Type Based Sign Modulation and its Application for ISI mitigation in Molecular Communication
设计用于分子通信的调制方案的一个重要挑战是传输信号的正性（只有正浓度的分子可以释放到环境中）。这种限制使得符号间干扰（ISI）的处理成为分子通信的挑战。以前的工作已经提出了使用化学反应从环境中去除分子，并有效地模拟负信号。然而，描述扩散-反应过程的微分方程是非线性的。这排除了使用傅立叶变换工具的可能性。本文提出了一种基于扩散反应通道模型的负信号模拟方法。虽然所提出的解决方案没有利用可用于扩散反应过程中的信号发送的全部自由度，但是其端到端系统是线性通道并且适合于傅立叶变换分析。基于我们的解决方案，调制方案和预编码器的介绍，并示出有一个显着减少的错误概率相比，以前的调制方案，如CSK和MCSK。研究了量化误差等各种非理想因素对通信系统性能的影响。
2016-12-14 cs.ET cs.IT math.IT
ISI Mitigation Techniques in Molecular Communication
分子通信是利用分子传递信息的一个新的通信领域。在所提出的方法中，通过扩散的分子通信（MCvD）是特别有效的。MCvD中的主要挑战之一是码间干扰（ISI），其抑制高数据率下的通信。此外，在纳米尺度上，能源效率成为一个重要问题。在解决这些问题之前，必须计算接收信号的预定阈值以做出决定。在本文中，提出了一种分析技术来确定最佳阈值，而在文献中，这些阈值一般是经验计算。由于本文的主要目标是建立一个MCvD系统，适用于工作在高数据率，而不牺牲质量，新的调制和滤波技术，提出了减少ISI的影响，提高能源效率。作为一种基于发射机的解决方案，提出了一种用于MCvD的调制技术，即分子跃迁频移键控（MTSK），以便通过抑制ISI来提高数据率。此外，为了能量效率，提出了利用残余分子的功率调节技术。最后，作为基于接收机的解决方案，提出了一种新的能量有效的判决反馈滤波器（DFF）作为替代的解码器，如最小均方误差（MMSE）和判决反馈均衡器（DFE）。在出错率方面比较了DFF均衡器和MMSE均衡器的误码性能，并得出结论，DFF由于其较低的计算复杂性，在能量效率方面可能更具优势。
2014-10-30 cs.ET cs.IT math.IT
On Muting Mobile Terminals for Uplink Interference Mitigation in HetNets -- System-Level Analysis via Stochastic Geometry
本文利用随机几何对异构网络上行的干扰感知静默（IAM）调度算法进行系统级分析，证明其能提升二进制速率并降低干扰均值与方差，且存在与小区关联准则无关的工作区间。
2017-02-13 cs.IT math.IT
A Proposed Improvement Equalizer for Telephone and Mobile Circuit Channels
在有限带宽的信道上以较高速率传输数字数据时，通常需要在接收端采用均衡器来校正信道引入的信号失真，如果不加以抑制，码间干扰（ISI）会导致很大的误码率。最大似然序列估计（MLSE）是用维特比算法实现的，它使序列的出错率最小化，是解决ISI问题的最佳均衡器。该估计器涉及非常可观的设备复杂度，特别是当检测具有大字母表的多级数字信号和/或在具有长脉冲响应的信道下操作时，这产生了开发具有降低的复杂度而不损失性能的检测算法的需要。本文的目的是研究消除码间干扰的各种方法，重点研究基于判决的算法（DFE，MLSE，near MLSE），从性能和复杂度两个角度分析它们之间的差异。本文提出了一种改进的非线性均衡器扰动算法，通过与现有的检测算法的比较，试图提高均衡器的性能，降低计算复杂性。
2014-03-03 cs.IT math.IT
Fog Radio Access Networks: Mobility Management, Interference Mitigation and Resource Optimization
为了使互联网连接在我们的日常生活中无处不在和自治，最大限度地利用无线电资源和社会信息是未来移动通信技术的主要研究课题之一。雾无线接入网（FRAN）被认为是第五代（5G）移动网络的一个有前途的范例。FRAN将雾计算与RAN相结合，充分利用了网络的边缘。与传统的无线电接入网络（RAN）和新兴的云RAN相比，FRAN在联网、计算、存储和控制方面将有所不同。在这篇文章中，我们提供了一个FRAN架构的描述，并讨论如何FRAN的独特特性，使它能够有效地减轻负担的前传，回程和骨干网络，以及减少内容交付延迟。我们将重点讨论FRAN中的移动性管理、干扰抑制和资源优化。我们的模拟结果表明，所提出的FRAN架构和相关的移动性和资源管理机制，可以减少信令成本和增加RAN的净效用。
