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
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
Millimeter-wave Wireless LAN and its Extension toward 5G Heterogeneous Networks
毫米波（mmw）频带，特别是60 GHz未授权频带，被认为是用于千兆位短距离无线通信系统的有前途的解决方案。IEEE标准802.11ad（也称为WiGig）是针对无线局域网（WLAN）使用60 GHz免许可频带而进行标准化的。通过使用该毫米波无线局域网，可以实现多Gbps的速率，以支持带宽密集型的多媒体应用。穷举搜索连同波束成形（BF）通常用于克服60 GHz信道传播损耗并在这样的mmw WLAN中完成数据传输。由于其具有对路径阻塞的高敏感性的短距离传输，多个毫米波接入点（AP）应该用于完全覆盖未来高容量多Gbps WLAN的典型目标环境。因此，非常需要mmw AP之间的协调，以克服由不协调的穷举搜索BF引起的分组冲突，并增加mmw WLAN的总容量。在本文中，我们首先给出了目前的现状毫米波无线局域网与我们开发的WiGig AP原型。然后，我们强调毫米波AP之间的协调传输作为未来高容量毫米波无线局域网的关键使能器的巨大需求。介绍了两种不同类型的协调毫米波WLAN架构。一种是分布式天线类型架构，以实现集中式协调，而另一种是在传统Wi-Fi信令的帮助下的自主协调。此外，还引入了两种异构网络（HetNet）架构，以有效地扩展协作mmw WLAN以用于未来的第五代（5G）蜂窝网络。
2015-07-16 cs.NI
Massive MIMO and Millimeter Wave for 5G Wireless HetNet: Potentials and Challenges
全球范围内一直在积极研究开发下一代5G无线网络。预计5G网络将支持大量的移动数据流量和大量的无线连接，在通信延迟、可靠性和安全性方面实现更好的成本和能量效率以及服务质量（QoS）。为此，5G无线网络应该利用不同网络维度中的潜在增益，包括超密集和异构的小区部署和大规模天线阵列（即，大规模多输入多输出（MIMO）技术）和利用更高的频率，特别是毫米波（mmWave）频率。本文讨论了融合大规模MIMO和毫米波技术的5G异构无线网络（HetNet）的潜力和挑战。我们将首先提供5G无线网络的典型要求。然后，详细讨论了大规模MIMO和毫米波在未来5G HetNet工程中的意义。讨论了与这种5G HetNet设计相关的潜在挑战。最后，我们提供了一些案例研究，说明所考虑的技术的潜在好处。
2015-10-21 cs.IT cs.NI math.IT
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
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
Wideband Parameters Analysis and Validation for Indoor radio Channel at 60/70/80GHz for Gigabit Wireless Communication employing Isotropic, Horn and Omni directional Antenna
近来，毫米（mm）波在室内环境中用于高速宽带无线局域网通信系统的应用越来越得到认可，因为由于频谱可用性和更宽的带宽要求，毫米波在一英里或更远的距离上提供具有载波级性能的千兆比特速度无线通信。毫米波无线技术统称为E波段，它有可能提供与光纤相当的带宽传输，但没有部署光纤的财务和物流挑战。本文用光线追踪技术研究了80 GHz弯曲隧道全向和喇叭天线室内传播系统的宽带参数。得到的结果分别为2.03和1.95，此外，对于各向同性天线，在70GHz下具有0：55fix10^8过量延迟的归一化接收功率为0.97。
2013-12-18 cs.NI
Hybrid Millimeter-Wave Systems: A Novel Paradigm for HetNets
