Age of Synchronization Minimization in Wireless Networks with Random Updates and Time-Varying Timeliness Requirement
本文研究随机更新无线网络中时变重要性下的同步年龄最小化问题，将优化问题松弛为约束马尔可夫决策过程并用线性规划求解，提出近稳态策略，仿真表明其性能优于不考虑权重变化的最大AoS策略。
2025-03-13 cs.IT math.IT
Interference minimization in physical model of wireless networks
研究了无线传感器和自组织网络中的干扰最小化问题。也就是说，向网络的每个节点分配传输功率，使得网络被连接，并且同时直接在网络节点上的累积信号的最大值最小。以往的无线网络干扰最小化研究主要考虑网络的圆盘图模型。对于圆盘图模型，已知两种最大干扰上界为$O(\sqrt{n})$和$O((opt\ln{n})^{2})$的近似算法，其中$n$为节点数，$opt$为给定网络的最小干扰.在目前的工作中，我们考虑更一般的干扰模型，物理干扰模型，其中发送器节点的信号直接在一个给定的节点是一个函数的发送器/接收器节点对和发送器节点的传输功率。对于这个模型，我们给出了一个多项式时间近似算法，找到一个连接的网络与最多$O((opt\ln{n})^{2}/β)$干扰，其中$β\geq 1$是最小的信号直必要的接收机节点上成功地接收一个消息。
2011-07-21 cs.DS cs.IT math.IT
Outage Minimization for a Fading Wireless Link with Energy Harvesting Transmitter and Receiver
本文研究了具有能量收集发射机和接收机的衰落无线链路中最小中断的在线功率控制策略。当发射机或接收机没有足够的能量时，或者当信道处于中断时，发生中断，其中发射机仅具有信道分布信息。在无限电池容量和不重传的情况下，我们证明了基于阈值的功率控制策略是最优的。因此，我们提出了不相交/联合阈值为基础的政策，并没有电池状态之间的发射机和接收机共享，分别。我们还分析了实际的接收机检测和处理的中断性能的影响。当考虑重传时，采用线性功率电平的策略来调整每次重传的功率阈值。在电池容量有限的情况下，建立了一个三维有限状态马尔可夫链模型来计算所提出策略的最优参数和相应的性能。发射机和接收机之间的能量到达相关性解决有限和无限电池的情况下。数值结果表明，电池容量，能量到达相关性和检测成本的中断性能的建议政策，以及中断概率和平均传输时间之间的权衡的影响。
2015-03-14 cs.IT math.IT
A Unified Linear MSE Minimization MIMO Beamforming Design Based on Quadratic Matrix Programming
在本文中，我们研究了一个统一的线性收发器设计与均方误差（MSE）作为目标函数的广泛的无线系统。统一设计是基于一个优雅的数学规划技术，即二次矩阵规划（QMP）。结果表明，对于不同的无线系统，如多小区协作系统、多用户MIMO系统、MIMO认知无线电系统、放大转发MIMO中继系统，MSE最小化波束形成设计问题可以通过求解多个QMP问题来解决。给出了一个解决QMP问题的综合框架。
2013-01-09 cs.IT math.IT
Delay Analysis for Wireless D2D Caching with Inter-cluster Cooperation
主动无线缓存和D2 D通信已经成为用于增强用户的服务质量和网络性能的有前景的技术。在本文中，我们提出了一种新的架构D2 D缓存与集群间的合作。我们研究了一个蜂窝网络中，用户缓存流行的文件，并与其他用户在他们附近通过D2 D通信或与远程用户使用蜂窝传输共享它们。我们从排队的角度来描述每个请求的网络平均延迟。具体来说，我们制定的延迟最小化问题，并表明它是NP-难的。此外，我们证明了延迟最小化问题是等价的最小化一个非增单调超模函数的分区拟阵约束。提出了一种计算效率高的贪心算法，证明了该算法在最优值的2倍内是局部最优的。仿真结果表明，超过45%的延迟减少相比，D2 D缓存系统没有集群间的合作。
2017-08-23 cs.IT math.IT
Transmit Power Minimization for Wireless Networks with Energy Harvesting Relays
能量收集（EH）最近已经成为绿色通信的关键技术，因为它可以用可再生能源为无线网络供电。然而，用EH节点直接取代传统的非EH发射机将是一个挑战。在本文中，我们建议部署额外的EH节点作为中继在现有的非EH网络。具体而言，所考虑的非EH网络由多个源-目的地（S-D）对组成。部署的EH中继器将轮流协助每个S-D对，并且可以实现能量分集以对抗每个EH中继器的低EH率。为了充分利用这些EH中继，与源发送功率最小化的设计目标，我们制定了一个联合功率分配和中继选择问题，然而，这是NP-难的。因此，我们提出了一个通用的框架来开发有效的次优算法，这主要是基于一个充分条件的优化问题的可行性。该条件产生有用的设计见解，也揭示了能量硬化效应，这提供了免除非因果EH信息的要求的可能性。仿真结果表明，所提出的合作策略可以实现接近最优的性能，并提供显着的节能。与只优化当前传输块性能的贪婪协作方法相比，该策略可以用更少的中继实现相同的性能，并且性能差距随着S-D对的数量增加而增大。
2016-01-17 cs.IT math.IT
A Copula-based Semantics-Structure Minimization Framework for QoS Guaranteed Wireless Communications
School of Telecommunications Engineering, Xidian University（西安电子科技大学电信学部）
本文针对语义通信缺乏理论保障的问题，提出基于Copula的语义-结构最小化框架，通过四条公理、语义失真度量及信源-信道分离定理等理论边界，为无线通信提供可证明的服务质量保障。
