User Association and Multi-connectivity Strategies in Joint Terahertz and Millimeter Wave 6G Systems
太赫兹（THz）无线接入被认为是第六代（6 G）蜂窝系统的下一步。通过利用比5G毫米波（mmWave）新无线电（NR）更高的频段，它们将在极端带宽上运行，在接入接口处提供前所未有的速率。然而，通过依赖于毫米波宽波束，这些系统不仅将继承毫米波传播挑战，例如阻塞现象，而且还将引入它们自己的与用户设备（UE）的微移动性相关联的问题。在本文中，我们分析和比较联合6 G THz/毫米波部署的用户关联方案和多连接策略。随后，从随机几何研究，我们开发了一个统一的分析易处理的框架，同时考虑到太赫兹和毫米波无线电部分设计的细节和毫米波和太赫兹基站（BS）的流量服务细节。我们的结果表明：（i）对于可忽略的阻断剂密度，$λ_B\leq{}0.1$ bl./对于$m^2$，运营商需要通过接受在阻塞的情况下经历中断的会话来扩大THz BS的覆盖范围（ii）对于$λ_B>0.1$ bl./（iii）THz/毫米波多连接性根据系统参数通过$m^2$提高了正在进行的会话丢失概率。
2022-06-07 cs.NI eess.SP
Multi-Robot Association-Path Planning in Millimeter-Wave Industrial Scenarios
Linköping University（林雪平大学）
工业4.0机器人的大规模开发需要先进的无线解决方案，以取代灵活性较低且成本较高的有线网络。在这方面，毫米波（mm波）可以提供高数据率，但是它们的特征在于需要密集无线电部署的不均匀覆盖。在这种情况下，覆盖漏洞和大量切换可能会降低通信吞吐量和可靠性。与传统的多机器人路径规划（MPP）相比，我们定义了一种多机器人关联路径规划（MAPP）问题，旨在共同优化机器人的路径和机器人接入点（AP）的关联。在MAPP中，我们专注于最小化的路径长度，以及在保持连通性的同时，保持连接的数量。我们提出了一个算法，可以解决MAPP在多项式时间，它是能够数值逼近全局最优。我们表明，所提出的解决方案是能够保证网络的连通性，并显着减少的数量相比，最大限度地减少路径长度。
2020-03-21 cs.NI cs.RO
Whittle Index Based User Association in Dense Millimeter Wave Networks
针对密集毫米波网络中的用户关联问题，提出基于Whittle指数的关联方案，将每个用户关联到指数最小的基站，仿真证明其在成本、时延、吞吐量和公平性上优于现有方案。
2024-03-14 cs.NI
Service Discovery in Mobile Ad hoc Networks Using Association Rules Mining
我们提出了一种新的方法在移动Ad hoc网络中的服务发现。我们已经模拟了所提出的方法在JIST/SWANS模拟器，结果显示出显着的性能改善。
2015-06-08 cs.NI
RadiOrchestra: Proactive Management of Millimeter-wave Self-backhauled Small Cells via Joint Optimization of Beamforming, User Association, Rate Selection, and Admission Control
毫米波自回程小小区是下一代无线网络的关键组成部分。它们的密集部署将提高数据速率，减少延迟，并实现接入和回程网络之间的高效数据传输，提供光纤以前无法实现的更大灵活性。尽管具有很高的潜力，但以最佳方式运行密集的自回程网络是一个开放的挑战，特别是对于无线电资源管理（RRM）。本文提出了一个整体RRM框架，RadiOrchestra模型和优化波束成形，速率选择以及用户关联和自回程网络的准入控制。该框架被设计为考虑诸如基站的硬件限制（例如，计算容量、离散速率）、对回程链路的适应性的需要以及干扰的存在。我们的框架被制定为一个非凸的混合整数非线性规划，这是具有挑战性的解决。为了解决这个问题，我们提出了三个算法，提供了复杂性和最优性之间的权衡。此外，我们推导出上界和下界来表征系统的性能极限。我们在各种情况下评估开发的策略，显示在未来的网络中部署实际的自回程的可行性。
2022-07-13 cs.IT cs.NI eess.SP
Improved User Tracking in 5G Millimeter Wave Mobile Networks via Refinement Operations
毫米波（mmWave）频率提供了巨大带宽的可用性，以向下一代蜂窝移动终端提供前所未有的数据率。然而，定向毫米波链路对快速信道变化非常敏感，并且遭受严重的各向同性路径损耗。为了面对这些损害，本文解决了跟踪移动用户的信道质量的问题，速率预测，有效的切换和定期监测和适应用户的传输配置的一个必不可少的过程。一个创新的跟踪方案，其中周期性的最佳转向方向的改进交替稀疏的刷新事件的性能进行了分析，在可实现的数据率和能源消耗方面，并比较那些国家的最先进的方法。我们的目的是了解在何种情况下，所提出的计划是一个有效的选择，提供一个强大的和有效的移动性管理解决方案。我们表明，我们的程序特别适合高度变化和不稳定的毫米波环境。
2017-06-01 cs.NI
Multi-Gigabit Interactive Extended Reality over Millimeter-Wave: An End-to-End System Approach
针对毫米波定向通信难以支撑高移动性下高质量XR的问题，提出端到端移动XR系统方案，通过高真实感仿真评估波束成形策略与频率的影响，并首次完成CoVRage算法的系统级评估。
2025-01-14 cs.NI eess.SP
Cost-Efficient and QoS-Aware User Association and 3D Placement of 6G Aerial Mobile Access Points
