG cs.NI eess.SP
Towards Ultra-High Reliability in Wi-Fi 8: IEEE 802.11bn Core Mechanisms, mmWave Integration, and Performance Verification
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Huawei Technologies Company Ltd.（华为技术有限公司）；Tsinghua Shenzhen International Graduate School（清华大学深圳国际研究生院）
针对无线连接需求转变，传统Wi-Fi技术面临挑战，本文对Wi-Fi 8核心机制全面回顾并系统验证。聚焦IEEE 802.11bn关键增强机制，探讨集成毫米波技术，通过系统级模拟验证技术有效性及毫米波方案性能，推动向高可靠智能连接转变。
2026-07-23 cs.NI eess.SP
An Analytical Framework for mmWave-Enabled V2X Caching
自动驾驶汽车将严重依赖车联网（V2X）通信来获取导航和道路安全所需的大量信息。这可以通过以下方式实现：（i）利用毫米波（mmWave）频率来实现多Gbps数据率，以及（ii）利用车辆内容的时间和空间相关性来经由高速缓存从基础设施卸载一部分业务。在毫米波定向波束成形、高车辆移动性、信道波动和不同缓存策略下表征这样的系统是一项复杂的任务。在本文中，我们提出了第一个用于mmWave V2X网络缓存的随机几何框架，并通过严格的Monte Carlo模拟进行了验证。除了随机几何模型中考虑的常见参数外，我们的推导还考虑了缓存以及车辆的速度和轨迹。此外，我们的评估提供了有趣的设计见解：（i）更高的基站/车辆密度不一定会提高缓存性能;（ii）虽然使用更窄的波束会导致更高的SINR，但它也会降低连接概率;（iii）V2X缓存可以是补偿一些不需要的毫米波信道特性的廉价方式。
2020-03-29 cs.NI eess.SP
Performance Study of LTE and mmWave in Vehicle-to-Network Communications
新兴的自动驾驶和协作驾驶服务的关键推动因素是高吞吐量和可靠的车辆到网络（V2N）通信。在这方面，由于可以提供所需链路容量的大的可用带宽，毫米波（mmWave）频率具有很大的前景。然而，这种潜力受到高频信道具有挑战性的传播特性和车辆场景的动态拓扑结构的阻碍，这影响了连接的可靠性。此外，毫米波传输通常利用波束成形增益来补偿在高频处经历的增加的路径损耗。然而，这需要发射波束和接收波束的精细对准，这在车辆场景中可能是困难的。这些限制可能会破坏V2N通信的性能，并对适当的车辆通信设计提出新的挑战。在本文中，我们通过仿真研究了一些毫米波感知策略的实际可行性，以支持V2N，相比传统的LTE连接低于6 GHz。结果表明，不同无线电之间的协调是实现高容量和强大V2N通信的可行解决方案。
2018-05-11 cs.NI cs.PF
Maximising the Utility of Enterprise Millimetre-Wave Networks
毫米波（mmWave）技术是满足对超快速无线连接的日益增长的需求的有希望的候选技术，特别是在高端企业网中。非常窄的波束成形是强制性的，以减轻所利用的极高频（EHF）频带特有的严重衰减。同时，这大大减少了干扰，但产生了有问题的通信阻塞。因此，在具有密集部署的毫米波接入点的场景中的客户端关联控制和调度变得特别具有挑战性，而为传统无线网络设计的策略仍然不合适。在本文中，我们制定和解决这些任务的效用最大化问题，在不同的交通制度下，首次在毫米波上下文中。我们指定了一组低复杂度的算法，捕捉独特的终端耳聋和用户需求的限制，同时提供接近最佳的客户端关联和通话时间分配，尽管问题的固有的NP完全性。为了评估我们的解决方案，我们开发了一个NS-3实现的IEEE 802.11ad协议，我们初步60 GHz的信道测量后构建。仿真结果表明，我们的计划提供高达60%的吞吐量相比，常用的信号强度为基础的关联策略的毫米波网络，并优于最近提出的负载均衡为导向的解决方案，因为我们容纳33%以上的客户端在静态和移动场景的需求。
2018-02-01 cs.NI