2025-11-10 cs.IT math.IT
Flight Time Minimization of UAV for Data Collection over Wireless Sensor Networks
在本文中，我们考虑的情况下，无人机（UAV）收集数据从一组传感器在一条直线上。无人机可以巡航或悬停，同时与传感器通信。目标是最小化UAV从起点到目的地的总飞行时间，同时允许每个传感器使用给定量的能量成功上传一定量的数据。整个轨迹被划分为不重叠的数据汇集间隔，在每个间隔中，一个传感器由UAV服务。数据汇集间隔、UAV的速度和传感器的发射功率被联合优化。公式化的飞行时间最小化问题是很难解决的。我们首先表明，当只有一个传感器存在，传感器的发射功率遵循注水政策和无人机的速度可以找到有效的二分法搜索。然后，我们表明，对于一般情况下，多个传感器，飞行时间最小化问题可以等价地重新表述为一个动态规划（DP）问题。在DP的每个阶段涉及的子问题减少到处理的情况下，只有一个传感器节点。数值结果提出了深刻的行为的无人机和传感器。具体而言，可以观察到，UAV的最佳速度与传感器的给定能量和传感器间距离成正比，但与数据上传要求成反比。
2018-06-06 cs.IT math.IT
Energy Minimization for Wireless Communication with Rotary-Wing UAV
研究了无人机无线通信问题，即一架旋翼无人机与多个地面节点进行数据收发。我们的目标是最大限度地减少总的无人机能源消耗，包括推进能源和通信相关的能源，同时满足每个GN的通信吞吐量要求。为此，首先推导了旋翼无人机的推进功耗解析模型，然后通过联合优化无人机轨迹和GNs之间的通信时间分配，以及总任务完成时间，建立了能量最小化问题。这个问题很难得到最佳解决，因为它是非凸的，并且随着时间的推移涉及无穷多个变量。为了解决这个问题，我们首先考虑简单的飞行-悬停-通信设计，其中无人机连续访问一组悬停位置，并在每个位置悬停时与一个相应的GN通信。对于这种设计，我们提出了一种有效的算法来优化悬停位置和持续时间，以及连接这些悬停位置的飞行轨迹，利用旅行推销员问题（TSP）和凸优化技术。接下来，我们考虑UAV在飞行时也进行通信的一般情况。我们提出了一种新的路径离散化方法，将原问题转化为一个离散化的等价与有限数量的优化变量，我们获得了局部最优解，通过应用逐次凸逼近（SCA）技术。数值结果表明，所提出的设计在基准计划的显着性能增益，在实现节能与旋翼无人机通信。
2018-04-06 cs.IT math.IT
Joint Optimization Framework for Operational Cost Minimization in Green Coverage-Constrained Wireless Networks
在这项工作中，我们调查的联合优化基站（BS）的位置，它的密度，和发射功率分配，以尽量减少所需的整体网络运营成本，以满足在每个用户设备（UE），这是随机部署以下的二项式点过程（BPP）的覆盖约束。由于这个联合优化问题是非凸和组合的性质，我们提出了一个非平凡的解决方案，有效地将其分解为三个单独的优化问题。首先，通过使用距离BS最远的UE的距离分布，我们提出了新的见解最佳的BS位置在一个最佳扇区类型为给定数量的BS。之后，我们提供了一个紧密的近似的最佳发射功率分配给每个BS。最后，使用后两个结果，最小化的运营成本的最佳数量的BS。此外，我们还研究了圆形和方形的现场部署。数值结果验证了分析，并提供了实际的见解BS的最佳部署。我们观察到，所提出的联合优化框架，解决了覆盖概率与运营成本的权衡，可以产生约$65\%$的运营成本相比，基准固定分配方案的显着减少。
2017-08-12 cs.IT math.IT
Trading Wireless Information and Power Transfer: Relay Selection to Minimize the Outage Probability
研究了具有能量收集约束的多中继网络的中断概率最小化问题。中继器是用于从源射频（RF）信号同时传输无线信息和功率的混合节点。存在与中继节点用于能量和信息传输的时间量相关联的折衷。大的信息传输间隔意味着从RF信号中收集能量的时间很短，因此中断事件的概率很高。我们提出了一个合作系统的中继选择方案与固定数量的RF供电的继电器。我们解决因果和非因果信道状态信息的情况下，在中继-目的地链路和评估的权衡与信息/功率传输的中断概率最小化的上下文中。
2014-12-09 cs.IT math.IT
Power Minimization in Wireless Sensor Networks With Constrained AoI Using Stochastic Optimization
在本文中，我们考虑了一个系统，多个低功耗传感器及时沟通的信息，一个随机过程的一个汇。传感器共享正交的子信道，以状态更新数据包的形式传输这种信息。传感器在接收器处的信息的新鲜度由信息年龄（AoI）表征，并且传感器可以通过决定是否采取样本来控制采样策略。我们制定了一个优化问题，以最小化的时间平均总发射功率的传感器，通过联合优化每个传感器的采样动作，发射功率分配，和子信道分配的约束下的最大时间平均AoI和每个传感器的最大功率。为了解决优化问题，我们使用李雅普诺夫漂移加惩罚方法。数值结果表明，该算法的性能与系统的不同参数。
2019-12-05 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Wireless Communications via Cooperation