6G网络需要灵活的基础设施来动态提供无处不在的网络覆盖。移动接入点（MAP）部署是一种很有前途的解决方案。在本文中，我们制定了联合3D MAP部署和用户关联问题在一个动态的网络干扰和移动性的限制。首先，我们提出了一个迭代算法来优化地图的部署。我们的解决方案可以高效快速地确定高度动态场景中MAP的数量、位置和配置。MAP在毫米波或低于6GHz的频带中向移动地面用户提供适当的服务质量（QoS）连接，并在3D网格中找到它们的最佳位置。每个MAP还意味着要最小化的能量成本（例如，用于旅行）。一旦所有的地图部署，提出了一种深度多智能体强化学习算法关联多个用户到多个地图干扰约束。每个用户都作为一个独立的代理，在一个完全分布式的架构中运行，并最大限度地提高网络的总速率。
2022-05-03 cs.NI eess.SP
A Dual-Connection based Handover Scheme for Ultra-Dense Millimeter-Wave Cellular Networks
超密集毫米波蜂窝网络中的移动用户比传统网络中更频繁地经历切换事件，这导致由于阻塞而增加的服务中断时间和性能下降。多连接技术已经被提出来解决这个问题，它也扩展了毫米波通信的覆盖范围。在本文中，我们提出了一种基于双连接的切换方案，移动UE的环境中，他们同时与两个毫米波小区连接，以克服频繁的切换问题。该方案允许移动UE根据测量的SINR在两个毫米波连接之间选择其服务链路，然后相应的基站可以将重复的分组转发给UE。我们比较我们的双连接为基础的计划与传统的单连接为基础的计划，通过ns-3模拟。仿真结果表明，该方案能显著降低切换速率和切换时延.因此，我们认为，双连接为基础的计划，帮助移动用户实现他们需要在超密集的蜂窝环境中的性能目标。
2021-07-09 cs.NI cs.SY eess.SY
Event-triggered Online Proactive Network Association to Mobile Edge Computing for IoT
移动机器的超低延迟通信成为物联网（IoT）中的关键技术。主动网络关联已经被建议在移动边缘计算的帮助下支持超低延迟通信。为了解决系统的动态性和不确定性，本文提出了一种在线主动网络关联，以最小化平均任务延迟，同时考虑时间平均能耗约束。在分布式计算和网络环境下，利用半马尔可夫任务状态和独立同分布（i.i.d.）随机事件然后，我们促进了移动性感知的预期网络关联预测性地考虑由移动性引起的切换效果。基于马尔可夫决策过程（MDP）和李雅普诺夫优化，提出了一种两阶段在线前摄网络联想（TOPNA）决策算法，该算法不需要随机事件的知识和分布。仿真结果表明了该算法的有效性。
2019-05-10 cs.NI
Millimeter-Wave Beamforming with Continuous Coverage for Mobile Interactive Virtual Reality
当代的虚拟现实（VR）设置通常由连接到内容生成服务器的盔装显示器（HMD）组成。在这样的设置中“切断电线”并真正实现无线化将需要一个能够以极低的延迟传输大量视频数据的无线网络。更高的频率，如毫米波（mmWave）频段，可以支持这些要求。由于毫米波频率中的高衰减和路径损耗，波束成形至关重要。对于VR设置，波束成形必须实时适应用户的头部旋转，但可以依赖HMD的内置传感器提供准确的方向估计。在这项工作中，我们提出了coVRage，这是一种为VR HMD量身定制的波束成形解决方案。基于过去和当前的头部取向，HMD预测来自接入点的到达角（AoA）在不久的将来将如何改变，并且利用使用子阵列合成的动态成形的波束来覆盖该AoA轨迹。我们表明，这种解决方案可以覆盖这样的轨迹与一贯的高增益，不像常规的单光束的解决方案。
2021-05-25 cs.NI
Enabling Content-Centric Device-to-Device Communication in the Millimeter-Wave Band
无线流量的增长和设备的移动性已经使核心网络严重拥塞。这一瓶颈，加上频谱稀缺，使得传统的蜂窝网络不足以传播大量内容。在本文中，我们提出了一种新的方案，通过解决分散的D2D对等体关联和天线波束宽度选择，使基于CCN的D2D网络在毫米波波段的有效初始化。所提出的方案考虑了毫米波的特性，如定向通信和阻塞敏感性。我们提出了一种启发式对等关联算法关联D2D用户使用上下文信息，包括链接稳定时间和内容可用性。通过大量的仿真，该方案在数据吞吐量和传输效率方面的性能进行了评估。仿真结果表明，该方案显著提高了网络性能，优于文献中的其他方法。
2021-04-12 cs.NI eess.SP
CoVRage: Millimeter-Wave Beamforming for Mobile Interactive Virtual Reality
针对无线VR需低延迟传海量数据且头部转动影响波束的问题，提出coVRage接收端波束成形方案，利用HMD朝向预测动态塑形长椭圆波束覆盖AoA轨迹，实现高增益覆盖。
2025-01-14 cs.NI eess.SP
Routing Protocols Performance in Mobile Ad-Hoc Networks Using Millimeter Wave
自组织网络（SONs）已经被研究了很多年，并吸引了许多研究人员，由于其大量的应用。尽管已经很好地研究了这种网络在较低频带网络（6GHz以下频带频率）中的性能，但是仅存在关于较高频带（诸如28GHz和300GHz之间的毫米波（mmWave）频带范围）中的SON的稀疏研究。毫米波频率在过去几年中吸引了许多研究人员，因为它的独特功能，现在被认为是下一代无线通信的重要组成部分，即（5G）。在本文中，我们研究了一些著名的路由协议的情况下，毫米波移动Ad hoc网络（MANET）使用ns-3毫米波模块，最近开发的性能。SON在用于5G的3GPP新无线电（NR）标准化过程的下一版本（版本16）的目标内，这使得对用于这些网络的这些频带的行为的研究成为实现这样的目标的重要活动。数学和仿真结果表明，与sub6GHz频段相比，使用mmWave时，路由协议的传输速率和功耗有很大的改善。