2017-07-20 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces for Doppler Effect and Multipath Fading Mitigation
由于设想的新用例和未来无线网络的潜在新要求，已经开始对6 G及更高级别的无线技术进行广泛的研究。尽管在过去几十年中已经引入了过多的现代物理层解决方案，但是不可否认的是，在可用频谱、适配的调制/编码解决方案以及相应的最大容量方面已经达到饱和水平。在这种情况下，通信通过可重构智能表面（RISs），这使得新的和有效的功能，包括波吸收，可调的异常反射，反射相位修改，出现作为一个潜在的候选人，以克服传统的无线系统的固有缺点。RISs的核心思想是将不可控的、随机的无线传播环境转化为一个可重构的通信系统实体，在信息转发中发挥积极作用。本文对移动无线通信系统中常见的多径衰落现象进行了重新审视，并从RISs的角度介绍了新颖而独特的解决方案。利用RISs消除或减轻移动接收机运动引起的多径衰落效应的可行性也进行了研究。结果表明，接收信号强度的快速波动，由于多普勒效应，可以有效地减少通过使用实时可调RIS。它也被证明，多径衰落效应可以完全消除时，在传播环境中的所有反射器都涂有RISs，而即使是几个RISs可以显着降低多普勒扩展以及在接收信号的深度衰落与几个相互作用的对象的一般传播环境。
2020-11-05 cs.IT eess.SP math.IT
Higher Order Derivative-Based Receiver Pre-processing for Molecular Communications
虽然经由扩散的分子通信经历显著的符号间干扰（ISI），但是最近的工作表明ISI可以经由实现脉冲变窄的时间微分预处理来减轻。在这里，该方法被推广到高阶微分。ISI缓解和噪声放大之间的基本权衡的特点，示出存在的最佳导数阶，最大限度地减少比特出错率（BER）。理论分析的BER和信号与干扰加噪声比提供，导数阶数优化问题的阈值为基础的检测器提出并解决。对于更复杂的检测器，利用窗口存储器，它示出的衍生物预处理可以大大减少所需的窗口的大小。大量的数值结果证实了理论推导的准确性，通过导数预处理的性能增益超过其他方法和最佳导数阶数的影响。导数预处理提供了一种低复杂度/高性能的方法，用于以增加的传输功率为代价来减少ISI，以减少噪声放大。
2021-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Data Association, NLOS Mitigation, and Clutter Suppression for Networked Device-Free Sensing in 6G Cellular Network
近年来，人们对在第六代（6G）蜂窝网络中实现通感一体化（ISAC）越来越感兴趣。受这一趋势和云无线接入网络中协作通信的成功启发，本文考虑一种基于基站（BS）协作的网络化无设备感知架构，将蜂窝网络转变为一个巨大的传感器，提供无处不在的高性能感知服务。在此框架下，基站首先向移动用户发送下行通信信号，然后根据目标回波估计目标的距离信息。接下来，中央处理器经由前传链路从所有BS收集距离信息，并且基于每个目标到各个BS的距离来定位每个目标。为了在6G网络中实现上述策略，我们将执行联合数据关联、非视距（NLOS）缓解和杂波抑制，以便中央处理器能够找出从视距（LOS）路径中提取的有用距离估计，并将其与正确的目标进行匹配以进行定位。数值结果表明，我们感兴趣的网络化无设备传感方案的6G网络可以定位的目标，在具有挑战性的多径传播环境中的高精度。
2023-02-16 cs.IT eess.SP math.IT
Towards High Data-Rate Diffusive Molecular Communications: Performance Enhancement Strategies
扩散分子通信（DiMC）由于其简单性和能量效率，最近作为纳米到微米和宏观尺度通信的候选者而受到关注。由于信号传播仅由布朗运动机制实现，DiMC面临严重的符号间干扰（ISI），这限制了可靠和高数据率通信。在此，最近的文献对DiMC性能增强策略进行了调查，确定了关键的研究方向。信令设计和相关的设计约束。经典的和新颖的收发器的设计进行了审查，重点对ISI缓解和性能复杂性权衡的方法。关键参数估计策略，如同步和信道估计被认为是与异步和定时误差鲁棒接收机方法。最后，在DiMC的上下文中的源和信道编码。
2021-01-08 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Inter-Cell Interference Mitigation Via Joint Scheduling and Power Control Under Noise Rise Constraints
