Batteryless BLE and Light-based IoT Sensor Nodes for Reliable Environmental Sensing
本文设计并实现由室内光能供电的无电池 BLE 与 LIoT 传感器节点，通过能量自适应占空比实现与网关的持续可靠双向通信。
2025-01-08 eess.SP
Fast Inventory for 3GPP Ambient IoT Considering Device Unavailability due to Energy Harvesting
针对A-IoT盘点中能量采集导致设备不可用的问题，提出DCM、设备分组和低功耗接收链方法，将盘点时间减少50%-83%。
2025-01-25 eess.SP
Envisioning Device-to-Device Communications in 6G
为了满足各种新兴应用的需求，未来的第六代（6G）移动网络预计将是一个天生智能的、高度动态的、超密集的异构网络，其以极低延迟和高速数据传输将所有事物互连。人工智能（AI）将是最具创新性的技术，可以在未来复杂的6G网络中实现智能自动化的网络运营、管理和维护。在人工智能技术的推动下，设备到设备（D2D）通信将成为6G拼图中的一块。为了在未来6G中构建智能D2D的有效实现，我们概述了许多与6G相关的潜在D2D解决方案，包括移动边缘计算，网络切片和非正交多址（NOMA）认知网络。
2019-12-12 cs.NI eess.SP
Reliable Wide-Area Backscatter via Channel Polarization
反向散射通信的长期愿景是为无电池物联网（IoT）提供远距离连接和高速传输。近年来，在设计朝着这一目标的后向散射方面出现了重大创新。然而，它们要么在非常短的范围内操作，要么经历极低的吞吐量。本文进一步打破这一僵局，提出PolarScatter，利用信道极化在远程反向散射链路。我们通过信道极化将后向散射信道转换为几乎无噪声的虚拟信道，并以极低的错误概率传输比特。具体来说，我们提出了一种新的极化码方案，自动适应不同的信道质量，并设计了一个低成本的编码器，以适应资源受限的反向散射标签的极化码。我们构建了一个PCB标签原型，并在各种室外和室内环境中进行测试。我们的实验表明，我们的原型实现了高达10 $\times$吞吐量增益，或扩展了1.8 $\times$的范围限制相比，最先进的远程后向散射解决方案。我们还模拟了一个集成电路设计在台积电65纳米LP CMOS工艺。与传统编码器相比，我们的编码器减少了三个数量级的存储开销，并降低功耗到几十微瓦。
2019-12-12 cs.NI eess.SP
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
An LSTM-Aided Hybrid Random Access Scheme for 6G Machine Type Communication Networks
针对大规模机器类型通信（mMTC）设备和超可靠低延迟通信（URLLC）设备共存的6 G MTC网络，提出了一种LSTM-Aided混合随机接入方案（LSTMH-RA），以支持不同的服务质量（QoS）需求。在所提出的LSTMH-RA方案中，mMTC设备经由定时提前（TA）辅助的四步过程来接入网络以满足大规模接入需求，而URLLC设备的接入过程与mMTC设备的接入过程耦合在两个步骤中完成以减少延迟。此外，我们提出了一种基于注意力的LSTM预测模型来预测活动URLLC设备的数量，从而确定多用户检测算法的参数，以保证URLLC设备的延迟和可靠性访问要求。分析了LSTMH-RA方案的成功接入概率。仿真结果表明，与基准方案相比，所提LSTMH-RA方案能够显著提高成功接入概率，从而满足URLLC和mMTC设备的不同QoS需求.
