Secure practical indoor optical wireless communications using quantum key distribution
量子密钥分配（QKD）可以保证实际室内光无线环境的安全性。关键的挑战是减轻接收器处的人工照明和环境光。提出了一种新的量子密钥分配光谱区域，并利用实验测量的环境光功率模拟了理想的量子密钥分配链路模型。模拟、建模和分析表明，二氧化碳和水的吸收带（1370 nm）是室内光无线环境中QKD操作的新波长区域。对于可行的QKD链路，当使用BB84协议时，需要大约20 dB的信噪比（SNR）和11%的最大量子误比特率（QBER）。在新的光谱区域中具有几度FOV的链路是可行的，这取决于可用的组件。
2020-04-28 cs.NI eess.SP
Experimental Investigation of Availability in a 4.6 km Terrestrial Urban Coherent Free-Space Optical Communications Link
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文研究了4.6公里城市相干自由空间光通信链路的可用性，通过六天的测量发现500 Gb/s传输下链路可用性分别为92%和99%。
2025-07-08 eess.SP physics.optics
Channel Modeling for UAV-based Optical Wireless Links with Nonzero Boresight Pointing Errors
本文研究了具有非零波束指向误差的基于无人机的自由空间光链路信道建模问题。特别是，利用对数正态湍流模型，我们提出了一种新的封闭形式的统计信道模型的无人机为基础的自由空间光通信链路，考虑到非零波束指向误差的影响。随后，利用伽马-伽马湍流模型，我们提出了一种新的通道特性，这种链路是有效的中度到强湍流条件下。通过Monte-Carlo模拟验证了所提出的模型的准确性。所提出的模型更易于处理，适用于分析这种基于无人机的FSO链路。
2020-04-21 eess.SP
Fundamental Performance Limits on Terahertz Wireless Links Imposed by Group Velocity Dispersion
在实验研究的基础上，提出了大气群速度色散对无线太赫兹通信链路误码率影响的理论框架和数值模拟方法。我们提出，第一次，误符号率作为链路距离，信号带宽，信噪比和大气条件的函数的预测，揭示了长距离，宽带太赫兹通信系统可能会受到限制的符号间干扰所产生的群速度色散，而不是衰减。在这样的色散受限链路中，增加信号强度不会改善误符号率，因此，仅基于信噪比的误符号率的理论预测对于宽带情况是无效的。这项工作建立了一个新的和必要的基础，在未来的长距离太赫兹通信系统，占衰减和色散的不可忽略的影响的链路预算分析。
2021-04-26 eess.SP
Air-Sea Surface Modeling and Operating Link Range Evaluation for AUV-to-UAV Optical Wireless Communication Links
Alex Ekwueme Federal University, Ndufu-Alike（艾肯韦梅联邦大学）；Aix Marseille University, CNRS Centrale Méditerranée, Institut Fresnel（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心地中海中央学院，费斯尼尔研究所）
本文研究了空气-海面粗糙度对水下到无人机光学无线通信系统的影响，通过实验验证的Cox-Munk和ECKV模型分析，评估了链路 ergodic 容量，重点探讨了操作范围、指向误差、接收器视野和太阳噪声水平。
2026-05-13 eess.SP
Opportunistic Wireless Energy Transfer in Point-to-Point Links
在本文中，我们考虑无线能量传输的点对点链路。能量发送器看到有限数量的独立信道实现，并且配备有信道的（因果）知识，必须决定在每个时隙中发送多少能量。目标是最大化在时间段结束时传输到接收器的预期能量。我们发现，最佳的能量分配策略是二进制的：发送器发送没有能量或所有的能量在一个时隙中，这个决定基于一个简单的阈值上的信道。正如直觉所要求的，当我们接近最后一个可用时隙时，这个传输阈值会降低。最优方案的性能进行了研究分析和数值。
