Interference Distribution Prediction for Link Adaptation in Ultra-Reliable Low-Latency Communications
超可靠低延迟通信（URLLC）用例的严格延迟和可靠性要求是第五代（5G）网络设计的主要驱动因素之一。链路自适应（LA）被认为是实现URLLC的瓶颈之一。在本文中，我们专注于预测的信号干扰加噪声比在用户，以提高LA。由于大多数具有最极端延迟和可靠性要求的URLLC用例的特征在于半确定性流量，因此我们建议利用干扰的时间相关性来计算预测下一次传输中的干扰功率所需的有用统计数据。该预测在LA上下文中被利用以最大化频谱效率，同时保证任意水平的可靠性。数值结果进行了比较与国家的最先进的干扰预测技术LA。我们发现，利用时间相关的干扰是一个重要的使URLLC。
2020-07-01 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation for Low-Latency Vehicular Communications with Packet Retransmission
车载通信对安全关键信息传输具有严格的延迟要求。然而，由于高移动性而缺乏瞬时信道状态信息对满足这些要求提出了很大的挑战，并且当考虑分组重传时，情况变得更加复杂。本文仅基于可获得的大尺度衰落信道信息，进行频谱和功率分配，以最大化车辆到基础设施（V2I）链路的遍历容量，同时保证车辆到车辆（V2V）链路的延迟要求。首先，对于每一个可能的频谱复用对的V2I链路和V2V链路，我们得到了封闭形式的表达式的数据包的平均逗留时间（的逗留时间加上服务时间）的V2V链路。然后，一个最佳的功率分配推导出每个可能的频谱复用对。然后，我们通过解决一个多项式时间可解的二分匹配问题来优化频谱复用模式。数值结果表明，所提出的分析是准确的平均包逗留时间。此外，所开发的资源分配始终保证V2V链路对延迟的要求。
2018-08-15 cs.IT math.IT
Wi-Fi Multi-Link Operation: An Experimental Study of Latency and Throughput
该研究基于5 GHz多信道频谱占用数据集，实验分析Wi-Fi MLO框架的时延与吞吐量性能，揭示不对称链路占用下的时延恶化现象及成因，并验证其对云游戏等时延敏感应用的增益。
2023-05-03 cs.IT cs.NI math.IT
Error-correcting codes for low latency streaming over multiple link relay networks
本文研究了流编码在多链路三节点中继网络中的低延迟应用性能。源希望通过中继向目的地发送一系列消息。每个消息必须在固定的解码延迟之后被重构。Fong等研究了一个链接连接每个节点的特殊情况。al [1]，以及Domanovitz et.等[2]。本文研究了三节点多链路拓扑结构。由于不同的信道条件，每个链路经受不同数量的擦除。推导了一个信息论上界，并给出了一个可实现的方案。该方案基于延迟谱的概念，合理地为各链路分配速率。将可实现的方案与两个基线方案和[2]中提出的方案进行了比较。实验结果表明，该方案获得了更高的速率比其他方案，并能达到上界，即使在非平凡的场景。该计划进一步扩展到处理不同的传播延迟在每个链接，以前没有考虑在文献中。在统计信道上的仿真结果表明，在实际模型下，该方案的性能优于较简单的基线。
2022-01-17 cs.IT math.IT
DMH-HARQ: Reliable and Open Latency-Constrained Wireless Transport Network
RPTU Kaiserslautern-Landau（莱布尼茨普法尔茨理工大学凯泽斯劳滕-兰道分校）；Tsinghua University（清华大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；NEC Laboratories Europe（欧洲NEC实验室）；Wuhan University（武汉大学）；German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）
DMH-HARQ通过动态多跳混合ARQ策略提升无线传输网络的端到端可靠性，优于传统ARQ和静态HARQ方法。
2026-01-02 cs.IT math.IT
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
Statistical Delay Control and QoS-Driven Power Allocation Over Two-Hop Wireless Relay Links
