Ultra-Dense HetNets Meet Big Data: Green Frameworks, Techniques, and Approaches
超密集异构网络（Ud-HetNets）已经被提出来提高下一代无线网络的网络容量。然而，与5G愿景相反，网络的超密集部署将显着增加能耗，从而降低网络能源效率，这是传统的最坏情况网络设计理念。当Ud-HetNets遇到大数据时，由于传统的反应式请求-发送服务模式，这个问题变得特别严重。鉴于此，本文首先开发了一个基于大数据感知的人工智能的Ud-HetNets节能运营框架。基于该框架，我们确定了四个有前途的技术，即大数据分析，自适应基站操作，主动缓存，和干扰感知资源分配，以减少能源成本在大规模和小规模。我们进一步开发了一个负载感知的随机优化方法，以显示我们提出的框架和技术在节能方面的潜力。简而言之，我们致力于构建具有学习和推理能力的大数据绿色Ud-HetNet，将控制的灵活性从最坏情况提高到自适应设计，并将服务方式从被动模式转变为主动模式。
2017-09-26 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Design of MIMO Heterogeneous Networks with Wireless Backhaul
随着未来网络旨在满足高数据率应用的不断增长的需求，密集和异构网络（HetNet）将被部署以提供更好的覆盖和吞吐量。除了对能量消耗的重要影响之外，朝向密集化的趋势要求越来越多的无线链路将大量回程流量转发到核心网络中。考虑到无线回程的存在对于HetNet的节能设计至关重要。在本文中，我们提供了一个通用的框架来分析的能量效率的两层MIMO异构网络的无线回程中存在的上行链路和下行链路传输。我们发现，在空间复用的HetNet的能量效率是敏感的网络负载，它应该考虑到控制每个基站服务的用户数量时。我们表明，具有无线回程的双层HetNet可以比单层蜂窝网络更节能。然而，这需要根据负载条件最优地设计无线电接入链路和无线回程之间的带宽划分。
2016-03-29 cs.IT math.IT
Caching or No Caching in Dense HetNets?
在异构蜂窝网络（HetNet）中缓存更靠近用户设备（UE）的内容提高了用户感知的服务质量（QoS），同时降低了运营商回程使用/成本。尽管如此，在目前促进积极致密化的网络战略下，尚不清楚启用缓存的HetNet是否保持了声称的成本效益和潜在优势。这是由于1）高速缓存的集体成本，其可能不可避免地超过密集HetNet中的回程的昂贵成本，以及2）过度干扰，其影响信号接收而不管内容放置。我们分析了这些重要的，但被忽视的问题，表明虽然致密化减少了回程负载，提高了高速缓存启用密集网络的频谱效率，它同时降低了缓存命中概率，增加了网络成本。然后，我们引入了一个缓存效率指标，每单位花费成本的面积频谱效率，并发现它足以在smallcell基站的缓存中缓存仅约3%的内容库大小。此外，我们表明，范围扩展，这是已知的无线网络中的实质性价值，几乎是无能为力的，以遏制缓存效率低下。令人惊讶的是，与推荐从宏小区到小小区的业务卸载的传统智慧不同，在启用高速缓存的HetNet中，完全排除卸载或相反地做通常更有益。
2019-01-30 cs.IT math.IT
Joint load balancing and interference mitigation in 5G HETNETS
我们研究了异构网络（HetNet）中的联合负载均衡和干扰抑制问题，其中假设大规模多输入多输出（MIMO）宏小区基站（BS）配备有大量天线，覆盖有无线自回程小小区（SC）。具有采用常规天线阵列的全双工通信的自回程SC BS通过使用来自相同频带中的宏BS的无线回程来服务宏用户和SC用户两者。我们制定的联合负载均衡和干扰缓解问题作为一个网络效用最大化的无线回程约束。随后，利用随机优化的框架，该问题被解耦为宏小区用户的动态调度、SC的回程供应以及根据干扰和回程链路将宏小区用户卸载到SC。通过数值结果，我们显示了我们提出的框架的性能增益的影响下，小小区密度，基站天线的数量，以及在低和高频段的发射功率电平。我们进一步提供见解的性能分析和收敛的建议框架。数值实验结果表明，该算法的性能优于其他基线。有趣的是，我们发现，即使在较低频带，开放获取小型小区的性能在某些操作点接近于封闭接入的性能，与较高频带处的封闭接入相比，开放获取全双工小型小区仍然产生更高的增益。随着小小区密度或无线回程质量的增加，与每平方公里具有350个小小区基站的超密集网络中的封闭接入小小区相比，开放获取全双工小小区在小区边缘性能方面优于封闭接入小小区并实现5.6倍增益。