2019-02-07 eess.SP
Wireless Link Scheduling with State-Augmented Graph Neural Networks
本文针对大规模无线自组织网络的公平链路调度问题，提出以GNN参数化策略并引入拉格朗日对偶变量状态增强，从而优化长期平均性能并满足最低传输要求。
2025-05-12 eess.SP
Optimization of Scheduling in Wireless Ad-Hoc Networks Using Matrix Games
在本文中，我们提出了一种新的应用矩阵博弈论的无线ad-hoc网络中的链路调度优化。通过网络图的软着色实现最优调度。传统的着色方案是基于一个颜色分配给每个区域或等价地每个链接是一个部分拓扑的成员。这些算法的基础上着色是不是最佳的链路时，不以相同的速率激活。软着色，本文介绍，解决了这个问题，并提供任何请求的链路使用率的最佳解决方案。为了定义最优调度的博弈模型，首先确定图的所有可能的组件。组件被定义为可以同时激活而不会受到相互干扰的无线链路的集合。然后，通过在具有适当频率（使用率）的组件之间切换，实现最佳调度。我们称这种调度为软着色，因为在不同的时间段中，任何链路都可以是多个部分拓扑的成员。为了简化这个问题，我们模型之间的关系的链路速率和组件的选择频率的矩阵游戏，提供了一个简单而有用的工具来简化和解决这个问题。提出的博弈论模型是用虚拟博弈方法求解的。仿真结果证明了所提出的技术的效率相比，传统的基于着色的调度
2018-03-10 cs.GT cs.NI eess.SP
Path Loss Modeling for RIS-Assisted Wireless System with Direct Link and Elevation Factors
本文提出了一种考虑发射机、接收机和RIS模块高度及直射链路的RIS辅助无线系统路径损耗解析模型，并给出近远场简化表达式，仿真证实其能优化系统部署策略。
2024-02-16 eess.SP
Joint Sensing and Communication for Situational Awareness in Wireless THz Systems
下一代无线系统正从仅通信系统快速发展到具有集成传感和通信的多模式系统。本文提出了一种新的联合传感和通信框架，使无线延展实境（XR）在太赫兹（THz）波段。为了收集丰富的传感信息和更高的视距（LoS）可用性，部署了太赫兹操作的可重构智能表面（RIS）作为基站。利用太赫兹的准光学性和机会主义地利用上行链路通信波形来提取感测参数。这使得能够将相同的波形、频谱和硬件用于感测和通信目的。然后，通过利用太赫兹信道的稀疏性，通过张量分解的环境传感参数。因此，一个高分辨率的室内映射推导出，以表征通信的空间可用性和用户的移动性。仿真结果表明，在所提出的框架中，分辨率和数据率的整个系统是正相关的，从而允许这些指标之间的联合优化没有权衡。实验结果还表明，该框架提高了系统在静态和移动系统中的可靠性。特别是，与具有光束跟踪的仅通信系统相比，在步行速度移动环境中实现了10%的最高可靠性增益。
2021-11-28 cs.IT cs.NI eess.SP
Secrecy Performance of Terahertz Wireless Links in Rain and Snow
与采用射频（RF）和毫米波（mmWave）的无线通信技术相比，太赫兹（THz）无线通信技术具有更宽的频带和更高的数据容量，被认为是未来无线网络最有潜力的候选技术。此外，由于THz链路具有较高的方向性，因此在晴朗天气下传输时，THz链路在物理层具有较高的安全性，从而降低了窃听攻击的可能性。然而，在恶劣的天气条件下（如水雾、尘雾、雨雪等），由于天气颗粒和气体分子的影响，链路的性能下降，严重影响链路的保密性能。在这项工作中，我们提出了理论研究的物理层安全的点对点太赫兹链路在雨雪与潜在的窃听者位于合法的链路路径之外。由于雨/雪，气体衰减和光束发散的信号退化包括在一个理论模型来估计链路性能。计算并比较了载波频率为140、220和340 GHz时链路的保密容量。给出了不安全域，并分析了其保密性能.我们发现，太赫兹链路遭受最少的窃听攻击在雨中和最大的数据传输速率降低较高的载波频率在雨和雪。
2021-02-15 eess.SP physics.app-ph
300 GHz wireless link based on an integrated Kerr soliton comb
