Limits on the Capacity of In-Band Full Duplex Communication in Uplink Cellular Networks
同时同信道发送和接收，被表示为带内全双工（FD）通信，已经被提升为用于提高蜂窝网络的频谱效率的有吸引力的解决方案。然而，除了自干扰问题之外，交叉模式干扰（即，在上行链路和下行链路之间）对蜂窝网络中FD通信的部署施加了主要障碍。更具体地，当与下行链路对应物相比时，由于上行链路有限的传输功率和可靠的操作，下行链路到上行链路干扰表示FD操作的性能瓶颈。虽然FD通信对下行链路性能的积极影响已在文献中得到证明，但其对上行链路传输的影响却被忽略。本文重点研究了FD蜂窝网络中下行干扰对上行传输的影响，以了解FD通信是否有利于上行传输，以及如果是，则适用于哪种类型的网络。为了量化预期的性能增益，我们推导出一个封闭的形式表达的最大可实现的上行链路容量在FD蜂窝网络。相反，下行链路的容量总是提高FD通信，我们的研究结果表明，上行链路的性能可能会提高或降低，这取决于相关的网络参数。特别是，我们表明，基站（BS）的强度有一个更突出的上行链路性能的影响比他们的发射功率。
2015-11-17 cs.IT cs.NI math.IT
Full-Duplex Transceiver for Future Cellular Network: A Smart Antenna Approach
在本文中，我们提出了一种用于全双工（FD）eNodeB（eNB）和FD用户设备（UE）收发器的收发器架构。对于FD通信，即，同时的带内上行链路和下行链路操作，可以在上行链路和下行链路中向UE分配相同的子载波。因此，与传统LTE相反，我们提出将单载波频分多址（SC-FDMA）用于下行链路以及将其用于上行链路的传统方法。在eNB处使用多个天线以及在下行链路中使用奇异值分解（SVD）允许多个用户（MU）在相同的子载波集合上操作。在上行链路中，使用具有最优排序的连续干扰消除（SSIC-OO）算法来解耦在相同子载波集合中操作的UE的信号。采用智能天线方法，其防止在UE的下行链路中来自共享相同子载波的其它UE的上行链路信号的干扰。该方法包括在UE处使用多个天线来形成朝向eNode的定向波束和朝向其他UE的空值。所提出的架构导致蜂窝网络的每个小区的整体频谱效率的显著提高。
2015-09-10 cs.IT cs.NI math.IT
Full-Duplex Device-to-Device Collaboration for Low-Latency Wireless Video Distribution
对视频服务不断增长的需求是无线蜂窝数据网中不断增长的业务的主要驱动力。最近已经提出了无线视频分发方案以经由设备到设备（D2 D）通信来卸载数据。这些卸载方案增加了蜂窝网络的容量并减少了端到端延迟，有助于满足对高质量视频的急剧增长的需求。在本文中，我们提出了一种新的方案，通过利用全双工（FD）D2 D通信在两种情况下，在蜂窝网络上的视频分发;场景一：两个节点交换所需的视频文件同时与对方，和场景二：每个节点可以同时发送和接收来自两个不同的节点。在后一种情况下，中间收发器可以服务于一个或多个用户的文件请求，同时从附近的另一个设备捕获其期望的文件。分析和仿真结果被用来比较所提出的方案与其半双工（HD）对应在相同的发射机建立标准，以显示可实现的增益的FD-D2 D方案在视频内容交付，在总吞吐量和延迟。
2017-04-18 cs.NI
Dynamic Resource Allocation in Next Generation Cellular Networks with Full-Duplex Self-backhauls
随着小小区网络的密集部署，用于小小区基站（SBS）的低成本回程方案引起了极大的关注。使用蜂窝通信技术的自回程被认为是有前途的解决方案。虽然已经在小小区网络中的自回程方面做了一些出色的工作，但是其中的大多数没有考虑全双工（FD）和大规模多输入多输出（MIMO）技术的最新进展。在本文中，我们提出了一个自回程方案的小小区网络相结合的FD和大规模MIMO技术。在我们提出的方案中，宏基站（MBS）配备了大量的MIMO天线，和SBS具有FD通信能力。通过将SBS视为\textit{special}宏用户，可以实现用户的接入链路和SBS的回程链路在同一频率上的同时传输。此外，考虑到层间和层内干扰的存在，我们制定的MBS和SBS的功率分配问题作为一个优化问题。由于功率分配问题是一个非凸问题，我们通过逐次凸逼近法（SCAM）和变量变换将原问题转化为一个凸规划差分（DCP），然后使用基于约束凹凸过程（CCCP）的迭代算法求解。最后，在不同的系统配置下进行了大量的仿真，以验证所提出的方案的有效性。
2016-11-19 cs.NI
Full-Duplex and Dynamic-TDD: Pushing the Limits of Spectrum Reuse in Multi-Cell Communications
虽然在蜂窝网络中全双工和动态时分双工有望提高频谱效率，但到目前为止，它们的潜力受到干扰增加的挑战。虽然以前的研究已经表明，自干扰可以被抑制到足够的水平，我们表明，交叉链路干扰的两种传输模式，特别是从基站到基站，是在多小区网络的剩余的挑战，限制了上行链路的性能。使用低复杂度的波束成形技术，我们表明，这种干扰可以减轻，全双工和动态时分双工可以大大增加多小区网络的容量。我们的研究结果表明，如果我们可以控制全双工的交叉链路干扰，那么我们可以几乎增加一倍的多小区网络容量以及用户吞吐量。因此，本文中的技术有潜力，使一个顺利的全双工引入蜂窝系统。