2017-07-10 cs.IT cs.NI math.IT
Time Reversal-based Transmissions with Distributed Power Allocation for Two-Tier Networks
无线电污染和功耗问题导致了绿色异构网络（HetNet）的创新发展。时间反转（TR）技术已经从宽带到窄带传输的验证被评估为最突出的线性预编码器之一，具有优越的捕获信号能量的能力。在本文中，我们考虑了一个新的HetNet模型，其中TR采用毫微微小区提出，以达到节省功率的好处，而宏小区利用基于迫零原理的波束成形算法，在频率选择性信道。在所考虑的HetNet中，还考虑了经由回程连接交换的有限信令信息的实际情况。因此，我们组织了一个分布式的功率加载策略，其中宏小区用户被视为具有优越的优先级相比，毫微微小区用户。通过Monte-Carlo仿真，结果表明TR比迫零具有更高的能量节省增益，在多径信道下具有更好的波束赋形效果，验证了功率加载策略的有效性。
2015-01-08 cs.IT math.IT
Joint Rate and SINR Coverage Analysis for Decoupled Uplink-Downlink Biased Cell Associations in HetNets
通过主动将用户卸载到小的和轻负载的小区上的负载均衡对于挖掘密集异构蜂窝网络（HCN）的潜力是至关重要的。卸载主要针对下行链路进行研究，其中通常假设卸载到小小区的用户也将在上行链路上与其通信。耦合下行链路-上行链路卸载的影响还没有很好地理解。与下行链路相比，上行链路功率控制和空间干扰相关进一步使数学分析复杂化。我们提出了一个准确的和易于处理的模型来表征的关联规则和功率控制参数的函数在多层HCN的上行链路的SINR和速率分布。联合上行链路-下行链路速率覆盖也被表征。使用发达的分析，它表明，信道反转（上行链路功率控制）的最佳程度增加与网络中的负载不平衡。与下行链路形成鲜明对比的是，最小路径损耗关联被证明是最佳的上行链路速率。此外，最小路径损耗关联和全信道反转，上行链路SIR是不变的基础设施密度。它进一步表明，去耦关联-采用不同的关联策略的上行链路和下行链路-导致显着改善联合上行链路-下行链路速率覆盖的标准耦合关联HCN。
2015-03-24 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Downlink Cell Association and Bandwidth Allocation for Wireless Backhauling in Two-Tier HetNets with Large-Scale Antenna Arrays
研究了两层蜂窝异构网络（HetNets）中的联合下行链路小区关联（CA）和无线回程带宽分配（WBBA）问题。在宏基站（BS）处实现大规模天线阵列，而宏小区范围内的小小区是单天线BS，并且它们依赖于到宏BS的空中链路以用于回程。研究了无线回程约束下的和对数用户速率最大化问题。提出了一种基于同信道反向时分双工（TDD）和动态软频率复用（SFR）的双工和频谱共享方案，用于在宏BS处具有大规模天线阵列的双层HetNet中的干扰管理和用于小小区的无线回程。针对HetNet中的联合CA-WBBA，研究了两种带内WBBA场景，即统一带宽分配和每个小小区带宽分配场景。采用一种两层递阶松弛优化分解方法求解混合整数非线性规划问题。基于通用算法建模系统（GAMS）优化求解器和快速算法的解决方案也提出了在每小小区WBBA场景中的小区关联。结果表明，当所有的小小区都必须使用带内无线回程时，系统负载对总对数速率和每用户速率性能的影响大于部署在宏小区范围内的小小区的数量。所提出的联合CA-WBBA算法具有近似等于宏BS处的大规模天线阵列的大小的最优负载。小区范围扩展（CRE）策略，这是一个有效的小区关联方案的HetNet与完美的回程，被证明是低效时，带内无线回程的小小区开始发挥作用。
2014-12-31 cs.IT cs.NI math.IT
Downlink Analysis for a Heterogeneous Cellular Network