2018-08-09 cs.NI
Semi-supervised t-SNE for Millimeter-wave Wireless Localization
National University of Defense Technology（国防科技大学）；Chongqing University（重庆大学）
研究了未来毫米波无线网络中基于多天线信道状态信息的分布式基站移动定位问题。针对这一问题，提出了一种半监督t分布随机邻域嵌入（St-SNE）算法，将高维CSI样本直接嵌入到二维地理地图中。我们评估的St-SNE在一个模拟的城市室外毫米波无线电接入网络的性能。我们的研究结果表明，St-SNE实现了平均定位误差为6.8米，只有5%的标记CSI样本在200*200平方米的区域与射线跟踪信道模型。St-SNE不需要多个BS之间的精确同步，并且有希望用于未来的大规模毫米波定位。
2021-11-26 cs.LG cs.NI eess.SP
CommRad: Context-Aware Sensing-Driven Millimeter-Wave Networks
针对毫米波网络在动态移动场景下链路易中断、现有波束训练开销高的问题，提出融合双基地通信感知与单基地雷达的CommRad框架，通过上下文协同实现用户跟踪与链路维持，中位吞吐量较基线提升2.5倍。
2024-07-11 cs.NI eess.SP
Blockage-Peeking Game of Mobile Strategic Nodes in Millimeter Wave Communications
鉴于毫米波通信中视线的重要性，战略对手可以通过阻碍接收器来破坏传输，而接收器反过来可以通过试图绕过这个障碍来做出反应。为了扩展这一点，我们从博弈论的角度研究了一个这样的场景，考虑移动毫米波接收器和对手作为零和游戏中的玩家进行战略性互动，他们希望最大化或分别最小化通信的频谱效率。为了做到这一点，对手试图屏蔽接收器的视线作为障碍物，而接收器可以四处移动以避免阻塞。我们考虑预设的距离，玩家可以选择改变他们的角坐标来绕着对方走。这是一个静态的完全信息的游戏，我们在数字上找到混合策略的纳什均衡，得出一些有趣的结论，如连接它与发射机的波束形成模式。
2022-06-10 cs.GT cs.NI
Spatial SINR Games of Base Station Placement and Mobile Association
我们研究的问题，确定可能属于同一个或竞争的服务提供商的基站的位置。我们考虑到这些决定的智能移动终端的行为，谁可以连接到基站，提供最佳的效用的影响。信号干扰噪声比被用作确定关联的量。我们首先研究SINR关联博弈：我们确定每个基站对应的小区，即，移动终端优选连接到给定基站而不是其它基站的位置。我们做出一些令人惊讶的观察：（i）在一个方向上稍微移位基站可能导致对应小区的边界向相反方向移位;（ii）对应于BS的小区可以是断开的子小区的联合。然后，我们研究了分层均衡相结合的BS位置和移动关联问题：我们确定在哪里找到BS，以最大限度地提高收入在诱导的SINR移动关联游戏。我们考虑的情况下，单频带和两个频带的操作。最后，我们还考虑了两个频率系统中的分层均衡与连续干扰消除。
2011-02-17 cs.GT cs.NI
Optimizing Vehicular Users Association in Urban Mobile Networks
针对城市移动网络车载用户基站关联问题，提出综合考虑切换频率、信道质量和带宽容量的高效启发式方法，在真实轨迹与SUMO仿真中保持服务质量并较精确方法提速逾80%。
2024-09-09 cs.NI
Optimizing Intelligent Reflecting Surface-Base Station Association for Mobile Networks
本文研究了一个由多个基站组成的多智能反射面（IRSs）辅助的无线网络，该网络服务于一组移动用户。我们专注于IRS-BS关联问题，其中多个BS相互竞争，以控制有限数量的IRS的相移，以最大限度地提高长期下行链路数据率的相关用户。我们提出了MDLBI，一种基于多智能体深度强化学习的BS-IRS关联方案，该方案优化了BS-IRS关联以及每个IRS与不同BS关联时的相移。MDLBI不需要在BS之间交换信息。仿真结果表明，MDLBI实现了显着的性能改善，是可扩展的大型网络系统。
2021-04-21 cs.NI cs.SY eess.SY
QoS-aware User Association and Transmission Scheduling for Millimeter-Wave Train-ground Communications
针对采用全双工移动中继的毫米波高速铁路车地通信，提出基于联盟博弈的用户关联与传输调度算法，以提升吞吐量并满足QoS需求。
2023-08-20 cs.IT cs.NI math.IT
Enabling Millimeter-Wave 5G Networks for Massive IoT Applications
物联网是第五代（5G）移动宽带系统中最有前途的技术之一。5G系统的数据驱动无线服务需要前所未有的容量和可用性。基于毫米波的无线通信技术预计将在未来的5G系统中发挥重要作用。在这篇文章中，我们描述了第五代服务的三大类，即，增强的移动宽带、超可靠和低延迟通信以及大规模机器类型通信。此外，我们还介绍了在统一的5G框架下消费类设备的潜在问题。我们提供了最先进的概述，重点是应用毫米波（mmWave）技术支持大规模物联网应用时面临的技术挑战。我们的讨论强调了挑战和解决方案，特别是在毫米波5G框架下消费设备的通信/计算需求。
2018-08-08 cs.NI
Integrated Millimeter Wave and Sub-6 GHz Wireless Networks: A Roadmap for Joint Mobile Broadband and Ultra-Reliable Low-Latency Communications
