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
Connectivity of Millimeter Wave Networks with Multi-hop Relaying
本文提出了一种新的随机几何方法的毫米波（毫米波）网络的连接与多跳中继。将无线电环境中障碍物的随机位置和形状建模为布尔模型，其芽按泊松点过程分布，颗粒为随机矩形。导出的分析结果揭示了毫米波网络的连通性如何取决于关键系统参数，例如障碍物的密度和大小以及中继路由窗口-选择路由中继的距离范围。我们发现，多跳中继可以大大提高连接与单跳毫米波传输。我们表明，要获得接近最佳的连接中继路由窗口的大小的障碍物。
2014-12-21 cs.IT cs.NI math.IT
Network-Assisted D2D Relay Selection Under the Presence of Dynamic Obstacles
尽管使用来自多输入多输出（\texttt{MIMO}）天线的定向波束来补偿高传播损耗，但是设备到设备（\texttt{D2D}）通信中的毫米波（\texttt{mmWave}）信道易受阻塞的影响。这促使人们在运动中的用户设备（\texttt{UEs}）之间形成\texttt{D2D}链路时寻找障碍物的存在。在\texttt{D2D}通信中，移动的\texttt{UEs}还充当中继以将数据从一个\texttt{UE}转发到另一个，这引入了中继选择的问题。当障碍物也随着移动的\texttt{UEs}运动时（动态障碍物），问题变得更具挑战性。首先，我们已经开发了一个概率模型，考虑移动\texttt{UEs}和动态障碍物的中继选择。然后利用与基站相连的\texttt{MIMO}雷达的信息，在三维欧氏空间中分析了动态障碍物阻塞链路的概率。最后，使用这些信息，我们已经开发出独特的策略，基于简单的几何形状，找到最好的中继，最大限度地提高预期的数据率。通过仿真，我们已经表明，我们提出的策略给出了一个显着的改善，由于节点的移动性和动态障碍物在\texttt{mmWave}信道的数据包丢失的传统方法，不考虑动态障碍物的存在。
2019-07-19 cs.NI eess.SP
Beamwidth Optimization in Millimeter Wave Small Cell Networks with Relay Nodes: A Swarm Intelligence Approach
毫米波（mmWave）通信被认为是未来5G系统中最具颠覆性的技术之一。在毫米波频段中，60 GHz无线电技术特别适用于超密集的小型小区和移动数据卸载场景。毫米波通信中仍有许多挑战有待解决，但其中最突出的挑战包括耳聋或发射器和接收器波束之间的不对准以及干扰管理。近年来，考虑对毫米波资源分配的可忽略干扰的场景在文献中已经相当普遍。为此，有趣的是，许多开放的问题仍然需要解决，例如毫米波噪声限制机制的适用性。此外，在毫米波中，波束转向机制强加了强制静默期，在此期间不能传送数据，这在吞吐量/延迟计算中不应被忽略。本文介绍了毫米波使能的小小区网络（SCN）的中继能力，其中作为一个协调的元优化的波束宽度/延迟的方法，整体系统吞吐量优化的结果。模拟已被传达三个发射机密度下TDMA和天真的“全”调度产生平均每个节点的吞吐量增量高达248%。本文进一步阐述了对齐延迟和时分复用策略的失衡影响，通过说明在下行链路操作中的固定节点大小SCN的制度中增加发射机数量所产生的预见的转变如何通过调度策略中的不良选择而逐渐消失。
2016-05-18 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
Dynamic Time-domain Duplexing for Self-backhauled Millimeter Wave Cellular Networks
