Will TCP work in mmWave 5G Cellular Networks?
毫米波（mmWave）频带中的大量可用频谱为第五代（5G）蜂窝网络提供了多Gbps数据率的可能性。然而，由于毫米波信号在定向搜索中易受阻塞和延迟的影响，毫米波容量可能是高度间歇性的。这种高度可变的链路对传输层协议和端到端应用中的自适应控制机制提出了独特的挑战。本文认为，是否TCP -最广泛使用的传输协议-将在毫米波蜂窝系统的基本问题。本文提供了一个全面的TCP仿真研究，考虑到各种因素，如拥塞控制算法，包括最近提出的TCP BBR，边缘与远程服务器，切换和多连接，TCP数据包大小和3GPP堆栈参数。我们发现，毫米波链路上的TCP的性能是高度依赖于这些参数的不同组合，并确定在这方面的开放的挑战。
2018-10-06 cs.NI
Recent Results on Proportional Fair Scheduling for mmWave-based Industrial Wireless Networks
毫米波（mmWave）通信最近吸引了工业界和学术界的极大关注。毫米波频谱的大带宽可用性以及低干扰特性对于工业通信特别有吸引力。然而，诸如毫米波通信的覆盖和阻塞之类的固有挑战导致信道质量高度波动。本文探讨了基于毫米波的工业无线应用的无线介质访问控制（MAC）路由器。我们的目标是设计一个高性能和增强的公平性MAC调度算法，快速响应信道变化。我们的工作的关键贡献是一种方法来修改标准的比例公平（SPF）调度。它引入了更多的灵活性和动态特性。与SPF相比，我们的增强型比例公平（EPF）调度器不仅提高了用户在恶劣信道条件下的优先级，而且还加快了波动信道条件下的反应时间。通过为所有用户提供更高的公平性和增强系统鲁棒性，它特别适合于散射丰富的工业毫米波通信环境。通过广泛的性能评估的基础上广泛接受的网络模拟器（ns-3），我们表明，新的调度器实现了更好的性能，提供超低延迟和可靠的服务毫米波为基础的工业通信。
2020-07-11 cs.NI
A Survey of Conventional and Artificial Intelligence / Learning based Resource Allocation and Interference Mitigation Schemes in D2D Enabled Networks
National University of Sciences and Technology（国立科技大学）；Kings College London（伦敦国王学院）；Air University（航空大学）；National University of Computer and Emerging Sciences（国立计算机与新兴科学大学）
第五代网络被设想为提供到1000倍以上的设备的无缝和无处不在的连接，并且被认为提供超低延迟和高达数十Gbps的更高数据率。正在开发实现这些要求的不同技术，包括毫米波通信、大规模MIMO和波束成形、设备到设备（D2 D）通信和异构网络。D2 D通信是一种很有前途的技术，能够实现需要高带宽的应用，例如在线流媒体和在线游戏等。它还可以提供像用于自动驾驶的车辆到车辆通信等应用所需的超低带宽。与传统通信相比，D2 D通信可以提供具有高能量效率和频谱效率的更高数据率。当D2 D用户重用由常规蜂窝用户使用的频谱时，可以最佳地实现D2 D通信的性能益处。多层异构网络中的这种频谱共享将在D2 D用户和蜂窝用户之间引入需要解决的复杂干扰。出于对支持D2 D的异构网络中的干扰减轻和资源分配的有限数量的调查的动机，我们调查了近年来开发的不同的传统的和基于人工智能的干扰减轻和资源分配方案。我们的贡献在于传统的干扰缓解技术和它们的缺点的分析。最后，基于人工智能的技术的优势是确定和开放的研究从最近的研究推导出的挑战。
2018-09-24 cs.AI cs.NI
5G mmWave Module for ns-3 Network Simulator
数据需求的不断增长，以及频谱的稀缺，促使人们迫切转向开发新的频段。这是将mmWaves确定为5G蜂窝网络关键颠覆性使能技术的主要原因。事实上，利用新的频段意味着面临新的挑战;在这种情况下，它们主要与无线电传播有关，无线电传播的范围更短，对障碍物更敏感。在设计毫米波蜂窝系统时需要考虑的关键方面是方向性和链路不稳定性。缺乏网络级的结果促使这项工作，其目的是提供第一种开源毫米波框架，基于网络模拟器ns-3。这项工作的主要重点是毫米波系统的可定制信道，物理（PHY）和介质访问控制（MAC）层的建模。详细讨论了该模型的总体设计和体系结构。最后，我们所提出的框架的有效性是通过一个简单的情况下的模拟证实。