已知异构网络（HetNet）通过更有效地利用网络资源来增强无线网络的带宽效率和吞吐量。然而，HetNet中的用户和接入点的较高密度引入了显著的用户间干扰，需要通过复杂且精密的干扰消除方案来减轻用户间干扰。此外，由于显著的信道衰减和硬件损伤的存在，例如，相位噪声和放大器非线性，毫米波段中的巨大带宽迄今尚未得到充分利用。为了使每秒多千兆位的无线网络的发展，我们引入了一种新的毫米波HetNet范例，称为混合HetNet，它利用了巨大的带宽和传播特性在60 GHz和70-80 GHz频段，以减少HetNet中的干扰的影响。仿真结果表明，相对于传统网络的混合HetNet的性能优势。接下来，两个特定的收发器结构，使切换从60 GHz频带，即，V波段到70-80 GHz波段，即，E波段，反之亦然。最后，建立一个混合HetNet的实际和监管的挑战进行了概述。
2015-01-23 cs.NI
Physical Layer Identification based on Spatial-temporal Beam Features for Millimeter Wave Wireless Networks
随着毫米波（mmWave）无线通信被设想为下一代高数据率无线网络的关键使能者，安全性是至关重要的。虽然无线网络中的常规安全措施在协议栈的较高层操作，但是物理层安全利用唯一的设备相关硬件特征来识别和认证合法设备。在这项工作中，我们确定毫米波设备中使用的天线阵列的制造公差有助于每个设备唯一的波束图案，为此，我们提出了一种基于毫米波设备使用的独特波束图案的新型设备指纹识别方案。具体来说，我们提出了一个指纹方案与多个接入点（AP），以利用丰富的时空信息的波束图案。我们进行全面的实验与商业现成的毫米波设备，以验证我们提出的方法在各种情况下的可靠性性能。我们还比较了我们的光束模式功能与传统的物理层功能，即功率谱密度功能（PSD）。为此，我们实现了基于PSD特征的毫米波设备指纹识别。我们表明，所提出的多个AP计划是能够实现超过99%的识别精度为固定的LOS和NLOS的情况下，显着优于PSD为基础的方法。对于移动场景，整体识别准确率为96%。此外，我们进行安全性分析，我们提出的波束图案指纹系统和PSD指纹系统进行模拟攻击的可行性研究。我们设计并实现了一个模仿攻击机制的毫米波无线网络使用最先进的60 GHz的软件定义的无线电。我们讨论了我们的研究结果及其对毫米波无线网络安全的影响。
2019-02-10 cs.CR cs.NI
Indoor Wireless Channel Properties at Millimeter Wave and Sub-Terahertz Frequencies
本文提供了室内反射，散射，传输和大规模的路径损耗测量和模型，其中描述了在毫米波和太赫兹频率的主要传播机制。在28，73，和140 GHz的使用宽带滑动相关的可旋转窄波束喇叭天线的信道探测器系统，为常见的建筑材料（干墙和透明玻璃）的信道特性进行了仔细研究。反射系数被示出为随着入射角的增加而线性增加，并且较低的反射损耗（例如，更强的反射）随着频率对于给定入射角的增加而被观察到。虽然来自干墙的反向散射存在于28、73和140 GHz处，但光滑表面（如干墙）被示出为被建模为简单的反射表面，因为在所测量的频率和角度范围内，散射功率比反射功率低20 dB或更多。分区损失倾向于随频率增加，但损失量取决于材料。透明玻璃和干墙都显示出诱导去极化效应，随着频率的增加，这种去极化效应变得更加突出。室内传播测量和大规模的室内路径损耗模型，在140 GHz的提供，揭示了类似的路径损耗指数和阴影衰落在28和73 GHz的观察。本文中的测量和模型可用于未来的无线系统设计和建筑物内的其他应用，频率超过100 GHz。
2019-12-03 cs.NI eess.SP
Millimeter-Wave System for High Data Rate Indoor Communications
介绍了一种工作在60 GHz频段的无线千兆以太网通信系统的实现。系统架构采用单载波调制。中频块采用差分编码的二进制相移键控调制和差分解调方案。基带块使用Reed-Solomon RS（255，239）编码和解码用于信道前向纠错（FEC）。在875 Mbps，没有信道编码，出错率（BER）测量的第一个结果，提出了不同的天线。
2009-05-04 cs.NI
Triple-Band Scheduling with Millimeter Wave and Terahertz Bands for Wireless Backhaul