2020-10-21 cs.IT cs.NI eess.SP
How to Split UL/DL Antennas in Full-Duplex Cellular Networks
为了进一步提高全双工通信的潜力，网络可以在基站或用户设备处采用多个天线。为此，采用当前无线电的网络通常通过波束成形技术来处理自干扰和多用户干扰。虽然以前的作品研究波束成形设计，以提高频谱效率，如何分裂的天线在基站的上行链路和下行链路之间的全双工网络的基本问题还没有严格调查。本文解决了这个问题，把天线分裂作为一个二元非线性优化问题，以最小化接收到的数据符号的总和均方误差。结果表明，这是一个NP难问题。这个组合问题处理的等效配方，迭代凸逼近，和一个二元松弛。所提出的算法是保证收敛到一个平稳的解决方案的放松问题，比穷举搜索的复杂性小得多。数值结果表明，所提出的解决方案是接近最佳的高和低自干扰能力的情况下，而通常假设的天线分裂是远离最佳的。对于大量的天线，一个简单的天线分裂是接近所提出的解决方案。这揭示了天线分裂的重要性与天线的数量成反比。
2018-05-23 cs.IT cs.NI eess.SP
On Improving Capacity of Full-Duplex Small Cells with D2D
全双工（FD）通信的最新发展承诺使用自干扰消除（SIC）技术使蜂窝网络的容量加倍。具有设备到设备（D2D）通信链路的FD小小区可以实现未来蜂窝网络（5G）的预期容量。在这项工作中，我们考虑联合调度和动态功率算法（DPA）的单小区FD小小区网络与D2D链路（D2DLs）。我们制定的最佳用户选择和功率控制作为一个非线性规划（NLP）优化问题，以获得最佳的用户调度和传输功率在一个给定的TTI。我们的数值结果表明，使用DPA提供了更好的整体吞吐量性能比全功率传输算法（FPA）。此外，同时传输（上行链路（UL）、下行链路（DL）和D2D的组合）在80%的时间发生，从而增加了频谱效率和网络容量。
2016-06-23 cs.IT cs.NI math.IT
Providing End-to-End Delay Guarantees for Multi-hop Wireless Sensor Networks over Unreliable Channels
无线传感器网络已越来越多地用于大面积的实时监控。在这样的应用中，重要的是支持端到端的延迟约束的数据包交付，即使相应的流需要多跳传输。除了延迟约束之外，实时监控的每个流可能需要对满足延迟约束的分组的吞吐量的一些保证。此外，由于无线传感器网络通常部署在具有挑战性的环境中，因此特别考虑不可靠的无线传输的影响是很重要的。在本文中，我们研究的问题，提供端到端的延迟保证多跳无线网络。我们提出了一个模型，共同考虑端到端的延迟约束和流量的吞吐量要求，需要多跳传输，无线传输的不可靠性。我们开发了一个设计可行性最优政策的框架。然后，我们证明了这个框架的效用，考虑两种类型的系统：一个传感器配备了全双工无线电，另一个传感器配备了半双工无线电。当传感器配备全双工无线电时，我们提出了一种在线分布式调度策略，并证明了该策略是可行的最优。我们还提供了一个启发式的传感器配备半双工无线电系统。我们表明，这种启发式仍然是可行的最佳的一些拓扑结构。
2012-04-19 cs.NI
On the Stability of a Full-Duplex Aloha Network
这封信提供了全双工大型网络稳定性的第一个特征。通过随机几何工具，关键的性能指标，如延迟和最大稳定到达率推导出的非饱和系统，并比较半双工对应，也占不完善的自干扰消除。该分析更好地确定了全双工优势对于稀疏网络是突出的，而在密集拓扑中，残余自干扰可能会阻碍可实现的增益。
2016-09-16 cs.NI
Hybrid Scheduling in Heterogeneous Half- and Full-Duplex Wireless Networks
全双工（FD）无线是一种有吸引力的通信范例，具有提高网络容量和减少无线网络中的延迟的高潜力。尽管在物理层开发上取得了重大进展，但与开发用于由传统半双工（HD）和新兴FD设备组成的异构网络的介质访问控制（MAC）协议相关联的挑战尚未得到完全解决。因此，我们专注于设计和性能评估的调度算法的基础设施为基础的异构HD-FD网络（由HD和FD用户）。我们首先表明，集中式贪婪最大调度（GMS）是吞吐量最优的异构HD-FD网络。我们提出了混合GMS（H-GMS）算法，GMS的分布式实现，结合GMS和基于随机访问机制。我们证明了H-GMS是吞吐量最优的。此外，我们分析了H-GMS的延迟性能，推导出平均队长的下界。我们进一步证明了HD节点升级到FD节点在单个节点和整个网络的吞吐量增益方面的好处。最后，我们评估的性能H-GMS及其变种的吞吐量，延迟，FD和HD用户之间的公平性，通过广泛的模拟。我们表明，在异构HD-FD网络中，H-GMS实现了16- 30倍的延迟性能，并将HD和FD用户之间的公平性提高了50%，与完全分散的Q-CSMA算法相比。
2018-11-26 cs.NI
CoMPflex: CoMP for In-Band Wireless Full Duplex
在这封信中，我们考虑使用两个空间分离和协调的半双工（HD）BS的全双工（FD）蜂窝基站（BS）的仿真。所提出的系统被称为CoMPflex（用于带内无线全双工的CoMP），并且在给定时刻，它服务于两个HD移动站（MS），一个在上行链路中，一个在下行链路中。我们评估我们的计划的性能，通过使用一维Wyner模型的几何扩展，它考虑到设备之间的距离。结果表明，CoMPflex导致收益的总和率和能源效率相对于普通FD，以及相对于一个基线计划的基础上单向交通。