2015-06-29 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
mmWall: A Transflective Metamaterial Surface for mmWave Networks
随着5G的发展，移动运营商准备利用毫米波技术，但尽管努力提高其室内和室外的可靠性，毫米波链路仍然容易受到墙壁，人员和障碍物的阻碍。此外，人们对将室外毫米波覆盖引入室内非常感兴趣，由于类似的原因，这在今天仍然具有挑战性。本文介绍了mmWall的设计、硬件实现和实验评估，mmWall是第一个电子几乎360度可操纵的超材料表面，其工作频率高于24 GHz，可以折射或反射传入的毫米波传输。我们的超材料设计由变容二极管-开口环谐振器单元阵列组成，小型化用于毫米波。定制控制电路驱动每个谐振器，克服大规模出现的耦合挑战。利用波束控制算法，我们将mmWall集成到常见毫米波网络的链路层发现协议中。我们已经制作了一个10厘米20厘米毫米墙原型组成的28 × 76单元阵列，并在室内，室外到室内，和多波束的情况下进行评估。在室内，mmWall保证91%的位置在128-QAM毫米波数据率下无中断，并将SNR提高高达15 dB。在室外，mmWall在0-80%的路径阻塞情况下将完全链路故障的概率降低了40%，并将SNR提高了30 dB。
2022-09-26 cs.NI
Towards Ultra-Low-Latency mmWave Wi-Fi for Multi-User Interactive Virtual Reality
高保真虚拟现实（VR）头戴设备对线缆的需求仍然是交互式多用户VR发展道路上的绊脚石。由于严格的延迟限制，设计完全无线的耳机是具有挑战性的，少数商用解决方案价格昂贵。这些解决方案使用专有的毫米波（mmWave）通信技术，因为需要极高的频率来满足VR应用的吞吐量和延迟要求。在这项工作中，我们研究了这样的系统是否可以使用符合规范的IEEE 802.11ad硬件来构建，这将显着降低无线mmWave VR解决方案的成本。我们提出了一个理论框架来计算可达到的实时VR视频比特率为不同的IEEE 802.11ad信道接入方法，使用1个或多个盔装显示器连接到一个单一的接入点（AP）。使用ns-3模拟器，我们验证了我们的理论框架，并证明了一个正确配置的IEEE 802.11ad AP可以支持至少8个耳机接收4K视频流的每只眼睛，传输延迟低于1毫秒。
2021-02-03 cs.NI
Energy Efficient Scheduling for mmWave Backhauling of Small Cells in Heterogeneous Cellular Networks
具有密集部署在常规同构宏小区下面的小小区的异构蜂窝网络正成为第五代（5G）移动网络的有希望的候选者。当大量基站部署时，经济、灵活、绿色的回程解决方案成为最紧迫和关键的挑战之一。由于有大量频谱可用，毫米波（mmWave）频带中的无线回程能够提供几Gbps的传输速率。为了克服较高频率下的高传播损耗，毫米波回程利用波束成形来实现定向传输，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。为了实现小型小区的mmWave回程的能量高效解决方案，我们首先将经由并发传输调度和功率控制来最小化能量消耗的问题公式化为混合整数非线性规划问题。在此基础上，提出了一种节能实用的mmWave回传方案，提出了基于最大独立集的调度算法和功率控制算法，充分利用空间复用，实现低能耗和高能效。从理论上分析了该方案降低能量消耗的条件，以及降低能量消耗的干扰门限的选择。通过大量的仿真，在不同的业务模式和系统参数下，我们证明了我们的计划在能源消耗和能源效率方面的优越性能，并分析了在不同的业务负载，BS分布和最大发射功率的干扰阈值的选择。
2015-09-27 cs.NI
Blockage Type Detection Process in Triangular-wave Topology for mmWave Wireless Backhaul
由于5G及其他蜂窝网络中的小型小区的快速密集化，很难将有线高带宽连接部署到每个小型小区基站，特别是在缺乏光纤部署基础设施的旧城区。出于这个原因，毫米波无线回程被认为是一种具有成本效益和灵活性的替代方案，有可能支持满足回程流量需求所需的高速率传输。然而，保持高网络生存性是极其重要的，因为基于毫米波通信的网络容易受到由不可预见的事件引起的短期阻塞或节点故障的影响。因此，为了实现鲁棒的毫米波回程网络，一些工作提出在路边环境中采用三角波拓扑，其可以消除回程链路之间的相互干扰，并且提供对阻塞效应的鲁棒性。基于这种新的拓扑结构，我们研究了阻塞类型的检测方案，它的反应阻塞的影响迅速，并协助各种路径重构方法。