克尔微谐振器频率梳已经能够与超快光电二极管一起产生低相位噪声毫米波和太赫兹波。在100 GHz以上频带的无线通信中采用新光源是令人感兴趣的，其中期望具有高信噪比的载波信号以实现更高的数据速率。在这项研究中，我们展示了两个简单而有效的架构的无线链路的基础上的微谐振器comb.We实验表明，同时调制和检测多个梳状线的结果在10倍以上强的调制信号强度比双线检测接收器。最高达64正交幅度调制的复调制格式的成功传输证明了微谐振梳和所提出的调制方法在现代无线通信中的有效性。
2022-10-28 eess.SP physics.app-ph physics.optics
A Fast Graph Kernel Based Classification Method for Wireless Link Scheduling on Riemannian Manifold
针对黎曼流形上的设备到设备（D2D）网络中的无线链路调度问题，提出了一种新的图核方法。链路调度问题可以被认为是二元分类问题，因为每个D2D对只能保持状态活动或不活动。我们的目标是学习一种新的度量，有利于设计一个有效的，但计算要求较低的机器学习（ML）解决方案的二进制分类任务的链路调度问题，不需要信道状态信息（CSI）和训练样本的数量较少，而不是其他基准ML算法。为此，我们首先将无线D2D网络表示为图，并将每个D2D对的特征（包括其通信和干扰链路）建模为正则化的（即，正移位）拉普拉斯矩阵，其是对称正定（SPD）矩阵。通过这样做，我们表示的特征信息的每个D2D对SPD流形上的一个点，我们通过黎曼几何分析的拓扑结构。我们计算黎曼度量，例如，对数欧几里德度量（LEM），其是正则化拉普拉斯矩阵之间的合适的距离度量。然后，LEM被用来定义一个正定图核的二进制分类的链路调度决策。仿真结果表明，所提出的基于图核的方法在计算上要求较低，并且在不使用CSI和少于一百个训练网络布局的情况下，对于10个D2D对，实现了超过95%的基准算法FPLinQ [1]的总速率。
2021-06-25 eess.SP
Platform-Aware Channel Knowledge Mapping via Mutual Antenna Pattern Learning in 3D Wireless Links
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Idaho National Laboratory（爱达荷国家实验室）
本文提出一种基于互抗偶极子学习的平台感知信道知识映射方法，通过联合建模角度到达和离开实现路径损耗估计误差的显著降低。
2026-03-11 eess.SP
Understanding the Temporal Fading in Wireless Industrial Networks: Measurements and Analyses
无线工业网络的广泛部署仍然面临着由于工业环境中严重的多径衰落而导致的不可靠服务的挑战。这种衰落效应不仅是由工业环境中存在的大量金属表面引起的，而且更重要的是，由包括操作员和物流车辆在内的移动物体引起的。因此，移动衰落信道的成熟分析框架可能不适合无线工业网络，特别是大多数固定的无线链路。本文提出了一个定性分析框架来表征工业环境中固定无线链路的时间衰落效应，揭示了镜面反射功率和散射功率随时间变化的本质原因。从现场实验的包络分布和脉冲响应的广泛测量验证了所提出的定性框架，这将是适用于模拟工业多径衰落特性，并获得准确的链路质量指标，以支持可靠的无线网络服务在各种工业应用。
2018-09-28 eess.SP
Performance of Dual-Hop Relaying for THz-RF Wireless Link
使用太赫兹（THz）频带用于核心网络与接入点之间的数据传输对于下一代无线系统来说可能是有希望的。在本文中，我们分析了回程应用的THz-RF无线链路的双跳中继的性能。考虑到$α-μ$衰落信道和指向误差的统计模型，我们推导出了一种新的太赫兹链路的信噪比的累积分布函数（CDF）的封闭形式的表达式，它也适用于非整数值的$μ$。使用CDF，我们推导出解析表达式的端到端的SNR和遍历容量的下限解码和转发（DF）辅助THZ-RF中继系统参数。利用直接链路和计算机模拟的分析结果，我们证明了太赫兹-RF中继是一种可行的无线回程技术，提供了一个显着的增加几乎$25 \%$的频谱效率，相比直接传输。
2020-12-25 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Rotary-Wing UAV Wobbling on Millimeter-wave Air-to-Ground Wireless Channel