2015-10-30 cs.IT cs.NI math.IT
Analysis of Half-Duplex Two-Node Slotted ALOHA Network With Asynchronous Traffic
针对两节点半双工、异步到达的时隙 ALOHA 网络，论文提出基于状态相关队列的排队论模型，精确推导各节点时延与稳定区域，并通过数值结果验证模型准确性。
2023-07-12 cs.NI cs.SY eess.SY
Area Spectral Efficiency and Coverage for Mixed Duplexing Networks with Directional Transmissions
在本文中，我们考虑一个系统的小型小区假设全双工（FD）能力的基站（BS）和半双工（HD）的用户设备（UE）。本文研究了一个由FD和HD小区组成的混合蜂窝系统，当基站使用定向传输时。所提出的系统的基于随机几何的模型被用于推导BS和UE两者的覆盖和区域频谱效率（ASE）。在不同的方向性程度下，在BS的FD细胞对混合系统的性能的影响。我们表明，使定向传输在BS产生显着的ASE和覆盖增益在下行链路和上行链路方向。在定向传输的情况下，ASE随着FD小区的数量而快速增加，而由于FD操作而导致的覆盖率下降显著降低。
2017-08-29 cs.NI
Optimal and Approximation Algorithms for Joint Routing and Scheduling in Millimeter-Wave Cellular Networks
毫米波（mmWave）通信是一种很有前途的技术，可以应对5G数据流量的指数增长。这样的网络通常需要非常密集的基站部署。这些基站的一个子集，即所谓的宏基站，具有与核心网络的高带宽连接，而中继基站则以无线方式连接。为了降低成本并增加灵活性，需要无线回程来连接宏到中继以及中继到中继基站。毫米波通信的特性要求路由和调度的新范例。本文研究了不同干扰模型下的调度算法。为了展示调度方法，我们研究了最大吞吐量公平调度问题。然而，所提出的算法可以很容易地扩展到其他问题。针对全双工网络中无干扰模型，提出了一种高效的多项式时间调度方法--{ \em面向调度优化}。此外，我们证明了这个问题是NP-难的，如果我们假设成对链路干扰模型或半双工无线电。针对这些NP难问题，提出了基于分数加权着色的近似算法。在无干扰模型下，针对半双工网络提出了近似算法并行数据流调度算法。它比基于分数加权着色的算法具有更好的逼近比，甚至达到了均匀正交回程网络的特殊情况下的最优解。
2020-07-06 cs.NI
Probabilistic Analysis of Operating Modes in Cache-Enabled Full-Duplex D2D Networks
随着各种移动应用的广泛获取，由于对高数据率的指数增长的需求，蜂窝网络正面临挑战，这对移动核心网络和回程链路造成了很大的负担。支持缓存的设备到设备（D2 D）通信被认为是第五代（5G）蜂窝网络的关键使能器之一，是缓解该问题的有前景的解决方案。然而，传统的半双工（HD）通信可能不足以在D2 D链路上提供足够快的内容递送，以便满足新兴D2 D应用的严格延迟目标。带内全双工（FD）具有允许同时发送和接收的能力，可以提供更多的内容交付机会，从而提高频谱效率并减少延迟。然而，考虑到用户设备中缓存的内容的随机性质和用户的随机请求，不太可能将内容交换协作中的所有涉及节点都视为纯HD或FD网络。在本文中，我们的目的是分析的D2 D节点，其中每个节点被赋予FD能力，并利用一个更现实的缓存策略的有限网络的缓存的角度。我们对任意设备的所有可能的操作模式进行建模和分析，我们计算每个模式的发生概率以及在所有可能模式下操作的节点的概率质量函数（PMF）。我们的分析具体地分析了所有可能的结果，这些结果强烈依赖于缓存参数的随机性，从而对缓存性能和启用缓存的FD-D2 D网络的所有可能结果有了准确的了解。
2021-05-01 cs.NI
Relay-assisted Multiple Access with Full-duplex Multi-Packet Reception
研究了随机接入多用户网络中全双工协作中继的效果。首先，我们模型的自干扰，由于全双工操作，假设多个数据包接收能力的中继和目的地节点。在源节点处的业务被认为是饱和的，并且没有其自己的分组的协作中继在到目的地的传输失败时将其成功接收的源分组存储在其队列中。我们得到的中继，如到达率和服务率，稳定性条件，平均队列长度的关键性能指标的解析表达式，作为传输概率的函数，自干扰系数，和链路的中断概率。此外，我们研究了中继节点和自干扰系数对每个用户和聚合吞吐量，以及每个数据包的平均延迟的影响。我们发现，完美的自干扰消除起着至关重要的作用时，SINR阈值很小，因为它可能会导致更差的性能相比，半双工的情况下，吞吐量和延迟。这是因为在某些条件下，完美的自干扰消除会导致中继处的不稳定队列。
2015-02-26 cs.IT cs.NI math.IT
Full Duplex Operation for Small Cells