本文对异构蜂窝网络下行链路性能进行了全面的研究。一般hetnet模型被认为是由任意数量的开放接入和封闭接入层的基站（BS）根据独立的齐次泊松点过程安排。每一层的基站具有恒定的发射功率、任意分布的随机衰落系数和任意幂律路径损耗模型的路径损耗指数。对于这样一个系统，在任意移动台（MS）的覆盖概率和平均速率，和平均每层负载的分析特性，推导出最大SINR连接和最近BS连接模型。使用随机排序，有趣的属性和简化的hetnet下行链路性能的推导，通过这两个连接模型的最大瞬时接收功率（MIRP）连接模型和最大偏置接收功率（MBRP）连接模型，分别提供了很好的见解hetnets和下行链路性能在这些复杂的网络。此外，研究结果也证明了随机几何方法研究hetnet性能的有效性和分析的易处理性。
2014-03-29 cs.IT math.IT
Fundamentals of Simultaneous Wireless Information and Power Transmission in Heterogeneous Networks: A Cell Load Perspective
在由多个不同类型（层）的基站（BS）组成的异构蜂窝网络（HetNet）中，由于以用户为中心的BS关联，BS不具有任何用户的空小区事件已经被示出存在，并且其概率由每个层的小区负载支配。这种空单元现象还没有得到很好的特点，在建模和分析框架的同时无线信息和电力传输（SWIPT）在HetNet。本文的目的是准确地利用BS和它的用户之间的SWIPT的基本性能限制，通过模拟每个BS的下行链路和上行链路传输的小区负载的影响。我们首先在用户处表征功率分配接收器架构，并分析其收获的功率和能量的统计特性和限制，这揭示了用户可以收获多少平均能量以及用户的自供电可持续性可以实现的可能性。然后，我们推导出的下行链路和上行链路的速率，表征小区负载和用户关联的影响，并使用它们来定义用户的能源效率。的能量效率的最优性进行了研究，最大限度地提高SWIPT性能的接收机架构，为不同的用户关联和网络部署的情况下。
2018-08-03 cs.IT math.IT
Optimal Load Balancing in Millimeter Wave Cellular Heterogeneous Networks
在本文中，我们提出了一种新的和有效的方法来优化负载均衡在毫米波（mmWave）蜂窝异构网络（HetNet）的宏层和微层。通过采用泊松点过程（PPP）用于基站（BS）定位、采用视线（LoS）球模型用于毫米波链路、采用扇区天线模型用于关键天线阵列特性以及采用Nakagami- $m$衰落用于无线信道，将毫米波传输的独特特性并入网络中。为了减少宏层BS的负载，我们考虑网络中的偏置因子$A_{s}$，用于将用户设备（UE）卸载到微层BS。对于这个网络，我们首先分析了宏观和微观层BS的负载。在此基础上，给出了网络速率覆盖概率的新表达式，并在此基础上找到了使速率覆盖概率最大化的最优$A_{s}$，通过数值结果验证了分析的正确性和最优$A_{s}$的有效性.重要的是，相对于固定的$A_{s}$，最佳的$A_{s}$可以带来速率覆盖概率的显著改善。此外，我们还评估了各种网络参数的影响，例如，BS的密度和波束宽度、速率覆盖概率和最佳$A_{s}$，为实际的毫米波HetNet设计提供了有价值的指导。
2017-11-16 cs.IT math.IT
On Dynamic Time Division Duplex Transmissions for Small Cell Networks
出于动态时分双工（TDD）的好处，在本文中，我们使用一个统一的框架来研究在同构小小区网络（HomSCN）中应用动态TDD的技术问题，以及将动态TDD引入异构网络（HetNets）的可行性。首先，分析了HomSCN，并且提出了动态地并且独立地调度DL和UL子帧的小小区BS调度器，使得可以实现DL和UL业务之间的负载均衡。此外，各种链路间干扰抑制（ILIM）计划，以及它们的组合，的有效性进行了系统的研究和比较。此外，部分干扰消除（IC）的有趣的可能性也进行了探讨。其次，基于所提出的方案，研究了动态TDD与小区范围扩展（CRE）和几乎空白子帧（ABS）在HetNet中的联合操作。在这方面，提出了小小区中的调度策略和用于在动态TDD操作下导出适当的宏小区业务卸载和ABS占空比的算法。此外，全IC和部分IC计划的动态TDD在HetNet的调查。用户设备（UE）的数据包吞吐量性能的建议/讨论的计划基准使用系统级仿真。