下一代无线网络必须通过跨越增强型移动宽带（eMBB）的广泛无线服务以及超可靠低延迟通信（URLLC）来实现增强现实和联网自动驾驶汽车等新兴技术。由于频谱稀缺，仅依赖于稀缺的低于6 GHz的微波（$μ$ W）频段的现有无线系统将不能满足未来无线服务的这种严格和混合的服务要求。同时，在高频毫米波（mmWave）频带下操作被视为有吸引力的解决方案，这主要是由于大规模多天线通信的带宽可用性和可能性。然而，毫米波通信由于其对阻塞、高路径损耗和信道不确定性的敏感性而固有地不可靠。因此，为了提供URLLC和高速无线接入，期望将$μ$ W网络的可靠性与毫米波网络的高容量无缝集成。为此，本文介绍了\emph{integrated mmWave-$μ$W}通信的第一个综合教程。这种设想的集成设计将使无线网络能够实现URLLC以及eMBB，这是通过利用两个世界中的最佳世界来实现的：$μ$ W波段的可靠远程通信和毫米波频率的定向高速通信。为了实现这一目标，讨论了关键的解决方案概念，包括无线电接口的新架构、URLLC感知帧结构和资源分配方法以及移动性管理，以实现集成毫米波- $μ$ W通信的潜力。讨论了每种方案的机遇和挑战，并给出了关键结果，以显示所开发的集成毫米波- $μ$ W框架的优点。
2018-10-30 cs.IT cs.NI eess.SP
Indoor Millimeter Wave Localization using Multiple Self-Supervised Tiny Neural Networks
University of Trento（特伦托大学）；NEC Laboratories Europe（NEC欧洲实验室）
本文针对大型室内毫米波客户端定位问题，提出在多个自监督微型神经网络之间进行切换的定位方法，并设计基于卡尔曼滤波和训练数据统计分布的两种切换方案，仿真表明其优于几何定位和单一神经网络方案。
2023-11-30 cs.LG cs.NI eess.SP
Analysis of Intelligent Vehicular Relaying in Urban 5G+ Millimeter-Wave Cellular Deployments
针对城市5G+毫米波蜂窝场景下移动中继性能研究不足的问题，构建数学框架评估车载毫米波中继性能，分析连接策略增益并明确适用场景，为相关标准化与部署提供支撑。
2019-08-16 cs.NI eess.SP
HANDY: A Hybrid Association Rules Mining Approach for Network Layer Discovery of Services for Mobile Ad hoc Network
National University of Computer and Emerging Sciences（国立计算机与新兴科学大学）；Hamdard University（哈姆达德大学）
移动自组织网络是由一组移动节点组成的无基础设施的网络。由于移动自组网的特殊性，移动自组网中的服务发现是一项具有挑战性的工作。提出了一种基于混合关联规则的网络层服务发现框架HANDY（Hybrid Association Rules Based Network Layer Discovery of Services for Ad Hoc Networks）。HANDY提供了三个主要的研究贡献。首先，它采用了一种跨层的优化设计的服务发现，基于服务和相应的路由同时发现。其次，提出了一种基于本体的多层次服务描述方法。这以可伸缩的方式解决了服务消费者之间的语义互操作性问题。最后，为了进一步优化发现过程的性能，HANDY建议利用服务之间存在的固有关联。这些关联以两种方式使用。首先，基于这些关联来执行周期性服务广告。此外，当生成服务发现请求的响应时，相关服务也被附加到响应。提出的服务发现方案已在JIST/SWANS仿真器中实现。实验结果表明，改进后的服务消费者的命中率和发现过程的延迟得到了改善。
2017-10-03 cs.AI cs.DB cs.NI
Millimeter Wave V2V Communications: Distributed Association and Beam Alignment
最近，毫米波段已被假定为一种手段，以适应可预见的极端带宽需求的车辆通信，这是由于传感器数据传播到附近的车辆，以提高环境意识和安全水平。然而，文献是特别稀缺的原则性的资源分配方案，处理具有挑战性的无线电条件所带来的车辆场景的高移动性。在这项工作中，我们提出了一个新的框架，融合了匹配理论和群体智能，动态和有效地配对车辆和优化发射和接收波束宽度。这通过在建立车辆到车辆（V2 V）链路时联合考虑信道状态信息（CSI）和队列状态信息（QSI）来完成。为了验证所提出的框架，模拟结果和讨论的吞吐量性能以及所提出的方法的延迟/可靠性的权衡进行评估和比较，最近在文献中提出的几个基线方法。在我们的研究中获得的结果显示，在超密集车辆场景中，可靠性和延迟方面的性能提高高达25%，平均配对车辆比一些基线多50%。这些结果揭示了毫米波频段的操作限制和实际可行性，作为未来高速率V2 V通信的可行无线电接入解决方案。
2017-05-30 cs.GT cs.IT cs.NI
Coverage Analysis for Cellular-Connected Random 3D Mobile UAVs with Directional Antennas
这封信提出了一个分析框架，以评估蜂窝连接的无人机（UAV）网络的覆盖性能，其中无人机用户设备（UAV-UE）配备有定向天线，并根据三维（3D）移动模型移动。配备有实际下倾天线的地面基站（GBS）根据泊松点过程（PPP）分布。从随机几何的工具，我们推导出切换概率和覆盖概率的最强平均接收信号强度（RSS）关联策略下的随机UAV-UE。所提出的分析框架允许调查UAV-UE天线波束宽度，移动速度，小区关联和垂直运动的切换概率和覆盖概率的影响。我们得出结论，最佳UAV-UE天线波束宽度随着GBS密度而减小，并且在稀疏网络场景中，全向天线模型是优选的。此外，最强平均RSS关联相对于最近关联的优越性随着GBS密度的增加而减小。
