Analysis and Optimization of Random Cache in Multi-Antenna HetNets with Interference Nulling
从统计性能的角度出发，提出了一种基于随机缓存的多天线异构网络（HetNets）中基于用户为中心的小区间干扰置零（IN）的单用户吞吐量分析框架.使用随机几何的工具，每个用户的吞吐量的显式表达式。基于分析结果，最大化每用户吞吐量的最佳缓存概率进行了分析。理论分析和数值计算结果表明，干扰置零下的最优随机缓存充分收获了文件分集增益（FDG），并实现了一个有前途的每用户吞吐量。
2019-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Cache-enabled Heterogeneous Cellular Networks: Comparison and Tradeoffs
在基站（BS）处缓存流行内容是释放蜂窝异构网络（HetNet）潜力的有希望的方式，其中回程已成为瓶颈。在本文中，我们比较了高速缓存使能的HetNet，其中一层多天线宏BS被具有高速缓存但没有回程的一层帮助节点覆盖，与传统的HetNet，其中宏BS层被具有有限容量回程的一层微微BS覆盖。我们利用随机几何理论推导了这两种HetNet的面积谱效率，并在一种特殊情况下得到了封闭形式的表达式。我们使用数值结果表明，助手密度只有1/4的微微BS密度，以实现相同的目标ASE，和助手密度可以通过增加缓存容量进一步降低。在给定的总缓存容量的区域内，存在一个最佳的助手节点密度，最大化ASE。
2016-02-29 cs.IT math.IT
Massive MIMO and Millimeter Wave for 5G Wireless HetNet: Potentials and Challenges
全球范围内一直在积极研究开发下一代5G无线网络。预计5G网络将支持大量的移动数据流量和大量的无线连接，在通信延迟、可靠性和安全性方面实现更好的成本和能量效率以及服务质量（QoS）。为此，5G无线网络应该利用不同网络维度中的潜在增益，包括超密集和异构的小区部署和大规模天线阵列（即，大规模多输入多输出（MIMO）技术）和利用更高的频率，特别是毫米波（mmWave）频率。本文讨论了融合大规模MIMO和毫米波技术的5G异构无线网络（HetNet）的潜力和挑战。我们将首先提供5G无线网络的典型要求。然后，详细讨论了大规模MIMO和毫米波在未来5G HetNet工程中的意义。讨论了与这种5G HetNet设计相关的潜在挑战。最后，我们提供了一些案例研究，说明所考虑的技术的潜在好处。
2015-10-21 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
Analysis and Optimization of Cache-Enabled mmWave HetNets with Integrated Access and Backhaul
在接入与回程集成的毫米波异构网络（mABHetNets）中，回程链路占用了相当一部分频谱资源，限制了接入链路的性能。为了克服这种回程“频谱占用”，我们在mABHetNet中引入缓存。在小型基站（SBS）处缓存流行文件可以卸载回程业务并将频谱从回程链路转移到接入链路。为了实现缓存启用mABHetNets的最佳性能，我们首先分析的信号干扰噪声比（SINR）的分布，并推导出平均潜在吞吐量（APT）的表达式随机几何工具。然后，基于我们的分析工作，我们制定了一个联合优化问题的缓存决策和频谱划分，以最大限度地提高APT。受块坐标下降（BCD）方法的启发，我们提出了一种联合缓存决策，频谱划分和功率分配（JCSPA）算法来寻找最优解。仿真结果表明了该算法的收敛性和增强性。此外，我们在不同参数下验证了APT，发现缓存的引入有利于回程频谱到接入链路的转移。在SBS上联合部署适当的缓存容量和执行指定的频谱划分可以在mABHetNet中带来约90%的APT增益。
2022-01-04 cs.IT cs.NI math.IT
Fairness and Transmission-Aware Caching and Delivery Policies in OFDMA-Based HetNets