2020-06-26 cs.IT math.IT
Impact of Dual Slope Path Loss on User Association in HetNets
智能负载均衡对于充分实现密集异构网络的优势至关重要。目前的技术主要是用单斜率路径损耗模型研究的，尽管已知多斜率模型更接近实际部署。本文深入研究了双斜率路径损耗模型下HetNet中用户关联的偏置和上行/下行解耦性能。结果表明，双斜率路径损耗模型改变了固有的偏置和偏置和上行链路/下行链路解耦的增益的权衡。结果表明，对于双斜率路径损耗模型，最大化中值速率的偏差对于其他用户不是最优的，例如，边缘用户。此外，最佳的下行链路偏置示出实现大部分的下行链路-上行链路解耦的增益。此外，密集网络中的用户关联增益被观察到是非常敏感的路径损耗指数超过临界距离的双斜率模型。
2015-10-25 cs.IT cs.NI math.IT
Random Caching Based Cooperative Transmission in Heterogeneous Wireless Networks
异构无线网络（HetNets）中的基站协作是提高网络性能的有效途径，但同时也给回程带来了巨大挑战。另一方面，在小型基站（SBS）处的高速缓存被认为是减少HetNet中的回程负载的有效方式。在本文中，我们共同考虑SBS缓存和合作在下行链路大规模的HetNet。我们提出了两个SBS合作传输方案下的随机缓存在SBS的缓存分布作为一个设计参数。使用随机几何的工具，并采用适当的积分变换，我们首先推导出一个易于处理的表达式，成功的传输概率下的每一个计划。然后，在每种方案下，我们考虑成功的传输概率最大化通过优化缓存分布，这是一个具有挑战性的非凸目标函数的优化问题。通过探索最优性的性质，并利用优化技术，在每一个方案下，我们得到了一个局部最优解的一般情况下，在一些特殊情况下的全局最优解。与文献中的一些现有缓存设计相比，最流行的缓存，i.i.d.缓存和均匀缓存的性能比较，每种方案下的最优随机缓存都能获得更好的成功传输概率性能。分析和优化结果为实际HetNet的设计提供了有价值的见解。
2017-01-20 cs.IT math.IT
Modeling, Analysis and Design for Carrier Aggregation in Heterogeneous Cellular Networks
载波聚合（CA）和小小区是下一代蜂窝网络的两个不同特征。具有小小区的蜂窝网络具有非常异构的特性，并且通常被称为HetNet。在本文中，我们介绍了一个负载感知的CA使能\textit{multi}带HetNet模型。在该模型下，可以更适当地表征偏置的影响;例如，观察到，在足够大的偏置的情况下，小小区的频谱效率可以增加，而其在满载模型中的对应物总是降低。此外，我们的分析表明，峰值数据率不依赖于基站密度和发射功率;这强烈地激励其他方法，例如CA，以增加峰值数据率。最后，研究和比较了不同的频带部署配置。我们发现，与足够大的小小区密度，空间重用与小小区优于增加更多的频谱，以增加用户速率。更一般地，通用同信道部署通常产生最大速率;因此，在正交部署中存在容量损失。可以通过适当地调整HetNet覆盖分布（例如，通过优化偏置因子）来减小该性能差距。
2013-06-22 cs.IT cs.NI math.IT
Analysis and Optimization of Caching and Multicasting in Large-Scale Cache-Enabled Heterogeneous Wireless Networks
异构无线网络（HetNet）提供了一种强大的方法来满足急剧增长的移动流量，但也对回程提出了重大挑战。在宏基站和微微基站（BS）处的缓存和多播是支持大规模内容递送和减少HetNet中的回程负载的两种有前途的方法。在本文中，我们共同考虑在一个大规模的缓存启用HetNet回程约束的缓存和组播。我们提出了一种混合缓存设计，包括相同的缓存在宏层和随机缓存在微微层，和相应的组播设计。通过仔细处理不同类型的干扰器，并采用适当的近似，我们推导出易于处理的表达式，成功的传输概率在一般区域以及高信噪比（SNR）和用户密度区域，利用工具从随机几何。然后，我们考虑成功传输概率最大化通过优化设计参数，这是一个非常具有挑战性的混合离散-连续优化问题，由于成功传输概率的复杂结构。通过使用优化技术和探索的结构特性，我们得到了一个接近最优的解决方案，具有优越的性能和可管理的复杂性。在较弱的条件下，该解在一般区域内的性能优于任何渐近最优解。分析和优化的结果提供了有价值的设计见解，实际的缓存启用的HetNet。