全双工（FD）通信具有在链路级使半双工（HD）系统的容量加倍的潜力。然而，FD操作增加了每个通信链路上的总干扰，这限制了容量的提高。在本文中，我们研究了在室内和室外环境中，假设FD基站（BS）和HD用户设备（UE），在资源管理的小型多蜂窝系统中，类似于LTE的TDD变体，可以实际实现多少潜在的加倍。我们专注于低功耗的小型蜂窝系统，因为它们更适合于FD操作给出实际的自干扰消除限制。提出了一种用于多小区场景的联合UE选择和功率分配方法，其中，当混合调度策略通过将UE与适当的功率电平配对以减轻相互干扰而提供吞吐量优势时，混合调度策略分配FD时隙，但否则默认为HD操作。针对该算法寻找全局最优解的复杂性，提出了一种基于启发式贪心算法的次优UE选择方法和一种基于几何规划的功率分配方法。实际的自干扰消除，天线和电路，它示出了所提出的混合FD系统实现高达94%的吞吐量提高在下行链路中，在上行链路中，在室内多小区的情况下，在下行链路中的HD系统相比，在上行链路中的92%，在室外多小区的情况下，在下行链路中的54%，在上行链路中的61%。此外，我们还比较了FD操作的能量效率。
2015-09-30 cs.IT cs.NI math.IT
Cellular Controlled Delay TCP (C2TCP)
蜂窝网络具有特殊的特性，包括高度可变的信道，快速波动的容量，深每个用户的缓冲区，自我造成的排队延迟，无线电上行链路/下行链路调度延迟等，这些显着的属性使得在蜂窝网络中实现低延迟和高吞吐量的问题比在有线网络更具挑战性。这就是为什么在这种环境中，TCP及其风格（通常为有线网络设计）表现不佳的原因。为了应对这些挑战，我们提出了C2 TCP，一个灵活的端到端的解决方案，针对需要高吞吐量和低延迟的蜂窝网络中的交互式应用。C2 TCP站在基于丢失的TCP之上，并使其具有延迟敏感性，而不需要任何网络状态分析，信道预测或复杂的速率调整机制。C2 TCP背后的关键思想是通过研究移动时间窗口中数据包的本地最小延迟来吸收不可预测的蜂窝信道的动态，并对蜂窝网络的容量变化做出非常快的反应。通过使用来自五个商用LTE和3G网络的痕迹进行广泛的基于痕迹的评估，我们比较了C2 TCP与各种TCP变体以及包括BBR、Verus和Scrum在内的最先进方案的性能。结果表明，平均而言，C2 TCP优于这些方案，并实现较低的平均和第95百分位数的数据包延迟。
2018-07-07 cs.NI
Capacity and Delay Tradeoff of Secondary Cellular Networks with Spectrum Aggregation
蜂窝通信网络受到冗余容量的困扰，这导致网络资本投资的低利用率和成本效益。可以利用冗余容量来提供超弹性和延迟容忍的辅助流量。在本文中，我们提出了一个分析框架，研究容量延迟权衡的弹性/二级业务在大规模蜂窝网络与频谱聚合。我们的框架集成了随机几何和排队论模型，并给出了分析的见解的容量延迟性能的干扰限制制度。封闭形式的结果得到表征的平均延迟和延迟分布的功能，每个用户的吞吐量。频谱聚合，用户和基站（BS）的密度，流量会话的有效载荷，和主要的流量动态的容量延迟权衡关系的影响进行了研究。导出了基本容量极限，揭示了其标度行为。我们的分析表明，通过蜂窝网络提供二次通信服务的可行性，并强调了一些关键的设计问题。
2016-12-28 cs.NI
Resource allocation in OFDMA networks with half-duplex and imperfect full-duplex users
最近的研究表明带内全双工（FD）无线通信的可行性，其中无线电在同一频带中同时发送和接收。由于其增加容量的潜力，分析包含全双工设备的蜂窝网络的性能至关重要。在本文中，我们考虑最大化的下行链路和上行链路的加权和速率的单小区OFDMA网络，该网络由一个不完美的FD基站（BS）和半双工和不完美的全双工移动用户的混合。为此，子信道分配和功率分配的联合问题进行了研究，并提出了一个两步的解决方案。提出了一种将每个子信道分配给一对上下行用户的启发式算法，该算法具有多项式复杂度。利用两凹函数差法将功率分配问题转化为凸性问题，并得到了迭代解。仿真结果表明，当所有用户和基站都是完美FD节点时，网络吞吐量可以提高一倍，否则，网络性能的提高会受到节点间干扰和自干扰的限制。我们还研究了自干扰消除能力和FD用户的百分比在室内和室外场景下对网络性能的影响。
2016-05-06 cs.IT cs.NI math.IT
Nonlinear Self-Interference Cancellation for Full-Duplex Radios: From Link- and System-Level Performance Perspectives
LTE演进的一项有前途的技术是全双工无线电，这一创新有望使频谱效率翻倍。为了在实践中实现全双工，主要的挑战是克服自干扰，为了做到这一点，研究人员已经开发了自干扰消除技术。由于大多数无线收发器使用功率放大器，特别是在蜂窝系统中，研究人员揭示了非线性自干扰消除的重要性。在这篇文章中，我们首先探讨了几种非线性数字自干扰消除技术。然后，我们提出了一个低复杂度的预校准为基础的非线性数字自干扰抵消技术。接下来，我们讨论关于参考信号分配和每种技术的开销的问题。对于性能评估，我们通过实时原型和链路/系统级仿真进行了广泛的测量。对于链路级分析，我们测量每种技术的消除自干扰量。我们还通过基于3D光线跟踪的模拟来评估系统级性能。数值结果证实了显着的性能改善，即使在干扰有限的室内环境中的半双工系统。
2017-02-15 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation in Heterogenous Full-duplex OFDMA Networks: Design and Analysis