2022-07-29 cs.NI eess.SP
Hybrid Device-to-Device and Device-to-Vehicle Networks for Energy-Efficient Emergency Communications
针对灾后通信恢复难题，本文联合构建优化融合D2D与无人机辅助D2V的混合网络，通过集群划分选缓存中心、级联路径规划与多目标配置优化，在多约束下实现响应时间与能耗的最优权衡，能效优于基准方案，助力大规模灾后应急。
2023-05-02 cs.NI eess.SP
RIScatter: Unifying Backscatter Communication and Reconfigurable Intelligent Surface
本文提出 RIScatter 架构，将反向散射通信与可重构智能表面统一为无电池认知无线电，通过联合优化反射状态概率分布实现异构流量控制，并设计了低复杂度接收机，仿真验证了其在调制与被动波束成形间的切换能力。
2023-10-22 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Enhanced Device-to-Device Communications
本文针对RIS增强的D2D通信，提出基于CNN的DQN算法联合优化RIS位置与相移，以低复杂度最大化蜂窝与D2D网络总速率，并满足QoS要求。
2020-08-13 eess.SP
Synchronized SCUBA: D2D Communication for Out-of-Sync Devices
设备到设备（D2 D）通信是实现物联网（IoT）连接的重要组件。SCUBA代表未授权频带上的侧链路通信，是一种新颖的介质访问控制协议，其促进IoT和机器类型通信（MTC）蜂窝设备的侧链路上的D2 D通信。SCUBA包括通过以时分复用方式操作以与底层主要无线电接入技术（例如，长期演进- MTC（LTE-M）。在当前版本的SCUBA中的基本要求是通信设备将彼此同步，使得设备的定时时机可以由彼此准确地估计。然而，当设备彼此不同步时，传统SCUBA的操作失败，这可能是由于一个或多个设备在蜂窝覆盖区域之外或由不同的基站服务而引起的，通常在移动设备中观察到。为此，我们设计了同步方法，以建立成功的水肺之间的设备，是彼此不同步的链接。由于我们的方法中嵌入了固有的定时发现，我们的解决方案还通过消除对定时不可知通信的依赖来扩展SCUBA的操作范围。我们分析和比较了我们的方法在功耗方面的性能以及对设备电池寿命的影响，以显示我们的解决方案的潜力。
2021-04-01 eess.SP
Device-to-Device Communication Facilitating Full-Duplex Cooperative Relaying Using Non-Orthogonal Multiple Access
这封信提出了一种使用非正交多址接入（NOMA）的设备到设备（D2D）实现蜂窝全双工（FD）协作协议，其中FD中继器协助将NOMA中继到用户的信号，并且同时发送D2D接收器的信号。理论上的遍历容量，中断概率和分集阶的建议协议的现实假设下，不完美的自我和已知的干扰消除。研究结果表明，该协议的性能增益比传统的FD合作NOMA系统。
2018-12-03 eess.SP
Device-to-Device Communications Underlaying Cellular Networks: To Use Unlicensed Spectrum or Not?
在本文中，我们认为设备到设备（D2D）通信作为蜂窝网络在授权和未授权频谱，其中长期演进（LTE）用户使用正交频谱，而D2D用户与LTE用户共享频谱。在该系统中，每个LTE和D2D用户可以接入授权或未授权频带进行通信。为了最大限度地提高系统的总吞吐量，我们利用随机几何推导出的吞吐量为每种用户的泊松点过程（PPP）的用户部署建模，并调查这些用户的频谱接入问题。由于该问题是NP难的，我们提出了一个序列二次规划（SQP）的算法，以获得相应的次优解。在理论上，我们通过分析吞吐量区域来评估系统性能。仿真结果验证了几何分析的准确性，验证了所提算法的有效性。
2019-11-01 eess.SP
SCUBA: An In-Device Multiplexed Protocol for Sidelink Communication on Unlicensed Bands
设备到设备通信（D2D）是将设备连接在一起以形成物联网（IoT）的关键使能器。物联网网络的一个日益严重的问题是越来越多的物联网设备占用了蜂窝频段的频谱资源。在未许可频带中操作D2D通过从许可频带卸载网络业务来解决这个问题，同时还降低了相关联的许可成本。为此，我们提出了一种新的低成本无线电接入技术（RAT）协议，称为非授权频段上的侧链路通信（SCUBA），它可以在蜂窝设备上实现，使得它与传统的蜂窝协议共存，通过使用现有的无线电硬件以时分双工方式作为辅助RAT进行操作。SCUBA在不同类型的蜂窝设备上兼容，包括低复杂度半双工频分双工机器类型通信（MTC）用户设备。SCUBA使用不连续接收过程提供灵活的侧链路（SL）延迟和电池寿命折衷，这确保其适用于广泛的用例。我们证明了我们的协议的有效性与分析和仿真结果的SCUBA使用不同类型的MTC业务的SL和底层蜂窝通信的介质访问控制层。
2021-03-03 eess.SP
Autonomous Power Allocation based on Distributed Deep Learning for Device-to-Device Communication Underlaying Cellular Network