2016-04-08 cs.IT math.IT
Load-Balanced Fractional Repetition Codes
我们引入负载平衡分数重复（LBFR）码，这是分数重复（FR）码的加强。LBFR码具有额外的属性，即多个节点故障可以通过从任何其他节点下载不超过一个块来顺序修复。这允许更好地使用网络，并可以额外减少修复多个节点所需的磁盘读取次数。我们描述LBFR码的邻接图，并使用此特性，目前明确的结构LBFR码的存储容量可比现有的FR码。令人惊讶的是，在某些参数制度，我们的LBFR码的结构匹配的FR码的最佳结构的参数。
2019-10-30 cs.IT math.IT
Downlink Power Optimization for Heterogeneous Networks with Time Reversal-based Transmission under Backhaul Limitation
在本文中，我们研究了两种不同的波束成形技术的应用，并提出了一种新的下行链路功率最小化方案的两层异构网络（HetNet）模型。在这种情况下，我们采用时间反转（TR）技术的毫微微蜂窝基站（FBS），而我们假设，一个宏蜂窝基站（MBS）使用迫零为基础的算法和通信信道受到频率选择性衰落。此外，HetNet的回程连接无法支持用于两个层之间的信令信息交换的足够吞吐量。考虑到HetNet模型，提出了一种下行链路功率最小化方案，并提供了关于最优解的封闭形式的表达式，考虑到这一约束。此外，考虑到不完美的信道估计在TR雇用的毫微微蜂窝，最坏情况下的鲁棒功率最小化问题。通过设计TR最坏情况分析，这个强大的问题转化为一个等价的配方，是易于解决。我们的论文中提出的结果表明，TR技术优于迫零一个在毫微微蜂窝工作环境的波束成形方法的角度。最后，我们验证了所提出的功率加载策略的完美和不完美的信道估计的情况下。
2017-04-06 cs.IT math.IT
Range Assignment for Power Optimization in Load-Coupled Heterogeneous Networks
本文研究了在长期演进（LTE）异构网络（HetNet）中通过范围分配实现低功率节点（LPN）的传输能量优化问题。优化是受负载耦合模型，其中的细胞相互干扰。每个小区为其用户提供数据服务，以保持目标服务质量（QoS）。我们证明，无论存在的最大功率限制或其值，在满负荷运行是最佳的。我们通过选择LPN上的小区特定偏移来优化用户设备（UE）与小区之间的关联，从而执行能量最小化。此外，该优化问题被证明是NP-难的。提出了一种用于偏移量优化的禁忌搜索算法。对于每个偏移，TSO计算最优功率解决方案，使得所有小区都以满负载操作。数值结果表明，TSO优化总传输能量的显着性能改善，相比传统的解决方案，其中均匀偏移用于所有的LPN。
2017-06-21 cs.IT math.IT
Cost-Effective Cache Deployment in Mobile Heterogeneous Networks
本文研究了缓存启用异构网络（HetNets）的基本问题之一：有多少缓存实例应该部署在不同的基站，以提供有保证的服务，在一个具有成本效益的方式。具体来说，我们考虑具有分层缓存的双层HetNet，其中最流行的文件被缓存在小小区基站（SBS）处，而不太流行的文件被缓存在宏基站（MBS）处。对于给定的网络高速缓存部署预算，优化MBS和SBS的高速缓存大小以最大化网络容量，同时满足文件传输速率要求。由于MBS和SBS的高速缓存大小影响业务负载分布，因此层间业务导向也用于负载均衡。基于随机几何分析，在SBS回程约束的网络中，得到了基于阈值的MBS和SBS的最优缓存大小。仿真结果提供了评估所提出的方案，并展示了成本效益的网络部署中的应用。
2017-07-13 cs.IT cs.NI math.IT
On Association Cells in Random Heterogeneous Networks