由于大量的可用频谱和非常高维的天线阵列的可能性，30和300 GHz之间的毫米波（mmW）频带对于下一代蜂窝网络吸引了相当大的关注。然而，这些系统中的一个关键问题是范围：mmW信号非常容易受到阴影和不良高频传播的影响。因此，多跳中继是用于这样的系统的自然技术，以在不添加有线接入点的情况下改善小区范围和小区边缘速率。本文研究了一个简单的蜂窝中继系统的调度问题，其中有线基站和用户设备之间的通信遵循一个层次的树结构通过固定的中继节点。这样的系统通过在接入链路中添加mmW而自然地建立在现有的蜂窝mmW回程上。所提出的系统的一个关键特征是，由于与其他链路的方向隔离，可以在逐链路的基础上进行TDD信令选择。我们设计了一个有效的，贪心算法集中调度，最大限度地提高网络效用，通过联合优化密集的，中继增强OFDMA/TDD毫米波网络的调度和资源分配。该算法可以动态地适应负载、信道条件和业务需求。显着的吞吐量增益和改进的资源利用率，我们的算法提供的静态，全球同步的TDD模式，通过模拟的基础上，在28 GHz的信道模型。
2015-06-25 cs.NI
Exploiting Multi-Hop Relaying to Overcome Blockage in Directional mmWave Small Cells
在毫米波（mmWave）频带中有大量可用频谱的情况下，密集部署在传统同构宏小区网络下面的毫米波频率处的小小区已经引起学术界、工业界和标准机构的极大兴趣。由于在较高频率下的高传播损耗，毫米波通信本质上是定向的，并且可以实现低链路间干扰下的并发传输（空间重用）以显著提高网络容量。另一方面，毫米波链路很容易被人体和家具等障碍物阻挡。在本文中，我们开发了一个多跳中继传输方案，称为MHRT，引导阻塞流周围的障碍物，通过建立多跳中继路径。在MHRT中，提出了一种中继路径选择算法，为阻塞流建立中继路径，以更好地利用并发传输。中继路径选择后，我们使用多跳传输调度算法计算近最优的时间表，充分利用空间重用。通过大量的模拟在各种流量模式和信道条件下，我们证明MHRT实现了优越的性能，在网络吞吐量和连接鲁棒性相比，与其他现有的协议，特别是在严重阻塞的条件下。仿真分析了不同跳数限制条件下MHRT的性能，为实际应用中最大跳数的选择提供了依据。
2015-09-27 cs.NI
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
A Dynamic Obstacle Tracking Strategy for Proactive Handoffs in Millimeter-wave Networks
针对毫米波链路易受动态障碍物阻断的问题，本文仅利用短期历史链路失效信息，基于NP完全性证明和贪心集合覆盖算法恢复障碍物轨迹并触发主动切换，在低至中等相机覆盖率下优于RGB-D方案。
2023-07-12 cs.NI eess.SP
Relay-Assisted and QoS Aware Scheduling to Overcome Blockage in mmWave Backhaul Networks
在小型小区被密集部署的场景中，毫米波（mmWave）无线回程网络已经被广泛使用。然而，毫米波很容易被障碍物阻挡，如何转发被阻挡流的数据仍然是一个重大挑战。为了保证回传能力，应满足流的服务质量（QoS）要求。在本文中，我们研究的问题，最佳的调度，以最大限度地满足他们的QoS要求的流量与中继利用，以克服阻塞。为了实现一个实际的解决方案，我们提出了一个中继辅助和QoS感知的回程网络调度方案，称为RAQS。它由中继选择算法和传输调度算法组成。中继选择算法为阻塞的流选择链路速率高的非重复中继，有助于尽快满足流的QoS要求。然后，根据中继选择的结果，传输调度算法利用并发传输，以满足流的QoS要求尽可能。大量的仿真结果表明，RAQS可以有效地克服阻塞问题，并增加了完成流的数量和网络吞吐量相比，其他方案。特别地，还研究了中继选择参数的影响，以进一步指导中继选择。
2018-12-29 cs.NI
Maximum Throughput Scheduling for Multi-connectivity in Millimeter-Wave Networks