最近的研究表明全双工（FD）双向无线通信的可行性。由于其增加容量的潜力，分析包含全双工设备的蜂窝网络的性能至关重要。在本文中，我们考虑最大化的下行链路和上行链路的加权和速率的FD异构OFDMA网络中，每个小区由一个不完美的FD基站（BS）和混合的半双工和不完美的全双工移动用户。为此，首先，研究了单小区网络的子信道分配和功率分配的联合问题。然后，所提出的算法进行了扩展，以解决FD异构网络的优化问题，其中考虑到小区内和小区间的干扰。仿真结果表明，在单小区网络中，当所有用户和基站都是完美FD节点时，网络吞吐量可以提高一倍。否则，性能改善受到小区间干扰、节点间干扰和自干扰的限制。我们还调查了室内和室外场景下FD用户的百分比对网络性能的影响，并分析了FD节点的自干扰消除能力对网络性能的影响。
2018-02-08 cs.NI
Systematic Network Coding with the Aid of a Full-Duplex Relay
多跳无线网络的系统网络编码的表征是理解保持系统结构的网络的复杂性和延迟性能之间的权衡的关键。本文研究了中继信道的情况下，源的目标是提供一个给定数量的数据包的中继的帮助下，接收器。源使用一个频率向接收器和中继器两者广播，而中继器使用另一频率用于向接收器的传输，从而允许中继器的全双工操作。我们分析了两种类型的中继的解码复杂度和延迟性能：一种是从源代码的系统结构，另一种是不。系统中继器在接收时转发未编码的分组，但是在从源接收到第一编码分组之后向接收器发送编码分组。另一方面，非系统中继总是发送先前接收的分组的线性组合。我们通过分析表征预期的传输完成时间以及中继转发的未编码数据包的数量来比较这两种替代方案的性能。我们的数值结果表明，对于源和接收器之间的信道差，保留在中继的系统结构（i）允许接收器接收的未编码的数据包的数量显着增加，从而降低解码复杂度，（ii）保持接近最佳的延迟性能。
2012-03-30 cs.NI
User Point Processes in Cellular Networks
并发用户的点过程对于蜂窝网络的分析是至关重要的，特别是对于上行链路和全双工通信。我们分析了两个流行的模型的属性。对于第一个，我们提供了一个准确的表征对相关函数从用户和基站的角度来看，这是适用于近似用户过程的泊松和Ginibre点过程。对于第二个模型，其中包括第一个模型渐近，我们研究了细胞空置概率，空置和占用细胞的平均面积，用户基站的距离，并在轻，重负荷制度的对相关函数。
2016-11-25 cs.DM cs.IT cs.NI
Bounding Queue Delay in Cellular Networks to Support Ultra-Low Latency Applications
目前大多数的主动队列管理（AQM）的设计有重大的问题，包括严重的困难，被调整为高度波动的蜂窝接入链路带宽。因此，大多数蜂窝网络提供商要么放弃使用AQM，要么为其使用保守的离线配置。然而，这些选择将显著地影响新兴的交互式和高度延迟敏感的应用（诸如虚拟现实和车辆到车辆通信）的性能。因此，在本文中，我们调查现有的主动队列管理计划的问题，并表明他们是不合适的选择，以支持超低延迟应用程序在一个高度动态的网络，如当前和未来的蜂窝网络。此外，我们认为实现良好的性能并不一定来自复杂的丢弃率计算算法或复杂的AQM技术。因此，我们提出了一个非常简单和部署友好的主动队列管理计划，以约束服务的数据包的排队延迟，并支持超低延迟的应用。我们已经评估了BoDe在广泛的跟踪为基础的评估，使用蜂窝跟踪从3个不同的服务提供商在美国和比较其性能与国家的最先进的AQM设计，包括CoDel和PIE下的各种流媒体应用程序，视频会议应用程序，和各种最近提出的TCP协议。结果表明，尽管BoDe的简单的设计，它优于其他计划，并实现显着降低排队延迟在所有测试的情况下。
2019-08-02 cs.NI
C2TCP: A Flexible Cellular TCP to Meet Stringent Delay Requirements
由于当前广泛可用的网络协议/系统主要是面向吞吐量的设计，因此满足诸如蜂窝网络上的虚拟现实和车辆到车辆通信的新应用的严格延迟要求需要新的网络协议/系统设计。C2 TCP是朝着这个新设计方向的努力。C2 TCP的灵感来自于网络中的主动队列管理（AQM）设计，如RED和CoDel，并缺乏一个灵活的端到端（e2 e）的方法，可以适应不同的应用程序的QoS要求，而无需修改任何网络设备。它应对了蜂窝网络中实现超低延迟的独特挑战（包括高度可变的信道，深的每用户缓冲区，自我造成的排队延迟，无线电上行链路/下行链路调度延迟），并旨在满足不同应用的严格延迟要求，同时最大限度地提高吞吐量。C2 TCP工作在经典的面向吞吐量的TCP之上，并适应各种目标延迟，而不需要任何信道预测，网络状态分析或复杂的速率调整机制。我们在真实环境和广泛的基于跟踪的仿真中评估了C2 TCP，并将其性能与不同的TCP变体和最先进的方案进行了比较，这些方案包括PCC-Vivace，Google的BBR，Verus，Sunday，TCP Westwood和Cubic。结果表明，C2 TCP优于所有这些方案，并实现较低的平均延迟，抖动，和第95百分位延迟的数据包。
2018-12-03 cs.NI
Economics of WiFi Offloading: Trading Delay for Cellular Capacity
