A Novel 3D Non-Stationary GBSM for 6G THz Ultra-Massive MIMO Wireless Systems
太赫兹（THz）通信现在被认为是第六代（6 G）无线通信系统的可能技术之一。针对6G THz无线通信系统，提出了一种新的三维（3D）空时频非平稳理论信道模型，该模型采用超大规模多输入多输出（MIMO）技术，具有较长的传播路径。考虑到频率相关的漫散射，这是THz信道不同于毫米波（mmWave）信道的特殊性质，一个簇内的射线的相对角度和延迟将在频域中演变。然后，提出了相应的仿真模型，采用等面积法（MEA）计算离散角度。所提出的理论和模拟模型的统计特性推导和比较，表现出良好的协议。通过将相对角度扩展和均方根时延扩展的仿真结果与相应的测量结果进行比较，验证了该仿真模型的准确性和灵活性。
2021-08-14 eess.SP
Model-Based GNN Enabled Energy-Efficient Beamforming for Ultra-Dense Wireless Networks
本文提出基于模型的图神经网络波束赋形方法，通过融合先验知识、多头注意力与方案选择模块，在超密集无线网络中实现毫秒级高能效波束赋形，兼顾性能、可扩展性与适应性。
2024-10-03 eess.SP
Intelligent Environments based on Ultra-Massive MIMO Platforms for Wireless Communication in Millimeter Wave and Terahertz Bands
毫米波（30-300 GHz）和太赫兹波段（0.3-10 THz）通信被设想为关键的无线技术，以满足5G及以后时代对每秒太比特（Tbps）链路的需求。在这个超宽带频率范围内非常大的可用带宽是以非常高的传播损耗为代价的，这与毫米波和太赫兹波段收发器的低功率相结合限制了通信距离和数据速率。在本文中，智能通信环境的概念，使超大规模多输入多输出平台的毫米波和太赫兹频段的频率，以增加通信距离和数据速率。端到端的物理模型的开发，考虑到新型的智能等离子体天线阵列，可以操作在传输，接收，反射和波导的能力，以及毫米波和太赫兹波段多径信道的特点。基于所建立的模型，针对不同的应用场景给出了大量的量化结果，以说明在超大规模多输入多输出环境下，MIMO系统在可达距离和数据速率方面的性能改进。
2019-04-16 eess.SP
Ultra-Wideband Radar and Wireless Human Sensing
本研究介绍了我们最近在人体无线测量方面的研究进展。首先，我们解释了用于在安全检查站筛查乘客的雷达成像算法，该算法可以比现有算法更快地处理数据，以生成准确和高分辨率的人体图像。其次，我们介绍了信号处理技术，用于精确测量与人体运动和活动相关的雷达微多普勒信号。最后，我们提出了雷达信号处理算法，用于测量人体呼吸，心跳，和其他类型的运动。这种算法可以应用于各种领域，包括医疗保健、安全、生物识别和人机接口。这些领域有一个共同点：通过优化雷达系统和信号处理算法，有效地利用关于人体形状、运动和生理的先验知识来提高性能。
2020-12-03 eess.SP
A General 3D Space-Time-Frequency Non-Stationary THz Channel Model for 6G Ultra-Massive MIMO Wireless Communication Systems
针对第六代太赫兹（THz）无线通信系统，提出了一种新的三维空间-时间-频率（STF）非平稳几何随机模型（GBSM）。所提出的THz信道模型是非常通用的，具有在多个THz应用场景中捕获不同信道特性的能力，所述多个THz应用场景诸如室内场景、设备到设备（D2 D）通信、超大规模多输入多输出（MIMO）通信以及用户的长行进路径。此外，所提出的信道模型的通用性证明了它可以很容易地减少到不同的简化信道模型，以适应特定的情况下，通过适当地调整模型参数的事实。所提出的通用信道模型分别考虑了由超大规模多输入多输出、长传播路径和大带宽THz通信引起的空间、时间和频率域的非平稳性。统计特性的建议一般太赫兹信道模型进行了研究。通过将相对角度扩展和均方根时延扩展的仿真结果与相应的信道测量值进行比较，验证了所提出的信道模型的准确性和通用性。