多连接正在成为在毫米波频率范围内提供可靠通信和无缝连接的有前途的解决方案。由于在这样的高频范围内导致频繁中断的障碍，到多个小区的连接可以通过网络元件之间的协调在吞吐量和可靠性方面大幅提高网络性能。在本文中，我们提出了一种算法的链路调度优化，最大化网络吞吐量的多连接毫米波蜂窝网络。所考虑的方法利用了集中式架构，快速链路切换，主动上下文准备和毫米波接入点和用户之间的数据转发。所提出的算法能够数值上接近全局最优，并量化毫米波蜂窝网络中的多连接的潜在增益。
2018-12-17 cs.NI
Deep-Reinforcement-Learning-Based Distributed Vehicle Position Controls for Coverage Expansion in mmWave V2X
在毫米波（mmWave）车辆通信中，由视线（LOS）阻塞引起的多跳中继断开是一个关键问题，特别是在毫米波可用车辆的早期扩散阶段，其中并非所有车辆都具有毫米波通信设备。提出了一种分布式位置控制方法，使长中继通过LOS路径与路侧单元（RSU）进行通信。即使具有所提出的方法的车辆不使用环境的全部信息并且彼此协作，它们也可以决定它们的动作（例如，变道和超车）以仅使用其周围环境的信息形成长中继（例如，周围车辆位置）。决策问题被公式化为马尔可夫决策过程，以便自主车辆可以通过强化学习（RL）算法学习进行长中继的实际运动策略。本文设计了一种基于先进的深度强化学习算法异步优势行动者-评论者（A3 C）的学习算法，该算法通过其深度神经网络架构和多智能体学习机制使车辆能够快速学习复杂的运动策略。一旦该策略得到良好的训练，车辆可以分散地移动到建立了与RSU的长中继的位置。仿真结果表明，该方法能够在不同的业务条件和毫米波通信设备在学习和运行阶段的穿透率下，增加中继长度和覆盖范围。
2019-03-22 cs.NI
Relay Selection for 5G New Radio Via Artificial Neural Networks
毫米波提供了宽带宽的替代频段，以更好地实现5G新无线电（5G-NR）的增强型移动宽带（eMBB）和超可靠低延迟通信（uRLLC）的支柱技术。当使用毫米波频段时，在无线电接入网络（RAN）中辅助基站覆盖的中继站成为一种有吸引力的技术。然而，导致最强链路的中继选择成为促进使用毫米波的RAN的关键技术。中继选择的另一种方法是利用现有的操作数据，并应用适当的人工神经网络（ANN）和深度学习算法来缓解毫米波频段的严重衰落。在本文中，我们应用分类技术，使用人工神经网络的多层感知预测的路径损耗的多个传输链路，并根据一定的损耗水平，从而执行有效的中继选择，这也建议切换到合适的路径。与其他ML算法相比，人工神经网络的多层感知证明中继选择在5G-NR的有效性。
2020-05-02 cs.NI cs.SY eess.SP
LoS-Map Construction for Proactive Relay of Opportunity Selection in 6G V2X Systems
车联网（V2X）技术的最新进展和即将到来的第六代（6 G）网络将为具有增强通信能力的车辆服务开启一个新时代。互联和自动驾驶汽车（CAV）有望提供新的交通体验，提高道路网络的安全性和效率。毫米波（mmW）频率的使用保证了CAV应用所需的大量带宽（> 1GHz）和高数据速率（> 10 Gbit/s）。然而，高频受到严重的路径损耗的影响，并且视线（LoS）传播很容易被静态和动态障碍物阻挡。目前正在研究几种解决方案，最有前途的一种是利用继电器。然而，传统的中继方案对链路故障做出反应并利用瞬时信息，这阻碍了在高度移动和复杂的网络（例如车辆场景）中的有效中继选择。在这种情况下，我们提出了一种新的主动中继策略，利用CAV和环境信息之间的合作来预测动态的LoS地图，它描述了链接的演变。主动中继方案利用动态LoS映射来最大化网络连接。提出了一种新的框架，结合现实的移动模式和几何信道传播模型，在不同的情况下分析性能。数值模拟表明，主动中继方案减轻了波束阻塞，并最大限度地提高了CAV与可靠链路连接的平均概率。