随着移动业务需求的爆炸式增长，密集部署的宏小区下的小小区对于5G及更高级别的无线网络具有巨大的潜力。在本文中，我们考虑的问题，支持不同的QoS要求的业务流，利用三个高频段，即，28GHz频带、E频带和太赫兹（THz）频带。三个频带的合作有助于最大化满足QoS要求的流的数量。为了解决制定的非线性整数规划问题，我们提出了一个三带调度方案，可以选择最佳的调度频带之间的三个不同的频带为每个流。所提出的方案还有效地利用资源调度流传输的时隙。大量的模拟表明，该计划的优越性能超过三个基线计划的完成流的数量和系统吞吐量。
2022-05-28 cs.IT cs.NI math.IT
Single-Carrier Modulation versus OFDM for Millimeter-Wave Wireless MIMO
本文介绍了在典型的5G场景中，在毫米波频率（mmWave）下工作的无线多输入多输出（MIMO）链路的可实现频谱效率和能量效率的结果。考虑两种不同的单载波调制解调器方案，即，在接收端采用线性均衡的传统调制方案，以及在接收端采用循环前缀、频域均衡和基于FFT处理的单载波调制方案;将这两种方案与传统MIMO-OFDM收发机结构进行比较。我们的分析共同考虑到毫米波频率的MIMO信道的特有特性，使用混合（模拟-数字）预编码和后编码波束形成器，调制结构的有限基数，以及发射机功率放大器的非线性行为。我们的研究结果表明，最好的性能是通过单载波调制与时域均衡，表现出最小的损失，由于非线性失真，其性能可以进一步提高，通过使用先进的均衡方案。结果还证实，当链路长度超过90-100米且发射功率低于0 dBW时，性能会严重下降。
2017-11-16 cs.IT cs.NI math.IT
On the Benefits of Network-Level Cooperation in Millimeter-Wave Communications
毫米波无线网络的中继技术是提高传输性能的一个有力的解决方案。在这项工作中，我们量化的好处，随机接入多用户毫米波无线网络的延迟和吞吐量方面，由一个全双工网络协作中继。中继器配备有队列，我们分析该队列的性能特性（例如，到达率、服务率、平均大小和稳定性条件）。此外，我们研究了两种可能的传输方案：全定向和广播。在前者中，源节点通过使用窄波束将分组发送到中继站或目的地，而在后者中，节点通过使用较宽的波束在相同的时隙中发送到目的地和中继站，但是具有较低的波束成形增益。在我们的分析中，我们还考虑了每次发射机节点改变目的地节点时发生的波束对准阶段。我们展示了波束对准持续时间以及发送节点的位置和数量如何显着影响网络性能。此外，我们说明了最佳传输方案（即，广播或全定向），并且示出了全定向传输并不总是有益的，但是在某些场景中，广播和中继可以提高吞吐量和延迟方面的性能。
2019-03-07 cs.NI
Agile Millimeter Wave Networks with Provable Guarantees
人们对将毫米波无线电（mmWave）集成到无线局域网和5G蜂窝网络中以受益于其多GHz可用频谱非常感兴趣。然而，与现有技术不同的是，WiFi、毫米波无线电需要高度定向的天线。由于天线具有双波束，因此发射器和接收器需要在它们可以通信之前对准它们的天线波束。现有的解决方案扫描整个空间，以找到最佳的对齐方式。这样的过程已经被示出为引入高达数秒的延迟，并且不适合于其中接入点必须在用户之间快速切换并且容纳移动客户端的无线网络。本文介绍了快速链接，一种新的协议，可以找到最好的毫米波波束对准，而无需扫描的空间。给定所有可能的方向来设置天线波束，Rapid-Link可证明地在对数数量的测量中找到最佳方向。此外，Rapid-Link在现有的802.11ad标准中工作，可以支持客户端和接入点。我们已经在毫米波无线电中实现了Rapid-Link，并对其进行了经验评估。我们的研究结果表明，它减少了几个数量级的光束对准延迟。特别地，对于在802.11ad下操作的高度定向的毫米波设备，延迟从超过一秒下降到2.5ms。
2017-06-21 cs.NI
Beamspace SU-MIMO for Future Millimeter Wave Wireless Communications