2021-04-20 eess.SP
Real-Time Transmission of Uncompressed High-Definition Video Via A VCSEL-Based Optical Wireless Link With Ultra-Low Latency
针对未压缩高清视频实时传输的低延迟高带宽需求，提出基于940nm VCSEL的光无线SDI-over-LiFi系统，实现FHD/4K无差错传输及35ns以下端到端延迟，为专业广播设备提供可扩展低成本的无线连接方案。
2025-07-31 eess.SP
Fast Capacity Estimation in Ultra-dense Wireless Networks with Random Interference
针对超密集无线网络中容量计算成本极高的问题，本文提出基于Fisher矩阵的FISE算法和闭式表达式快速估计方法，在低复杂度下实现高精度容量估计，且不受网络形状和分布限制。
2024-08-31 eess.SP
Revolutionizing Wireless Networks with Self-Supervised Learning: A Pathway to Intelligent Communications
本文综述自监督学习在无线网络优化中的应用，并通过语义通信案例展示其在无需大量标注数据条件下提升网络性能的潜力。
2024-06-11 eess.SP
Full-Duplex Communications: Performance in Ultra-Dense Small-Cell Wireless Networks
理论上，如果完全消除自干扰（SI）问题，全双工（FD）通信可以使无线链路的频谱效率（SE）加倍。SI消除技术的最新发展已经允许在低功率收发器（诸如小小区（SC）基站）上实现FD通信。因此，FD技术被认为是5G及其他网络的关键推动因素。在5G的背景下，FD通信最初在单个SC中进行了研究，然后进入多个SC环境。由于FD操作，单个SC面临残余SI和小区内同信道干扰（CCI），而多个SC面临附加的小区间CCI，其随着相邻小区的数量而增长。多小区环境中干扰的激增提出了FD通信的可行性问题。在这篇文章中，我们首先回顾了在单个和多个SC环境中的FD通信，然后提供了最先进的CCI缓解技术，以及在多小区环境中的FD可行性研究。此外，通过数值模拟，在超密集大规模多输入多输出使能的毫米波SC中的FD通信的SE性能增益被呈现。最后，多细胞FD通信的潜在开放研究的挑战突出。
2018-03-01 eess.SP
Multimetric Event-driven System for Long-Term Wireless Sensor Operation in SHM Application
无线传感器网络（WSNs）由于其易于安装、计算和通信能力以及成本效益，是大型基础设施监测的有前途的解决方案。然而，长期的结构健康监测（SHM）仍然是一个挑战，因为它需要连续的数据采集来检测随机事件，如地震和结构倒塌。为了实现长期运行，有必要降低设计用于捕获随机事件的传感器节点的功耗，从而提高结构安全性。在本文中，我们提出了一种基于事件的传感系统设计，该系统基于超低功耗微控制器，具有可编程事件检测机制，可以进行连续监测;该设备由振动、应变或定时器触发，并具有编程阈值，从而实现传感器节点的超低功耗。此外，所提出的系统可以很容易地重新配置到任何现有的无线传感器平台，以实现超低功耗操作。为了进行验证，将所提出的系统与商业无线平台集成，以允许应变、加速度和基于时间的触发，在活动和非活动模式下，编程阈值和电流消耗分别为7.43和0.85 mA。
2019-10-17 eess.SP
Non-Coherent and Backscatter Communications: Enabling Ultra-Massive Connectivity in 6G Wireless Networks