2022-04-05 cs.NI eess.SP
Robot Trajectory Planning With QoS Constrained IRS-assisted Millimeter-Wave Communications
本文研究了基于智能反射面辅助毫米波通信的无线连接机器人轨迹和波束形成的联合优化问题。目标是最小化运动能量消耗，受到时间和通信服务质量服务质量（QoS）约束。这是工业4.0的一个基本问题，机器人可能必须最大限度地提高电池自主性和通信效率。在这种情况下，IRS和毫米波可以显著提高无线通信的频谱效率，为新的工业应用提供高数据率和可靠性。我们提出了一个解决方案，利用毫米波信道特性解耦波束形成和轨迹优化的优化问题。然后，后者是解决了逐次凸优化（SCO）算法。该算法考虑到障碍物的位置和无线电地图，并提供解决方案，避免冲突，满足QoS约束。此外，我们证明了该算法收敛到满足Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件的解。
2021-02-05 cs.NI
Path Loss Modelling for UAV Communications in Urban Scenarios with Random Obstacles
本文提出曼哈顿随机模拟器（MRS），通过考虑不规则建筑和随机障碍物改进视距概率（PLoS）估计，并推导城市环境中无人机通信的路径损耗差异与经验模型。
2025-01-24 cs.NI
Millimeter Wave Cellular Wireless Networks: Potentials and Challenges
在30和300 GHz之间的毫米波（mmW）频率是蜂窝通信的新前沿，其提供了通过来自多元件天线阵列的波束成形和空间复用的数量级更大带宽与进一步增益相结合的希望。本文调查了测量和容量研究，以评估这种技术，重点是城市环境中的小小区部署。结论是非常令人鼓舞的;在纽约市在28和73 GHz的测量表明，即使在城市峡谷环境中，显著的非视距（NLOS）室外，街道级覆盖是可能的，从潜在的低功率微或微微蜂窝基站到大约200米。此外，基于这些测量的统计信道模型，示出了在当前小区密度下，mmW系统可以提供比当前最先进的4G蜂窝网络多一个数量级的容量增加。然而，蜂窝系统将需要进行重大的重新设计，以充分实现这些收益。具体而言，高定向性和自适应传输的要求，链路之间的定向隔离和中断的重大可能性有很强的多址接入，信道结构，同步和接收机设计的影响。为了解决这些挑战，本文讨论了各种技术，包括自适应波束成形，多跳中继，异构网络架构和载波聚合可以利用在毫米波上下文中。
2014-01-11 cs.NI
Analysis of Human-Body Blockage in Urban Millimeter-Wave Cellular Communications
极高频（EHF）或毫米波（mmWave）频带的使用已经引起了下一代无线接入网络的显著关注。如最近的测量所示，毫米波频率使自己非常敏感的“阻塞”所造成的障碍物，如树叶，人类，车辆等，但是，有一个缺乏分析模型来表征这种阻塞和随之而来的影响信号的可靠性。在本文中，我们提出了一种新颖的，通用的，易于处理的模型，用于表征由人类（假设他们随机位于环境中）对毫米波传播造成的阻塞，作为系统参数的函数，如发射器-接收器的位置和尺寸，以及人类的密度和尺寸。此外，所提出的模型进行了验证，使用射线发射器工具。利用所提出的模型，阻塞概率被证明是增加与人的密度和发射器-接收器对之间的分离。此外，所开发的分析表明，以证明存在的发射机天线高度，最大限度地提高接收到的信号强度，这反过来又是一个函数的发射机-接收机的距离和它们的尺寸。
2016-04-16 cs.NI
Low-Latency Millimeter-Wave Communications: Traffic Dispersion or Network Densification?