Coverage Analysis of UAVs in Millimeter Wave Networks: A Stochastic Geometry Approach
机器人和通信技术的最新发展为使用无人机（UAV）在公共安全场景或偏远地区提供无处不在的连接铺平了道路。特别是毫米波（mmWave）频谱已经获得了发展势头，因为在这种频率下可用的大量自由频谱可以产生非常高的数据率。然而，在无人机环境中，毫米波操作可能会导致严重的信号衰减和对阻塞的敏感性，特别是考虑到所涉及的非常长的传输距离。在本文中，我们提出了一个易于处理的随机分析，以表征无人机站在毫米波操作的覆盖概率。我们讨论了为毫米波（mmWave）场景设计解决方案时需要考虑的一些权衡，例如波束成形配置以及无人机高度和部署。
2020-03-03 cs.NI eess.SP
Wall-Street: An Intelligent Vehicular Surface for Reliable mmWave Handover
Princeton University（普林斯顿大学）；Rice University（莱斯大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
Wall-Street通过智能车载表面提升毫米波连接可靠性，实现高达78%的吞吐量提升和34%的延迟降低。
2026-03-04 cs.NI eess.SP
High-Speed Data Dissemination over Device-to-Device Millimeter-Wave Networks for Highway Vehicular Communication
车辆之间每秒300比特的连接预计将成为传感器信息共享的关键技术，从而实现更安全的智能交通系统（ITS）。最近提出的毫米波（mmWave）系统似乎是能够满足未来ITS服务所强加的数据率需求的唯一解决方案。在这张海报中，我们通过调查系统和通信参数对最终用户的影响来评估毫米波设备到设备（D2D）车载网络的性能。
2017-10-06 cs.NI cs.PF
Aggregation and Trunking of M2M Traffic via D2D Connections
机器对机器（M2M）通信是物联网（IoT）的关键推动因素之一。预计未来将部署数十亿台设备，用于要求无处不在的接入和全球连接的新型M2M应用。为了应对大量的机器，需要新的技术来协调访问和分配资源。尽管大多数提出的解决方案集中在传统蜂窝网络对M2M业务模式的适应上，但是基于附近设备之间的直接通信的新颖方法可以代表避免接入拥塞和小区过载的有效方式。在本文中，我们提出了一种新的策略的灵感来自经典的集群无线电系统（TRS），利用蜂窝用户和机器型设备（MTD）之间的设备到设备（D2D）连接。本地生成的分组的聚合由用户设备执行，该用户设备聚合机器类型数据，用其自己的数据对其进行补充，并将所有数据发送到基站。我们观察到一个基本的权衡之间的延迟和传输功率需要提供的聚合流量，在某种意义上说，较低的延迟需要增加的传输功率。
2015-02-05 cs.NI
Time-Slotted Scheduling Schemes for Multi-hop Concurrent Transmission in WPANs with Directional Antenna
为了实现短距离无线多媒体应用的高速（千兆比特）连接，具有定向天线的毫米波（mmWave）无线个域网越来越受到关注。由于定向天线和毫米波通信的使用，非干扰传输的概率在局部区域中增加。通过对非干扰传输进行并发时间分配，可以极大地提高网络吞吐量。同时传输的最优时间分配问题是一个NP难问题。在本文中，我们提出了两个增强版本的先前提出的多跳并发传输（MHCT）计划。为了增加网络容量，所提出的方案有效地利用了MHCT方案的时间分配图中的自由洞，从而使其更加紧凑。
2018-01-18 cs.NI
Accuracy vs. Complexity for mmWave Ray-Tracing: A Full Stack Perspective