Hanyang University（汉阳大学）
对于支持物联网（IoT）的5G系统的设备到设备（D2 D）通信，考虑到以集中方式在不同链路之间的复杂干扰，存在对分配资源的限制。如果D2 D链路由增强型节点基站（eNB）控制，并且因此保持eNB上的负担，并且其导致延迟的延迟。本文提出了一种使用深度学习的用于蜂窝网络下的IoT-D2 D通信的完全自主功率分配方法。在所提出的方案中，IoT-D2 D发送器独立于eNB和其他IoT-D2 D设备来决定发送功率。此外，功率集可以通过分布式方式的深度学习进行近似优化，以实现更高的小区吞吐量。我们提出了一种分布式深度学习架构，其中设备作为一个组进行训练，但独立运行。深度学习可以获得接近最佳的小区吞吐量，同时抑制对eNB的干扰。
2020-06-08 cs.LG eess.SP
Optimizing Joint Probabilistic Caching and Communication for Clustered D2D Networks
在移动设备处缓存和利用设备到设备（D2D）通信是支持通过无线网络的大规模内容递送的两种有前景的方法。基于物理干扰模型对此类D2D缓存网络的分析通常是通过假设设备均匀分布来进行的。然而，这种方法没有充分考虑和表征设备通常被分组到集群中的事实。受此启发，本文提出了一个全面的性能分析和联合通信和缓存优化的集群D2D网络。设备分布根据托马斯集群进程（TCP），并假定有一个盈余的内存被利用，主动缓存文件从一个已知的库，随机概率缓存方案。设备可以从其缓存中检索所请求的文件，从其附近的相邻设备（集群）中检索，或者作为最后手段从基站检索。本文优化了三个关键性能指标，即卸载增益，能耗和延迟。
2018-09-22 eess.SP
In Vivo Communications: Steps Toward the Next Generation of Implantable Devices
体内无线医疗设备通过改善人类生活质量，有可能在未来的医疗保健技术中发挥至关重要的作用。为了充分利用这些设备的能力，有必要对体内无线通信信道进行表征和建模。利用该模型将在提高嵌入式医疗设备在功率、可靠性和频谱效率方面的通信性能方面发挥重要作用。在本文中，在这一领域的最新技术，提供了一个全面的了解目前的模式。这些知识将用于优化各种体内无线通信方法、工作频率和天线设计的设计和选择。最后，开放的研究领域进行了讨论，为未来的研究。
2019-02-19 eess.SP
High Data Rate Near-Ultrasonic Communication with Consumer Devices
在消费类设备中实现设备配对和凭证交换的自动化可减少用户处理日常任务的时间，并改善用户体验。声学通信作为蓝牙或Wi-Fi的实用替代方案正在获得关注，因为它可以在具有内置硬件的消费者设备之间实现快速和本地化的信息传输。然而，在这样的系统中实现高数据速率（>1 kbps）一直是一个挑战，因为选择用于通信的系统和方法不是针对应用定制的。在这项工作中，提出了一种高数据速率的近超声波通信（NUSC）系统，用于传输个人识别码（PIN），以使用内置麦克风和扬声器在消费者笔记本电脑之间建立连接。室内近超声波和水声通信（UWAC）信道之间的相似性被确定，和适当的UWAC技术是量身定制的NUSC系统。该系统使用18-20 kHz的近超声频段，并采用相干调制和相位相干自适应均衡。所提出的系统的能力，探讨在模拟和现场实验，跨越不同的设备方向和距离。实验表明，在长达5米的距离上的数据速率为4 kbps，这是一个数量级高于文献中类似系统报告的数据速率。
2021-05-27 eess.SP
Millimeter-Wave NOMA Transmission in Cellular M2M Communications for Internet of Things
大规模连接和低延迟是物联网（IoT）实现其旨在服务的众多设备所需的服务质量（QoS）规定的两个重要挑战。受这些挑战的启发，在本文中，我们介绍了一种新的毫米波非正交多址接入（mmWave-NOMA）传输方案，该方案专为物联网应用的蜂窝机器对机器（M2M）通信系统设计。它由一个基站（BS）和在蜂窝通信环境中操作的许多多机器类型通信（MTC）设备组成。我们考虑其下行链路性能，并假设多个MTC设备共享所提出的mmWave-NOMA传输方案所提供的相同通信资源，其可以支持大规模连接。对于该系统，引入了一种新颖的MTC配对方案，其设计基于BS和MTC设备之间的距离，旨在减少大规模连接和延迟的系统总体开销。特别地，我们考虑三种不同的MTC设备配对方案，即i）随机近和随机远MTC设备（RNRF）; ii）最近近和最近远MTC设备（NNNF）;以及iii）最近近和最远远MTC设备（NNFF）。对于所有这三个配对计划，他们的性能进行了分析，推导出封闭形式的中断概率和总速率的表达式。此外，已经进行了三种MTC设备配对方案的性能比较研究。
2018-05-31 eess.SP
Device-to-Device Communications in Millimeter Wave Band: Impact of Beam Alignment Error