在存在一个或多个窃听者的情况下，用于无线通信的基于物理层的安全方法的可行性受到信道条件的阻碍。在本文中，合作研究作为一种方法来克服这个问题，提高安全通信的性能。特别是，解码和转发（DF）为基础的合作协议被认为是，和目标是设计系统的保密容量最大化或发送功率最小化。首先在假设全局信道状态信息（CSI）可用的情况下研究了基于DF的协作协议的系统设计。对于一个窃听者的情况下，提出了一种迭代方案，以获得最佳的解决方案的发送功率最小化问题。对于多个窃听者的情况，保密容量最大化或发射功率最小化的问题一般是棘手的。通过增加一个额外的约束，即，在所有窃听者处完全置零信号，这产生了针对上述两个问题的简单的封闭形式的解决方案。然后，研究了窃听者的不完美CSI对系统设计的影响，其中遍历保密容量是研究的重点。
2008-09-27 cs.IT math.IT
Lyapunov-guided Deep Reinforcement Learning for Semantic-aware AoI Minimization in UAV-assisted Wireless Networks
本研究提出一种基于李雅普诺夫框架和分层深度强化学习的方法，联合优化无人机与地面用户关联、语义提取及轨迹，以最小化语义感知信息年龄（SAoI），兼顾信息新鲜度与语义价值，仿真验证其优于现有方案。
2024-09-20 cs.IT math.IT
Multi-Objective Optimization for Power Efficient Full-Duplex Wireless Communication Systems
在本文中，我们研究功率有效的资源分配算法设计多用户无线通信系统采用全双工（FD）无线电基站服务多个半双工（HD）的下行链路和上行链路用户同时。我们提出了一个多目标优化框架，以实现两个相互冲突但理想的系统设计目标，即，总下行链路发射功率最小化和总上行链路发射功率最小化，同时保证所有用户的服务质量。为此，采用加权切比雪夫方法来制定一个多目标优化问题（MOOP）。虽然所考虑的MOOP是非凸的，我们解决它的最佳半定规划松弛。仿真结果不仅揭示了总的下行链路和总的上行链路发射功率之间的权衡，但也证实，所提出的FD系统提供了大量的功率节省传统的HD系统。
2015-08-15 cs.IT math.IT
Downlink Power Minimization in Intelligent Reconfigurable Surface-Aided Security Classification Wireless Communications System
用户隐私保护被认为是无线网络中的一个关键问题，这推动了对各种安全信息交互技术的需求。本文介绍了一种智能反射面（IRS）辅助的安全分级无线通信系统，该系统通过对具有不同安全要求的用户进行分级，降低了基站的发射功率。具体来说，我们将用户分为保密用户的安全通信需求和一般通信用户的简单通信需求。在通信期间，我们在保证一般通信用户的服务质量的同时，保证保密用户的保密速率，从而降低基站的发射功率。为了实现这种安全和绿色的信息传输，BS对叠加有人工噪声（AN）的传输信号实施波束成形设计，然后在IRS反射的帮助下将其广播给用户。我们开发了一个交替的优化框架，以最大限度地减少BS下行链路功率相对于BS的主动波束形成器，在BS的AN矢量，和IRS的反射相移。提出了一种逐次凸逼近（SCA）方法，将非凸波束形成问题转化为凸形式。仿真结果表明，该算法具有较好的收敛性，与最佳基准方案相比，发射功率可降低20%.
2022-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
Transmission Delay Minimization via Joint Power Control and Caching in Wireless HetNets
无线异构网络（HetNet）中的基本挑战是在存在增加的部署密度和回程容量约束的情况下有效地利用有限的传输和存储资源。为了缓解瓶颈和减少资源消耗，我们设计了多跳无线HetNet的最佳缓存和功率控制算法。我们制定了一个联合优化框架，以最大限度地减少平均传输延迟的缓存变量的函数和信号干扰噪声比（SINR），这是由传输功率确定的，同时明确占回程连接成本和功率约束。使用凸松弛和舍入，我们得到了一个降低复杂性的制定（RCF）的联合优化问题，它可以提供一个常数因子近似的全局最优解。然后，我们以两种方式解决RCF：1）通过利用双凸性交替优化功率和缓存变量，以及2）功率控制和缓存的联合优化。我们刻画了RCF最优解的必要（KKT）条件，并利用严格拟凸性证明了RCF的KKT点是Pareto最优的。然后，我们设计了一个次梯度投影算法，共同更新的缓存和电源变量，并表明，在适当的条件下，该算法以线性速度收敛到局部极小的RCF，在一般的SINR条件下。我们支持我们的分析结果与广泛的数值实验的结果。
2021-05-29 cs.IT cs.NI math.IT
Mixed Max-and-Min Fractional Programming for Wireless Networks
针对无线网络中无法相互转换的最大与最小分式规划问题，提出统一优化框架，扩展二次变换技术，提供MM解释与拉格朗日对偶变换，并验证了在AoI最小化等三项应用中的有效性。
2023-12-17 cs.IT math.IT
HARQ Delay Minimization of 5G Wireless Network with Imperfect Feedback
针对5G NR非理想反馈下HARQ时延难满足URLLC要求的问题，提出结合AFD与最优传输长度的时延最小化方法，经M/G/1排队模型分析与数值验证，可实现显著性能增益并降低中断概率。
2023-05-04 cs.IT cs.SY eess.SY
Joint Age-of-Latent and Resource Minimization for Wireless Multi-Camera Perception With Temporal Window Selection
National Taiwan University（国立台湾大学）；University of Oulu（奥卢大学）
针对无线多摄像头感知的基站资源受限问题，提出CoLA算法，通过李雅普诺夫优化与近端策略优化，实现潜在年龄与资源的联合最小化，在仓库数据集上表现最优。
2026-08-11 cs.IT eess.SP math.IT