毫米波旋翼无人机（RW UAV）空-地（A2 G）链路面临着不可预测的多普勒效应。此外，传输过程中时变的信道特性导致不准确的信道估计，这反过来又导致UAV A2 G链路的误比特概率性能恶化。研究了机械抖动对悬停RW无人机与地面节点间毫米波无线信道多普勒效应的影响。本文的主要贡献在于：（1）建立了悬停RW无人机摇摆过程的数学模型;（2）建立了毫米波RW无人机A2 G链路信道时间自相关函数（ACF）的解析模型;（3）研究了RW无人机摇摆对毫米波RW无人机A2 G链路多普勒效应的影响。数值计算结果表明，不同的RW无人机摇摆模式影响的幅度和频率的ACF振荡毫米波RW无人机A2 G链路。对于无人机抖动，信道时域ACF迅速减小，多普勒效应对毫米波A2 G链路的影响显著。
2021-07-14 eess.SP
Long-Horizon Wireless Link Scheduling with State-Augmented Graph Neural Networks
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；UCSD（加州大学圣地亚哥分校）；Duke University（杜克大学）
研究大规模无线网络最优链路调度，用拉格朗日对偶性求解约束优化问题，提出迭代算法，通过图神经网络参数化调度决策，采用状态增强技术，经数值模拟验证方法有效性。
2026-07-22 eess.SP
Adaptive Distributed Transceiver Synchronization Over a 90 Meter Microwave Wireless Link
我们提出了一种自适应的方法同步的相位和频率的射频收发器在远程无线链路，以支持分布式天线阵列的应用。为了在单独的无线节点之间实现分布式波束成形，收发器中的振荡器必须以相同的频率操作，并且它们的相位必须适当地对准以支持相位相干波束控制。基于频谱稀疏的波形，自混合电路，和一个自适应控制环，我们提出了一个系统，能够同步的RF振荡器在不同的收发器在近100米的距离。该方法是基于一个频谱稀疏的联合节点间的测距和频率转移的波形。频率基准被调制到由主节点发送的双音波形的一个信号上，该信号被解调并用于锁定辅节点的振荡器。次节点重发主节点用于高精度距离测量的双音信号。从这个范围，两个收发器的相位可以对齐以支持波束成形。此外，我们还实现了自适应相位控制方法，以支持在不断变化的环境条件下的高精度相位协调。我们在户外环境中展示了超过90米距离的连续高精度链路，持续时间长达7天，在不断变化的天气条件下展示了足够的相位协调，以支持频率高达3 GHz的分布式波束成形。
2020-09-10 eess.SP
Impact of room size on WDM optical wireless links with multiple access points and angle diversity receivers
光无线通信（OWC）系统作为一种有前途的无线通信技术，可以提供高数据速率并同时支持多个用户，已经成为关注的主题。在本文中，房间大小的影响进行了调查时，使用波分多址接入（WDMA）结合角度分集接收机（ADR）。基于所使用的RYGB LD发射器，本工作可以提供四个波长（红、黄、绿和蓝）。三个房间大小被认为是两个8用户场景。提出了一种基于混合整数线性规划（MILP）的资源优化配置模型。在所有房间的两种情况下，计算了每个用户的光信道带宽、SINR和数据速率。房间A是最大的房间，与其他房间相比，可以提供更高的信道带宽和SINR。然而，在这两种情况下，所有房间都可以提供高于5 Gbps的数据速率。
2020-02-21 eess.SP
Wireless Link Scheduling via Graph Representation Learning: A Comparative Study of Different Supervision Levels
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
我们考虑无线干扰网络中的二进制功率控制或链路调度问题，其中功率控制策略使用图表示学习进行训练。我们利用无线网络的干扰图作为图形神经网络（GNN）骨干的底层拓扑结构，它将信道矩阵转换为所有发射机-接收机对的一组节点嵌入。我们展示了如何通过多种方式训练节点嵌入，包括通过监督，无监督和自监督学习，并比较了不同监督级别对这些方法在系统级吞吐量，收敛行为，样本效率和泛化能力方面的性能的影响。
2021-10-04 cs.IT cs.LG eess.SP
Energy balancing for robotic aided clustered wireless sensor networks using mobility diversity algorithms