毫米波（mmWave）频带将在未来无线系统的无线电接入中提供每秒数千兆比特的连接。频谱的这一部分中的高传播损耗要求部署大型天线阵列以通过高定向增益来补偿损耗，从而在信道模型中引入空间维度以准确地表示毫米波网络的性能。从这个角度来看，射线跟踪可以根据多路径分量（MPC）来表征信道，以提供高度准确的模型，代价是极端的计算复杂性（例如，用于处理关于传播的详细环境信息），这限制了仿真的可缩放性。在本文中，我们提出了可能的简化，以提高在毫米波射线跟踪模拟的准确性和复杂性之间的权衡，通过减少MPC的总数。通过端到端仿真，测试不同的配置参数，传播场景和更高层的协议实现，从全栈的角度来评估这种简化的效果。然后，我们提供的最佳程度的简化，这是可能的，以减少模拟的复杂性与最小的减少不同的部署方案的准确性的指导方针。
2020-07-14 cs.NI cs.PF eess.SP
Intelligent Reflective Surface vs. Mobile Relay-supported NLoS Avoidance in Indoor mmWave Networks
第六代无线通信（6G）被设想为产生用于改善端到端通信性能的各种技术，其中通信被设想为利用毫米波（mmWave）频率和更高频率的无线信号。其中，这些技术包括智能反射表面（IRS）和移动中继（MR），其设想的作用包括减轻非视线（NLoS）连接的负面影响，特别是在毫米波和更高频率下。这些技术背后的核心思想是使用协作网络，其中源向中继器（在这种情况下为IRS或MR）发送信号，该信号在接收时被转发到目的地。当比较这两种技术时，重要的是要认识到IRS主要被设想为附着到环境中的各种对象（例如墙壁和家具）的静态实体。相比之下，MR将具有更高的自由度，因为它们将能够在环境中无缝定位。基于上述假设，我们推导出一种用于确定室内环境中IRS和MR的最佳位置的方法，即，最大化源和目的地之间的端到端链路质量的方法。接下来，我们捕获在室内毫米波通信中IRS和MR支持的NLoS避免的通信质量指标。我们的研究结果表明，从端到端的链路质量的角度来看，MR通常优于IRS，这表明其利用潜力的吞吐量优化的NLoS避免场景。
2022-07-14 cs.ET cs.NI eess.SP
Optimal Traffic Aggregation in Multi-RAT Heterogeneous Wireless Networks
流量负载均衡和无线资源管理是利用下一代“$5$ G”无线基础设施的密集和日益异构部署的关键。用于聚合来自多个无线电接入技术（RAT）和/或接入点（AP）的用户业务的策略在这样的异构网络（HetNet）中将是至关重要的，但是没有被很好地研究。在本文中，我们开发了一个低复杂度的解决方案，最大限度地提高了$α$ -最佳的网络效用，利用多链路聚合（同时连接到多个RAT/AP）的网络中的用户的能力。网络效用最大化公式有和速率最大化（$α=0$）、最小速率最大化（$α\to \infty$）和比例公平（$α=1$）作为其特例。还针对用户聚合来自最多两个AP/RAT的流量的特殊情况开发了封闭形式，因此可以应用于LTE-WLAN聚合（LWA）和LTE双连接解决方案等实际场景。它示出，所需的目标也可以通过分散的实现，需要一系列的用户和网络之间的消息交换来实现。使用全面的系统级仿真，它表明，多链路聚合的最佳利用导致单RAT/AP选择技术的大幅吞吐量增益。
2016-03-26 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Aggregation at Nearly Constant Rate
传感器网络中最基本的任务之一是计算输入测量的（可压缩）聚合函数。通过适当地选择聚合树、树边缘的TDMA调度和传输功率，可以保持什么样的计算速率？这可以被看作是无线网络的汇聚广播容量。我们在这里表明，最优速率实际上是一个常数。这甚至在干扰的物理模型下在\emph{arbitrary}网络中也成立。这与以前的对数界限（例如，$Ω(1/\log n)$）。也就是说，我们表明，$Ω(1/\log^* Δ)$的速率是可能的，其中$Δ$是长度多样性（节点之间的最远距离与最短距离之间的比率）。这也意味着无线连接的\emph{scheduling complexity}是$O(\log^* Δ)$。这是使用自然最小生成树（MST）实现的。我们的方法关键取决于选择适当的功率分配的情况下，因为没有功率控制，只能保证一个平凡的线性速率。我们还表明，有一个固定的功率分配，允许速率为$Ω(1/\log\log Δ)$。令人惊讶的是，这些边界是最好的可能。没有聚合网络可以保证比使用固定功率分配的$O(1/\log\log Δ)$更好的速率。而且，当使用任意功率控制时，存在其MST不能在少于$Ω(1/\log^* Δ)$的时隙中被调度的实例。