Low complexity resource allocation for load minimization in OFDMA wireless networks
为了应对不断增长的带宽需求，未来的无线网络将被设计为重用距离等于1。这种情况需要实现能够管理每个小区对其相邻小区产生的强多址干扰的技术。特别是，低复杂度和减少反馈是实用算法的重要要求。在本文中，我们研究了OFDMA网络的分配问题，制定的目标是最小化系统中的每个小区的负载的约束，每个用户满足其目标速率。我们将资源分配分解为两个子问题：确定性功率分配下的信道分配和连续功率分配优化。在图论中，信道分配问题被表述为寻找最大加权独立集的问题。此外，我们提出了一个最小加权度贪婪（MWDG）算法的近似因子进行了分析。在功率分配方面，提出了一种迭代功率重分配算法（DPRA）。执行分配所请求的控制信息是有限的，并且计算负担在基站和用户设备之间共享。在恒定比特率业务模型下进行了仿真，并与其他类似复杂度的分配方案进行了比较。MWDG具有优异的性能，优于所有其他技术。
2013-10-17 cs.IT cs.NI math.IT
Energy-Aware Wireless Relay Selection in Load-Coupled OFDMA Cellular Networks
研究正交频分多址接入（OFDMA）网络中通过优化无线中继选择来实现传输能量最小化的问题。我们考虑到电池的负载对传输能量的影响。证明了能量感知的无线中继选择问题的NP-困难性。为了解决计算复杂性，部分最优性条件的推导，提供设计一个有效的和高效的算法方面的见解。数值结果表明，该算法具有较高的能量性能.
2017-06-21 cs.IT math.IT
Trajectory Design for Energy Minimization in UAV-enabled Wireless Communications with Latency Constraints
本文研究了节能的无人机（UAV）使能无线通信，其中UAV充当飞行基站（BS）以在某些预定延迟约束内为地面用户（GU）服务，例如，请求超时（RT）。我们的目标是设计无人机的轨迹，以最大限度地减少总的能量消耗，同时满足RT的要求和能源预算，这是通过联合优化的轨迹和无人机的速度沿后续跳。相应的优化问题是很难解决，由于其非凸性和组合性质。为了克服这个困难，我们通过两个连续的步骤来解决原始问题。首先，我们提出了两种算法，即启发式搜索，和动态规划（DP），以获得一个可行的轨迹集，而不违反GU的RT要求的基础上旅行商问题的时间窗口（TSPTW）。然后，他们进行了比较，穷举搜索和旅行商问题（TSP）作为参考方法。穷举算法以较高的计算代价获得最佳性能，而启发式算法以较低的复杂度表现出较差的性能。因此，DP被提出作为一个实际的折衷之间的穷举和启发式算法。具体地，DP算法以低得多的复杂度产生接近最佳的性能。其次，对于给定的可行轨迹，我们提出了一个能量最小化问题，通过联合优化的无人机的速度沿后续跳。最后，数值结果表明我们提出的算法的有效性。...
2020-06-15 cs.IT eess.SP math.IT
LAURA: LLM-Assisted UAV Routing for AoI Minimization
本文提出LAURA算法，利用大语言模型作为进化框架中的智能交叉算子，优化无人机飞行路由以最小化信息年龄，仿真验证其在多节点场景下优于基准方法。
2025-07-09 cs.IT cs.NI math.IT
Power Beacon Energy Consumption Minimization in Wireless Powered Backscatter Communication Networks
针对无线供能反向散射通信网络中功率信标（PB）能耗过高的问题，通过联合优化时隙、反射系数与发射功率，提出两种迭代算法，有效降低了PB能耗，动态功率方案效果最优。
2023-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless MIMO Switching: Weighted Sum Mean Square Error and Sum Rate Optimization
本文讨论了联合收发器和中继设计的无线多输入多输出（MIMO）切换方案，使多个用户之间的数据交换。这里，多天线中继器在下行链路中转发来自多个用户的接收（上行链路）信号之前对该信号进行线性预编码，其中预编码的目的是让每个用户接收其期望的信号，同时抑制来自其他用户的干扰。基于各种设计标准优化预编码器的问题通常是非凸的并且难以解决。本文的主要贡献是一个统一的方法来解决加权和均方误差（MSE）最小化和加权和速率最大化的MIMO交换问题。具体而言，提出了一种迭代算法，用于联合优化中继的预编码器和用户的接收滤波器，以最小化加权和MSE。它还表明，加权和率最大化问题可以重新表述为一个迭代加权和MSE最小化问题，因此可以解决类似的情况下，加权和MSE最小化。在适当选择初始值的情况下，所提出的迭代算法在MIMO切换的高信噪比（SNR）和低信噪比（SNR）状态下都是渐近最优的，无论有无自干扰消除（也称为，物理层网络编码）。数值结果表明，基于所提出的算法的优化MIMO切换方案显着优于现有的方法在文献中。
2013-02-23 cs.IT math.IT
Movable Antennas for Robust Wireless Sensing via Joint Cramér-Rao Bound and Sidelobe Minimization
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
提出一种可移动天线无线感知系统设计方法，通过天线位置优化联合最小化克拉美-罗界和模糊函数最大旁瓣，平衡中信噪比下的估计误差，实现全信噪比范围内更低的到达角估计均方误差。
2026-06-23 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Scheduling for Discounted Age Penalty Minimization in Multi-Loop Networked Control