研究了在移动机器人的辅助下，在大范围内随机部署的分簇无线传感器网络的能量平衡问题。传感器节点（SN）的任务是监测感兴趣的区域（ROI），并将其测试统计数据报告给簇头（CH），簇头随后通过无线衰落信道报告给融合中心（FC）。为了最大限度地提高生命周期的无线传感器网络，MR部署作为一个自适应中继之间的一个子集的CH和FC。为了实现这一点，我们开发了一种由MR执行的多链路移动性分集算法（MDA），其将允许同时补偿所建立的无线链路处的小尺度衰落（即，MR到FC以及各种CH到MR通信链路）。仿真结果表明，所提出的MR辅助技术是能够显着降低所需的传输功率，从而延长无线传感器网络的运行寿命。我们还展示了如何在各种无线链路的小规模衰落的影响是减轻使用建议的多链路MDA执行的MR配备了一个单一的天线。
2018-06-12 cs.DC eess.SP
Reliability Modeling, Analysis and Prediction of Wireless Mobile Communications
目前处于研究阶段的未来第五代（5G）移动蜂窝网络能够实现传统移动通信之外的广泛服务/应用。将超可靠服务集成到移动网络中的一个关键使能器是给定数据分组的传输成功的\textit{Reliability}。这是困难的，主要是由于通信设备的时间相关的有效链路质量。然而，瞬时链路质量的可用性的成功指示（例如，通过设备）将允许在链路条件足够公平时对超可靠服务/应用的机会接入。本文介绍了一个框架，用于建模，预测和分析的无线链路的理论可靠性的基础上的因素，如衰落，移动性，干扰等的分析和预测是基于部分应力方法\cite{Birolini2010}通过假设时间相关的因素作为元素/组件和各自的传输失败时间（TTTF）。该框架还支持其他可靠性分析技术，如故障树分析和加速测试。无线系统，并改善组件
2018-11-29 eess.SP
Effect of Correlation between Information and Energy Links in Secure Wireless Powered Communications
该研究从物理层安全角度分析无线供能通信中能量与信息链路的相关性，明确了相关性对无窃听场景容量的影响机制，以及其在不同合法SNR区间对保密容量的作用差异和对窃听链路的微弱影响。
2020-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter Wave Wireless Assisted Robot Navigation with Link State Classification
NYU Tandon School of Engineering（纽约大学坦登工程学院）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Harvard University（哈佛大学）
毫米波（mmWave）频带由于能够捕获高角度和时间分辨率测量而对于高精度定位应用吸引了相当大的关注。本文探讨了基于毫米波定位的目标定位问题，其中一个固定的目标广播毫米波信号和移动机器人代理试图捕捉信号定位和导航到目标。提出了一个三阶段的过程：首先，移动代理使用张量分解方法来检测多径信道分量，并估计其参数。第二，然后使用机器学习训练的分类器来预测链路状态，这意味着最强路径是视距（LOS）还是非视距（NLOS）。对于NLOS情况，链路状态预测器还确定最强路径是否经由一个或多个反射到达。第三，基于链路状态，代理或者遵循估计的角度，或者使用计算机视觉或其他传感器来探索和映射环境。在室内环境的大数据集上证明了该方法，并补充了光线追踪来模拟无线传播。路径估计和链路状态分类也被集成到最先进的神经同时定位与地图构建（SLAM）模块中，以增强基于相机和激光雷达的导航。结果表明，链路状态分类器可以成功地推广到训练集之外的全新环境。此外，具有无线路径估计和链路状态分类器的神经SLAM模块提供到目标的快速导航，接近知道目标位置的基线。
2022-02-19 cs.RO eess.SP
Control Aware Radio Resource Allocation in Low Latency Wireless Control Systems
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Intel Corporation（英特尔公司）
本文提出了一种新的控制-通信协同设计方法，用于低延迟无线电资源分配问题，通过结合控制和信道状态信息，动态调整频率、带宽和数据速率，以提高无线控制系统的稳定性和可靠性。