本文研究了未来无线网络中降低通信延迟的两种策略：业务分散和网络密集。一个混合计划，结合这两种策略也被认为是。概率延迟和有效容量被用来评估性能。对于概率延迟，延迟的违反概率，即，延迟超过给定容限水平的概率用上界来表征，上界是通过应用随机网络演算理论而导出的。此外，为了表征毫米波系统的最大可负担的到达业务，有效容量，即，研究了在给定服务质量（QoS）要求下的服务能力。推导的概率延迟和有效容量的界限，通过仿真验证。这些数值结果表明，对于一个给定的平均系统增益，流量分散，网络致密化，和混合计划表现出不同的潜力，以减少端到端的通信延迟。例如，在给定高平均系统增益和到达率的情况下，流量分散优于网络密集，而否则它可能是最差的选择。此外，它揭示了，增加独立路径的数量和/或中继密度总是有益的，而性能增益与到达率和平均系统增益，共同。因此，应根据给定的到达业务量和系统服务能力，选择合适的传输方案，以优化时延性能。
2018-03-14 cs.NI
Reinforcement Learning-based Joint User Scheduling and Link Configuration in Millimeter-wave Networks
在本文中，我们开发的算法联合用户调度和三种类型的毫米波链路配置：中继选择，码本优化，毫米波（mmWave）网络中的波束跟踪。我们的目标是设计一个在线控制器，动态调度用户和配置他们的链接，以最大限度地减少系统延迟。为了解决这个复杂的调度问题，我们将其建模为一个动态决策过程，并开发了两个基于强化学习的解决方案。第一种解决方案基于深度强化学习（DRL），其利用近端策略优化来训练基于神经网络的解决方案。由于DRL潜在的高样本复杂性，我们还提出了一个经验的多臂强盗（MAB）为基础的解决方案，它分解成一系列的子动作的决策过程，并利用经典的最大权重调度和汤普森采样来决定这些子动作。我们的评估所提出的解决方案证实了其有效性，提供可接受的系统延迟。它还表明，基于DRL的解决方案具有更好的延迟性能，而基于MAB的解决方案具有更快的训练过程。
2022-10-24 cs.NI eess.SP
Obstacle-Aware Positioning of a Mobile Robotic Platform for 6G Networks
本文提出一种面向6G网络的移动机器人平台避障自主定位方案，通过视觉模块感知障碍物与设备位置，并由控制模块自主调整平台位置，从而在毫米波、太赫兹及可见光网络中建立并维持视距无线链路。
2024-01-12 cs.NI
Cooperative Beamforming with Predictive Relay Selection for Urban mmWave Communications
Rutgers, The State University of New Jersey（罗格斯新泽西州立大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
虽然毫米波（mmWave）通信承诺高数据速率，但是它们对阻塞的敏感性和严重的信号衰减对其在城市环境中的部署提出了挑战。为了克服这些影响，我们考虑一个分布式的合作波束成形系统，它依赖于静态中继部署在集群具有相似的信道特性，在每个时刻，只有一个中继从每个集群被选择参与波束成形的目的地。为了满足网络的服务质量保证，波束成形的关键先决条件是中继选择。然而，由于信道随时间变化，中继选择成为一个资源需求的任务。实际上，对所有候选中继的信道状态信息的估计（对于中继选择是必要的）是占用带宽、浪费功率并且在网络中引入延迟和干扰的过程。相反，我们提出了一种独特的，预测性的方案，用于资源高效的中继选择，它利用毫米波介质的特殊传播模式，可以跨集群分布式执行，并与基于最佳波束成形的通信并行。所提出的预测方案有效地利用时空信道的相关性与当前和过去的网络范围内的接收信号强度（RSS），后者是不变的中继集群的大小，在系统的操作过程中连续测量。我们的数值结果证实，我们提出的中继选择策略优于任何随机选择策略，不利用信道相关性，而在同一时间，它执行非常接近一个理想的方案，使用完整的，集群大小相关的RSS，并提供显着节省信道估计开销，提供更好的网络利用率，特别是在密集的拓扑结构，典型的毫米波网络。
2019-07-29 cs.IT cs.LG cs.NI
Resource Allocation for Millimeter-Wave Train-Ground Communications in High-Speed Railway Scenarios