随着无线网络5G的开始，全球的研究人员开始关注超5G（B5 G）时代可能出现的迫在眉睫的挑战。在5G网络中提供了各种革命性技术和创新服务，这些技术和服务以及许多主要优势预计将带来连接的无线设备数量的激增以及可能导致网络资源稀缺的用例类型。这些挑战部分地随着大规模机器类型通信（mMTC）服务的出现而出现，需要广泛的研究创新以在第六代\textsuperscript{th}（6 G）无线网络中以可扩展的网络成本维持向增强型mMTC（e-mMTC）的演进。为了提供预期的大规模连接需求，除了低硬件成本外，还具有最佳的能量和频谱效率，本文提出了一种用于6 G网络的使能框架，该框架利用两种新兴技术，即非相干通信和反向散射通信（BsC）。认识到这些技术在B5 G时代提供e-mMTC服务的联合潜力之间的一致性，对其最新技术进行了全面审查。还确定了非相干和BsC与其他新兴6 G技术的联合范围，其中审查的技术包括无人机（UAV）辅助通信，可见光通信（VLC），量子辅助通信，可重构大型智能表面（RLIS），非正交多址接入（NOMA）和机器学习辅助智能网络。随后，分析了这些使能技术针对不同设备类型、服务类型和优化参数的范围。
2021-02-20 eess.SP
Near-Field Sparse Channel Estimation for Extremely Large-Scale RIS-Aided Wireless Communications
针对极大规模RIS辅助通信的近场稀疏信道估计问题，提出两阶段基于学习的方案，分别用DnCNN和ISTA网络估计公共路径参数及个体参数，仿真验证其优于现有基准。
2023-11-13 eess.SP
A Primer on the Statistical Relation between Wireless Ultra-Reliability and Location Estimation
位置信息通常被用作推断无线通信链路的性能的代理。使用一个非常简单的模型，这封信揭示了位置估计的不确定性和无线链路可靠性之间的基本统计关系。首先，一个Cramér-Rao界的定位误差推导。然后，无线链路可靠性的特征在于中断概率有多大可能高于目标阈值。我们表明，可靠性是敏感的位置错误，特别是当信道统计也敏感的位置。最后，我们强调的困难，同时考虑到位置的不确定性，选择一个率，满足目标的可靠性。
2022-03-27 cs.IT eess.SP math.IT
Dynamic Metasurface Antennas for 6G Extreme Massive MIMO Communications
下一代无线基站和接入点将使用极其大量的天线进行发送和接收。一种用于以动态可控和可扩展的方式以降低的成本和功耗实现这种大规模阵列的有前景的技术利用辐射超材料元件的表面，称为超表面。迄今为止，在无线通信的上下文中，超表面主要被认为是无源反射设备，帮助传统收发器塑造传播环境。本文介绍了一种替代应用的元表面无线通信作为有源可重构天线与先进的模拟信号处理能力的下一代收发器。我们回顾了用于辐射和接收的元表面的主要特征，并分析了它们的主要优势以及它们对无线网络中可靠通信能力的影响。由于目前的研究只揭示了超颖表面的一部分潜力，我们详细介绍了一系列令人兴奋的研究和实施挑战，这些挑战来自超颖表面天线在无线收发器中的应用。
2020-06-16 cs.IT eess.SP math.IT
Forecasting Wireless Demand with Extreme Values using Feature Embedding in Gaussian Processes
Cranfield University（克兰菲尔德大学）；University of Warwick（华威大学）；The Alan Turing Institute（艾伦·图灵研究所）
无线流量预测是5G之后主动网络优化的基本推动因素。预测交通流动性导致的极端需求高峰和低谷对于避免停电和提高能源效率至关重要。目前最先进的深度学习预测方法主要关注整体预测性能，而不提供概率不确定性量化（UQ）。虽然高斯过程（GP）模型具有UQ能力，但它不能很好地预测极值。在这里，我们设计了一个GP模型的特征嵌入（FE）内核，以预测具有极值的交通需求。使用真实的4G基站数据，我们比较了我们的FE-GP性能与传统的朴素GP，ARIMA模型，以及演示UQ输出。对于短期极值预测，我们证明了与S-ARIMA相比减少32%，与Naive-GP相比减少17%。对于长期平均值预测，我们证明了与S-ARIMA相比减少了21%，与Naive-GP相比减少了12%。FE内核还使我们能够在总体预测准确性与峰谷准确性之间创建灵活的权衡。相对于神经网络（例如CNN，LSTM）的优势在于，概率预测不确定性可以告诉我们预测的风险，以及预测的完整后验分布。