2022-11-27 cs.NI eess.SP
On the Temporal Effects of Mobile Blockers in Urban Millimeter-Wave Cellular Scenarios
毫米波（mmWave）传播受到视线（LoS）路径阻塞的严重影响。与微波系统相比，在较短的mmWave波长下，这种阻塞可能由人体引起，其中人体在环境中的移动性使得无线信道在阻塞和非阻塞LoS状态之间交替。根据最近3GPP对毫米波频率下信道的动态阻塞和时间一致性建模的要求，本文提出了一种新的模型，用于预测3GPP典型场景中存在移动阻塞时用户的状态：城市微小区（UMi）街道峡谷和公园/体育场/广场。它表明，阻塞效应产生一个交替更新过程，指数分布的非阻塞间隔，阻塞持续时间遵循一般分布。导出以下度量：（i）阻塞/非阻塞状态中花费的时间的平均值和分数，（ii）剩余阻塞/非阻塞时间，以及（iii）给定在时间t0存在阻塞/没有阻塞的情况下，在时间t1存在阻塞/没有阻塞的时间相关条件概率。后者是移动阻挡物的到达速率（强度）、宽度和高度、到毫米波接入点（AP）的距离以及AP和用户设备的高度的函数。该模型可用于毫米波蜂窝通信系统的系统级表征。例如，在满足所需的平均数据率约束的同时，导出毫米波AP的最佳高度和最大覆盖半径。系统级仿真证实，使用所提出的方法大大降低了建模的复杂性。
2017-09-22 cs.NI
User Association and Channel Allocation in 5G Mobile Asymmetric Multi-band Heterogeneous Networks
针对5G多频段异构网络，考虑用户移动性、异步上下行切换等实际因素，提出基于最优匹配和谱聚类的用户关联与信道分配算法，提升总数据速率、有效数据速率和满意用户数。
2024-05-29 cs.NI
Coalition Game based User Association for mmWave Mobile Relay Systems in Rail Traffic Scenarios
轨道交通，特别是高速铁路，是发展国民经济、提升旅客体验的重要基础设施。毫米波（mmWave）通信由于其大带宽而被认为是满足高数据率需求的有前途的技术。然而，由于毫米波通信具有高衰减的特点，移动中继（MR）在本文中被认为是。此外，已经提出了全双工（FD）通信以提高频谱效率。然而，由于速度高，以及穿透损耗的问题，乘客在训练上的服务质量较差。因此，一个有效的用户关联方案在毫米波频段的高速铁路是必要的。在本文中，我们研究了毫米波移动中继系统中的用户关联优化问题，其中MR工作在FD模式。为了最大化系统容量，提出了一种基于联盟形成博弈的协作用户关联方法，并设计了一种联盟形成算法来解决这一具有挑战性的NP难题。我们还证明了算法的收敛性和Nashstable性质。大量的仿真结果表明，该方案在各种网络设置下的系统性能。结果表明，所提出的分布式低复杂度的计划实现了一个接近最优的性能，并优于两个基线计划的平均系统吞吐量。
2021-09-15 cs.IT cs.NI math.IT
Can Millimeter-Wave Support Interactive Extended Reality Under Rapid Rotational Motion?
该研究针对毫米波支持快速旋转下交互式XR的可行性，首次对先进毫米波硬件在不同PHY/MAC参数配置下做吞吐与延迟评估，发现参数影响显著，需专用波束成形方法保障高质量XR体验。
2025-01-15 cs.NI
Distributed Uplink Power Control in an Ultra-Dense Millimeter Wave Network: A Mean-field Game Approach
本文提出一种用于超密集毫米波网络上行功率控制的平均场博弈框架，考虑用户方向与电池能量演化，解析推导能量效率表达式，仿真显示相比基线可获高达24%的能量效率增益。
2019-05-10 cs.NI cs.SY eess.SY
Joint Passive Beamforming and User Association Optimization for IRS-assisted mmWave Systems
本文研究了一种智能反射面（IRS）辅助的多用户毫米波（mmWave）下行通信系统，利用IRS来减轻阻塞效应，提高mmWave系统的性能。考虑到IRS对用户关联的影响，我们通过联合优化IRS和用户关联处的无源波束形成来制定和速率最大化问题，这是一个棘手的非凸问题。然后提出了一种交替优化算法，有效地解决了问题。该算法利用分式规划方法对IRS的无源波束形成进行优化，并利用基于网络优化的拍卖算法解决用户关联问题。我们提供了所提出的算法和不同的参考算法之间的数值比较。仿真结果表明，该算法可以获得显着的增益在所有用户的和速率。
2020-10-22 cs.NI eess.SP
Multipath Transmission Scheduling in Millimeter Wave Cloud Radio Access Networks
毫米波（mmWave）通信为下一代蜂窝网络提供了巨大的潜力，以满足具有丰富可用频谱的快速增长的移动数据业务的需求。然而，在毫米波蜂窝系统中，阴影和阻塞效应导致间歇性连接，并且更频繁地发生切换。本文研究了一种“全毫米波”云无线接入网络（cloud-RAN），其中前传和无线接入链路都以毫米波运行。为了解决间歇性传输，我们允许移动用户（MU）通过远程无线电头端（RRH）与中央单元建立多个连接。具体而言，我们提出了一个多路径传输框架，利用“全毫米波”的云RAN架构，根据时变的网络统计，使决策的RRH关联和分组传输调度，使MU经历最小的路由延迟和分组丢弃。联合RRH关联和传输调度问题被制定为一个马尔可夫决策过程（MDP）。考虑到问题规模，提出了一种低复杂度的在线学习方案，该方案不需要网络动力学的先验统计信息。仿真结果表明，我们提出的方案优于国家的最先进的基线，在平均队列长度和平均丢包率。