随着无线通信技术的发展，高速铁路对车地无线通信提出了更高的要求。毫米波频段具有丰富的频谱资源，可以为高铁场景下的用户提供高性能的宽带多媒体业务，而全双工（FD）技术也已趋于成熟。在本文中，我们研究了高速铁路场景下的车-地通信系统的性能与移动中继（MR）安装在屋顶的训练和FD模式下工作。我们制定了一个非线性规划问题，以最大限度地提高网络容量的频谱资源分配。然后，我们开发了一个序列二次规划（SQP）算法的基础上的拉格朗日函数来解决轨道侧基站（BS）和MR的带宽分配优化问题，在这个毫米波车地通信系统。大量的仿真结果表明，所提出的SQP算法可以有效地实现高网络容量的训练轮通信在高铁的场景，同时是强大的残余自干扰（SI）。
2021-04-28 cs.IT cs.NI math.IT
UAV-Mounted Aerial Relays in Military Communications: A Comprehensive Survey
University of Ottawa（渥太华大学）；Ibb University（伊卜大学）；Royal Military College of Canada（加拿大皇家军事学院）
本文综述了无人机搭载空中中继在军事通信中的应用，比较了AR与TR范式，并提出MCRES指标和决策算法以指导中继系统的选型和部署。
2026-01-27 cs.IT cs.MM cs.NI
Traffic Allocation for Low-Latency Multi-Hop Networks with Buffers
对于毫米波（mm波）的缓冲区辅助串联网络中继节点和多个信道每跳组成，我们考虑两种流量分配方案，即本地分配和全球分配，并调查端到端的文件传输延迟。我们制定了通用的多跳排队系统的问题，并随后推导出封闭形式的表达式的端到端的延迟。我们量化的全球分配方案相对于其本地分配对应的优势，我们进行渐近分析的性能增益时，在每一跳的信道数增加到无穷大。通过仿真验证了流量分配和分析延迟性能。此外，以一个特定的两跳毫米波网络为例，我们推导出平均端到端延迟的下限，其中Nakagami- $m$衰落被认为是。数值结果表明，与局部分配方案相比，全局分配方案的优势随着中继节点数的增加而增强，但代价是复杂度随着中继节点数的增加而线性增加。它还表明，在线性毫米波网络中的中继节点的适当部署在减少平均端到端的延迟起着重要的作用，平均延迟衰减的毫米波信道变得更加确定性。这些发现为设计具有低端到端延迟的多跳毫米波网络提供了见解。
2018-04-29 cs.NI eess.SP
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
An Open Framework to Model Diffraction by Dynamic Blockers in Millimeter Wave Simulations
针对毫米波易受物理遮挡影响的问题，提出包含基于衍射的遮挡模型且可对接开源射频射线追踪软件的开放框架，重点建模毫米波与多个动态遮挡物相互作用的场景。
2022-06-10 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
Intelligent Reflective Surface vs. Mobile Relay-supported NLoS Avoidance in Indoor mmWave Networks
第六代无线通信（6G）被设想为产生用于改善端到端通信性能的各种技术，其中通信被设想为利用毫米波（mmWave）频率和更高频率的无线信号。其中，这些技术包括智能反射表面（IRS）和移动中继（MR），其设想的作用包括减轻非视线（NLoS）连接的负面影响，特别是在毫米波和更高频率下。这些技术背后的核心思想是使用协作网络，其中源向中继器（在这种情况下为IRS或MR）发送信号，该信号在接收时被转发到目的地。当比较这两种技术时，重要的是要认识到IRS主要被设想为附着到环境中的各种对象（例如墙壁和家具）的静态实体。相比之下，MR将具有更高的自由度，因为它们将能够在环境中无缝定位。基于上述假设，我们推导出一种用于确定室内环境中IRS和MR的最佳位置的方法，即，最大化源和目的地之间的端到端链路质量的方法。接下来，我们捕获在室内毫米波通信中IRS和MR支持的NLoS避免的通信质量指标。我们的研究结果表明，从端到端的链路质量的角度来看，MR通常优于IRS，这表明其利用潜力的吞吐量优化的NLoS避免场景。
2022-07-14 cs.ET cs.NI eess.SP
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
Millimeter Wave Ad Hoc Networks: Noise-limited or Interference-limited?