对于未来的网络（即，第五代（5G）无线网络及以后），具有大的可用未许可频谱的毫米波（mmWave）通信是实现千兆多媒体应用的有前景的技术。由于毫米波无线电的短波长，大规模的天线阵列可以封装到毫米波收发器的有限尺寸中。因此，通过定向波束成形（BF），毫米波发射机（MTX）和毫米波接收机（MRX）都能够支持5G网络中的多个波束。然而，对于MTX和MRX之间的传输，大多数工作仅考虑了单个波束，这意味着它们没有充分利用毫米波的潜力。此外，单波束传输的连通性很容易被阻塞。在这种情况下，我们提出了一个单用户多波束并发传输方案，未来毫米波网络与多个反射路径。基于空间频谱重用，该方案可以被描述为波束空间中的多输入多输出（MIMO）技术（即，在波束数域中）。此外，本研究探讨了实现该方案的挑战和潜在的解决方案，包括多波束选择，合作波束跟踪，多波束功率分配和同步。理论分析和数值仿真结果表明，该波束域SU-MIMO能够在保持网络连通性的同时，大幅度提高MTX和MRX之间传输的可达速率。
2017-04-14 cs.IT cs.NI math.IT
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
SDN - Architectural Enabler for Reliable Communication over Millimeter-Wave 5G Networks
毫米波（mmWave）频段为下一代无线网络（通常称为5G）提供了一个新的前沿，以实现多千兆位通信;然而，由于其不利的传播特性，mmWave信号的可用性和可靠性受到了极大的限制。因此，毫米波网络依赖于定向窄波束传输来克服严重的路径损耗。为了减轻传输-接收方向性的影响并提供不间断的网络服务，确保毫米波传输链路的可用性非常重要。在本文中，我们提出了一种新的灵活的网络架构，以提供有效的资源协调服务基站之间的用户移动。这种整体架构的关键思想是利用具有毫米波通信的软件定义网络（SDN）技术来提供灵活且有弹性的网络架构。此外，本文提出了一种有效的和无缝的不协调的网络操作，以支持可靠的通信在高度动态的环境中，其特点是高密度和移动性的无线设备。为了保证高可靠性和防止潜在的无线链路故障，我们引入了一个新的传输框架，以确保至少有一个基站连接到UE在任何时候。我们通过仿真验证了所提出的传输方案。
2018-12-03 cs.NI
Performance Analysis of Integrated Sub-6 GHz-Millimeter Wave Wireless Local Area Networks
60 GHz非授权频段的毫米波（mmW）通信被视为提高无线局域网（WLAN）容量的一种有前途的方法。如果适当地集成到传统IEEE 802.11标准中，则mmW通信可以通过将流量从拥塞的6GHz以下未授权频带卸载到60GHz mmW频带来提供实质性增益。在本文中，提出了一种新的介质访问控制（MAC），动态管理无线局域网流量在未经许可的毫米波和子6 GHz频段。所提出的协议利用高级多频带无线站（STA）的能力来执行到mmW频带的快速会话转移（FST），同时考虑在60 GHz频带处的间歇信道和在子6 GHz频带上观察到的拥塞水平。该方案的性能分析研究通过一个新的马尔可夫链模型和传输的概率在毫米波和子6 GHz频段，以及聚合的饱和吞吐量。仿真结果验证了分析结果的正确性。仿真结果表明，所提出的综合毫米波6 GHz以下的MAC协议产生显着的性能增益，在最大限度地提高饱和吞吐量和最小化的STA所经历的延迟。结果还揭示了可实现的增益和由FST过程引入的开销之间的权衡。
2017-09-04 cs.IT cs.NI math.IT
Initial Access Optimization for RIS-assisted Millimeter Wave Wireless Networks
可重构智能表面（RIS）被认为是实现智能无线电环境愿景的关键推动者，其中传播环境可以被编程和控制，以提高无线系统的效率。这些表面对应于包括大量小且低成本的反射元件的平面片，其参数利用可编程控制器自适应地选择。因此，通过优化这些系数，可以以定制的方式引导信息信号。另一方面，5G中使用的初始接入过程是波束扫描，其中基站顺序地改变活动波束方向以便扫描小区中的所有用户。这种传统协议导致初始访问延迟。本文的目的是通过优化每个时隙中的激活波束，同时利用网络中RIS的存在来最大限度地减少这种延迟。该问题被公式化为一个硬优化问题。我们提出了一个有效的解决方案，联合交替优化和半定松弛（SDR）技术的基础上。数值结果提供评估我们的计划相比，传统的波束扫描的优越性。