异构蜂窝网络（HetNets）中用户到接入点（AP）关联策略的特性对于其性能分析至关重要，因为它直接影响网络负载。在这封信中，我们介绍和分析一类关联策略，我们称之为静态关联，以及由此产生的关联细胞。对于随机HetNet，其中AP根据静止点过程分布，所得到的关联单元的区域被示出为对应点过程的标记。为了满足量化典型用户所经历的负载的需要，在包含起源的关联小区的区域与典型关联小区的区域之间建立了类似“费勒悖论”的关系。对于泊松点过程和最大功率/SINR关联的特定情况下，每个层的平均关联区域推导出，并示出增加与信道增益方差和相应层的路径损耗指数的减少。
2013-10-04 cs.IT cs.NI math.IT
Load Balanced Dynamic Resource Allocation for MTC Relay
针对传统移动机器类通信（MTC）中继中频谱资源分配不公平的问题，提出了一种负载均衡中继算法（LBRA）。为了获得频谱资源的合理使用和均衡的MTC设备（MTCD）分布，频谱资源由在MTCD到MTC网关链路上重新分组的MTCD动态分配。此外，系统中断概率和传输容量的推导时，使用LBRA。仿真结果表明，该算法在传输容量和中断概率方面都优于传统方法。LBRA的传输容量增加了约0.7dB，在高MTCD密度下中断概率改善了约0.8dB。
2020-01-05 cs.IT eess.SP math.IT
On/Off Macrocells and Load Balancing in Heterogeneous Cellular Networks
异构网络（HetNet）中的速率分布极大地受益于负载均衡，通过该负载均衡，移动用户被推到轻负载的小小区上，而不管所导致的SINR损失。如果宏小区留下一部分时间/频率资源空白，则可以使这种卸载更加积极和鲁棒，这减少了对卸载用户的干扰。我们研究了这种技术的联合优化-在3GPP中称为增强小区间干扰协调（eICIC）通过几乎空白子帧（ABS）-在本文中卸载。虽然联合小区关联和空白资源（BR）问题名义上是组合的，但是通过允许用户与多个基站（BS）相关联，该问题变得凸，并且相对于二进制关联的性能上界。我们从理论上和通过模拟表明，放松的问题的最佳解决方案仍然会导致主要是二进制的关联。当宏小区开启或关闭时，最佳关联显著不同;特别地，当资源被宏BS留空时，卸载可能更加积极。此外，我们观察到，联合优化卸载与BR是重要的。小区边缘用户的速率增益（最差的3-10%）非常大，大约是没有宏小区消隐的朴素关联策略的5- 10倍。
2013-05-24 cs.IT math.IT
Analysis on Cache-enabled Wireless Heterogeneous Networks
缓存流行的多媒体内容是释放无线网络最终潜力的一种有前途的方法。在本文中，我们有助于提出和分析基于缓存的内容交付在一个三层异构网络（HetNet），其中包括基站（BS），中继和设备到设备（D2D）对。我们提倡在网络非高峰时，将热门内容主动缓存在中继和部分有缓存能力的用户中。高速缓存的内容可以被重新用于频繁访问以卸载蜂窝网络业务。首先将节点位置建模为相互独立的泊松点过程（PPP），并开发了相应的内容访问协议。然后对下行链路的平均遍历速率和中断概率进行了理论分析。基于\emph{multiclass processor-sharing queue}模型和连续时间马尔可夫过程，我们进一步推导了吞吐量和延迟。根据HetNet中稳态的临界条件，研究了最大流量负载和全局吞吐量增益。此外，一些关键网络特性的影响，例如，多媒体内容的异构性、节点密度和有限的缓存容量对系统性能的影响被详细阐述以提供有价值的见解。
2015-08-12 cs.IT math.IT
Harmonized Cellular and Distributed Massive MIMO: Load Balancing and Scheduling
具有能够在“大规模MIMO”机制中操作的大阵列基站（BS）的多层网络被设想为在满足爆炸式的无线业务需求方面发挥关键作用。大规模MIMO在具有基于互易性的训练的小小区上操作，承诺每单位面积具有低开销的高频谱效率。此外，在使用简单的准入控制机制和基本的BS调度器的蜂窝大规模MIMO HetNet中，接近最优的用户-BS关联和资源分配是可能的，因为可以利用大规模MIMO先验地预测调度的用户速率。由于每个上行链路导频固有地训练所有附近BS处的天线阵列，因此基于互易性的训练自然能够实现协作多点传输（CoMP）。在本文中，我们考虑了分布式MIMO形式的CoMP，它提高了小区边缘的性能，而不需要合作BS之间的信道状态信息交换。我们提出了用于在下行链路中协调操作分布式和蜂窝大规模MIMO的方法，其在整个网络上以较粗的时间尺度优化资源分配。我们还提出了在资源块级的目标接近最优分配的调度策略。仿真表明，所提出的方法可以显著优于网络优化的仅蜂窝大规模MIMO操作（即，没有CoMP的操作），尤其是在小区边缘。