最近，无线边缘缓存已经作为未来无线网络的有前景的技术出现，以通过在网络边缘主动存储内容来应对对高数据率和低延迟多媒体服务的指数增长的需求。在这里，我们的目标是设计高效的缓存放置和交付策略的正交频分多址（OFDMA）为基础的缓存启用异构蜂窝网络（C-HetNet），在两个独立的阶段：缓存阶段（CP）和交付阶段（DP）。由于保证移动用户（MU）之间的公平性没有得到很好的研究，在高速缓存辅助的无线网络中，我们首先提出了两个基于延迟的公平性计划，称为比例公平（PF）和最小最大公平（MMF）。PF方案处理最小化MU的总加权延迟，而MMF旨在最小化它们之间的最大延迟。在CP中，我们提出了一种新的主动公平性和传输感知缓存放置策略（CPS），对应于每个目标公平方案，利用灵活的无线接入和回程传输的机会。具体来说，我们共同执行的物理资源的分配，存储和无线电，用户关联，以提高CPS的灵活性。此外，在每个公平方案的DP，提出了一个有效的交付策略的基础上的到达请求的MU，CSI和缓存状态。数值评估表明，我们提出的CPS优于总延迟的MU高达27%相比，传统的基线流行的CPS。
2018-11-27 cs.IT math.IT
Optimization and Analysis of Probabilistic Caching in $N$-tier Heterogeneous Networks
在本文中，我们研究了概率缓存的$N$层无线异构网络（HetNet）使用随机几何。首先推导出一个通用的、易于处理的成功投递概率表达式。然后，我们优化的缓存概率最大化的SDP在高信噪比（SNR）制度。证明了该问题是凸的，并有效地解决了问题。接下来，我们在$N$ -层HetNet和单层网络之间建立一个有趣的连接。与最佳性能仅取决于高速缓存大小的单层网络不同，$N$层HetNet的最佳性能还取决于BS密度。然而，性能上限是由一个等效的单层网络。我们进一步表明，与统一的缓存概率，无论内容的流行程度，以实现一个目标SDP，一个层的BS密度可以通过增加缓存大小的层时，缓存大小大于一个阈值，否则BS密度和BS缓存大小可以同时增加。分析还发现，层的BS密度与同一层的BS高速缓存大小成反比，并且与其它层的BS高速缓存大小成线性。
2017-11-28 cs.IT math.IT
Cache Enabled UAV HetNets Access xHaul Coverage Analysis and Optimal Resource Partitioning
我们研究了一个城市无线网络中，缓存使能的无人机接入点（UAV-AP）和无人机基站（UAV-BS）部署，以提供更高的吞吐量和ad-hoc覆盖地面上的用户。启用高速缓存的UAV-AP通过xHaul链路经由地面基站（TBS）或启用回程的UAV-BS将用户数据路由到核心网络。首先，我们推导出接入和xHaul链路中的关联概率。有趣的是，我们表明，为了最大限度地提高视线（LoS）无人机（UAV）的关联性，在阈值之后，密集的无人机部署可能是没有好处的。然后，我们得到的信号干扰噪声比（SINR）的覆盖概率的典型用户在接入链路和标记的无人机-AP在xHaul链路，分别。采用SINR覆盖分析来通过联合考虑成功接入和xHaul传输的概率以及成功缓存命中概率来表征成功内容递送概率。我们在数字上优化了接入和xHaul链路之间的频率资源分配，以最大限度地成功向用户提供内容。对于一个给定的存储容量在无人机，我们的研究规定了网络运营商的最佳带宽划分因素和尺寸规则有关的无人机-AP的部署。
2022-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
A Deep Reinforcement Learning Approach for Dynamic Contents Caching in HetNets
物联网的最新发展需要缓存动态内容，其中内容的新版本全天候可用，因此需要及时更新以确保其相关性。信息年龄（AoI）是评估内容新鲜度的性能指标。缓存内容更新算法的AoI优化的现有工作集中于最小化所有缓存内容的长期平均AoI。有时，需要在将来处理的用户请求是预先知道的，可以存储在用户请求队列中。在本文中，我们提出了动态缓存内容更新调度算法，利用用户请求队列。我们考虑一个特殊的用例，其中来自深度学习模型的训练神经网络（NN）被缓存在异构网络中。提出了一种基于马尔可夫决策过程（MDP）的缓存内容更新调度算法，以最小化发送给用户的神经网络的平均AoI和与内容更新相关的开销.通过使用深度强化学习（DRL），我们提出了一个低复杂度的次优调度算法。仿真结果表明，在相同的更新频率下，我们提出的算法优于定期缓存内容更新计划，并减少平均AoI高达35%。
2020-04-16 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Caching and User Association in 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流量需求的大规模增长，但也对回程提出了重大挑战。在小型基站（BS）处的高速缓存和无线小型小区回程已经被提出作为解决该新挑战的有吸引力的解决方案。在本文中，我们考虑最佳的缓存和用户关联，以最小化的总时间，以满足平均需求的缓存启用Hetnets与无线回程。我们制定这个问题作为一个混合离散连续优化给定的带宽和缓存资源。首先，我们描述了最优解的结构。具体来说，我们表明，最佳的缓存是存储最流行的文件在每个微微基站，和最佳的用户关联有一个阈值的形式。我们还获得了封闭形式的最优解的均匀的情况下的微微小区。然后，我们分析了带宽和缓存资源的最小总时间，以满足平均需求的影响。最后，通过数值模拟，验证了分析结果。