无线信道的时变特性通常使得数据传输的硬延迟界限难以保证。与此相反，具有小的违规概率的严格有界延迟已被广泛用于延迟服务质量（QoS）的表征和评估。现有的研究主要集中在单跳链路的时延控制上，本文提出了两跳无线中继链路上QoS驱动的功率分配方案，对解码转发（DF）中继传输下的端到端时延进行统计上界。具体来说，通过应用有效容量和有效带宽理论，我们首先分析了两个顶部每个独立的服务过程的延迟约束违反概率。然后，我们证明了一个有效的方法，为精确的延迟保证是使两个跳的延迟分布相同，然而，需要通过非对称的资源分配在两个跳。出于这一事实，我们制定和解决的优化问题，旨在最大限度地减少平均功耗，以满足指定的端到端的延迟约束违反概率在两跳中继链路。还进行了一组模拟结果显示的QoS要求，流量负载，和中继节点的位置上的功率分配下，我们提出的最佳方案的影响。
2011-04-30 cs.IT math.IT
Low Latency Wireless Ad-Hoc Networking: Power and Bandwidth Challenges and a Hierarchical Solution
本文研究了大规模无线自组织网络（WANET）中跳数的缩放问题，我们称之为网络延迟。大的网络延迟影响WANET中数据通信的所有方面，包括延迟、分组丢失、所需处理能力和存储器的增加。我们认为，在WANEQUALITY的网络管理和数据路由的挑战，可扩展的网络延迟。在物理方面，减少网络延迟对节点施加了显著更高的功率和带宽需求，这反映在一组新的界限中。在协议方面，设计能够保证数据包在可伸缩跳数内传递的分布式路由协议是一项具有挑战性的任务。为了解决这个问题，我们引入了多分辨率随机层次（MRRH），一种新的功率和带宽有效的WANET协议与可扩展的网络延迟。MRRH使用随机算法来建立和维护随机分层网络拓扑，该随机分层网络拓扑与所提出的路由算法一起可以保证数据分组在无线网络中的高效递送。对于大小为$N$的网络，MRRH可以提供仅为$O(\log^{3} N)$的平均延迟。MRRH的功率和带宽消耗被证明是\emph{nearly}最佳的延迟，它提供。因此，MRRH，是一个可证明的有效的候选人真正的大规模无线ad-hoc网络。
2006-04-06 cs.IT math.IT
Minimal Overhead ARQ Sharing Strategies for URLLC in Multi-Hop Networks
在多终端网络中实现超可靠和低延迟通信（URLLC）的问题最近由于车载网络中的新无线应用而获得了关注。在多跳网络的上下文中，这是多方通信的经典示例，最近的研究表明，基于自动重传请求（ARQ）的解码转发（DF）策略适合于URLLC，因为在节点上分布给定数量的ARQ的思想提供了对可靠性和延迟的特征的精细控制。受这些发展的启发，在这项工作中，我们提出了一个合作的ARQ共享策略URLLC在多跳网络。所提出的方案的核心是这样一个想法，即除了分配给自己的ARQ之外，每个节点还被赋予分配给其前一个节点的ARQ数量的知识。因此，每个节点只需要计算其前一个节点的不成功尝试的次数，然后借用未使用的ARQ，从而在不损害延迟约束的情况下提高了可靠性特征。使用数据包丢弃概率（PDP）的可靠性度量建议的合作策略，我们制定了一个优化问题，最大限度地减少PDP的总和约束的ARQ分配在所有节点上的总数。通过对PDP行为的理论分析，我们提出了低复杂度的算法来计算我们的策略的近似最优ARQ分布，并表明我们的策略优于现有的非合作策略。
2021-03-08 cs.IT math.IT
Communication Strategies for Low-Latency Trading
金融市场中延迟套利的可能性导致了在遥远的金融中心之间部署高速通信链路。这些链路是有噪声的，因此需要编码。在本文中，我们开发了一个博弈论模型的交易行为，两个交易者竞争捕捉延迟套利机会，使用二进制信号。不同的编码方案是在可靠性和延迟之间进行权衡的策略。当一个交易者有更好的渠道时，第二个交易者不应该竞争。对于统计上相同的信道，我们发现存在两种不同的信道噪声机制：存在唯一的纳什均衡，产生联系;存在两个不同赢家的纳什均衡。
2015-04-27 cs.IT math.IT q-fin.TR
Statistical Delay Tradeoffs in Buffer-Aided Two-Hop Wireless Communication Systems
本文分析了统计延迟约束对两跳无线通信链路可达速率的影响，其中源和目的地之间的通信是通过一个缓冲器辅助的中继节点来完成的。假设源节点和目的节点之间没有直接的链路，缓冲区辅助中继采用解码转发的方式将信息转发到目的节点。给定由最大延迟和延迟违反概率指定的统计延迟约束，确定任意两个级联队列上施加的统计延迟约束之间的权衡。有了这个特性，最大的恒定到达率，可以支持这个两跳链路通过确定作为一个函数的统计延迟约束，信号噪声比（SNR）在源和中继，和衰落分布的链路的有效容量。结果表明，在源节点和中继节点的缓冲区的非对称统计延迟约束可以提高可达速率。总体而言，统计延迟权衡可实现的吞吐量的影响。