利用毫米波（mmWave）频带最近已经吸引了相当多的关注，作为对设备到设备（D2D）通信挑战（即，频谱稀缺和干扰）的广泛部署的潜在解决方案。然而，其定向性质使得毫米波频带的利用成为一项具有挑战性的任务，因为它需要D2D发射器和接收器之间的仔细波束对准。在本文中，我们研究了不准确的到达角（AoA）估计作为定向毫米波D2D网络的性能上的波束对准损伤的影响。我们已经使用来自随机几何的工具来量化在存在波束未对准的情况下的信号与干扰加噪声比（SINR）覆盖概率，其可以应用于评估D2D网络性能。此外，通过大量的仿真验证了分析结果的可靠性和有效性。最后，将具有错误波束对准的D2D网络的覆盖概率与具有完美波束对准的网络进行比较。数值结果表明，波束失准会导致网络的覆盖概率的显着损失。
2019-06-14 eess.SP
Controlled Out-of-Band Device-to-Device Communication in Cellular Networks Using a Backup Channel in Television White Space
Najran University（纳季兰大学）；GIK Institute of Engineering Sciences and Technology（GIK工程科学与技术学院）；University of Engineering and Technology, Mardan（马登工程与技术大学）
针对蜂窝网络频谱稀缺问题，提出利用认知无线电在电视白空间检测备份信道，当常规信道繁忙时建立受控带外D2D链路，降低阻塞和延迟概率。
2026-06-18 eess.SP
On the Impact of Mode Selection on Effective Capacity of Device-to-Device Communication
考虑利用模式选择来在直接模式和蜂窝模式之间决定的设备到设备（D2 D）链路。本文研究了模式选择对有效容量（EC）的影响（在统计服务质量约束下的发射机队列的最大可持续恒定到达率）的D2 D链路的覆盖和覆盖场景。由于缺乏信道状态信息，发送设备以固定速率和固定功率发送数据;这一事实结合模式选择使得D2 D信道成为马尔可夫服务过程。因此，通过计算对应于马尔可夫D2 D信道的转移概率矩阵的条目来获得EC。数值结果表明，EC指数衰减（和重叠D2 D的增益超过重叠D2 D减小）的路径损耗测量的估计误差的模式选择所利用的增加。
2019-01-08 eess.SP
Energy Efficiency Optimization for Device-to-Device Communication Underlaying Cellular Networks in Millimeter-Wave
本文研究了毫米波频段蜂窝网络下的设备到设备（D2D）通信中的能量效率最大化。一个随机几何框架已被用来提取的结果。首先，蜂窝和D2D用户建模为独立的齐次泊松点过程，然后，D2D和蜂窝用户的成功传输概率的精确表达式已被导出。此外，已经呈现了典型D2D场景的平均和速率和能量效率。已经定义了受制于蜂窝和D2D用户两者的传输功率和服务质量约束的优化问题，并且D2D通信的能量效率被最大化。仿真结果表明，通过在毫米波中工作，可以获得显著的能量效率提高，例如，在考虑电路功率的实际情况下，与瑞利分布相比，能量效率提高了20\ %。最后，为了验证我们的解析表达式，进行了仿真研究，并取得了良好的协议。
2020-06-01 cs.SY eess.SP eess.SY
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Device-to-Device Communications
本文提出基于双深度Q网络（DDQN）的结构，通过调整可重构智能表面（RIS）的位置和相移来优化D2D通信中的传输速率，实现接近最优性能并满足服务质量要求。
2021-07-05 cs.SY eess.SP eess.SY
A Novel Content Caching and Delivery Scheme for Millimeter Wave Device-to-Device Communications
针对支持缓存的毫米波D2D网络，提出最大化视距D2D链路内容交付成功率的缓存放置策略及启发式交付算法，相比传统策略提升流量卸载增益与超密集网络能效。
2019-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
On Anomalous Diffusion of Devices in Molecular Communication Network
考虑了一维（1-D）非均匀扩散分子通信信道，其中设备（发射器（TX）和接收器（RX））可以沿着轴在任一方向上移动。为了模拟信息携带分子（ICM）以及TX和RX的异常扩散，时间标度布朗运动的概念进行了探讨。在这种情况下，一个新的封闭形式的第一击中时间密度（FHTD）的表达式。此外，推导出的FHTD验证通过基于粒子的模拟。对于二进制信息的传输，利用定时调制。此外，信道被假定为二进制擦除信道（BEC）和分析方面的可达信息速率（AIR）。
2022-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Sum Rate Maximization for Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Device-to-Device Communications
本文针对RIS辅助的D2D底层蜂窝通信系统，提出块坐标下降与基于二次变换的半定松弛算法联合优化功率控制、接收波束成形和RIS相移，以最大化和速率并显著提升系统性能。
2025-03-12 cs.IT eess.SP math.IT