2020-10-24 cs.NI
Exploiting Device-to-Device Communications to Enhance Spatial Reuse for Popular Content Downloading in Directional mmWave Small Cells
随着移动需求的爆炸式增长，宏小区网络下的毫米波（mmWave）频带中的小小区已经吸引了学术界和工业界的强烈兴趣。60 GHz频段中的mmWave通信能够利用巨大的未授权带宽来提供多个Gbps的传输速率。在这种情况下，毫米波频带中的设备到设备（D2D）通信由于不干扰宏小区网络和更高的可实现传输速率而应被充分利用。此外，由于定向传输的干扰较少，因此可以调度包括D2D链路的多个链路以用于并发传输（空间重用）。随着基于内容的移动应用的普及，需要对小小区中流行的内容下载进行优化，以提高网络性能并增强用户体验。在本文中，我们开发了一种高效的调度方案，用于毫米波小小区中的流行内容下载，称为PCDS（流行内容下载调度），其中利用了近距离的D2D通信和并发传输来提高传输效率。在PCDS中，设计了传输路径选择算法来为用户建立多跳传输路径，旨在更好地利用D2D通信和并发传输。在传输路径选择之后，设计了一种并发传输调度算法，以最大化空间复用增益。通过大量的模拟各种流量模式下，我们证明PCDS实现了接近最佳的性能，延迟和吞吐量，也优于其他现有的协议相比，特别是在重负载下的性能。
2015-09-24 cs.NI
A Framework for End-to-End Evaluation of 5G mmWave Cellular Networks in ns-3
对无处不在的移动数据服务的日益增长的需求以及6GHz以下频带中的频谱的稀缺性已经引起了最近对开发能够利用毫米波（mmWave）频率范围中的大量可用频谱的无线系统的兴趣。由于其在多千兆位和超低延迟链路方面的潜力，毫米波技术预计将在第五代（5G）蜂窝网络中发挥核心作用。克服较差的无线电传播和对较高频率阻塞的敏感性提出了重大挑战，这就是为什么目前的研究主要集中在物理层。然而，在协议栈的所有层都需要创新，以有效地利用大的空中链路容量，并提供未来网络所需的端到端性能。离散事件网络仿真将成为研究人员从端到端的角度评估新型5G协议和系统的宝贵工具。在这项工作中，我们提出了第一个同类的，开源的框架，在ns-3模拟器中建模毫米波蜂窝网络。信道模型与可配置的物理和MAC层实现一起提供，可与ns-3 LTE模块中的高层协议和核心网络模型接口，以模拟端到端连接。该框架通过几个示例模拟展示了我们的自定义毫米波堆栈的性能。
2016-05-08 cs.NI
Stochastic Geometry Modeling and Analysis for THz-mmWave Hybrid IoT Networks
太赫兹（THz）频段拥有丰富的频谱资源，可以提供超高的数据率。然而，由于太赫兹波段的固有特性，即，由于太赫兹通信的穿透性低、路径损耗大、分子吸收效应不可忽视等原因，其覆盖范围有限。为了克服这些基本障碍并充分利用THz频段，我们考虑由THz和毫米波（mmWave）单元组成的混合物联网（IoT）网络。混合物联网网络可以在mmWave和THz链路之间动态切换，以确保可靠和超快的数据连接。我们使用随机几何框架来评估所提出的混合物联网网络的覆盖概率和频谱效率，并通过数值模拟验证分析。在本文中，我们推导出一个封闭形式的表达的拉普拉斯变换的干扰，同时考虑一个准确的多级平顶（MLFT）天线方向图。我们观察到，一个大的天线阵列与太赫兹基站（TBS）的强偏差，提高了端到端的网络性能，通过数值计算结果。此外，我们认识到TBS的节点密度与对毫米波/太赫兹的偏置之间的基本权衡关系;例如，具有对TBS的强偏置的高TBS密度可能降低网络性能。
2021-03-24 cs.NI
End-to-End Simulation of 5G mmWave Networks