2016-03-23 cs.IT math.IT
Wireless Surveillance of Two-Hop Communications
无线监控通过合法窃听可疑无线通信来保护公共安全变得越来越重要。研究了利用半双工合法监听器对两跳可疑通信链路进行无线监听的问题。通过探索可疑链路的两跳性质，监视器可以在以下三种窃听模式中自适应地选择以提高窃听性能：（I）\emph{passive eavesdropping}，用于拦截两跳以共同解码消息，（II）在第一跳上经由{ \emph{noise jamming} }的\emph{proactive eavesdropping}，以及（III）在第二跳上经由{ \emph{hybrid jamming} }的\emph{proactive eavesdropping}。在这两种主动窃听模式中，在一跳上的（噪声/混合）干扰是为了降低可疑链路的端到端通信速率，从而使拦截更容易在另一跳上。在这种设置下，我们最大限度地提高窃听率在监视器通过联合优化窃听模式的选择，以及噪声和混合干扰的发射功率。数值结果表明，窃听模式选择显着提高窃听率相比，每个单独的窃听模式。
2017-04-25 cs.IT math.IT
Improving Network Availability of Ultra-Reliable and Low-Latency Communications with Multi-Connectivity
超可靠和低延迟通信（URLLC）对服务质量和网络可用性有严格的要求。由于路径损耗和阴影的存在，要保证URLLC的严格要求并具有满意的通信范围是非常具有挑战性的。在本文中，我们首先提供了一个定量的定义，在短块长度制度的网络可用性：的概率，可靠性和延迟的要求，可以满足时，块长度的信道码是短的。然后，我们建立了一个框架，以最大限度地提高可用范围，定义为最大的通信距离受到网络可用性的要求，通过利用多连接。基本思想是使用设备到设备（D2D）和蜂窝链路来传输每个分组。考虑在D2D和蜂窝链路之间具有相关阴影的实际设置。此外，由于解码分组的处理延迟在URLLC中是不可忽略的，它对可用范围的影响进行了研究。通过比较不同传输模式的适用范围，得出了一些对传输模式选择的有益启示。仿真和数值结果验证了我们的分析，并表明多连接可以显着提高D2D和蜂窝链路的可用范围。
2018-06-17 cs.IT math.IT
Effective Capacity of Two-Hop Wireless Communication Systems
研究了一种两跳无线通信链路，其中源节点通过中间中继节点向目的节点发送数据。假设源节点和目的节点之间没有直接链路，中继节点采用解码转发的方式将信息转发到目的节点。假设源和中间中继节点都在作为缓冲区溢出概率的限制而施加的统计服务质量（QoS）约束下操作。在存在QoS约束的情况下，可以由该两跳链路支持的最大恒定到达率的特征在于通过确定作为源和中继处的QoS参数和信噪比的函数的此类链路的有效容量，以及链路的衰落分布。该分析是为全双工和半双工中继。通过这项研究，在源和中间中继节点的吞吐量的影响有缓冲区的限制。研究了不同节点的缓冲区约束之间的相互作用及其对性能的影响。确定了半双工中继中的最佳分时参数，并研究了半双工中继的性能。
2011-07-21 cs.IT math.IT
Technical Report on Optimal Link Scheduling in Millimeter Wave Multi-hop Networks with Space Division Multiple Access and Multiplexing
在本文中，我们研究的最大吞吐量可实现的最佳调度在多跳网络中具有高度定向天线阵列能够空分复用（SDM）在发射机和空分多址（SDMA）在接收机。该网络模型与未来的毫米波（mmWave）系统相关，该系统被期望实现具有非常高的数据率的自回程蜂窝网络，依赖于10-300 GHz之间的载波频率、具有非常大带宽的信道以及大量的天线元件，甚至在移动设备中。我们适应毫米波信道传播，天线阵列和链路速率模型的经典吞吐量最优和网络效用最大化（NUM）调度框架的多跳网络。定向天线增益、同时向多个目的地传输以及同时接收来自多个源的信号都是现有NUM文献中没有的新特性。我们验证了经典的NUM收敛引理在这组新的约束条件下仍然有效，并讨论了一系列算法来实现或近似最优最大背压（MBP）解决方案的性能。最后，我们的分析作为一个潜在的改善蜂窝网络吞吐量容量的估计，由于SDM/SDMA技术和多跳的集成。
2019-01-25 cs.IT math.IT
On feedback in Gaussian multi-hop networks