2023-01-22 cs.IT cs.NI math.IT
VOMTC: Vision Objects for Millimeter and Terahertz Communications
Seoul National University（首尔大学）；Inha University（仁荷大学）
本文提出面向毫米波与太赫兹通信的大规模视觉数据集VOMTC，含20232组基站采集的RGB-深度图像对及标注，实验验证基于该数据集训练的目标检测器可提升波束成形性能。
2024-09-14 cs.CV cs.NI
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
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
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
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
WiGig and IEEE 802.11ad - For multi-gigabyte-per-second WPAN and WLAN
无线吉比特联盟（WiGig）和IEEE 802.11ad正在开发60 GHz毫米波频带中的多吉比特无线个人和局域网（WPAN/WLAN）规范。OEM制造商、原始设备制造商（OEM）和电信公司也在协助这一发展。60 GHz毫米波传输将在小于10米的距离内将WLAN和WPAN的速度扩展到6.75 Gbit/s。这项技术是同类技术中的第一项，将消除对个人电脑、扩展坞和其他消费电子设备周围电缆的需求。高清多媒体接口（HDMI）、显示端口、USB 3.0和外围组件互连高速（PCIe）3.0电缆都将被淘汰。快速下载和上传、无线同步和每秒数千兆位的WLAN将在更短的距离内成为可能。60 GHz毫米波支持快速会话传输（FST）协议，这使其向后兼容5 GHz或2.4 GHz WLAN，从而使最终用户体验到与当今WLAN相同的范围。IEEE 802.11ad规定了协议栈的物理（PHY）子层和介质访问控制（MAC）子层。MAC协议基于时分多址（TDMA），PHY层使用单载波（SC）和正交频分复用（OFDM）来同时实现低功耗、高性能应用。
2012-11-30 cs.NI
Toward Interactive Multi-User Extended Reality Using Millimeter-Wave Networking
针对多用户交互式XR对高速率低延迟无线传输的需求，本文指出毫米波通信是关键支撑，分析了现有毫米波技术的性能不足，并提出了推动相关技术落地的核心研究方向。
2025-01-14 cs.NI
Throughput Analysis in Cache-enabled Millimeter Wave HetNets with Access and Backhaul Integration
近来，基于毫米波的接入和回程集成异构网络（HetNets）架构（mABHetNets）被设想用于提供高无线容量，由于接入链路和回程链路共享相同的毫米波频谱资源，因此回程链路占用了大的频谱带宽，这阻碍了无线接入容量的提高。为了克服现有mABHetNet中回程频谱占用问题并提高网络吞吐量，我们在基站（BS）处引入缓存。详细地，通过在小型基站（SBS）处缓存流行文件，mABHetNet可以卸载回程链路流量并将冗余回程频谱转移到接入链路以增加网络吞吐量。然而，在SBS中引入缓存也会产生额外的功耗，降低传输功率，这可能会降低网络吞吐量，在本文中，我们研究接入链路和回程链路之间的频谱划分以及缓存分配，以提高mABHetNets的网络吞吐量。与随机几何工具，我们开发了一个分析框架，以表征缓存启用mABHetNets，并获得的信号与干扰加噪声比（SINR）分布在视线（LoS）和非视线（NLoS）路径。然后，我们利用SINR分布来推导平均潜在吞吐量（APT）。大量的数值结果表明，引入缓存可以带来高达80%的APT增益到现有的mABHetNet。
2019-11-11 cs.NI