2018-07-17 cs.NI
Optimal Cache Leasing from a Mobile Network Operator to a Content Provider
在无线边缘缓存流行内容最近被提出作为减少蜂窝网络骨干拥塞的一种手段。涉及的两个主要参与者是移动网络运营商（MNO）和内容提供方（CP）。在这项工作中，我们考虑以下安排：一个MNO预装内存在其无线设备（如基站），并邀请一个独特的CP使用它们，与货币成本。CP将租用存储空间并放置其内容; MNO将网络用户与站点相关联。对于给定的关联策略，取决于关联是否考虑内容放置，MNO可以帮助（或不帮助）CP卸载业务。我们从CP的角度制定了一个优化问题，旨在以最小的租赁成本最大化流量卸载。这是一个联合优化问题，可以包括任何关联策略，也可以导出最优策略。我们提出了一个一般的精确解使用Benders分解。它迭代地更新两个行动者的决策，并收敛到全局最优。我们说明了最佳的CP租赁/放置策略和命中概率增益下不同的关联政策。当MNO关联遵循CP动作时，性能最大化。
2018-01-24 cs.NI math.OC
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
User-Network Association in a WLAN-UMTS Hybrid Cell: Global & Individual Optimality
我们研究最佳的用户网络关联在一个集成的802.11 WLAN和3G-UMTS混合小区。假设饱和的资源分配的WLAN和UMTS网络的下行链路和一个单一的QoS类的移动到达一个平均位置的混合小区，我们制定了两种不同的方法的问题：全球和个人的最优性。全局最优关联被公式化为SMDP（Semi Markov Decision Process）连接路由决策问题，其中奖励包括财务增益分量和聚合网络吞吐量分量。利用数值迭代法求解相应的动态规划方程，得到了一个既不具有凸型也不具有凹型切换曲线结构的稳态最优策略。阈值型和对称开关曲线观察类似的同质网络的情况下。在一个非合作动态博弈框架下，以移动台的期望服务时间为决策代价，研究了个体最优性问题。结果表明，在WLAN-UMTS混合小区中的个体最优性，导致随着移动台的泊松到达率的增加，阈值策略曲线呈下降的阶梯形式。
2006-08-04 cs.NI
Joint Interference and User Association Optimization in Cellular Wireless Networks
在蜂窝无线网络中，用户关联是指将移动用户分配到基站小区的问题--这在许多新兴的小小区和异构网络中是一个关键但具有挑战性的问题。本文考虑了一类通用的效用最大化问题的移动用户协会和带宽和功率分配的联合优化。该公式可以包含一大类网络拓扑结构、干扰模型、SNR到速率映射和网络约束。此外，该模型可以应用于载波聚合的情况下，移动台可以同时由多个小区服务。虽然问题是非凸的，我们的主要贡献表明，优化承认一个可分离的对偶分解。这个属性使得能够快速计算上界的效用，以及一个有效的，分布式的实现近似局部优化，通过增广拉格朗日技术。模拟在异构网络中的宏和微微蜂窝的混合物。我们证明了所提出的方法在毫微微小区链路中具有可变回程容量的情况下以及在用户密度足够低的情况下的重要价值，即轻度使用的小区可以降低功率。
2013-04-15 cs.NI
A Survey of Millimeter Wave (mmWave) Communications for 5G: Opportunities and Challenges
随着移动数据需求的爆炸式增长，第五代（5G）移动网络将利用毫米波（mmWave）频带中的大量频谱来大大增加通信容量。在高传播损耗、方向性和对阻塞的敏感性方面，毫米波通信与现有的其他通信系统之间存在根本差异。毫米波通信的这些特性对充分利用毫米波通信的潜力提出了若干挑战，包括集成电路和系统设计、干扰管理、空间复用、抗阻塞和动态控制。为了应对这些挑战，我们对现有的解决方案和标准进行了调查，并提出了毫米波通信架构和协议的设计指南。我们还讨论了毫米波通信在5G网络中的潜在应用，包括小小区接入，蜂窝接入和无线回程。最后，我们讨论了相关的开放研究问题，包括新的物理层技术，软件定义的网络架构，网络状态信息的测量，有效的控制机制和异构网络，这些问题应该进一步研究，以促进毫米波通信系统在未来5G网络中的部署。
2015-02-25 cs.NI
waveSLAM: Empowering Accurate Indoor Mapping Using Off-the-Shelf Millimeter-wave Self-sensing
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；The University of Edinburgh（爱丁堡大学）；IMDEA Networks Research Institute（IMDEA网络研究院）
针对低能见度或含玻璃/镜面墙的室内建图难题，提出waveSLAM系统，仅用移动机器人上现成的激光雷达与毫米波硬件，通过毫米波自感知实现厘米级建图精度，性能与激光雷达相当。
2023-12-12 cs.NI cs.RO
A Business Model for Resource Sharing in Cell-Free UAVs-Assisted Wireless Networks
无人机（UAV）被广泛部署以增强无线网络容量并向基础设施覆盖范围之外的移动用户提供通信服务。近年来，在网络虚拟化技术的帮助下，多个服务提供商（SP）可以共享移动网络运营商（MNO）拥有的基础设施和无线资源。然后，它们使用从MNO获得的资源向其移动用户提供特定服务。然而，SP之间的无线资源共享是具有挑战性的，因为每个SP希望自私地最大化其效用/利润，同时满足其移动用户的QoS要求。因此，在本文中，我们提出了联合用户关联和无线资源共享问题的无蜂窝无人机辅助无线网络的目标，最大限度地提高总的网络效用的SP，同时确保其移动用户的QoS约束和资源约束的无人机部署的移动网络运营商。为了解决所提出的混合整数非凸问题，我们将所提出的问题分解为两个子问题：用户关联和资源共享问题。然后，一个双边匹配算法部署，以解决用户关联问题。我们进一步部署鲸鱼优化和拉格朗日松弛算法来解决资源共享问题。最后，大量的数值结果，以显示我们所提出的算法的有效性。