信息量（AoI）是量化接收器处的信息新鲜度的度量。由于AoI将数据包生成频率、数据包丢失和延迟组合成一个单一的度量，因此作为通信网络和应用程序之间的接口，它受到了大量的研究关注。在这项工作中，我们将AoI应用于多环网络控制系统（NCS）的无线调度问题，即，在共享无线网络上闭合的反馈控制环路。我们建模的调度问题作为一个马尔可夫决策过程（MDP）与AOI作为其可观测状态，并推导出控制系统误差和AOI的关系。我们进一步推导出一个固定的调度策略，以尽量减少控制误差在无限的地平线。我们表明，我们的调度优于国家的最先进的调度策略NCS。据我们所知，这是第一个工作，提出了一个基于AoI的无线调度策略，最大限度地减少控制误差在无限的地平线多环NCS。
2019-11-22 cs.IT cs.NI math.IT
Energy and Utility Optimization in Wireless Networks with Random Access
能量消耗是无线网络中关注的主要问题。能量最小化增加了网络节点在不充电或更换电池的情况下正常工作的时间。网络性能的另一个标准是数据传输速率，它通常由网络效用函数量化。在这些标准之间存在着内在的权衡，加强其中一个标准可能会使另一个标准恶化。在本文中，我们考虑网络效用最大化（NUM）和能量最小化的双标准优化问题。该问题是制定随机接入（RA）媒体接入控制（MAC）的ad-hoc网络。首先，我们优化性能的MAC和效用定义为一个单调递增的函数的链路吞吐量。在这一部分中，我们研究了能量和效用之间的最优权衡。在第二部分中，我们将效用定义为端到端速率的函数，并同时优化MAC层和传输层。我们计算最佳持续概率和端到端速率。最后，利用对偶定理，将问题分解为更小的子问题，分别在节点层和网络层求解。这种分解避免了对中央单元的需要，同时保持了分层的好处。
2010-11-23 cs.IT math.IT
Extreme Age of Information for Wireless-Powered Communication Systems
分析研究了无线通信系统的极限或最大信息年龄（AoI）。特别是，一个无线供电的单天线源节点和接收器（连接到电网）配备有多个天线被认为是独立的瑞利衰落信道下操作时。通过极值理论及其相应的统计特征，我们证明了极端的AoI收敛到Gumbel分布，而其相应的参数是在简单的封闭形式的表达式。利用这一结果，极端AoI实现的风险分析评估，根据一些相关的性能指标，而一些有用的工程见解表现出来。
2022-01-20 cs.IT math.IT
Age of Information in a SWIPT and URLLC enabled Wireless Communications System
本文估计的新鲜度的信息在无线中继通信系统，采用同时无线信息和功率传输（SWIPT）超可靠低延迟通信（URLLC）的约束下操作。信息年龄（AoI）度量计算当前时间与接收器接收的最近更新的时间戳之间的时间差，在此用于估计信息的新鲜度。短分组通信方案用于满足所提出的无线网络的可靠性和延迟要求，并使用有限块长度理论分析其性能。此外，通过利用新的近似方法，所提出的系统的平均AoI（AAoI）的表达式推导。最后，数值分析用于评估和验证推导的结果。
2022-11-18 cs.IT math.IT
Large Language Model Agents for Radio Map Generation and Wireless Network Planning
针对商业软件进行无线电地图生成和无线网络规划时手动操作复杂的问题，提出基于大语言模型（LLM）智能体的自动化方案，通过集成LLM智能体的软件平台验证，可节省大量手动操作并提升覆盖范围与SINR。
2025-02-13 cs.IT math.IT
MSE Minimization for Movable Antenna Enhanced Wireless Sensing via Array Geometry Optimization
National Key Laboratory of Wireless Communications, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学无线通信国家重点实验室）；Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学电气与计算机工程系）
本文针对可移动天线增强无线感知，推导了准确的MSE近似，提出三种自适应MA结构，其MSE性能远优于CRB优化设计，且APV重配置在低SNR下比增加固定天线更有效。
2026-10-14 cs.IT math.IT
Average Peak Age of Information Analysis for Wireless Powered Cooperative Networks
信息时代（AoI），一个指标来分析数据的新鲜度，是在即将到来的无线网络的时间关键型应用的兴趣。此外，无线能量传输（WPT）也是延长无线传感器网络寿命的关键。因此，我们研究了一个平坦衰落的无线供电合作网络，其中一个源和一个继电器充电的有限大小的电容器从一个远程发电站收集能量。对于两种传统的解码转发（DF）和放大转发（AF）中继，研究了平均AoI和峰值AoI（PAoI），以说明数据/功率传输信道的随机性和电容器的大小如何影响年龄指标，以及何时利用协作传输比直接传输更有益。结果表明，虽然功率受限的中继施加更多的延迟开销，年龄指标在某些情况下得到改善。即使对于具有更多信号处理等待时间的DF方案，由于增强了端到端通信可靠性，我们也可以实现较低的平均PAoI。此外，所提出的WPT协作系统的特殊情况下进行了讨论，例如全功率节点和一次性成功的数据传输的情况下。最后，数值结果提供突出的影响，传输功率，电容器的大小，和路径损耗指数的年龄指标。
2020-07-13 cs.IT math.IT
Index Coding and Network Coding via Rank Minimization