考虑联合上行链路调度和功率分配的问题。作为几乎任何无线系统所固有的，该资源分配问题已经受到广泛关注。然而，最常见的技术或者采用经典的功率控制，其中移动站以相同的信号与干扰加噪声比被接收，或者使用集中式方案，其中基站协调它们的分配。在这项工作中，我们提出了一种新的调度方法，其中每个基站，除了分配的时间和频率，根据给定的约束，还管理其上行链路的功率预算，使聚合干扰，“噪声上升”，在相邻小区的用户所造成的有界。我们建议的方案是分布式的，既不需要协调也不需要消息交换。我们严格定义了噪声增长约束下的分配问题，给出了最优解，并推导出一个有效的迭代算法来实现它。然后，我们讨论了一个放松的问题，其中的噪声增长分别为每个子信道或资源单元的约束。虽然是次优的，但这种观点使得调度和功率分配问题分开，从而产生甚至更简单和更有效的解决方案，同时保持方案的本质。通过大量的模拟，我们表明，建议的方法显着提高整体性能，具有相同的公平性和功耗水平。
2013-07-12 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Adaptive Modulation Coding and Cooperative ARQ over Relay Channels-Applications to Land Mobile Satellite Communications
在协作中继网络中，当目的地节点（D）不能正确地解码源节点（S）数据时，中继节点（R）促进到目的地节点（D）的数据传输。本文考虑这样的系统模型，并提出了一种跨层的方法，联合设计自适应调制和编码（AMC）在物理层和协作截断自动重传请求（ARQ）协议在数据链路层。首先推导出联合协作ARQ-AMC方案的频谱效率的封闭表达式。为了最大限度地提高这一性能指标，我们然后优化两个AMC方案的S-D和R-D链路，直接满足规定的丢包率约束。作为一个有趣的应用，我们还考虑了联合链路自适应和阻塞缓解陆地移动卫星通信（LMSC）的问题。提出了一种新的中继辅助传输协议，当S-D信道中断时，通过中继链路将源数据传输到目的地。数值结果表明，所提出的计划显着提高了频谱效率相比，系统，它使用一个传统的ARQ-AMC方案在S-D链路，或系统，采用优化的固定速率协作ARQ协议。
2008-11-26 cs.IT math.IT
Membrane Fusion-Based Transmitter Design for Static and Diffusive Mobile Molecular Communication Systems
本文提出了一种新的不完全发射器（TX）模型，即膜融合（MF）的TX，采用MF之间的囊泡和TX膜释放封装在囊泡的分子。对于基于MF的TX，推导出从TX膜释放的分子的释放概率和分数。考虑到分子退化和完全吸收接收机（RX），推导了两种情况下的信道脉冲响应（CIR）：1）TX和RX都是静态的，以及2）TX和RX都是基于扩散的移动的。此外，考虑从TX发送到RX的比特序列。对于这两种情况，获得平均比特出错率（BER），其中导出在移动情况中吸收的分子的数量的概率质量函数（PMF）。此外，提出了一个仿真框架的MF为基础的TX，在此基础上推导的解析表达式进行了验证。模拟结果表明，低MF概率或低囊泡流动性减缓了分子的释放，并降低了分子在RX处的命中概率。仿真结果还表明了基于MF的TX和理想点TX在符号间干扰（ISI）方面的差异。
2021-10-24 cs.ET cs.IT math.IT
Equalized Time Reversal Beamforming for Indoor Wireless Communications
时间反转（TR）技术是一种频率选择性信道下的波束形成技术，由于其能量利用率高、计算复杂性低等优点，在无线通信中受到越来越多的关注。在本文中，我们提出了两个贡献的时间反转（TR）的无线波束形成单用户室内宽带MISO系统。首先，我们提供了新的分析基带TR系统使用两种常用的室内传播信道模型。我们推导出封闭形式的近似符号间干扰（ISI）与这些信道模型，以表征传播条件（如功率延迟分布，延迟扩展和带宽）对TR性能指标的影响。特别是，我们分析了TR波束形成的空间聚焦和时间压缩性能，以及它们对比特出错率（BER）的影响。作为第二个贡献，我们介绍了均衡TR（ETR）技术，减轻了传统TR的ISI。建议的ETR利用迫零预均衡器在与TR预滤波器级联配置的发射机。与以往的方法，在TR系统中的ISI缓解，我们推导出理论的ETR的性能界限，并表明，它大大提高了传统TR的BER性能，其波束形成能力的影响最小。通过数值模拟，我们验证了我们的封闭形式的近似，并表明，建议ETR技术优于传统的TR在任何SNR下的BER。
2017-02-18 cs.IT cs.NI math.IT
A Novel Molecular Communication System Using Acids, Bases and Hydrogen Ions
Stanford University（斯坦福大学）
本文提出利用酸、碱和氢离子浓度传输信息，通过控制氢离子浓度实现接收端信号增强与干扰抑制，提升分子通信性能。
2015-11-29 cs.ET cs.IT cs.SY