2021-07-02 cs.NI eess.SP
An Accurate Approximation of Resource Request Distributions in Millimeter Wave 3GPP New Radio Systems
最近标准化的基于毫米波的3GPP新无线电技术有望成为未来5G系统指定的增强型移动宽带（eMBB）和超可靠低延迟通信（URLLC）服务的推动者。这种系统的数学建模的第一步之一是将会话资源请求概率质量函数（pmf）表征为信道条件、小区大小、应用需求、用户位置和包括在空中接口处采用的调制和编码方案的系统参数的函数。不幸的是，这个pmf不能通过初等函数来表达。在本文中，我们开发了一个精确的近似所寻求的pmf。首先，我们表明，正态分布提供了一个相当准确的近似的累积分布函数（CDF）的信号噪声比的通信系统中工作在毫米频段，进一步允许通过误差函数评估的资源请求pmf。我们还研究了阴影衰落对资源请求pmf的影响。
2019-08-23 cs.NI eess.SP
Multi-cell Edge Coverage Enhancement Using Mobile UAV-Relay
无人机辅助通信是未来无线通信网络中的一项重要技术。UAV不仅可以帮助从地面基站（GBS）卸载数据业务，还可以提高小区边缘用户（CEU）的服务质量。在本文中，我们考虑通过移动中继增强小区边缘通信，即，无人机，在多小区网络中。在每个传输周期中，GBS首先向UAV发送数据，然后UAV根据一定的关联策略将其接收到的数据转发给CEU。为了最大化所有CEU的总速率，在满足CEU最小速率要求、无人机机动性约束和因果缓冲约束的前提下，联合优化无人机机动性管理，包括轨迹、速度、加速度以及CEU与无人机的关联策略。为了解决混合整数非凸问题，我们将其转化为两个凸子问题，通过应用紧界和松弛。提出了一种迭代算法交替求解这两个子问题。数值结果表明，该算法实现了更高的CEU率相比，现有的基准计划。
2020-05-03 cs.NI eess.SP
Early Acceptance Matching Game for User Association in 5G Cellular HetNet
在本文中，我们研究使用匹配理论的用户关联毫米波（毫米波）使能蜂窝异构网络（HetNets）。在毫米波系统中，信道变化可能是快速且不可预测的，从而使得集中式用户关联可能效率低下。我们提出了一种高效的分布式匹配算法，称为早期接受（EA），为5G HetNet中的用户关联量身定制。该算法的有效性进行评估，通过比较其性能与著名的延迟接受（DA）匹配算法，其中用户关联延迟，直到算法完成。数值结果表明，所提出的EA匹配算法达到一个接近最优的解决方案相比，集中式用户关联，并导致一个更节能和更快的用户关联过程相比，分布式DA算法。
2019-07-20 cs.IT cs.NI math.IT
Machine Learning Algorithm for NLOS Millimeter Wave in 5G V2X Communication
Auckland University of Technology（奥克兰理工大学）；University of Charleston（查尔斯顿大学）
用于自动驾驶和半自动驾驶的5G车联网（V2X）通信利用无线技术进行通信，并且毫米波频段在这种车辆网络应用中被广泛实施。本文的主要目的是从毫米波基站广播的消息到车辆在LOS（视线）和NLOS（非LOS）。中继使用机器学习（RML）算法制定训练毫米基站识别其覆盖范围内的阻塞和广播消息的车辆在NLOS使用LOS节点作为中继。信息的传输速度更快，吞吐量更高，并且它覆盖了更宽的带宽，可以重复使用，因此当在mmBS的覆盖区域内执行机器学习时，NLOS中的大多数车辆都可以受益。提出了一种独特的中继机制结合机器学习的方法，在NLOS下与移动节点进行通信。
2020-12-16 cs.LG cs.NI
Beam Based Stochastic Model of the Coverage Probability in 5G Millimeter Wave Systems
使用毫米波范围内的频带的通信可以在未来几代移动网络中发挥关键作用。通过允许大带宽分配，高载波频率将提供高数据率以支持不断增长的容量需求。在高频率下普遍存在的挑战是减轻大的路径损耗和链路阻塞效应。高度定向的波束有望克服这一挑战。在本文中，我们提出了一个随机模型来表征波束覆盖概率。该模型考虑了视线和一阶非视线反射。我们建模的散射环境作为一个随机过程，我们推导出的覆盖概率为任何给定的波束的解析表达式。所得结果进行了数值验证，并与模拟进行比较，以评估模型的准确性。
2017-05-04 cs.NI
Delayed Offloading using Cloud Cooperated Millimeter Wave Gates
增加无线蜂窝网络容量是未来几年的主要挑战之一，特别是如果我们考虑到移动用户流量每年翻一番。为此，并感谢这一事实，即大量的移动数据确实是延迟容忍，在本文中，我们建议嵌入延迟卸载的一些用户流量的一部分，未来的无线蜂窝网络。为了实现这一点，用户延迟的文件将使用超高速毫米波（Mm-W）门卸载。Mm-W网关将分布在宏基站（BS）区域内，由安装在网关内的本地协调器控制的多个Mm-W接入点（AP）组成。为了有效地管理延迟卸载机制，利用用户/控制（U/C）数据分离的概念，门协调器和宏BS通过光纤链路连接到云无线电接入网络（C-RAN）。此外，用户设备（UE）使用文件卸载组织器软件。提出了一种新的加权比例公平（WPF）用户调度算法，该算法在保持不同移动用户通过Gate的长期公平性的同时，最大化Gate卸载效率（GOFE）。如果门被适当地设计并且文件延迟截止日期被适当地设置;可以获得接近100%的GOFE，UE能耗平均降低99.7%，最终用户刚好通过门。