由于其在多千兆位和低延迟无线链路方面的潜力，毫米波（mmWave）技术有望在第五代蜂窝系统中发挥核心作用。虽然在理解毫米波物理层方面已经取得了相当大的进展，但在接入网和核心网的协议栈的所有层都需要创新。离散事件网络仿真对于端到端、跨层的研究和开发至关重要。本文提供了一个教程，最近开发的全栈毫米波模块集成到广泛使用的开源ns-3模拟器。该模块包括许多详细的统计信道模型，以及结合实际测量或射线跟踪数据的能力。物理（PHY）层和介质访问控制（MAC）层是模块化的，并且高度可定制，使得例如集成算法或比较正交频分复用（OFDM）参数集变得容易。该模块与ns-3长期演进（LTE）模块的核心网络接口，用于端到端连接的全栈仿真，还提供双连接等高级架构功能。为了便于理解该模块并验证其功能是否正确，我们提供了几个示例，以显示定制毫米波堆栈的性能以及专为有效利用毫米波信道而设计的定制拥塞控制算法。
2018-02-05 cs.NI
Optimal Steerable mmWave Mesh Backhaul Reconfiguration
未来的5G移动网络将需要增加回程（BH）容量，以将大量高容量小型小区（SC）连接到网络。因为具有到每个SC的光学连接可能是不可行的，所以基于毫米波（例如，60 GHz）的BH链路由于其大的可用带宽而成为令人感兴趣的替代方案。为了应对增加的路径损耗，毫米波链路需要定向天线，这些定向天线应该能够将其波束定向到不同的邻居，以便在新节点通电/断电或流量需求发生变化的情况下动态改变BH拓扑。这种BH适配需要被协调以最小化对现有流量的影响。本文开发了一种基于软件定义网络的框架，该框架指导由毫米波链路组成的网状BH网络的最佳重新配置，其中天线需要机械对准。通过将问题建模为混合线性规划（MILP），其解决方案返回在两个BH网络配置之间转换所需的事件的最佳顺序。该模型创建备份路径时，它是可能的，同时最大限度地减少正在进行的流的数据包丢失。不同的拓扑结构和流量需求的数值评估表明，增加BH接口的数量，每个SC从2到4可以减少超过50%的总损失。此外，当增加总重新配置时间时，可以创建额外的备份路径，从而减少重新配置对现有流量的影响。
2018-09-04 cs.NI
Mobility-Aware Resource Allocation for mmWave IAB Networks: A Multi-Agent Reinforcement Learning Approach
针对毫米波IAB网络中用户移动和障碍物遮挡导致的链路中断问题，提出多智能体强化学习框架，通过流路由和链路调度优化用户吞吐量，并设计全双工/半双工组件及在线协调机制，数值结果验证了方法有效性。
2024-04-23 cs.NI
Exploiting Device-to-Device Communications in Joint Scheduling of Access and Backhaul for mmWave Small Cells
随着移动数据需求的爆炸式增长，对部署常规同构宏小区网络（其通常被称为异构蜂窝网络）下的较高频带的小小区以显著提升整体网络容量的兴趣日益增加。在毫米波（mmWave）频带中有大量频谱可用的情况下，毫米波频率处的小型小区能够提供多千兆位接入数据率，而毫米波频带中的无线回程正在成为提供高回程容量以连接小型小区的接入点（AP）的成本有效的解决方案。为了最佳地操作移动网络，有必要联合设计无线电接入和回程网络。同时，还应考虑设备之间的直接传输，以提高系统性能并增强用户体验。在本文中，我们提出了一种联合传输调度方案的无线电接入和回程的小小区在毫米波波段，称为D2DMAC，其中的路径选择标准的目的是使设备到设备的传输性能的提高。在D2DMAC中，提出了一种并发传输调度算法，以充分利用毫米波网络中的空间重用。通过各种流量模式和用户部署下的大量仿真，我们证明了D2DMAC在某些情况下达到了接近最佳的性能，并在延迟和吞吐量方面明显优于其他协议。此外，我们还分析了路径选择的D2DMAC的性能改善的影响，在不同的选择参数。
2015-03-08 cs.NI
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
Stochastic Geometric Coverage Analysis in mmWave Cellular Networks with a Realistic Channel Model
毫米波（mmWave）频带作为下一代蜂窝网络的可能候选已经吸引了越来越多的关注，因为可用频谱比当前蜂窝分配大几个数量级。为了精确设计毫米波系统，重要的是要检查大规模部署下的毫米波干扰和SIR覆盖。为此，我们应用一个准确的毫米波信道模型，从实验中得出，到一个分析框架的基础上随机几何。在这种方式中，我们得到一个封闭形式的SIR覆盖概率在大规模的毫米波蜂窝网络。
2017-05-02 cs.IT cs.NI math.IT