2019-11-01 cs.LG eess.SP stat.ML
Ultra-Reliable and Low-Latency Wireless Communication: Tail, Risk and Scale
确保5G无线网络及以后的超可靠和低延迟通信（URLLC）具有重要意义，目前正受到学术界和工业界的极大关注。在其核心，URLLC要求偏离预期的基于公用事业的网络设计方法，其中依赖于平均数量（例如，平均吞吐量、平均延迟和平均响应时间）不再是一种选择，而是必需的。相反，严重缺乏一个考虑延迟，可靠性，数据包大小，网络架构和拓扑（跨接入，边缘和核心）以及不确定性下决策的原则性和可扩展的框架。本文的首要目标是填补这一空白的第一步。为了实现这一愿景，在提供延迟和可靠性的定义之后，我们仔细研究了URLLC的各种推动因素及其固有的权衡。随后，我们将重点关注与超可靠和低延迟通信要求相关的大量技术和方法，以及它们在选定用例中的应用。这些结果为低延迟和高可靠性无线网络的设计提供了清晰的见解。
2018-08-23 cs.IT eess.SP math.IT
Body Dust: Ultra-Low Power OOK Modulation Circuit for Wireless Data Transmission in Drinkable sub-100μm-sized Biochips
在本文中，我们讨论了创建一个UltraSound（US）通信电路的可行性，无线传输体外诊断信息的多路复用生物传感器芯片上的可饮用CMOS体尘立方体的顶层。该系统需要足够小（横向尺寸小于100 μ m）以模拟较大血细胞的典型尺寸（白细胞的直径约为30 μ m），从而支持立方体在人体组织中的自由循环。第二个限制来自低功耗要求，由外部美国基站提供能量。可行性研究的结果表明，使用0.18μm CMOS工艺设计数据传输应答器的架构的可能性，功耗低于10 uW，总芯片面积为43x44 um^2。本文还讨论了所设计的系统的局限性和需要进一步改进的实际应用中的身体灰尘诊断。
2019-12-05 eess.SP physics.ins-det
Reliability Modeling, Analysis and Prediction of Wireless Mobile Communications
目前处于研究阶段的未来第五代（5G）移动蜂窝网络能够实现传统移动通信之外的广泛服务/应用。将超可靠服务集成到移动网络中的一个关键使能器是给定数据分组的传输成功的\textit{Reliability}。这是困难的，主要是由于通信设备的时间相关的有效链路质量。然而，瞬时链路质量的可用性的成功指示（例如，通过设备）将允许在链路条件足够公平时对超可靠服务/应用的机会接入。本文介绍了一个框架，用于建模，预测和分析的无线链路的理论可靠性的基础上的因素，如衰落，移动性，干扰等的分析和预测是基于部分应力方法\cite{Birolini2010}通过假设时间相关的因素作为元素/组件和各自的传输失败时间（TTTF）。该框架还支持其他可靠性分析技术，如故障树分析和加速测试。无线系统，并改善组件
2018-11-29 eess.SP
Through Tissue Ultra-high-definition Video Transmission Using an Ultrasound Communication Channel
无线胶囊内镜（WCE）已被广泛采用，作为传统有线胃镜的补充，特别是对于后者无法触及的小肠疾病。然而，由于有限的无线数据速率，在当前WCE解决方案中视频分辨率和帧速率都受到限制。这背后的原因是WCE使用的基于电磁（EM）、射频（RF）的通信方案对可用带宽和功率有严格的限制，并且与空气相比，人体中的衰减很高。超声通信可能是一种潜在的替代解决方案，因为它可以获得更高的带宽和更低衰减的发射功率。在本文中，我们提出了一种超声通信方案，专门设计用于高数据速率通过组织数据传输，并通过成功地传输超高清（UHD）视频（3840*2160像素，60 FPS）通过5厘米的猪肚验证这种通信方案。超过8.3 Mbps的无差错有效载荷数据速率实现了与建议的通信方案和我们定制的现场可编程门阵列（FPGA）为基础的测试平台。