2018-11-01 cs.SY eess.SP eess.SY
A Primer on the Statistical Relation between Wireless Ultra-Reliability and Location Estimation
位置信息通常被用作推断无线通信链路的性能的代理。使用一个非常简单的模型，这封信揭示了位置估计的不确定性和无线链路可靠性之间的基本统计关系。首先，一个Cramér-Rao界的定位误差推导。然后，无线链路可靠性的特征在于中断概率有多大可能高于目标阈值。我们表明，可靠性是敏感的位置错误，特别是当信道统计也敏感的位置。最后，我们强调的困难，同时考虑到位置的不确定性，选择一个率，满足目标的可靠性。
2022-03-27 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Cooperative Relaying for Multi-Antenna RF Transmissions over THz Wireless Link
最近的研究集中在单天线射频（RF）和太赫兹（THz）无线系统，以混合接入链路与回程。在本文中，我们评估的混合RF-THz系统采用多天线辅助接入点（AP）的RF链路和单天线THz传输的性能。我们在AP处采用等增益合并（EGC）接收器，并使用固定增益放大和转发（AF）中继协议来连接RF和THz链路。我们推导出的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的端到端的SNR所考虑的系统假设独立和非同分布（i.ni.d.）$α$ - $μ$分布，用于对RF和THz信道以及THz链路中的指向误差进行建模。我们使用中断概率，平均比特出错率（BER），遍历容量涉及二元福克斯的H-函数的系统性能进行分析。我们使用的残留物的方法来开发渐近分析，使用伽马函数显示的中断概率和平均BER在高信噪比制度的各种信道和系统参数的影响。我们使用计算机模拟来描述随着接入链路中用于信号接收的AP处的天线数量的增加，性能的缩放。
2022-05-01 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Dual-Hop Relaying for THz-RF Wireless Link with Asymmetrical Fading
太赫兹（THz）频带对于下一代无线系统的核心网络和接入点（AP）之间的数据传输是有希望的。在本文中，我们分析了一个双跳THz-RF无线系统的性能，AP促进核心网和用户设备（UE）之间的数据传输。我们考虑一个广义模型的端到端的通道与独立的和不相同的分布（i.ni.d.）使用$α$ - $μ$分布的THz和RF链路的衰落模型、具有指向误差的THz链路和非对称中继位置。我们推导出了太赫兹-射频链路端到端信噪比的累积分布函数的封闭表达式，该表达式适用于太赫兹衰落信道下的广义性能分析中的连续$μ$值.使用推导出的CDF，我们分析了太赫兹-RF中继系统使用解码和转发（DF）协议的性能，推导出的分集阶数的解析表达式，SNR的时刻，遍历容量，和平均误码率的系统参数。我们还分析了所考虑的系统与独立同分布。建模和开发简化的性能，以分析方式提供各种实际相关场景下的系统行为。仿真和数值分析表明，太赫兹链路衰落参数对中继辅助太赫兹射频系统的性能有显著影响，而归一化波束宽度对中继辅助太赫兹射频系统的性能影响不大。
2021-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Reinforcement Learning for Efficient and Tuning-Free Link Adaptation
KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Ericsson Research（爱立信研究院）
无线链路使数据传输参数适应于动态信道状态--这称为链路自适应。传统的链路自适应依赖于调整参数，这些参数对于配置最佳链路性能是具有挑战性的。最近，强化学习已经被提出来自动化链路自适应，其中传输参数被建模为多臂强盗的离散臂。在这种情况下，我们提出了一个潜在的学习模型，链路自适应，利用数据传输参数之间的相关性。此外，最近成功的汤普森采样多臂强盗问题的动机，我们提出了一个潜在的汤普森采样（LTS）算法，快速学习给定的信道状态的最佳参数。我们通过一个自动跟踪信道动态的免调谐机制将LTS扩展到衰落无线信道。在衰落无线信道的数值评估中，与最先进的链路自适应算法相比，LTS将链路吞吐量提高了100%。
2021-05-05 cs.IT cs.LG eess.SP