2016-04-20 cs.IT math.IT
A Multiband OFDMA Heterogeneous Network for Millimeter Wave 5G Wireless Applications
新兴的第五代（5G）无线网络需要更高频带中的大量带宽、极端网络密度以及支持多种无线技术的灵活性，以便提供更高的数据率和无缝覆盖。预计毫米波（mmWave）频带中的大带宽的利用和异构网络（HetNet）的部署将有助于解决5G网络的数据率要求。然而，毫米波频带中的高路径损耗和遮蔽、由于大规模网络致密化而导致的HetNet中的强干扰以及各种空中接口的协调是必须解决的挑战。在本文中，我们考虑一个基于中继的多频带正交频分多址（OFDMA）HetNet中，毫米波小小区部署在宏小区的服务区域内。具体而言，我们试图利用毫米波频带的不同传播特性（即，60 GHz（V频带）和70-80 GHz（E频带）以及长期演进（LTE）频带，以经由有效的资源分配来最大化网络的总体数据率。首先利用改进的对偶分解方法求解该问题，然后提出了一种基于迭代活动选择算法的低复杂度贪婪求解方法。仿真结果表明，该方法优于传统的方案。
2016-09-19 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
Optimal Content Placement for Offloading in Cache-enabled Heterogeneous Wireless Networks
在基站（BS）处进行缓存是一种很有前途的方式来卸载流量并消除异构网络（HetNet）中的回程瓶颈。在本文中，我们研究了最佳的内容放置最大限度地提高成功卸载概率的高速缓存启用HetNet中的一层多天线宏BS（MBS）覆盖一层的助手与高速缓存。基于概率缓存框架，借助随机几何理论推导出成功卸载概率的封闭形式，并建立了缓存概率优化问题，该问题一般不是凹的.在用户-助手密度比高和低的两种极端情况下，得到了最优缓存概率，并分析了两层基站密度、发射功率以及信干噪比（SINR）阈值对缓存概率的影响。在一般情况下，我们得到了最佳的缓存概率，最大化成功卸载概率的下限，并分析了用户密度的影响。仿真和数值结果表明，当MBS与助手密度、MBS与助手发送功率和用户与助手密度之比以及SINR阈值较大时，最优缓存策略倾向于在所有位置缓存最流行的文件。
2016-04-12 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
Millimeter Wave Integrated Access and Backhaul in 5G: Performance Analysis and Design Insights
随着第五代（5G）蜂窝网络中集成接入和回程（IAB）的出现，回程不再仅仅是蜂窝网络设计中的被动容量约束。事实上，接入和回程的这种紧密集成是5G毫米波（mm-wave）异构蜂窝网络（HetNet）不同于传统设置的关键方式之一，在传统设置中，回程网络是独立于无线电接入网络（RAN）设计的。为了阐明这种新模式的关键设计趋势，我们开发了一个具有IAB的双层HetNet的分析框架，其中宏基站（MBS）向小小区基站（SBS）提供毫米波回程。对于该网络，我们推导出MBS处两种类型的资源分配的下行链路速率覆盖概率：1）集成资源分配（IRA）：其中总带宽（BW）在接入和回程之间动态地划分，以及2）正交资源分配（ORA）：其中为接入和回程通信定义静态分区。我们的分析具体地表明，卸载用户从MBS到SBS可能不会提供类似的速率改善，在IAB设置，因为它会在HetNet与光纤回程SBS。我们的分析还表明，它是不可能的，以提高用户速率在IAB设置简单地致密的SBS由于MBS和SBS之间的无线回程链路的速率的瓶颈。
2019-06-03 cs.IT math.IT
Cache-Enabled Millimetre-Wave Fluid Antenna Systems: Modeling and Performance
本文研究了配备流体天线系统的毫米波异构蜂窝网络的缓存性能，通过推导成功内容交付概率和延迟表达式，证明FAS能显著提升系统性能。