2015-05-03 cs.IT math.IT
Fundamentals of the Downlink Green Coverage and Energy Efficiency in Heterogeneous Networks
本文研究了由基站（BS）的$K$独立泊松点过程（PPP）组成的异构蜂窝网络（HetNet）下行链路的绿色（节能）覆盖概率、链路和网络能量效率。首先研究了通用小区关联函数的重要统计特性，推导了幂律小区关联函数的小区负载统计量，它可以准确地表征基站在每一层中的空小区概率。提出了一种简单可行的绿色信道感知的小区关联（GCA）方案，并给出了最大接收功率关联（MRPA）和最近基站关联（NBA）等特定小区关联方案的绿色覆盖概率。然后，链路和网络的能量效率，提出了表征的平均频谱效率每单位功耗的BS和平均区域频谱效率的HetNet，分别。本文给出了GCA、MRPA和NBA方案的绿色覆盖概率、链路和网络能量效率的严格界，理论上证明了它们是其它小区关联方案所能达到的链路和网络能量效率的最大极限，数值结果也验证了这一事实。
2016-08-05 cs.IT math.IT
QoS-Aware User Association for Load Balancing in Heterogeneous Cellular Networks
为了解决传统蜂窝网络热点区域容量低和覆盖空洞的问题，部署发射功率较低的基站构成异构蜂窝网络（HetNet）。然而，由于这些引入不同功率的BS，如果没有提供适当的用户关联方案，则它们之间的用户分布看起来相当不平衡。为了有效地解决这个问题，我们共同考虑每个基站的负载和用户的可达速率，而不是只利用后者时，设计一个关联算法，并制定为一个网络范围内的加权效用最大化问题。注意，上述负载涉及由实际速率要求决定的所需子带的量，即，而不是关联的用户数，因此它可以反映用户的实际负载水平。对于所提出的问题，我们给出了一个最大概率（最大概率）算法，通过放松变量，以及一个低复杂度的分布式算法与一个接近最优的解决方案，提供了理论上的性能保证。实验结果表明，与Ye提出的关联策略相比，该策略具有更快的收敛速度、更低的呼叫阻塞率和更高的负载均衡水平。
2014-01-04 cs.IT cs.NI math.IT
Load Balancing in Hypergraphs
考虑一个可数顶点集上的简单局部有限超图，其中每条边表示一个负载单位，该负载应分布在定义该边的顶点之间。如果负载不能从一个顶点移动到另一个承载较少负载的顶点，则负载分配称为平衡。我们分析了负载均衡分配的性质。我们将有限超图的平衡性概念推广到Benjamini和Schramm（2001）以及Aldous和Steele（2004）的局部弱极限。为了做到这一点，我们定义了一个概念的单模超图，可以被认为是一个扩展的单模图。我们给出了一个变分公式的平衡负载分布，特别是，我们刻画了它的特殊情况下的单模超图Galton Watson过程。在一定条件下证明了最大载荷的收敛性。我们的工作是对Anantharam和Salez（2016）超图的扩展，该超图考虑了图中的负载平衡，旨在更全面地解决Hajek（1990）的问题。
2017-10-01 cs.IT math.IT math.OC
Load Balanced ISAC Systems for URLLC Users
IIIT Bangalore（印度信息科学与技术研究所班加罗尔分校）；IIITB COMET Foundation（IIITB COMET基金会）；ECE department at IIIT Bangalore（印度信息科学与技术研究所班加罗尔分校电子与计算机工程系）；IIT Roorkee（印度理工学院罗尔基分校）；ECE department at IIT Roorkee（印度理工学院罗尔基分校电子与计算机工程系）
本文提出了一种负载平衡算法，用于减少CF-mMIMO ISAC网络的总功率消耗，同时满足URLLC用户和目标检测的QoS要求。
2026-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