2017-12-08 cs.NI
SkyHaul: An Autonomous Gigabit Network Fabric in the Sky
我们设计并建造了SKYHAUL，这是第一个使用毫米波无线网状回程连接的大型自主自组织无人机网络。虽然毫米波回程的使用为一类新的带宽密集型、延迟敏感的协作应用（例如，灾难期间的LTE覆盖，在具有挑战性的地形中进行救援期间的监视），无人机网络允许这些应用在远远超出目前限制单个无人机的视距的操作范围内执行。为了实现部署和维护机载毫米波网状回程以满足动态应用的挑战性愿景，SKYHAUL的设计融合了各种元素：（1）同时解决应用跟踪和回程连接的特定角色无人机操作（2）联合解决部署问题的新颖算法（位置、UAV的偏航）和跨UAV网络的流量路由;以及（3）在应用动态期间用于UAV回程的快速和安全重新配置的可证明的最佳解决方案。我们在四架DJI Matrice 600 Pro上实现了SKYHAUL，通过自主飞行操作以及大规模模拟来展示其实用性和性能。
2020-06-19 cs.NI eess.SP
NR Cell Identity-based Handover Decision-making Algorithm for High-speed Scenario within Dual Connectivity
针对5G HetNets中高速UE频繁不必要切换的问题，提出基于NCI中gNB ID识别目标gNB类型的HDMA，以改进双连接高速场景下的切换决策并提升连接稳定性。
2025-06-14 cs.NI cs.PF
Non-Terrestrial Networks in the 6G Era: Challenges and Opportunities
许多组织将非地面网络（NTN）视为在未来第六代（6 G）无线网络中提供经济高效和高容量连接的关键组件。尽管有这个前提，但正确的网络设计仍然有许多问题需要回答，包括与延迟和覆盖范围限制相关的问题。在本文中，在回顾了NTN的研究活动后，我们介绍了NTN在6 G环境中的特点和使能技术，并阐明了该领域仍有待于未来研究的挑战。作为一个案例研究，我们评估的NTN方案中，航空/航天器使用毫米波（mmWave）频率提供接入连接到地面移动终端作为不同的网络配置的功能的性能。
2021-04-26 cs.NI eess.SP
On the Packet Allocation of Multi-Band Aggregation Wireless Networks
使用具有多种无线电接入技术（RAT）的异构网络是学术界和工业界都在研究的系统概念。在这样的系统中，可用的多个RAT的综合使用对于使用多维分集实现额外的吞吐量和连接增益是必不可少的。本文考虑了一种聚合模块，称为机会多MAC聚合（OMMA）。它位于IP层和空中接口协议栈之间，对设备中的所有RAT都是通用的。我们在考虑多RAT系统的特殊情况的同时，提出了这种系统的理论框架，即，一种多频带无线局域网（WLAN）系统。提出了一种最优分组分发方法，该方法使多个频带上的平均分组延迟（发送延迟和服务延迟之和）最小。它同时支持多个具有不同QoS等级的用户终端。我们进一步提出了一种分组调度算法，OMMA漏桶，它最小化分组端到端延迟，即，平均分组等待时间和平均分组重新排序延迟之和。我们还描述了所提出的OMMA系统的系统架构，其适用于多RAT设备的一般情况。它包括功能描述、发现和关联过程以及动态RAT更新管理。最后，我们提出了一个多频段无线局域网系统的仿真结果。它显示了所提出的OMMA漏桶计划相比，其他现有的数据包调度机制的性能增益。
2017-05-03 cs.NI
Cross-Layer-Optimized Link Selection for Hologram Video Streaming over Millimeter Wave Networks
针对MC毫米波网络中全息视频流传输链路选择忽略内容特征与跨层协调导致性能次优的问题，提出跨层优化方案联合调整视频编码比特率、MCS与功率分配，有效降低端到端全息失真并提升PSNR。
2025-03-07 cs.NI eess.SP