索引码减少了由无线发射机向具有不同需求和附带信息的多个接收机广播的比特数。已知寻找最优线性索引码的问题是NP-困难的。我们研究了基于秩最小化和矩阵完成方法的不同算法的性能，例如交替投影和交替最小化，用于在实数上构造线性索引码。作为我们的研究结果的总结，交替投影方法给出了最好的结果，在最小化的广播位数和收敛速度，并导致高达13%的平均通信成本节省相比，图着色算法在文献中研究。此外，我们描述了如何提出的方法可以用来构造线性网络码的非组播网络。我们的计算机代码可以在网上找到。
2015-04-26 cs.IT math.IT
Multi-Objective Optimization for Robust Power Efficient and Secure Full-Duplex Wireless Communication Systems
在本文中，我们研究的功率有效的资源分配算法设计的安全多用户无线通信系统采用全双工（FD）基站（BS），同时服务于多个半双工（HD）下行链路（DL）和上行链路（UL）用户。我们提出了一个多目标优化框架来研究两个相互冲突但理想的设计目标，即，总DL发射功率最小化和总UL发射功率最小化。为此，采用加权切比雪夫方法，制定资源分配算法设计作为一个多目标优化问题（MOOP）。所考虑的MOOP考虑到所有合法用户的服务质量（QoS）要求，以保证安全的DL和UL传输中存在的潜在窃听者。因此，安全UL传输由FD BS实现，并且对于HD BS将是不可能的。该算法结合了窃听信道和用户间干扰信道的信道状态信息的不确定性，用于鲁棒的资源分配算法设计。虽然所考虑的MOOP是非凸的，我们解决它最佳的半定规划（SDP）松弛。仿真结果不仅揭示了总的DL发射功率和总的UL发射功率之间的权衡，但也证实了所提出的算法对潜在的窃听的鲁棒性。
2015-09-04 cs.IT math.IT
Age Minimization with Energy and Distortion Constraints
在本文中，我们考虑一个状态更新系统，其中一个接入点收集测量从多个传感器，监测一个共同的物理过程，融合它们，并将聚合的样本传输到目的地的擦除通道。在典型的信息融合方案下，融合样本的失真与接收到的测量的数量成反比。我们的目标是最小化长期平均年龄，同时满足平均能量和一般基于年龄的失真要求。具体来说，我们专注于设置中的失真要求是严格的更新时，年龄较老。我们证明，最优策略是两个平稳的、确定的、基于阈值的策略的混合，每个策略对于旨在最小化失真约束下年龄和能量加权和的参数化问题都是最优的。然后，我们推导出相关的最佳平均年龄成本函数的分析和表征其性能的大阈值制度，其结果脱落关键的见解年龄，能量和样本的失真之间的权衡。我们还开发了一个封闭形式的解决方案的特殊情况下，失真的要求是独立的年龄，可以说是最重要的设置为实际应用。
2023-02-27 cs.IT math.IT
Minimization of Age-of-Information in Remote Sensing with Energy Harvesting
在本文中，时间平均年龄的信息（AoI）的能量收集（EH）源装备遥感设置的最小化。EH源在离散时刻上机会性地对一个或多个过程进行采样，并通过时变无线链路将状态更新发送到汇聚节点。在任何离散时刻，EH节点决定是否使用其存储的能量来探测链路质量，并进一步决定是否对过程进行采样并基于信道探测结果来传送数据。在汇聚节点处可用的信息的新鲜度与源节点的能量缓冲器处的可用能量之间进行权衡。为此，一个无限的地平线马尔可夫决策过程理论是用来制定一个单一的能量收集源节点的时间平均预期AoI的最小化的问题。考虑以下两种场景：（i）在发射机处具有信道状态信息（CSIT）的单个过程，（ii）具有CSIT的多个过程。在每种情况下，探测信道状态，最佳的源节点采样策略是一个阈值策略，涉及的瞬时年龄的过程（ES），在缓冲区中的可用能量，和瞬时信道质量作为决策变量。最后，数值结果提供了展示的政策结构和权衡。
2021-05-06 cs.IT math.IT
Percentile Optimization in Wireless Networks- Part II: Beamforming for Cell-Edge Throughput Maximization
本文研究多用户MIMO网络中通过波束成形优化SLqP速率以最大化小区边缘吞吐量的问题，提出改进的QFT算法并引入SGqP-WMSE最小化问题，利用其与SLqP速率最大化的等价性求得驻点解，同时扩展了算法以优化遍历效用及混合效用函数。
2024-03-25 cs.IT math.IT
Outage Minimization for Intelligent Reflecting Surface Aided MISO Communication Systems via Stochastic Beamforming
智能反射面（IRS）具有通过重构无线传播环境来显著提高网络性能的潜力。然而，在IRS辅助的无线网络中，很难获得准确的下行链路信道状态信息（CSI）以用于有效的波束成形设计。在这篇文章中，我们考虑了一个IRS辅助下行链路多输入单输出（MISO）网络，其中的基站（BS）是不需要知道底层的信道分布。我们制定了中断概率最小化的问题，通过联合优化的波束成形向量在BS和在IRS的相移矩阵，同时考虑到发射功率和么模约束。所提出的问题是一个非凸非光滑随机优化问题。为此，我们采用sigmoid函数作为代理来解决目标函数的非光滑性。此外，我们提出了一个数据驱动的高效交替随机梯度下降（SGD）算法来解决这个问题，利用历史信道样本。仿真结果表明，该算法的性能增益的基准方法在最小化中断概率。
2020-05-15 cs.IT eess.SP math.IT
Scheduling to Minimize Age of Synchronization in Wireless Broadcast Networks with Random Updates