由于智能手持设备和高流量应用的激增，蜂窝网络正面临严重的流量过载。一种经济实用的解决方案是通过WiFi卸载蜂窝数据。最近的理论和实验研究表明，一种称为延迟WiFi卸载的方案可以通过延迟用户的数据和利用移动性来显著节省蜂窝容量，从而增加遇到WiFi AP（接入点）的机会。尽管WiFi卸载在缓解移动数据爆炸方面具有巨大潜力，但其成功在很大程度上取决于向用户和运营商提供的经济激励，以部署和使用延迟卸载。在本文中，我们研究了多少经济利益可以产生由于延迟WiFi卸载，通过建模的垄断提供商和用户之间的两阶段序列博弈的基础上的市场。我们还提供了大量的数值计算结果，使用一组参数从实际的跟踪和思科的预测流量统计数据在2015年。在分析和数值结果中，我们模拟了各种实际情况和控制旋钮的流量需求和愿意支付的用户，时空依赖的定价和流量，以及不同的定价和延迟容忍。我们证明，延迟的WiFi卸载有相当大的经济效益，其中增加范围从21%到152%的供应商的收入，从73%到319%的用户的盈余，相比现场的WiFi卸载。
2012-12-31 cs.GT cs.NI
Full-duplex in 5G Small Cell Access: SystemDesign and Performance Aspects
自干扰消除算法的最新成就使得全双工（FD）在5G无线电接入系统中的潜在应用成为可能。5G中数据流量的指数增长可以通过拥有更多的频谱和更高的频谱效率来支持。FD通信通过在相同的频段中实现同时的上行链路和下行链路传输来使频谱效率加倍。然而，对于具有服务于多个用户（UE）的FD基站（BS）的蜂窝接入网络，如果不适当地解决，则由于FD操作而导致的附加BS到BS和UE到UE干扰可能会降低性能增益。在这篇文章中，我们解决了实际的系统设计方面，利用FD增益在网络规模。我们提出了有效的参考信号设计，低开销的信道状态信息反馈和信令机制，使FD操作，并开发低复杂度的功率控制和调度算法，以有效地减轻新的干扰FD操作。我们通过详细的LTE PHY/MAC建模，在各种部署场景和流量环境中广泛评估FD网络范围内的性能。我们证明，FD不仅可以实现可观的吞吐量增益（1.9倍），而且显着的传输延迟减少~（5- 8倍）相比，半双工系统。
2019-03-23 cs.NI eess.SP
Modeling and Performance Analysis of Full-Duplex Communications in Cache-Enabled D2D Networks
支持缓存的设备到设备（D2D）通信被广泛认为是新兴的第五代（5G）蜂窝网络架构的关键组件之一。然而，传统的半双工（HD）传输可能不足以在D2D链路上提供足够快的内容递送，以便满足新兴D2D应用的严格延迟目标。带内全双工（FD）具有允许同时发送和接收的能力，可以通过提供更多的内容交付机会来提高频谱效率并减少延迟。在本文中，我们考虑一个有限的网络D2D节点，其中每个节点被赋予FD能力。我们首先仔细列出任意设备的所有可能的操作模式，使用这些模式计算在任何给定时间主动传输的设备数量。然后，我们表征网络性能的成功概率，这取决于内容的可用性，信号干扰比（SIR）分布，以及D2D接收机的操作模式。我们的分析具体表明，缓存决定了系统的性能在较低的目标SIR阈值，而干扰决定了性能在较高的目标SIR阈值。
2018-02-07 cs.IT cs.NI math.IT
Characterizing Delay and Control Traffic of the Cellular MME with IoT Support
高级蜂窝网络的主要用例之一由大规模物联网（MIoT）表示，即，大量物联网设备向蜂窝网络基础设施传输数据。为了使蜂窝MIoT成为现实，需要专门为支持物联网而设计的数据传输和控制程序。出于这个原因，3GPP引入了控制平面蜂窝物联网优化，该优化预见了简化的承载实例化，其中移动性管理实体（MME）处理控制和数据流量。因此，MME的性能变得至关重要，适当扩展其计算能力可以决定整个网络有效解决MIoT的能力。特别地，考虑到虚拟化网络和对计算资源的有效分配的需求，随着MIoT业务负载的变化，表征MME性能是至关重要的。我们通过呈现将物联网源的数量与请求承载的速率联系起来的紧凑、封闭形式的表达式，以及这种速率与物联网数据引起的延迟来解决这一需求。我们表明，我们的分析，通过测试台实验的支持和验证，通过大规模的模拟，是一个有价值的工具，使有效的扩展决策，在虚拟化的蜂窝核心网络。
2020-01-01 cs.NI
Uplink Energy-Delay Trade-off under Optimized Relay Placement in Cellular Networks
中继节点增强架构被认为是一种可行的解决方案，以提高覆盖范围和容量的当今蜂窝网络。除了许多期望的特征之外，这些架构还减小了用户与网络节点之间的平均距离，从而允许用户在上行链路上进行传输时节省电池。在本文中，我们调查这些节省的程度，通过优化中继节点部署的上行链路能量消耗每发送比特，同时考虑到最小的上行链路平均用户延迟，必须保证。首先提出了一种新的上行链路中继网络性能评估框架来研究这种能量-延迟权衡。然后运行模拟退火以在延迟约束下找到优化的中继放置解决方案;使用外部惩罚函数以处理困难的能量景观，特别是当约束很紧时。最后，结果表明，中继节点的部署一致提高用户上行链路的能量效率，在广泛的业务条件下，中继是特别有效的，在非均匀的业务场景。
2015-05-05 cs.NI
Handover Management in Dense Cellular Networks: A Stochastic Geometry Approach
蜂窝运营商不断地使其网络致密化以应对不断增加的容量需求。此外，预计蜂窝网络的极端密集化阶段将满足雄心勃勃的第五代（5G）性能要求。网络致密化通过缩小基站（BS）的覆盖区并在空间域上更频繁地重用相同频谱来提高频谱利用率和网络容量。然而，网络密集化也增加了切换（HO）速率，这可能由于HO延迟而减少移动用户的容量增益。在高度密集的5G蜂窝网络中，HO延迟可能会抵消甚至抵消网络密集化带来的收益。在本文中，我们提出了一个分析范式，随机几何的基础上，量化的HO延迟对蜂窝网络中的平均用户速率的影响。为此，我们提出了一个灵活的切换方案，以减少HO延迟的情况下，高度密集的蜂窝网络。该方案允许跳过HO过程，其中一些BS沿着用户的轨迹。该方案仅针对单次HO跳过的性能评估和测试在许多实际场景中显示出相当大的增益。