2022-10-18 eess.SP
Unitary Checkerboard Precoded OFDM for Low-PAPR Optical Wireless Communications
未来的6 G无线网络将不得不再次将大多数技术领域的能力提高10-100倍。根据应用的不同，未来的要求包括每用户1 Tb/s的峰值数据速率、0.1ms的延迟、百万分之一的中断、厘米级的精确定位、设备接近零的能耗以及在工厂、车辆等不同环境中的运行。光无线通信（OWC）具有以成本有效的方式提供超高数据速率的潜力，这要归功于广阔且免费可用的光谱以及用于发射器和接收器的设备的可用性。5G NR架构允许在网络层上集成独立的OWC节点。当前的6 G研究调查了包括OWC兼容波形的高级物理层设计。在这种情况下，在本文中，提出了一种新的预编码的正交频分复用（OFDM）波形，是定制的OWC的具体需求。与OFDM相比，它的主要优点是超低的峰均功率比（PAPR），同时保留了其他优点，如高频谱效率，灵活的子载波置零和低计算复杂度。
2021-10-06 eess.SP
Optical wireless hybrid networks for 5G and beyond communications
下一个第五代（5G）及以上超高速、超低时延、极高可靠的通信系统将由异构网络组成。这些异构网络将不仅包括基于射频（RF）的系统，而且还包括基于光无线的系统。不同网络之间的混合架构是实现所需服务质量水平的一种很好的方法。在本文中，我们提供的机会所带来的混合系统考虑RF以及光无线通信技术。最后讨论了混合网络系统的关键研究方向。
2020-05-30 cs.NI eess.SP
Electronics-free passive ultrasonic communication link for deep-tissue sensor implants
针对深部组织植入传感器的无线通信需求，提出一种无电子元件的无源超声通信方法，采用压电晶体作为超声天线，可集成任意电容式传感器，已在5cm深度下用商用压力传感器验证了适用性。
2024-09-20 eess.SP physics.ins-det
Compressed Fourier-Domain Convolutional Beamforming for Wireless Ultrasound imaging
产生高质量图像的无线超声（US）系统可以通过使成像过程更加高效、经济实惠和用户可访问来提高当前的临床诊断能力。用于生成B模式US图像的最常见的技术是延迟求和（DAS）波束成形，其中，将适当的延迟引入到在每个换能器元件处采样和处理的信号。然而，高分辨率DAS波束成形需要比信号的奈奎斯特速率高得多的采样速率，这导致大量数据，使得通过WIFI传输信道数据不切实际。此外，表现出高分辨率和良好图像对比度的US图像的产生需要大量换能器，这进一步增加了数据大小。以前的作品提出了减少采样率和阵列大小的方法。在这项工作中，我们介绍了压缩傅立叶域卷积波束形成，结合傅立叶域波束形成，稀疏卷积波束形成，和压缩感知方法。这允许减少阵列元件的数量和每个元件中的采样率，同时实现高分辨率图像。使用在体内的数据，我们证明，所提出的方法可以生成B型图像使用142倍的数据比DAS。我们的研究结果铺平了通往无线US的道路，并表明，高分辨率的US图像可以使用次奈奎斯特采样和少量的接收通道。
2020-10-25 eess.IV eess.SP
On the Statistical Relation of Ultra-Reliable Wireless and Location Estimation
本文研究超可靠通信中位置估计不确定性与链路可靠性的统计关系，定义ε-中断相干半径，提出多种速率选择方案，证明考虑定位误差对保障可靠性与吞吐量至关重要。
2023-08-28 cs.IT eess.SP 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