在这项工作中，一个无线广播网络与基站（BS）发送随机的时间-敏感信息更新到多个用户的干扰约束。从网络用户的角度来看，采用同步年龄（AoS），即自存储在网络用户处的信息变得去同步化以来所经过的时间量来测量数据新鲜度。与目前应用较为广泛的信息时代（AoI）指标相比，AoS反映了随机变化内容的新鲜度。将AoS最小化调度问题转化为离散时间马尔可夫决策过程，通过结构化有限状态策略迭代逼近最优解。为了进一步降低计算复杂性，提出了一种基于不安分多臂强盗（RMAB）的索引启发式调度策略。仿真结果表明，该索引策略可以实现兼容的性能与MDP和接近的AoS下界。此外，理论分析和仿真揭示了AoS和AoI之间的差异。AoI最小化调度策略不能保证良好的AoS性能。
2020-03-05 cs.IT cs.NI math.IT
Age of Information under Source-Aware Truncated ARQ in Multi-Source Wireless Status Updating
本文研究了多源无线物联网状态更新系统中截断自动重传请求协议下的信息时效性，提出了一种源感知截断ARQ方案，通过差异化最大传输次数优化信息年龄分布和能耗。
2026-04-25 cs.IT math.IT
Dynamic Clustering and Power Control for Two-Tier Wireless Federated Learning
联邦学习（FL）已被认为是一种有前途的分布式学习范式，以支持无线边缘的智能应用，其中通过边缘设备的协作迭代地训练全局模型，而不共享它们的数据。然而，由于设备和参数服务器（PS）之间的相对大的通信成本，基于来自设备的信息的直接计算可能不是资源高效的。研究了基于空中计算（AirComp）的两层无线FL方案的联合通信和学习设计，其中领导设备首先从其附近的下属设备收集局部梯度，然后将合并结果发送到PS进行第二轮聚合。我们建立了一个收敛的结果，该计划，并推导出上界的预期和最优的全局损失值之间的最优性差距。其次，基于设备距离和数据重要性，我们提出了一种层次聚类方法来构建两层结构。然后，只有瞬时信道状态信息（CSI），我们制定了最优间隙最小化问题，并解决它使用一个有效的交替最小化方法。数值结果表明，该方案优于基线方案。
2022-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
Broadcast Age of Information in CSMA/CA Based Wireless Networks
我们考虑了一个无线传感器网络，其中所有的节点都希望传播他们的更新在网络上使用CSMA/CA协议。我们从发射机的角度，这被称为\textit{broadcast age of information (BAoI)}的传播过程中的信息的年龄进行调查。具体而言，BAoI是成功广播到节点的一跳邻居的最新更新的年龄，因此适合于测量更新传播过程的快速性。通过推导节点的传输概率和碰撞概率，建立了网络的等效传输模型。有了这个等效模型，我们就可以显式地给出网络的平均BAoI。我们的结果提出了平均BAoI与节点密度和帧长度的缩放定律，并通过数值结果进一步说明。如图所示，平均BAoI随着节点密度而增加，并且在帧长度上是凸的，即，当帧长度非常小或非常大时，将很大。
2019-04-06 cs.IT math.IT
Age of Information of CSMA/CA Based Wireless Networks
我们考虑一个无线网络，其中N个节点竞争共享信道的CSMA/CA协议提供一个共同的远程监视器所观察到的更新。对于这个网络，我们率的信息新鲜度的CSMA/CA基于网络使用的年龄信息（AoI）。与以往的工作不同，我们考虑的网络是不饱和的。为了从理论上分析基于CSMA/CA的网络的传输行为，我们提出了一个等价的、易处理的马尔可夫传输模型。在此基础上，得到了网络的传输概率、碰撞概率和平均AoI。我们的数值结果表明，随着数据包速率和节点数的增加，传输概率和碰撞概率都在增加;平均AoI随着数据包速率的增加先减小后增大，随着节点数的增加而增大。
2023-03-04 cs.IT math.IT
A General Utility Optimization Framework for Energy Harvesting Based Wireless Communications
近年来，期望无线通信系统通过用能量收集（EH）设备替换诸如电池之类的常规固定电源来实现更具成本效益和可持续性的操作，能量收集（EH）设备可以从可再生能源（例如，太阳能和风能）。然而，这种EH电源本质上是随机的和不稳定的，并且因此对可靠的通信设计提出了新的挑战，并且已经引发了对基于EH的无线通信的大量研究兴趣。在现有工作的基础上，在这篇文章中，我们开发了一个通用的优化框架，以最大限度地提高EH无线通信系统的效用。我们的框架封装了各种设计问题，如吞吐量最大化和中断概率最小化在单用户和多用户设置，并提供了有用的指导方针，以实际设计的一般EH为基础的通信系统与不同的假设知识随时间变化的无线信道和EH率在发射机。
2015-01-07 cs.IT math.IT
Second-Order Analysis of CSMA Protocols for Age-of-Information Minimization
本文提出结合二阶分析与平均场近似的通用框架，用于分析优化CSMA协议的信息年龄，在年龄阈值ALOHA策略上验证了其可得到更优参数，且仿真显示其近似精确、性能更优。
2024-10-28 cs.IT math.IT
Transmission Scheduling for Multi-loop Wireless Networked Control Based on LQ Cost Offset
研究了共享无线信道的多环无线网络控制系统的传输调度问题。提出了一种线性二次代价补偿方法来评估非理想通信引起的性能差距。建立了线性二次偏移度量与信息时代的函数关系。在此基础上，我们提出了一种基于年龄的调度策略，数值模拟结果表明，与以前的工作相比，有显着的改善。
2020-05-12 cs.IT math.IT
A Decentralized Policy for Minimization of Age of Incorrect Information in Slotted ALOHA Systems