2016-04-28 cs.NI
Interference Management with Partial Uplink/Downlink Spectrum Overlap
上行链路和下行链路的频谱资源的同时重用（表示为带内全双工（FD）通信）被提升为当与其半双工（HD）对应物相比时使频谱效率加倍。然而，干扰管理在FD蜂窝网络中仍然具有挑战性，特别是当上行链路和下行链路传输功率之间存在高差异时。当在同时被下行链路传输占用的信道上操作时，上行链路性能可能特别恶化。本文研究了一种下行链路和上行链路部分频谱重叠的蜂窝无线系统。因此，系统的性能成为重叠分数以及上行链路和下行链路传输的功率电平的函数。本文考虑了最大化网络整体效用的问题，以确定每个小区的上行/下行传输功率和上行/下行频谱之间的频谱重叠率，并提出使用内点法求解该问题。仿真结果证实了上行链路性能的脆弱性FD操作，并显示了该方案的FD和HD计划的优越性。结果进一步表明，明确的上行链路和下行链路的性能应该被考虑用于具有重叠的上行链路/下行链路资源的蜂窝网络的有效设计。
2015-11-19 cs.IT cs.NI math.IT
User Selection and Power Allocation in Full Duplex Multi-Cell Networks
全双工（FD）通信具有在链路级使半双工（HD）系统的容量加倍的潜力。然而，在蜂窝网络中，FD操作不是半双工操作的直接扩展。由于在FD操作和实时业务条件下的大量同时传输而增加的干扰限制了容量的提高。实现FD的潜力需要在小区之间以及小区内仔细协调资源分配。在本文中，我们提出了一种分布式资源分配，即，用于FD多小区系统的联合用户选择和功率分配，假设FD基站（BS）和HD用户设备（UE）。由于寻找全局最优解的复杂性，提出了一种用于UE选择的次优解和一种新的基于几何规划的功率分配解。所提出的分布式方法收敛速度快，性能几乎与集中式解决方案一样好，但信令开销要低得多。它提供了一种混合调度策略，该策略允许FD操作，只要它是有利的，但否则默认为HD操作。我们专注于小小区系统，因为它们更适合FD操作，给出实际的自干扰消除limits.With实际的自干扰消除，它表明，所提出的混合FD系统实现了近2倍的吞吐量提高室内多小区的情况下，约65%的改善室外多小区的情况下相比，HD系统。
2016-06-11 cs.NI
Relaying Strategies for Uplink in Wireless Cellular Networks
在本文中，我们分析了中继对FDMA蜂窝网络上行链路性能的影响。我们专注于我们的分析解码和转发技术，测量的改进，可以实现的吞吐量和节能的目的。我们将基于随机几何的方法应用于小区间干扰和重用因子等于1的场景。这项工作的第一个目标是观察什么是各种中继功能的影响，如发射功率，位置和天线方向图，当施加半双工约束。第二个目标是确定对于不在小区边缘并且因此可以使用朝向基站的直接链路的用户，多少中继也可以是有益的。我们表明，如果更精细的解码技术，如连续干扰消除和叠加编码，正确使用，可以获得相当大的收益，这些手机以及。
2013-06-25 cs.NI
Power-Delay Tradeoff with Predictive Scheduling in Integrated Cellular and Wi-Fi Networks
全球移动业务的爆炸式增长导致通信网络中的能量消耗快速增长。在本文中，我们专注于在蜂窝和Wi-Fi网络中的网络选择，子信道和功率分配的能量感知设计，同时考虑到移动用户的业务延迟。由于网络选择（大时间尺度）和子信道和功率分配（小时间尺度）的两个时间尺度操作，该问题特别具有挑战性。基于双时间尺度李雅普诺夫优化技术，我们首先设计了一个在线的能量感知网络选择和资源分配（ENSRA）算法。ENSRA算法产生的功耗在最优值的O（1/V）范围内，并且对于任何正控制参数V都保证O（V）的业务延迟。受最近在精确估计和预测用户移动性、信道条件和业务需求方面的进步的启发，我们进一步开发了一种新的预测李亚普诺夫优化技术来利用预测信息，提出了一种预测性能量感知网络选择和资源分配（P-ENSRA）算法。我们从理论上描述了P-ENSRA的功率延迟权衡性能界限。为了降低算法的计算复杂性，本文提出了一种贪婪预测能量感知网络选择和资源分配（GP-ENSRA）算法，该算法通过迭代近似求解P-ENSRA算法中的问题。数值结果表明，GP-ENSRA在大时延范围内显著改善了ENSRA的功率时延性能。在较宽的系统参数范围内，GP-ENSRA在相同功耗下，比ENSRA减少了20~30%的业务延迟。
2015-12-29 cs.NI
Delay Minimizing User Association in Cellular Networks via Hierarchically Well-Separated Trees
我们研究下行链路延迟最小化的上下文中的蜂窝用户关联策略，将移动用户映射到基站。我们注意到，延迟最小用户关联问题适合于更广泛的网络效用最大化类，可以作为一个非凸二次规划。这种非凸性激发了一个分裂的二次目标函数，它捕获了原始问题的固有权衡：与提供最高信号干扰噪声比（SINR）的站相关联，与拥塞最少的站相关联。我们发现分裂长期制定是服从线性化的分层良好分离树（HST），它提供了一个线性近似恒定失真的嵌入基站。我们提供了一个数值比较的几个问题的配方，并发现，适当的优化参数选择，二次重构产生的关联政策的总和延迟，接近原来的网络效用最大化。我们还评论更困难的问题时，空闲基站（那些没有关联的用户）被停用。