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
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
Design Aspects of Short Range Millimeter Wave Networks: A MAC Layer Perspective
无线设备密度的增加、对极高数据率的不断增长的需求以及微波频段的频谱稀缺性使得毫米波（mmWave）频率成为未来无线网络中的重要参与者。然而，毫米波通信系统表现出严重的衰减、阻塞、耳聋，并且可能需要微波网络进行协调和回退支持。为了补偿高衰减，毫米波系统采用高度定向的操作，这反过来又大大减少了干扰足迹。毫米波网络和传统通信技术之间的显著差异挑战了经典的设计方法，特别是在介质访问控制（MAC）层，到目前为止，在文献中，该层受到的关注相对少于PHY和传播问题。在本文中，MAC层的设计方面的短程毫米波网络进行了讨论。特别是，我们解释了为什么目前的毫米波标准未能充分利用短距离毫米波技术的潜在优势，并认为新的冲突感知混合资源分配框架的必要性与按需控制消息，冲突通知消息的优点，以及多跳通信的潜力，以提供可靠的毫米波连接。
2015-09-24 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Side-Lobe Eavesdropping Attacks
毫米波无线网络提供高吞吐量，并且可以（理想地）防止使用窄定向波束的窃听攻击。不幸的是，物理硬件的缺陷意味着今天的天线阵列都表现出旁瓣，信号携带与主瓣相同的敏感数据。我们的工作提出了毫米波传输对旁瓣窃听攻击的安全性能的第一次实验研究的结果。我们表明，这些对mmWave链路的攻击在室内和室外环境中都非常有效，并且无法通过改进硬件或目前提出的防御措施来消除。
2018-10-24 cs.CR cs.NI
Ultra-Reliable Low-Latency Millimeter-Wave Communications with Sliding Window Network Coding
超可靠性和低延迟是新的第六代通信系统（xURLLC）的关键要求。在过去的几年中，为了增加吞吐量，在先进的无线通信中引入了自适应有源天线，特别是在毫米波（mmWave）领域。因此，提出了新的低层技术来应对高维和电子可操纵波束的实际挑战。从全向天线到高定向天线的转变呈现了一种新型的无线系统，其提供高带宽，但易受高损耗和高延迟变化的影响。传统的方法无法弥补这些先进系统中高吞吐量和低延迟之间不断扩大的差距。在这项工作中，我们将有效的滑动窗口网络编码解决方案在毫米波通信。虽然传统系统（如无速率码）改善了延迟，但跨层结果表明，由于毫米波信道的有损行为和较低层的重传机制，它们不提供低延迟通信（LLC -低于10 ms）。另一方面，固定滑动窗口随机线性网络编码（RLNC）能够实现LLC，甚至更好，自适应滑动窗口RLNC获得超可靠LLC（超可靠和低延迟通信（URLLC）- LLC，最大延迟低于10 ms，成功率超过99%）。
2022-09-15 cs.IT cs.NI math.IT
Tractable Model for Rate in Self-Backhauled Millimeter Wave Cellular Networks
毫米波（mmW）蜂窝系统将需要高增益定向天线和密集基站（BS）部署以克服高近场路径损耗和差衍射。作为期望的副作用，高增益天线提供干扰隔离，从而提供了将自回程（self-backhauling）--在网状架构中BS在它们之间回程而不显著损失吞吐量--结合的机会，以实现所需的大BS密度。定向天线的使用以及接入和回程链路之间的资源共享导致覆盖范围和速率趋势与传统微波（$μ$ W）蜂窝系统显着不同。在本文中，我们提出了一个通用的和易于处理的毫米波蜂窝模型捕捉这些关键的趋势，并表征相关的速率分布。所开发的模型和分析验证使用实际的建筑物位置从密集的城市设置和间接派生的路径损耗模型。分析表明，与$μ$ W蜂窝网络的干扰受限性质形成鲜明对比，mmW网络的频谱效率（除了总速率之外）也随着BS密度而增加，特别是在小区边缘。增加系统带宽，虽然提高中值和峰值速率，但不会显著影响小区边缘速率。利用自回程，示出了有线回程部分（即，具有有线连接的BS的部分）和BS密度的不同组合以保证相同的中值速率（QoS）。