2015-06-19 cs.NI
Reflections in the Sky: Millimeter Wave Communication with UAV-Carried Intelligent Reflectors
提出了一种利用无人机携带的智能反射器提高毫米波网络性能的新方法。特别地，UAV-IR用于智能地将来自基站的mmW波束成形信号反射到移动室外用户，同时从mmW信号中收集能量以向IR供电。为了维持视线（LOS）信道，提出了基于Q学习和神经网络的强化学习（RL）方法来对传播环境进行建模，使得UAV-IR的位置和反射系数可以被优化以最大化下行链路传输容量。仿真结果表明，在平均数据率和可达到的下行链路视线概率方面，使用UAV-IR比静态IR具有显著的优势。结果还表明，基于RL的部署的UAV-IR进一步提高了网络性能，相对于没有学习的方案。
2019-08-19 cs.IT cs.NI eess.SP
Statistical Location and Rotation-Aware Beam Search for Millimeter-Wave Networks
在具有移动设备的动态毫米波（mm波）网络中的波束训练是非常具有挑战性的，因为设备必须扫描大的角域以在移动性下保持它们的定向天线的对准。设备旋转尤其具有挑战性，因为手持设备可能在非常短的时间段内显著旋转，导致其失去与接入点（AP）的连接，除非旋转伴随着立即的波束重新对准。我们研究如何保持旋转下的毫米波AP的链接，没有任何输入从惯性传感器，利用毫米波设备通常是多波段的事实。我们提出了一个模型，将飞行时间测量映射到旋转，并提出了一种方法来推断的旋转速度的移动终端，仅使用从次6 GHz的WiFi测量。我们还使用相同的子6 GHz的WiFi系统，以减少角度误差估计的链路建立，利用部署的AP的空间几何形状和统计模型，映射用户位置的空间分布的角度误差分布。我们利用这些研究结果，介绍SLASH，统计位置和旋转感知束搜索算法，自适应缩小扇区搜索空间，并加快毫米波设备之间的链路建立和维护。我们评估SLASH与室内进行的实验与子6 GHz的WiFi飞行时间定位系统和60 GHz的测试平台。与之前的工作相比，SLASH可以将链路建立的数据率提高41%以上，将链路维护的数据率提高67%以上。
2018-12-20 cs.NI
Directional Initial Access for Millimeter Wave Cellular Systems
由于毫米波（mmWave）频带在这些频率处的大规模可用带宽，这些频带最近已经吸引了对于下一代蜂窝系统的相当大的兴趣。然而，设计毫米波蜂窝系统的一个关键挑战是初始接入-移动设备建立到基站小区的初始链路层连接的过程。毫米波通信依赖于高度定向的传输，并且初始接入过程因此必须提供一种机制，通过该机制可以在潜在的大角度空间中搜索初始传输方向。考虑到不同的扫描和信令过程，评估接入延迟和系统开销的设计方案进行了比较。信道结构和多址接入问题也被考虑。分析表明，低分辨率的全数字架构相比，单流模拟波束成形的显着优势。
2016-07-28 cs.IT cs.NI math.IT
Low-Latency Heterogeneous Networks with Millimeter-Wave Communications
异构网络（HetNet）是在即将到来的第五代（5G）及以后大幅提升网络覆盖和容量的关键推动因素。为了支持爆炸性增长的移动数据量，使用毫米波（mm波）无线电的无线通信引起了广泛的关注，这被广泛认为是5G HetNet中有前途的候选者。在这篇文章中，我们概述了具有毫米波通信的HetNet的端到端延迟。一般来说，这是相当具有挑战性的公式化和优化的延迟问题与缓冲器在毫米波通信，因为传统的基于图形的网络优化技术是不适用的队列时，被认为是。为此，我们开发了一种自适应的低延迟策略，它使用协作网络来减少端到端的延迟。然后，我们评估了引入的策略的性能。结果揭示了适当的合作网络在减少端到端延迟的重要性。此外，我们已经确定了未来低延迟毫米波HetNet研究中的几个挑战。
2018-01-28 cs.NI
Coordinated Initial Access in Millimetre Wave Standalone Networks
针对第五代移动通信网络（5G），提出了一种新的簇状毫米波小小区（mmSC）协作初始接入（IA）方案。该解决方案是一种用于超密集毫米波独立网络的高效和快速初始接入的方法，而不存在在较低频率上操作的重叠传统网络。与采用耗时的穷举搜索的当前全波束扫描方案相比，一个集群内的mmSC将基于经由回程链路彼此共享的功率延迟分布（PDP）测量报告以协调的方式执行IA过程，从而避免全波束扫描。该方案显著减少了初始接入时间，增强了接入鲁棒性，降低了移动终端的成本和复杂度。
2016-05-11 cs.IT cs.NI math.IT
Optimizing Client Association in 60 GHz Wireless Access Networks
60 GHz频段的毫米波通信被认为是实现多千兆位无线接入的关键技术之一。然而，在这样的频带中的高传播损耗对无线资源的最佳利用构成了主要障碍，其中高效的客户端与接入点（AP）的关联的问题至关重要。本文研究了60 GHz无线接入网中的客户端关联问题。AP利用率和快速消失的通信链路的质量是控制参数。由于客户端关联优化问题具有复杂的非凸性和组合性，因此提出了一种新的求解方法来保证资源分配的均衡性和公平性。基于拉格朗日对偶理论和次梯度方法，提出了一种新的分布式、轻量级、易于实现的关联算法。结果表明，该算法是渐近最优的，即相对的对偶差距减少到零的客户端的数量增加。理论和数值结果表明，许多有用的属性的算法，如快速收敛，可扩展性，时间效率，和公平执行相比，现有的方法。最后得出结论，所提出的解决方案可以应用在即将到来的60 GHz无线接入网络。
2013-02-11 cs.NI