不正确信息的年龄（AoII）是可以将物联网（IoT）网络中的网关可用的信息的新鲜度与该信息的准确性相结合的度量。因此，最小化AoII可以允许物联网系统的运营商对部署传感器的环境有更精确和最新的了解。然而，大多数物联网系统不允许集中式调度或显式协调，因为传感器需要非常简单并且消耗尽可能少的功率。在这种情况下，找到一种分散的政策来尽量减少第二责任区可能极具挑战性。本文提出了一种启发式优化AoII时隙ALOHA系统，从阈值为基础的政策，并使用双重方法收敛到一个更好的解决方案。这种方法可以显着优于状态独立的策略，找到一个有效的平衡之间的频繁更新和低数量的数据包冲突。
2023-01-26 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Hybrid Offloading for Backscatter-Assisted Wirelessly Powered MEC with Reconfigurable Intelligent Surfaces
研究了一种基于无线能量传输（WPT）的后向散射移动边缘计算（MEC）网络，该网络具有可重构智能表面（RIS），无线设备（WD）可以在后向散射通信（BC）和主动传输（AT）模式之间切换，卸载任务比特并获取能量.我们利用RIS来最大限度地提高能源效率（EE）。为此，我们优化了时间/功率分配、本地计算频率、执行时间、后向散射系数和RIS相移。这个目标导致了具有冲突目标的多目标优化问题（MOOP）。因此，我们同时最大化系统吞吐量和最小化能源消耗通过切比雪夫方法，转化为两个单目标优化问题（SOOP）。对于吞吐量最大化，我们利用交替优化（AO）产生两个子问题。对于第一个，我们推导出封闭形式的资源分配。对于第二个，我们设计的RIS相移通过半定松弛，凸函数编程的差异，优化最小化技术，和一个惩罚函数，强制执行一个秩一的解决方案。对于能量最小化，我们推导出封闭形式的资源分配。我们展示了几个基准的收益。例如，使用$20$元件RIS，EE可以高达3（Mbits/Joule），比无RIS的情况（仅实现2（Mbits/Joule））提高了150%。
2022-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
Federated Learning over Hierarchical Wireless Networks: Training Latency Minimization via Submodel Partitioning
School of Electrical and Computer Engineering, Purdue University（普渡大学电气与计算机工程学院）
提出分层独立子模型训练（HIST）方法，通过划分全局模型为不相交分区并利用空中计算增强边缘聚合，在保证准确率的同时大幅降低训练延迟与通信成本。
2025-01-27 cs.IT cs.LG eess.SP
Distributed Scheduling Algorithms for Optimizing Information Freshness in Wireless Networks
信息年龄（AoI）测量自在源处生成最后一个接收到的信息包以来所经过的时间。本文研究了在时变信道和成对干扰约束条件下，无线网络中单跳流的AoI最小化问题。我们认为简单，但广泛的，类的分布式调度策略，其中传输尝试在每个链路上有一定的尝试概率。我们得到了一个有趣的最佳尝试概率和最佳的AoI的链接之间的关系，及其相邻的链接。然后，我们证明了最佳尝试概率可以通过求解凸优化问题来计算，这可以分布式完成。
2018-03-17 cs.IT cs.NI math.IT
Hedonic Coalition Formation for Distributed Task Allocation among Wireless Agents
自主无线代理，如无人驾驶飞行器或移动基站，在下一代无线网络的部署提出了巨大的潜力。虽然目前的文献主要集中在机器人或软件应用程序中的代理的使用，我们提出了一种新的自组织代理适合无线网络的使用模型。在所提出的模型中，一些代理需要从几个任意位置的任务收集数据。每个任务表示需要由代理收集并随后无线传输到中央接收器的分组的队列。该问题被建模为一个享乐联盟形成游戏之间的代理和任务，互动，以形成不相交的联盟。每个形成的联盟被建模为一个轮询系统，由一些代理之间的不同任务之间的联盟，收集和传输的数据包移动。在每个联盟中，一些代理还可以扮演中继的角色，以提高数据包传输的成功率。所提出的算法允许的任务和代理采取分布式决策加入或离开一个联盟，根据所取得的好处，在有效的吞吐量，和延迟方面的成本。由于这些决定，代理和任务的结构本身成独立的不相交的联盟，构成一个纳什稳定的网络分区。此外，该算法允许代理和任务，以适应拓扑结构的环境变化，如到达/删除的任务或任务的移动性。仿真结果表明，所提出的算法如何提高性能，在平均玩家（代理或任务）的回报，至少30.26%（5个代理与多达25个任务的网络）相对于一个计划，分配附近的任务平均代理。
2010-10-21 cs.GT cs.IT math.IT
Integrating Sensing, Computing, and Communication in 6G Wireless Networks: Design and Optimization
各种新兴无线服务的推出引发了对第六代（6G）无线网络的需求，以在同一无线电频谱上提供目标感测、智能计算和信息通信的功能。在本文中，我们提供了一个统一的框架集成传感，计算和通信，以优化有限的系统资源为6G无线网络。特别地，基于多目标优化问题（MOOP），分别以加权总体性能最大化和总发射功率最小化为目标，推导了两种典型的联合波束形成设计算法。大量的仿真结果验证了所提出算法的有效性。此外，关键系统参数的影响，揭示了集成传感，计算和通信（ISCC）的设计提供了有用的见解。
2022-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