反馈的研究主要局限于单跳通信环境。在本文中，我们考虑高斯网络的源和目的地可以通信的帮助下，中间中继多跳。我们假设网络中的链接可以是双向的，提供反馈的机会。我们提出以下问题：在链路的两个方向上的信息传输对于最大化网络中的端到端通信速率是否至关重要？同样地，每个双向链路中的一个方向（更一般地，至少有一个链路形成一个循环）是否可以关闭，而网络的容量仍然大致保持不变？我们发现，在任何任意高斯网络的双向边和周期和单播流量，我们总是可以确定一个有向的非循环子网，大约保持原来的网络的容量。对于具有多址接入和广播业务的高斯网络，非循环子网络足以实现原始网络的容量区域中的每个速率点，然而，可能不存在维持整个容量区域的单个非循环子网络。另一方面，对于具有多播和多个单播流量的网络，可能迫切需要跨某些链路的双向信息流以最大化端到端容量区域。这些结果可以被视为概括的结论反馈的有用性，在各种单跳高斯设置，可以提供机会，简化操作高斯多跳网络。
2014-07-15 cs.IT math.IT
Throughput and Latency of Acyclic Erasure Networks with Feedback in a Finite Buffer Regime
有限缓冲区擦除网络的精确马尔可夫建模分析是一个非常困难的问题，由于在系统中的大量的状态。在这样的网络中，分组丢失是由于链路擦除或被满缓冲区阻塞。在本文中，我们提出了一种新的方法，迭代估计网络的性能参数，更重要的是减少了计算复杂性相比，精确的分析。这是第一个工作，分析研究了有限内存的影响，一般有线非循环网络的吞吐量和延迟与擦除链路。作为一个案例研究，随机数据包路由方案与理想的反馈的链接。提出的框架产生了一个相当准确的估计的概率分布的缓冲区占用的中间结点，使用它，我们不仅可以识别拥塞和饥饿的节点，而且还获得解析表达式的吞吐量和平均延迟的数据包在网络中。这里提出的理论框架可以应用于许多有线网络，从互联网到更未来的应用，如各种通信和网络编码场景下的片上网络。
2010-12-13 cs.IT math.IT
Spectrum-Sharing Multi-Hop Cooperative Relaying: Performance Analysis Using Extreme Value Theory
在频谱共享的认知无线电系统中，由于主用户对可容忍干扰功率的限制，次用户的发射功率必须非常低。为了扩大二次传输的覆盖范围并减小相应的干扰区域，可以对二次发送器和接收器之间的通信实施多跳放大转发（AF）中继。本文讨论了这种有前途的技术的基本限制。具体而言，频谱共享多跳AF中继的性能的主要系统参数的影响进行了研究。为此，在每个节点沿多跳链路的最优发射功率分配首先解决。然后，利用极值理论研究了中继路径端到端信噪比上下限的极限分布函数，结果表明，无论中继跳数多少，多跳链路的分集增益始终为1.另一方面，编码增益与次级发射机处的最优注水功率分配的水位成比例，并且与每跳处的期望链路与干扰链路的大尺度路径损耗比成比例，而与目的地处的累积噪声（即，中继数目与噪声方差的乘积）成反比。这些重要的发现不仅揭示了二次传输的性能，而且有利于系统设计者提高未来频谱共享合作系统的效率。
2013-11-20 cs.IT math.IT
Throughput-Outage Scaling Behaviors for Wireless Single-Hop D2D Caching Networks with Physical Model -- Analysis and Derivations
在协议模型的假设下，已经广泛地研究了用于单跳高速缓存辅助的设备到设备（D2 D）通信的吞吐量-中断缩放定律。然而，物理模型下的相应性能还没有被探索，特别是它仍然不清楚是否链路级功率控制和调度可以提高渐近性能。因此，本文研究了考虑一般物理信道模型的高速缓存辅助单跳D2 D网络的吞吐量中断缩放定律。通过考虑网络的等吞吐量的假设和没有，我们分析了相应的外边界，并提供可实现的性能分析。结果表明，当考虑等吞吐量假设时，使用链路级功率控制和调度不能改善缩放定律。另一方面，当不考虑等吞吐量的假设，我们表明，提出的双时隙框架与适当的链路级功率控制和调度可以显着提高吞吐量中断缩放定律，其中的基本概念是首先区分链路根据其通信距离，然后提高吞吐量的链路与小通信距离。
2021-06-01 cs.IT cs.NI math.IT
Latency Optimization for Wireless Federated Learning in Multihop Networks
ECE Department, University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校电子与计算机工程系）；VinUniversity（文大学）
针对多跳无线联邦学习的时延最小化问题，提出PAFL框架与结合能量收集的联合优化算法，实现最高69.37%的时延降低。
2025-06-08 cs.AI cs.IT cs.NI