Optimizing and Managing Wireless Backhaul for Resilient Next-Generation Cellular Networks
针对下一代蜂窝网络无线回传的管理优化难题，提出考虑拓扑、鲁棒性与流量约束的回传构建策略，基于Open RAN实现动态IAB控制框架并验证可行性。
2024-10-29 cs.NI
Obstacle-Aware Positioning of a Mobile Robotic Platform for 6G Networks
本文提出一种面向6G网络的移动机器人平台避障自主定位方案，通过视觉模块感知障碍物与设备位置，并由控制模块自主调整平台位置，从而在毫米波、太赫兹及可见光网络中建立并维持视距无线链路。
2024-01-12 cs.NI
Intelligent Blockage Prediction and Proactive Handover for Seamless Connectivity in Vision-Aided 5G/6G UDNs
University of Glasgow（格拉斯哥大学）
无线设备和实时服务需求的激增迫使移动到更高的频谱。毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频段与波束成形技术相结合，为超密集网络（UDN）提供了显着的性能增强。不幸的是，在较高频谱处经历的小区覆盖范围缩小和严重的穿透损耗使得移动性管理成为UDN中的关键问题，特别是优化波束阻塞和频繁切换（HO）。在城市中心和城市地区，流动性管理的挑战已经变得普遍。为了解决这个问题，我们提出了一种新的机制，利用无线信号和道路上的监控系统，智能地预测可能的堵塞提前执行及时HO。本文采用计算机视觉（CV）来确定障碍物和用户的位置和速度。此外，本研究引入了一个新的HO事件，称为块事件{BLK}，定义的存在的阻挡对象和用户向阻挡区域移动。此外，多元回归技术预测直到用户到达被阻挡区域的剩余时间，从而确定最佳HO决策。仿真结果表明，与无阻塞预测的典型无线网络相比，该算法在保持用户连接性和用户体验质量（QoE）方面提高了40%.
2022-02-21 cs.LG cs.NI eess.SP
Mobility Management in Emerging Ultra-Dense Cellular Networks: A Survey, Outlook, and Future Research Directions
University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）
源自移动设备的移动流量呈指数级增长，这凸显了在未来网络中实现比以往任何时候都更高效、更无缝的移动性管理的需求。超密集蜂窝网络的愿景包括不同大小的细胞与传统和毫米波波段被视为灵丹妙药的突出容量紧缩。然而，由于多个切换实例以及由此产生的设备混杂的信令开销和数据中断，在具有混杂的高频和毫米波频带小区的超密集异构网络中的移动性挑战将是前所未有的。同样，在实现新兴移动网络的雄心勃勃的收益之前，需要解决窄波束毫米波的用户跟踪和小区发现等问题。当考虑到5G可交付的多Gbps无线连接，<1 ms延迟和支持以500 km/h的最高速度移动的设备时，移动性挑战进一步突出。尽管它的重要性，很少有流动性调查存在，大多数集中在adhoc网络。本文是第一个提供一个全面的调查在新兴的超密集移动网络的移动性挑战的全景。我们不仅提供了关于5G移动方法的详细教程，并强调了传统网络的主要移动风险，还回顾了最近研究的主要结果，并从新兴超密集蜂窝网络的角度强调了与移动相关的技术挑战和潜在机遇。
2020-09-29 cs.AI cs.NI
On Balancing Sparsity with Reliable Connectivity in Distributed Network Design with Random K-out Graphs