Towards the Maximum Traffic Demand and Throughput Supported by Relay-Assisted mmWave Backhaul Networks
本文研究中继辅助毫米波回程网络的吞吐量性能问题。在树型回程网络中，通过不同网络设置下的线性规划，已经找到了小小区基站（BS）的最大业务需求和宏小区BS处的最大吞吐量，其涉及BS上可用的无线电链路的数量和回程网络中逻辑链路之间的干扰关系。针对密集城市环境中中继辅助的毫米波回程网络，提出了一种新的干扰模型，该模型证明了毫米波定向通信的有限干扰足迹。此外，调度算法的开发，以找到最佳的调度树型毫米波回程网络。大量的数值分析和仿真进行了展示和验证的网络吞吐量性能和调度算法。
2022-02-22 cs.NI cs.SY eess.SY
Hybrid Precoder and Combiner for Imperfect Beam Alignment in mmWave MIMO Systems
在这封信中，我们的目标是设计一个强大的混合预编码器和组合器，以对抗毫米波（mmWave）通信系统中的波束失准。我们考虑列入的“误差统计”的预编码器和组合器的设计，其中的阵列响应，包括未对准误差的分布首先推导出。然后提出了一种迭代算法来设计鲁棒的混合预编码器和组合器，以最大化存在波束失准的阵列增益。为了进一步提高频谱效率，包括第二级数字预编码器和组合器以减轻流间干扰。数值结果表明，所提出的鲁棒混合预编码器和组合器设计可以有效地减轻波束失准带来的性能下降。
2019-03-22 cs.NI eess.SP
Shadowed FSO/mmWave Systems with Interference
我们研究了混合自由空间光（FSO）/毫米波（mmWave）中继网络的性能与干扰在目的地。假设FSO/毫米波信道遵循Malaga-M/广义K衰落模型，在FSO链路中具有指向误差。H-变换理论，其中积分变换涉及福克斯的H-函数作为内核，体现为统一的性能分析框架，包括封闭形式的表达式的中断概率，平均比特出错率（BER）和平均容量。通过H变换的渐近展开，高信干噪比（SINR）分析可以简化为中断概率和误码率的表达式，为系统设计提供了内在信息。最后，我们研究的最优功率分配策略，使中断概率最小化。
2019-05-01 cs.IT cs.NI eess.SP
Wall-Street: An Intelligent Vehicular Surface for Reliable mmWave Handover
Princeton University（普林斯顿大学）；Rice University（莱斯大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
Wall-Street通过智能车载表面提升毫米波连接可靠性，实现高达78%的吞吐量提升和34%的延迟降低。
2026-03-04 cs.NI eess.SP
TCP in 5G mmWave Networks: Link Level Retransmissions and MP-TCP
mmWave通信是未来5G移动网络的基石之一，其特征在于同时具有潜在的数千兆容量和非常动态的信道，对阻塞敏感，接收信号质量的大幅波动，以及可能的突然链路中断。虽然在文献中已经彻底研究了解决这些问题的物理和MAC层方案的性能，但毫米波链路和传输层协议（如TCP）之间的复杂交互仍然相对未被探索。本文使用ns-3 mmWave模块及其基于纽约市实际测量的信道模型，分析Linux TCP/IP堆栈的性能（i）有和没有链路层重传，表明它们是在mmWave链路上达到高TCP吞吐量的基础，（ii）在多个LTE和mmWave链路上使用多路径TCP（MP-TCP），示出了在不同条件下哪些是次级路径和拥塞控制算法的吞吐量最优组合。
2017-03-27 cs.IT cs.NI math.IT
Beam Misalignment in 3GPP mmWave NR
本文针对3GPP毫米波NR系统中模拟波束赋形下的波束失准问题，提出分析框架，将失准率建模为泊松过程并推导关键指标，通过数值评估明确设计权衡，为波束管理提供见解。
2025-04-15 cs.NI eess.SP
Uplink Performance Analysis in D2D-Enabled mmWave Cellular Networks