2024-03-25 cs.IT eess.SP 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
Stochastic Content-Centric Multicast Scheduling for Cache-Enabled Heterogeneous Cellular Networks
在小型基站（SBS）处的高速缓存已经证明了在减轻异构蜂窝网络（HetNet）中的回程需求方面的显著益处。虽然许多现有的作品集中在什么内容缓存在每个SBS，一个同样重要的问题是什么内容提供，以满足动态用户的需求给定的缓存状态。在本文中，我们研究了最佳的内容交付缓存启用HetNets考虑到无线介质的固有组播能力。我们考虑随机内容多播调度，共同最小化平均网络延迟和功率成本下的多址接入约束。我们建立了一个以内容为中心的请求队列模型，并将此随机优化问题表示为一个无限时域平均成本马尔可夫决策过程（MDP）。利用\emph{relative value iteration}和请求队列动力学的特殊性质，我们刻画了MDP的价值函数的一些性质。基于这些性质，我们证明了最优多播调度策略是阈值型的。然后，我们提出了一个结构感知的优化算法，以获得最优的政策。我们还提出了一个低复杂度的次优策略，它具有类似的结构属性的最优策略，并开发了一个低复杂度的算法来获得这个政策。
2016-06-17 cs.IT cs.NI math.IT
Modeling and Analysis of HetNets with mm-Wave Multi-RAT Small Cells Deployed Along Roads
我们描述了一个多层网络与经典的宏小区，和多无线电接入技术（RAT）的小小区，这是能够在微波和毫米波（毫米波）波段。小小区被假定为部署沿道路建模为泊松线过程。这种表征是更现实的相比，经典的泊松点过程中通常使用的文献。在这种情况下，我们得出的关联和RAT选择概率的典型用户在各种系统参数，如小小区部署密度和毫米波天线增益，并与不同的街道密度。最后，我们计算的信号干扰加噪声比（SINR）的覆盖概率为典型的用户考虑一个易于处理的主导干扰的毫米波干扰模型。我们的分析揭示了在街道较多的城市中，需要在每条街道上部署更多的小小区来保持覆盖，并强调了小小区中的毫米波RAT可以帮助提高用户的SINR性能。
2017-04-07 cs.IT math.IT
Coverage Analysis and Load Balancing in HetNets with mmWave Multi-RAT Small Cells
我们描述了一个两层异构网络，包括经典的6GHz以下的宏小区，和多个无线接入技术（RAT）的小小区，能够在6GHz以下和毫米波（mm波）频段。为了优化覆盖范围和平衡负载，我们提出了一个两步机制的基础上调整层和RAT的选择，其中的子6GHz频段是用来加速在毫米波RAT的初始接入过程的两个偏差。首先，我们调查的信号干扰加噪声比（SINR）分布，小区负载和用户吞吐量方面的偏差的影响。更具体地说，我们得到的最佳偏差，最大化的SINR覆盖或用户下行链路吞吐量。然后，我们使用平均小区的方法来表征小区负载，并推导出过载概率的上界。最后，对于一个给定的流量密度，我们提供的小细胞密度，以满足系统的过载和中断概率方面的约束。我们的分析强调了部署双频带小小区的重要性，特别是当小小区部署稀疏或流量大的情况下。
2017-12-15 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Decoupled Cell Association in Multi-Tier Hybrid Networks using Real Blockage Environments
毫米波（mmWave）链路具有提供第五代（5G）网络中所需的高数据率和容量的潜力，然而它们具有非常高的穿透率和路径损耗。这个问题的解决方案是通过异构网络（HetNet）使基站更接近最终用户。HetNet可以被设计为允许用户在上行链路和下行链路中连接到不同的基站（BS）。这种现象被称为下行链路-上行链路解耦（DUDe）。本文探讨了DUDe在三层HetNet部署在两个不同的现实环境中的效果。我们的仿真结果表明，DUDe可以提供关于增加系统覆盖和数据率的改进，而改进的程度取决于系统部署在不同的环境。
2017-05-11 cs.IT math.IT
Artificial Interference Aided Physical Layer Security in Cache-enabled Heterogeneous Networks