Laboratory for Information & Decision Systems, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院信息与决策系统实验室）；Intel Corporation（英特尔公司）；Department of Electrical & Computer Engineering and Cylab Security & Privacy Institute, Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学电气与计算机工程系和Cylab安全与隐私研究所）
本文研究随机K-out图在分布式网络中的参数选择问题，通过推导有限节点连通概率上下界、分析r-鲁棒性以及建模对抗性节点删除对连通性和巨分量的影响，为兼顾稀疏性与可靠连通性的网络设计提供端到端性能保证。
2025-08-16 cs.IT cs.LG cs.NI
Proportional Fair Traffic Splitting and Aggregation in Heterogeneous Wireless Networks
流量负载均衡和资源分配在利用多无线电无线网络的密集和日益异构的部署方面起着至关重要的作用。跨不同接入点（AP）/无线电接入技术（RAT）的业务聚合已经成为最近引入的关于LTE双连接和LTE-WLAN聚合（LWA）的蜂窝标准的重要特征。针对AP不一定并置的场景的低复杂度业务拆分解决方案是运营商非常感兴趣的。在本文中，我们考虑的情况下，每个用户的流量可以跨宏小区和LTE或WiFi小小区由非理想的回程链路连接的分裂，并开发一个封闭的形式的解决方案，最佳的聚合占回程延迟。最佳解决方案适合于基于“注水”的解释，其中通过宏小区发送的用户业务的分数与该宏小区上的用户峰值容量和其在小小区上的吞吐量的比率成比例。使用全面的系统级仿真，所开发的最佳解决方案，以提供大量的边缘和中值吞吐量增益超过目前的3GPP-WLAN互通解决方案的算法代表。对于希望在现有WLAN部署中引入聚合解决方案的运营商来说，可实现的性能优势是有希望的。
2016-03-26 cs.IT cs.NI math.IT
Multi-Connectivity for UAVs: A Measurement Study of Integrating Cellular, Aerial Mesh, and LEO Satellite Links
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Aalborg University（奥尔堡大学）；Airbus Central Research and Technology（空中客车中央研究与技术）
研究通过无人机飞行实验，探讨多技术网络中多路径传输在保持连接连续性和实时服务连续性中的作用，发现连接连续性不足且需考虑延迟约束。
2026-04-30 cs.NI cs.SY eess.SY
An Optimization Driven Link SINR Assurance in RIS-assisted Indoor Networks
本文提出通过整数线性规划优化RIS分配，以提升毫米波室内网络中链路SINR性能，减少连接中断。
2024-12-28 cs.NI eess.SP
Fundamentals of Large Sensor Networks: Connectivity, Capacity, Clocks and Computation
传感器网络潜在地具有大量节点，这些节点可以随着时间的推移感知其环境，通过无线网络彼此通信，并处理信息。它们与数据网的不同之处在于，网络作为一个整体可以被设计用于特定的应用。我们研究了这种大规模传感器网络的理论基础，解决了四个基本问题-连接，容量，时钟和功能计算。首先，传感器网络必须连接起来，以便节点之间确实可以交换信息。将ad-hoc网络的连通性图建模为随机图，确定了渐近连通性的临界范围以及节点需要连接的邻居的临界数量。接下来，考虑到连通性，我们解决了多少数据可以通过传感器网络传输的问题。我们提出了几种模式下的容量的基本界限，以及如何组织无线通信的架构的影响。时间信息对于传感器网络的应用和运行都是非常重要的，本文给出了传感器网络中时钟同步的基本界限，并给出和分析了时钟同步的算法。最后，我们转向收集相关信息的问题，传感器网络的目的。人们需要研究网络内数据聚合的最佳策略，以便可靠地计算传感器测量的复合函数，以及这样做的复杂性。我们解决的问题，如何计算可以有效地在传感器网络和算法这样做，为某些类的功能。
2009-11-17 cs.IT cs.NI math.IT