在毫米波（mmWave）通信系统中，窄波束操作克服了严重的信道衰减，减少了多用户干扰，从而引入了噪声受限的mmWave无线网络的新概念。无论是噪声受限还是干扰受限，网络的机制都严重影响媒体访问控制（MAC）层吞吐量以及适当的资源分配和干扰管理策略。然而，在毫米波MAC层设计的当前方法中，这些机制的交替存在以及更重要的是它们对毫米波设计参数的依赖性被忽略，这对吞吐量/延迟性能具有潜在的灾难性后果。本文推导了在时隙ALOHA和TDMA下工作的毫米波网络的冲突概率和MAC层吞吐量的解析表达式。新的分析表明，毫米波网络可能会表现出从噪声限制状态到干扰限制状态的不可忽略的过渡行为，这取决于发射机的密度、障碍物的密度和大小、传输概率、波束宽度和发射功率。它的结论是，一个新的框架，自适应混合资源分配过程，包含一个积极的竞争为基础的阶段，然后是一个反应性的竞争与动态阶段持续时间的自由，是必要的，以应付这种过渡行为。
2015-10-01 cs.IT cs.NI math.IT
QoS Aware Robot Trajectory Optimization with IRS-Assisted Millimeter-Wave Communications
Linköping University（林雪平大学）；Ericsson AB（爱立信公司）
在本文中，我们考虑的运动能量最小化问题的机器人，使用毫米波（毫米波）通信辅助智能反射表面（IRS）。机器人必须在给定的期限内执行任务，它是上行链路的服务质量（QoS）的约束。这个问题对于由自主机器人和新一代移动通信（即，5G和6 G。在这种新的背景下，机器人能量效率和通信可靠性仍然是耦合在优化机器人轨迹和通信QoS的基本问题。更确切地说，为了考虑机器人位置和通信QoS之间的相互依赖性，IRS和接入点处的机器人轨迹和波束成形都需要优化。我们提出了一种解决方案，可以通过利用毫米波信道特性来解耦这两个问题。然后，波束形成优化问题的一个封闭的形式的解决方案，而轨迹优化的一种新的逐次凸优化算法，可以处理突然的视线（LOS）到非视线（NLOS）的过渡。具体来说，该算法使用无线电地图来避免与障碍物和覆盖不良的区域发生碰撞。我们证明了该算法可以收敛到一个满足Karush-Kuhn-Tucker条件的解。仿真结果表明，该算法的收敛速度快，运动能量消耗相对于方法，旨在找到最大速率轨迹显着减少。此外，我们表明，使用无源IRSs是一个强大的解决方案，以提高无线电覆盖范围和运动的机器人的能源效率。
2022-02-18 cs.NI cs.RO
Aerial Access and Backhaul in mmWave B5G Systems: Performance Dynamics and Optimization
在毫米波（mmWave）频率中使用基于无人机（UAV）的通信来提供按需无线电接入是提高超5G（B5 G）系统中的容量和覆盖的有前途的方法。在优化此类UAV基站的部署时，有几个设计方面需要解决。由于移动用户的交通需求随时间和空间而变化，因此相应地调整UAV位置的动态算法对于最大化性能至关重要。除了仔细跟踪时空用户/业务活动之外，这种优化需要考虑实际的回程约束。在这项工作中，我们首先回顾了集成接入和回程系统设计、对无人机基站的支持以及毫米波无线电中继功能背后的最新3GPP活动。然后，我们比较静态和移动无人机为基础的通信选项的毫米波系统布局，移动性和集群化的用户，天线阵列的几何形状，和动态回程的实际假设。我们证明，利用无人机的移动性，以服务于移动用户可以提高整体系统的性能，即使在回程容量限制的存在。
2019-11-13 cs.NI
Robust Train-to-Train Transmission Scheduling in mmWave Band for High Speed Train Communication Systems