2015-01-11 cs.IT cs.NI math.IT
A Priority-Based Cross-Layer Design for Future VANETs through Full-Duplex Technology
在车辆到一切（V2X）通信的所有要求中，以小延迟成功交付数据包具有最高的意义。特别地，应当保证在潜在事故（即紧急消息）之前的消息的递送。在这项工作中，我们提出了一种新的跨层设计，以提高紧急消息的传递，使事故可以进一步避免。特别是，在物理层，不完美的全双工（FD）同时发送和检测进行了分析和动态阈值，用于确定之前和传输期间的信道状态的数学公式。然后提出了一种新的FD MAC协议，命名为基于优先级的多址接入（PBMA），基于不同车辆之间的优先消息。给出了系统的平均碰撞概率、碰撞持续时间、等待时间和成功投递率。紧急消息的传递性能也从数学上推导出来。此外，还对三种不同的机制进行了比较。Benchmark是DSRC标准，它使用半双工（HD）技术和增强型分布式信道接入（EDCA）协议。我们还比较了我们提出的协议与FD EDCA。仿真结果验证了分析的正确性。他们还说明了紧急消息的传递已通过部署我们提出的设计得到增强。
2020-05-12 cs.NI
Simulation Study on Collaborative Content Distribution in Delay Tolerant Vehicular Networks
现代车辆配备了越来越复杂的计算机模块，需要定期从云端下载文件，如安全证书、数字地图、系统固件等。协同内容分发利用V2V通信在车辆网络中分发大型文件。它有可能显著降低4G LTE等蜂窝通信的成本。在本报告中，我们进行了一项模拟研究，以验证混合蜂窝和V2V协作内容分发网络的可行性。在我们的模拟中，一小部分模拟车辆通过蜂窝通信直接从云端下载文件，而其他车辆通过协作V2V通信接收文件。我们的模拟结果表明，只有1%的车辆启用蜂窝通信，它需要不到24小时分发文件到90%的车辆在大都市地区，大约48至72小时分发到99%。这些结果对于车辆网络中的许多延迟容忍内容分发应用是非常有前途的。
2018-07-03 cs.NI
LoLa: Low-Latency Realtime Video Conferencing over Multiple Cellular Carriers
针对蜂窝网络链路波动影响视频会议质量的问题，提出新型多路径系统LoLa，通过链路质量估算分包、耦合编解码器动态调帧，实验验证其在吞吐量与延迟上优于现有方案。
2023-12-19 cs.NI
LTE Cellular Networks Packet Scheduling Algorithms in Downlink and Uplink Transmission, A Survey
这篇综述论文提供了一个详细的解释长期演进蜂窝网络分组调度算法在下行链路和上行链路方向。首先解释在下行链路传输中使用的正交频分多址与在上行链路中使用的单载波频分多址之间的差异。然后，通过对用户与调度器之间的交互进行解释，说明了LTE下行链路和上行链路调度过程的区别。然后，通过分析上下行链路调度算法的公式、特点、最适用条件以及它们之间的主要区别，说明了最常用的上下行链路调度算法。本说明涵盖了最大载波干扰比、轮询、比例公平、最早截止日期优先、改进的EDF-PF、改进的最大加权延迟优先、指数比例公平、令牌交换机制、分组丢失率、质量保证、竞争性分组丢失公平、低复杂度、LC延迟、PF延迟、最大吞吐量、第一最大扩展和基于自适应资源分配的分组调度。最后，它提供了一些结论性意见。
2022-04-24 cs.NI
Performance Analysis of Inband FD-D2D Communications with Imperfect SI Cancellation for Wireless Video Distribution
对高数据率服务的巨大增长的需求是无线蜂窝网络中增加业务的主要驱动力。最近已经提出了设备到设备（D2D）通信以通过绕过蜂窝基站（BS）经由直接通信来卸载数据。这种卸载方案增加了容量并减少了蜂窝网络中的端到端延迟，并且有助于服务于对高数据率的急剧增长的需求。在本文中，我们的目的是分析带内全双工（FD）D2D性能的无线视频分配考虑不完美的自干扰（SI）消除。使用随机几何工具，我们分析中断概率和频谱效率。分析和仿真结果被用来证明其半双工（HD）对应可实现的增益。
2017-06-19 cs.ET cs.IT cs.NI
Reliable Multicasting for Device-to-Device Radio Underlaying Cellular Networks
本文提出了负责领导者（LiC），一种用于设备到设备（D2D）无线电底层蜂窝网络的可靠多播架构。邻近的多播请求用户设备（UE）形成D2D集群以通过协作接收多播分组。除了从eNB接收多播分组之外，UE共享它们在UE之间的短程链路（即D2D链路）上从多播接收的内容，以更有效的方式利用无线资源。因此，我们表明，利用蜂窝网络中的D2D链路通过模拟增加了多播会话的吞吐量。我们还讨论了LiC集成到当前蜂窝网络中所面临的一些实际问题。特别是，我们提出了有效的延迟控制机制，以减少平均和最大延迟所经历的LiC用户，这是进一步证实了仿真结果。
2012-03-04 cs.MM cs.NI