缓存流行内容是卸载无线网络中移动数据流量的一种很有前途的方法，但到目前为止，缓存在提高物理层安全性（PLS）方面的潜在优势很少被考虑。在本文中，我们有助于利用用户的缓存能力，以提高PLS在无线异构网络（HetNet）的设计和理论理解。在这样的网络中，基站（BS）通过利用一些可用功率来发送预先缓存的文件，使得仅窃听者的信道被降级，来确保通信的保密性。因此，BS，用户和窃听者的节点位置首先建模为相互独立的泊松点过程（PPP）和相应的文件访问协议的开发。然后，我们推导出两个指标的解析表达式，平均保密率和保密覆盖概率，为建议的系统。数值结果表明，所提出的网络的显着的安全优势，并表征网络资源的保密度量的影响。
2017-11-11 cs.IT math.IT
Hybrid Precoder Design for Cache-enabled Millimeter Wave Radio Access Networks
在本文中，我们研究了一种混合预编码器的设计，包括一个模拟和一个数字预编码器，用于下行缓存启用毫米波（mmWave）无线接入网络（CeMm-RAN）的交付阶段。在CeMm-RAN中，增强型远程无线电头端（eRRH）经由前传链路连接到基带处理单元，eRRH除了常规RRH的基本功能之外还配备有本地高速缓存和基带信号处理能力。考虑两种不同的前传信息传送策略，即，硬前传信息传送，其中未高速缓存的请求文件的硬信息经由前传链路被传送到eRRH的子集，以及软前传信息传送，其中前传链路用于传送未高速缓存的请求文件的量化基带信号。混合预编码器被优化用于在前传容量约束、eRRH发射功率约束和对模拟预编码器的恒模约束下最大化最小用户速率。由此产生的优化问题是非凸的，因此很难获得全局最优解。因此，采用凸近似方法来解决可实现用户速率的非凸性、前传容量约束和对模拟预编码器的恒模约束。然后，一个有效的算法与可证明收敛性来解决近似优化问题。以全数字预编码算法为基准，通过仿真验证了算法的性能。结果表明，除了一个大的前传链路容量的情况下，软前传信息传输是更可取的CeMm-RAN。
2019-01-22 cs.IT math.IT
FD-JCAS Techniques for mmWave HetNets: Ginibre Point Process Modeling and Analysis
在本文中，我们研究了毫米波（mmWave）异构网络（HetNets）中全双工（FD）无线电与联合通信和雷达传感（JCAS）技术的协同设计。雷达和通信系统的频谱共存导致两个系统之间的相互干扰，从而损害数据交换和感知能力。针对检测性能，提出了一种利用多个基站（BS）感知信息的协作检测技术，旨在提高目标检测成功的概率。考虑三种组合规则，即\textit{OR}、\textit{Majority}和\textit{AND}规则。在现实世界的网络场景中，BS的位置是空间相关的，表现出排斥行为。因此，我们将BS的空间分布模型化为$β$ -Ginibre点过程（$β$ -GPP），该过程可以表征BS之间的排斥作用.通过使用随机几何工具，解析表达式的检测性能的$β$ -GPP为基础的FD-JCAS系统表示为每一个考虑的组合规则。此外，通过考虑时间干扰相关性，我们评估了在两个不同时隙上成功检测对象的概率。我们的研究结果表明，我们提出的技术可以显着提高检测性能相比，传统的非合作技术。
2021-04-21 cs.IT eess.SP math.IT
Edge Cache-assisted Secure Low-Latency Millimeter Wave Transmission
在本文中，我们考虑了边缘缓存辅助的毫米波云无线电接入网络（C-RAN）。C-RAN中的每个远程无线电头端（RRH）都有一个本地缓存，可以预取和存储执行器请求的文件。多个RRH形成一个集群，以协同服务的致动器，获得他们所需的文件，无论是从本地缓存或从中央处理器通过多播前传链路。对于这样的情况下，我们制定了一个波束成形设计问题，以最大限度地减少每个RRH的发射功率约束下的安全传输延迟。由于直接求解该问题的困难，我们将其分为两个独立的问题：{ \textit{i)} }通过联合优化发送和接收波束形成来最小化前传传输延迟; { \textit{ii)} }通过联合设计RRH之间的协作波束形成来最小化最大接入传输延迟。提出了一种交替迭代算法来求解第一个优化问题。对于后者，我们首先设计了基于信道状态信息的模拟波束形成。然后，借助于逐次凸逼近和$S$ -过程技术，构造了一个半定规划（SDP），并通过SDP松弛提出了一个迭代算法。最后，仿真结果验证了所提出的方案的性能。
2020-02-11 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for UAV-Aided Heterogeneous Networks: A Stochastic Geometry Model