A Comprehensive Survey on Moving Networks
在高清视频流等新兴应用和在线活动增加的推动下，对移动数据的需求空前增长，对现有的蜂窝网络造成了巨大的压力。作为一种解决方案，5G技术已被引入，通过毫米波频谱和HetNet等各种创新功能来提高网络性能。本质上，HetNet包括位于宏小区内的几个小小区，以服务于人口密集的区域。最近，研究人员一直在考虑HetNet的移动层，通常被称为移动网络。移动网络包括移动小区，其主要被引入以改善公共交通内部的通勤用户的QoS，因为QoS由于车辆穿透损失而恶化。此外，快速移动的公共交通工具内的用户也由于大的组转发而对核心网络施加过度的负载。为此，移动蜂窝将在减少整体切换数量方面发挥关键作用，并将通过将车载用户与核心网络解耦来帮助缓解这些问题。迄今为止，研究界在解决与移动网络相关的挑战方面取得了显着的研究成果。然而，据我们所知，在目前的文献中，缺乏一个整体的方式移动网络的讨论。为了填补这一空白，本文对移动网络进行了全面的研究。我们涵盖了技术方面及其在未来应用中的应用。我们还讨论了移动网络可能为未来蜂窝架构带来的用例和增值，并确定了与之相关的挑战。基于所确定的挑战，我们讨论了未来的研究方向。
2020-03-22 cs.IT cs.NI math.IT
Proximity-Aware Balanced Allocations in Cache Networks
我们考虑负载均衡在网络的缓存服务器提供内容的最终用户。经由所谓的二次幂选择的随机化负载均衡是并行和分布式系统中的公知方法，其减少网络不平衡。在本文中，我们提出了一个随机的负载均衡计划，同时考虑缓存大小的限制和接近的服务器重定向过程。由于内存限制和邻近性约束导致服务器选择过程中的相关性，因此我们通常可能无法从两个选择的力量中受益。然而，我们证明，在某些制度，在内存限制和邻近约束，我们的计划的结果在最大负载的顺序$Θ(\log\log n)$（这里$n$是服务器和请求的数量），并在同一时间，导致低通信成本。与将每个请求分配给最近的可用副本的方案相比，这是最大负载的指数级改进。最后，我们通过大量的模拟研究我们的方案的性能。
2016-10-23 cs.DS cs.IT cs.NI
Balanced Reed-Solomon Codes
本文研究了具有稀疏平衡生成矩阵的线性最大距离可分（MDS）纠错码的构造问题。在这种情况下，稀疏意味着每行具有最少可能数量的非零条目，而平衡意味着每列包含相同数量的非零条目。具有这种结构的代码最大限度地减少了计算任何代码符号的最大计算时间，这一特性对计算负载平衡至关重要的系统很有吸引力。这个问题之前由Dau等人研究过，其中证明了在足够大的域上总是存在MDS码，使得其生成矩阵是稀疏的和平衡的。然而，该构造不是明确的，更重要的是，所得到的MDS码不适合于有效的纠错。着眼于明确的建设与有效的解码，我们在本文中表明，生成矩阵的循环Reed-Solomon码的长度$n$和尺寸$k$总是可以转换为一个既稀疏又平衡，所有参数$n$和$k$其中$\frac{k}{n}(n - k + 1)$是一个整数。
2016-01-27 cs.IT math.IT
Traffic Management for Heterogeneous Networks with Opportunistic Unlicensed Spectrum Sharing
本文研究如何最大限度地提高基于每用户的吞吐量在一个M层异构无线网络（HetNet）的最佳管理接入点（AP）之间的流量在HetNet。前M-1层中的AP可以同时使用授权频谱，而它们通过所提出的机会性载波侦听多路访问与冲突避免（CSMA/CA）协议与第M层中的AP共享未授权频谱。同时接入授权和非授权频谱的AP能够通过载波聚合技术整合其频谱资源。我们首先表征的小区负载的分布和信道接入概率的每个AP使用广义AP关联方案。对于每个层中的AP，针对信道增益和AP关联权重的一般随机模型，导出其在授权和未授权频谱中的平均频谱效率的严格下限。我们定义了每用户链路吞吐量和每用户网络吞吐量的基础上得出的平均频谱效率，并最大限度地提高他们提出的分散和集中的流量管理计划的AP在第一M-1层的约束下，每用户链路吞吐量的层M AP必须高于一些最低要求的值。最后，一个共存的LTE和WiFi网络的数值例子来验证我们的推导结果和发现。
2017-02-16 cs.IT cs.NI math.IT