2015-03-19 cs.IT cs.NI math.IT
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
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
Wi-Fi 8: Embracing the Millimeter-Wave Era
本文探讨 Wi-Fi 8 整合毫米波技术的潜力，通过系统级仿真验证其在 VR/AR 等高需求场景下实现显著性能提升的可行性。
2024-07-08 cs.NI eess.SP
Indoor Millimeter-Wave Systems: Design and Performance Evaluation
办公室和购物中心等室内区域是初始毫米波（mmWave）部署的自然环境。虽然我们已经拥有实现室内毫米波部署的技术，但在系统级设计和规划方面仍存在许多挑战。本文的目的是汇集多股研究，为室内毫米波系统的设计和性能评估提供一个全面的综合框架。本文介绍了mmWave技术的最新状态框架，包括正在进行的第五代（5G）无线标准化工作，然后转向经过实验验证的信道模型，为性能评估和部署规划提供信息。综合这些信息，可以深入了解室内毫米波部署策略和系统配置，从可行的部署密度到波束管理策略和必要的容量扩展。
2020-04-18 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 Evaluation Framework of End-to-End 5G Millimeter Wave Communication for Connected Vehicle Applications
物联网（IoT）环境将不同的智能设备连接在一起，并实现所连接的设备之间的无缝数据通信。互联车辆（CV）是物联网的主要示例之一，CV的高效、可靠和安全运行需要可靠的无线通信系统，该系统可以确保高吞吐量和低通信延迟。5G毫米波（5G mmWave）无线通信网络提供了这样的益处，其可以是CV应用的使能器，特别是对于具有大量CV的密集城市区域。在这项研究中，我们提出了一个基于仿真的端到端5G毫米波通信CV应用的评估框架。此外，我们还比较了5G毫米波与专用短程通信（DSRC）技术的CV应用。仿真框架是使用两个模拟器，网络模拟器和交通模拟器。为了开发本研究中的框架，我们使用了网络模拟器3（ns-3）和SUMO，一个开源的微观道路交通模拟器。我们使用端到端延迟、丢包和吞吐量作为性能评估指标。我们发现，对于密集的城市地区，与DSRC相比，5G mmWave可以实现更高的吞吐量，更低的延迟和更低的数据丢失。5G毫米波可以支持对下行数据流具有高吞吐量要求的CV应用。通过进一步调查，我们发现5G毫米波的性能受到CV的渗透水平，最大CV速度和CV应用要求的显著影响。
2020-08-14 cs.NI eess.SP
Understanding Noise and Interference Regimes in 5G Millimeter-Wave Cellular Networks
随着传统蜂窝频带中的严重频谱短缺，毫米波（mmWave）频率对于下一代微蜂窝和微微蜂窝无线网络已经吸引了越来越多的关注。一个基本的和开放的问题是毫米波蜂窝网络是否可能是噪声或干扰受限的。识别网络运行的机制对于MAC和物理层程序的设计至关重要，并提供关于如何协调跨小区传输以应对干扰的见解。这项工作使用最新的基于测量的统计信道模型来准确评估各种部署场景中的干扰噪声比（INR）。除了细胞密度，我们还研究了天线阵列的大小和天线方向图，其影响是至关重要的毫米波政权。信道模型还考虑了阻塞、视线和非视线机制以及局部散射，这些因素会显著影响空间隔离水平。
2016-04-19 cs.IT cs.NI math.IT
The Potential of Resource Sharing in 5G Millimeter-Wave Bands