在这项工作中，我们探讨了部署无人机（UAV）作为空中基站（ABS）与子6 GHz频段和小小区地面基站（TBS）与毫米波（mmWave）波段的混合异构网络（HetNets）的潜在好处。提出了一种灵活的基于非正交多址接入（NOMA）的用户关联策略。利用随机几何的工具，推导了真实空对地（A2 G）信道和地对地（G2 G）信道条件下，基于LoS球阻塞模型的关联概率、覆盖概率和频谱效率的解析表达式.最后，我们提出的混合HetNet的数值结果的见解。我们证实：i）通过适当地设置功率分配因子和目标信号干扰噪声比（SINR）阈值，所提出的NOMA使能的HetNet能够实现比OMA使能的ABS更优越的性能; ii）在NOMA使能的ABS层中存在关联概率和频谱效率之间的折衷; iii）启用NOMA的ABS层的覆盖概率和频谱效率在很大程度上受不完美连续干扰消除（ipSIC）系数、功率分配因子和SINR阈值的影响; iv）与仅低于6 GHz的ABS相比，当毫米波视线（LoS）链路可用时，毫米波使能的TBS能够增强HetNet的频谱效率。
2021-02-09 cs.IT eess.SP math.IT
A Novel Content Caching and Delivery Scheme for Millimeter Wave Device-to-Device Communications
针对支持缓存的毫米波D2D网络，提出最大化视距D2D链路内容交付成功率的缓存放置策略及启发式交付算法，相比传统策略提升流量卸载增益与超密集网络能效。
2019-11-15 cs.IT eess.SP 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
Caching Meets Millimeter Wave Communications for Enhanced Mobility Management in 5G Networks
克服毫米波（mmW）通信的不确定性和动态信道变化的最有希望的方法之一是部署集成mmW和微波（$μ$ W）频率两者的双模基站。如果设计得当，这种双模基站可以增强高度移动无线环境中的移动性和切换。提出了一种新的联合$μ$ W-mmW网络移动性分析和管理方法。所提出的方法利用设备级缓存以及双模基站的功能，以最大限度地减少切换失败，减少频率间测量能耗，并在新兴的密集异构网络中提供无缝的移动性。首先，基本结果的缓存能力，包括缓存概率和缓存持续时间推导出建议的双模网络场景。第二，平均可实现的缓存速率为移动用户。第三，建议的缓存使能的移动性管理问题制定为一个动态的匹配游戏之间的移动用户设备（MUE）和小型基站（SBS）。这个游戏的目标是找到一种分布式切换机制，该机制受到HOF和有限缓存大小的网络约束，允许每个MUE在执行到目标SBS的HO、连接到宏小区基站（MBS）或通过使用缓存的内容执行透明HO之间进行选择。制定的匹配游戏允许捕获的动态的移动性管理问题所造成的HOF。为了解决这个动态匹配问题，提出了一种新的算法，并证明了其收敛到双边动态稳定的HO策略。数值结果证实了分析推导，并表明，所提出的解决方案将提供显着减少的HOF和能源消耗的MUE。
2017-03-22 cs.GT cs.IT math.IT
Joint Design of Access and Backhaul in Densely Deployed MmWave Small Cells
针对毫米波异构蜂窝网络接入与回传吞吐量失衡问题，提出基于多智能体深度强化学习的用户关联与回传资源分配联合优化方法，以适应链路动态并提升长期总吞吐量。
2023-08-17 cs.IT cs.NI math.IT
Mobility Management for Heterogeneous Networks: Leveraging Millimeter Wave for Seamless Handover
克服毫米波（mmW）通信的不确定性和动态信道变化的最有希望的方法之一是部署集成mmW和微波（$μ$ W）频率两者的双模基站。特别地，如果设计得当，这种双模基站可以增强高度移动无线环境中的移动性和切换。提出了一种新的联合$μ$ W-mmW网络移动性分析和管理方法。所提出的方法利用设备级缓存以及双模基站的功能，以最大限度地减少切换失败，并提供无缝的移动性。首先，基本结果的缓存能力，包括缓存概率和缓存持续时间，推导出建议的双模网络场景。第二，平均可实现的缓存速率为移动用户。然后，缓存的切换次数（HO）和平均切换失败（HOF）的影响进行了分析。推导的分析结果表明，内容缓存将减少HOF和增强移动性管理的异构无线网络与毫米波的能力。数值结果证实了分析推导，并表明，所提出的解决方案提供了显着减少的平均HOF，达到45%，移动用户移动速度相对较高。
2017-09-04 cs.IT cs.NI math.IT