在本文中，我们提供了一个分析框架来分析支持设备到设备（D2D）的毫米波（mmWave）蜂窝网络的上行链路性能。使用来自随机几何的工具，针对蜂窝和D2D链路两者导出信号干扰噪声比（SINR）中断概率。毫米波通信的显着特点，如定向波束形成和具有不同的路径损耗法律的视线（LOS）和非视线（NLOS）链路被纳入中断分析，采用灵活的模式选择方案和Nakagami衰落。此外，波束形成对准误差的中断概率的影响进行了研究，以了解在实际情况下的性能。
2017-04-04 cs.IT cs.NI math.IT
Coverage in mmWave Cellular Networks with Base station Cooperation
由于遮蔽和阻塞而导致的信号中断的存在预计将成为毫米波（mmWave）网络中的主要瓶颈。此外，在毫米波网络将具有密集基站部署的预期愿景下，来自强视距基站的干扰也会增加，从而进一步增加中断的概率。为了解决减少中断的问题，本文探讨了在毫米波异构网络的下行链路中基站协作的可能性。这项工作的主要重点是表明，在一个随机的几何框架，从随机定位的基站的合作降低中断概率。由于高度定向的传输将经历较不严重的衰落，人们可能会期望合作将增加覆盖概率，我们的数值例子表明，事实上是这样的。覆盖概率的会计得出：不同的衰落分布，天线方向性和阻塞。数值结果表明，在密集的毫米波系统中，基站合作的覆盖范围，并没有小规模的衰落大大超过没有合作的覆盖范围。相比之下，当毫米波网络密度较低时，信号阻塞的概率较高，并且具有瑞利衰落，则报告了不显著的增加。
2015-03-18 cs.IT cs.NI math.IT
Improved Handover Through Dual Connectivity in 5G mmWave Mobile Networks
毫米波（mmWave）频带为第五代（5G）蜂窝系统提供了数量级更大吞吐量的可能性。然而，由于毫米波信号非常容易受到阻塞的影响，因此任何一个毫米波链路上的信道质量都可能非常间歇。本文实现了一种新型双连接协议，使移动用户设备（UE）设备能够同时维持与4G和5G小区的物理层连接。一种新颖的上行链路控制信令系统与本地协调器相结合，使得能够在任何一个链路上发生故障的情况下进行快速路径切换。本文提供了第一个全面的端到端的毫米波蜂窝系统中的切换机制的评估。仿真框架包括详细的基于测量的信道模型，以真实地捕获阻塞事件的空间动态，以及MAC，RLC和传输协议的全部细节。与传统的切换机制相比，该研究揭示了显着的好处，所提出的方法下的几个指标。
2017-07-17 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
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
Multi-Sector and Multi-Panel Performance in 5G mmWave Cellular Networks
下一代蜂窝网络（5G）将利用毫米波频谱来增加可用容量。然而，在这种高频率下的通信遭受高路径损耗和阻塞，因此需要使用天线阵列和密集部署的定向传输。因此，在评估毫米波移动网络的性能时，有必要准确地对复杂信道、传输的方向性以及这些元素在无线电接入和更高层中与整个协议栈的相互作用进行建模。在本文中，我们提高了ns-3的毫米波模块的信道模型抽象，通过引入一个更现实的天线阵列模型的支持，符合3GPP NR的要求，并在基站和手机的多个天线阵列。然后，我们通过改变信道和天线阵列配置来研究毫米波蜂窝网络的端到端性能，并表明增加天线阵列的数量以及因此增加扇区的数量对吞吐量和延迟都是有益的。
2018-08-14 cs.IT cs.NI math.IT
Beam Squint in Ultra-wideband mmWave Systems: RF Lens Array vs. Phase-Shifter-Based Array
在这篇文章中，我们讨论了超宽带毫米波（mmWave）系统的射频（RF）透镜的潜力。在波束偏斜方面，我们比较了所提出的RF透镜天线与基于移相器的阵列的混合波束形成。为了降低全数字波束成形的复杂性，研究人员提出了基于RF透镜的混合波束成形。然而，毫米波系统的使用导致带宽增加，这引起波束偏斜现象。我们首先找到了介质射频透镜天线中波束斜视的成因。基于各频率下的波束形成增益，验证了在特定情况下，射频透镜可以不受波束偏斜的影响。我们使用3D电磁分析软件来数值解释每种天线类型的波束偏斜。基于此结果，我们提出了降低的频谱效率的系统级模拟与三维室内光线追踪。最后，为了验证我们的分析，我们制作了一个实际的RF透镜天线，并使用毫米波NI PXIe软件定义无线电系统演示了实际性能。
2021-12-08 cs.NI cs.SY eess.SP