随着传统蜂窝频带中的严重频谱短缺，对于下一代微蜂窝和微微蜂窝无线网络，大致高于10 GHz的毫米（mmWave）频率已经吸引了越来越多的关注。一个基本而开放的问题是蜂窝运营商应该如何使用这些频段。传统上，蜂窝频谱是按照独占所有权模型分配的。然而，在本文中，我们认为毫米波通信的独特性质-大带宽自由度，方向隔离和高阻塞敏感性-表明多个运营商之间的频谱和基础设施共享可能是必要的，以充分利用这些频段的潜力。高层次的容量分析，揭示了显着的频谱和基础设施共享下可能的收益，即使在运营商之间的最低限度的协调。此外，我们讨论了网络技术，包括软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV），可以很容易地使资源共享，通过一个可编程的核心实体提供透明的运营商间的最终用户访问。
2016-02-24 cs.IT cs.NI math.IT
Multi-hop Routing with Proactive Route Refinement for 60 GHz Millimeter-Wave Networks
毫米波系统的基本要求是多Gbps的峰值数据率和至多几毫秒量级的延迟。然而，高度定向的毫米波链路在诸如移动性和人为阻塞的压力条件下容易受到频繁链路故障的影响。在这些条件下，多跳路由可以实现可靠和鲁棒的性能。在本文中，我们考虑多跳毫米波（mmWave）无线系统，并提出主动路由优化方案，在动态场景下是特别重要的。首先，我们考虑AODV类型的协议，并提出了一个跨层的方法，集成了在MAC层的按需多跳路由在网络层的扇区化通信。接下来，我们考虑了背压路由协议，并通过周期性的HELLO状态消息对该协议进行了改进。基于IEEE 802.11ad标准的系统级仿真结果证实了ADOV型和背压路由协议的主动路由优化的好处。
2020-11-05 cs.IT cs.NI math.IT
Edge Computing Meets Millimeter-wave Enabled VR: Paving the Way to Cutting the Cord
本文提出了一种新的用于超可靠和低延迟无线虚拟现实（VR）的主动计算和毫米波通信。通过利用关于用户姿势的信息，使用主动计算和缓存来预计算和存储用户的HD视频帧，以最小化计算延迟。此外，还利用多连接性来确保可靠的毫米波链路，以提供用户请求的高清帧。所提出的方法的性能进行了验证的VR网络服务的交互式游戏商场，其中动态和实时渲染的高清视频帧是必要的，不同的球员的冲动行动的影响要显示的内容。仿真结果表明，$30\%$减少了端到端延迟，$50\%$减少了$90^{\textrm{th}}$百分位通信延迟。
2018-02-09 cs.IT cs.NI math.IT
Semi-Supervised Learning for Channel Charting-Aided IoT Localization in Millimeter Wave Networks
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
提出了一种新的毫米波网络信道图辅助定位框架。特别地，提出了一种卷积自动编码器模型来估计无线用户设备（UE）的三维位置，基于多径信道状态信息（CSI），由不同的基站接收。为了学习无线电几何图并捕获每个UE的相对位置，以无监督的方式构建基于自动编码器的信道图，使得物理空间中的相邻UE将在信道图中保持接近。接下来，将信道制图模型扩展到半监督框架，其中将自动编码器分为两个组件：编码器和解码器，并且使用具有关联位置信息的标记CSI数据集单独优化每个组件，以进一步提高定位精度。仿真结果表明，提出的CC辅助半监督定位产生了更高的精度，与现有的监督定位和传统的无监督CC方法。
2021-08-03 cs.AI cs.IT cs.NI
Millimeter Wave Channel Modeling via Generative Neural Networks
统计信道模型是设计和评估无线通信系统的重要工具。在毫米波波段，这样的模型变得非常具有挑战性;它们必须捕获每个链路的延迟、方向和路径增益，并且具有高分辨率。本文提出了一种通用的建模方法的基础上训练生成神经网络的数据。建议的生成模型包括一个两阶段的结构，首先预测每个链路的状态（视线，非视线，或中断），并随后将此状态馈送到一个条件变分自动编码器，生成的路径损耗，延迟，到达和离开的角度为所有的传播路径。重要的是，预先假设最少，使模型能够捕获数据中的复杂关系。该方法被证明为28 GHz的空对地信道在城市环境中，与训练数据集通过射线跟踪。
2020-08-25 cs.IT cs.NI eess.SP