针对毫米波T2T通信易遮挡问题，本文构建全双工移动中继MINLP调度模型，并提出含中继、模式选择与调度的低复杂度启发式算法，提升完成流数、吞吐量与鲁棒性。
2023-08-19 cs.IT cs.NI math.IT
Optimized Deployment of Millimeter Wave Networks for In-venue Regions with Stochastic Users' Orientation
毫米波（mmW）通信是用于提供大容量无线网络接入的有前景的解决方案。然而，mmW的益处受到以下事实的限制：由于诸如人体的障碍物对mmW链路的严重阻塞，mmW接入点与用户设备之间的信道可能随机改变。因此，mmW网络覆盖的一个主要挑战是实现接入点和移动设备之间的定向视线链路。在本文中，提出了一种新的框架，用于优化热点和场地内区域的毫米波网络覆盖，同时认识到网络用户的身体阻塞。在所研究的模型中，潜在的接入点和用户的位置被假定为预定义的参数，而用户的方向被假定为随机的。因此，联合随机接入点布局和波束转向问题受到随机用户的身体阻塞，在所需的网络覆盖约束。然后，一个贪心算法被引入到寻找一个近似解的联合部署和分配问题使用一个新的“大小约束加权集覆盖”的方法。解析推导出最优解与近似解之比的封闭表达式（由贪心算法得到）。所提出的算法模拟三个场地区域：会议室在弗吉尼亚理工大学的校友大会堂，机场大门，一个体育场足球的一边。仿真结果表明，为了保证不同的场馆区域的网络覆盖，贪心算法使用最多三个接入点（AP）相比，最优的解决方案。结果还表明，由于使用了额外的AP，贪心算法将产生比最佳AP最小化解决方案好11.7%的网络覆盖。
2019-06-06 cs.IT cs.NI math.IT
RIS-assisted Scheduling for High-Speed Railway Secure Communications
随着高速铁路系统和铁路无线通信的快速发展，超宽带毫米波频段的应用是必然趋势。然而，毫米波信道具有大的传播损耗并且容易被阻塞。此外，存在诸如基站（BS）和训练之间的窃听的许多问题。可重构智能表面（RIS）是一种新兴技术，它通过控制入射电磁波在期望方向上的传播来实现被动波束形成的效果，本文提出了一种RIS辅助的调度方案，该方案在基站和多个移动中继（MR）之间部署RIS，用于调度中断的传输，提高服务质量（QoS）。通过联合优化波束形成矢量和RIS的离散相移，可以实现直接链路信号和间接链路信号之间的相长干扰，保证窃听者的信道容量在可控范围内。最后，在实际应用中实现了最大化成功调度的任务数并满足其QoS要求的目的。大量的仿真结果表明，该方案具有优越的性能，完成的任务数和系统的保密能力超过文献中的四个基线方案。
2022-11-28 cs.IT cs.NI math.IT
60 GHz Blockage Study Using Phased Arrays
毫米波（mmWave）频率为巨大容量的无线链路提供了潜力。然而，在这些频率下设计鲁棒的通信系统需要我们了解时间和空间上的信道动态：毫米波信号非常容易受到阻塞，因此信道可以随着障碍物和反射器的微小移动而迅速出现和消失。在丰富的散射环境中，不同的路径可能会遇到不同的阻塞轨迹和了解这些多路径阻塞动态是必不可少的开发和评估波束成形和波束跟踪算法。本文介绍了一种新的测量系统，它使用相控阵列进行毫米波动态信道测量的设计和实验结果。具体而言，人的阻塞和它的影响，在多个路径进行调查，只有几个微秒之间的连续测量。从这些测量，我们开发了一种建模技术，使用低秩张量分解分离可用的路径，使他们的联合统计可以理解。
2017-12-14 cs.NI eess.SP