Dynamic channel selection in wireless communications via a multi-armed bandit algorithm using laser chaos time series
动态信道选择是动态变化的电磁环境中最重要的无线通信元素之一，其中用户可以通过选择更好的信道来体验改进的通信质量。多臂强盗（MAB）算法是一种很有前途的方法，它解决了探索搜索更好的信道和开发体验增强的通信质量之间的困难权衡。利用半导体激光器产生的混沌振荡时间序列实现了MAB问题的超快求解。在这项研究中，我们实验证明了MAB算法，将激光混沌时间序列在无线局域网（WLAN）。在一个基于IEEE802.11a的四信道无线局域网中，成功地实现了自主和自适应的动态信道选择。虽然激光混沌时间序列安排在WLAN实验之前，结果证实了超快混沌序列在实际无线应用中的有用性。此外，我们数值研究的下划线适应机制的显着简化的MAB算法在本研究中实施相比，以前报道的基于混沌的决策者。这项研究为超快混沌激光器在未来高性能无线通信网络中的应用迈出了第一步。
2020-02-02 cs.SI eess.SP nlin.CD
Ultra-Dense 5G Small Cell Deployment for Fiber and Wireless Backhaul-Aware Infrastructures
在本文中，我们研究了两层蜂窝网络的小区规划问题，包含两种类型的基站（BS）-即光纤回程，称为有线BS（W-BS），和BS与无线回程，称为无线BS（U-BS）。带内全双工无线通信用于连接U-BS和W-BS。我们提出了一种算法来确定最小数量的W-BS和U-BS，以满足给定的小区和容量覆盖的限制。此外，我们应用我们提出的非支配排序遗传算法II（NSGA-II）来解决小区规划和联合小区和回程规划问题，以最大限度地减少规划成本，同时最大限度地提高覆盖范围。此外，所考虑的小区规划程序被开发成一个优化，包括光纤回程部署的成本最小化的问题。为了分析该算法的性能，我们研究了基于不同用户空间分布和覆盖区域的三种不同部署场景。结果表明，我们提出的NSGA-II算法的优越性，无论是小区规划和联合小区和回程规划其他知名的优化算法。研究结果还表明，有一个权衡之间的小区部署成本和SINR/速率覆盖，和W-BS被放置在拥塞的区域消耗较少的资源用于无线回程。类似地，在规划中观察到小区和光纤部署成本与SINR/速率覆盖之间的权衡。我们表明，对于现实的情况下，理想的解决方案可以选择从帕累托前面的多目标问题的基础上，给定的蜂窝运营商的政策。
2018-08-22 cs.NI eess.SP
Ultra-Wideband Antenna with MIMO Diversity for 5G Wireless Communication
八元素，紧凑型超宽带-多输入多输出UWB-MIMO（超宽带多输入多输出）天线能够为未来的第五代（5G）终端设备提供高数据速率，同时为第三代（3G）和第四代（4G）通信提供必要的带宽，其通过部署电感电容器（LC）来实现从4.85到6.35 GHz的带阻提出了在接地平面上的短截线。集成的短截线还提供了灵活性，以拒绝任何选定的频带以及带宽控制。印刷单极子的正交放置允许偏振多样性并提供高隔离。在所提出的八元件UWB-MIMO/分集天线中，天线对3-4是位于平面50 X 50 mm 2基板的相对角上的天线对1-2的180 °镜像变换。然后将四个额外的单极子垂直放置在同一板上，导致总尺寸仅为50 x 50 x 25 mm 3。仿真结果进行了验证，通过比较制造的原型的测量。得出的结论是，该设计满足目标规格在整个带宽的2至12 GHz的反射系数优于-10 dB（拒绝带除外），隔离度超过17 dB，低包络相关性，低增益变化，稳定的辐射模式，并在无线局域网（WLAN）频带的信号强抑制。总体而言，所提出的八元件架构的紧凑和降低的复杂性，增强了其在文献中存在的其他MIMO天线设计中用于未来5G终端设备中的分集应用的实际可行性。
2020-07-05 eess.SP physics.app-ph
Ultra-Fast Wireless Power Hacking
针对道路无线充电的安全漏洞，提出一种超快电力劫持方法，通过同步接收器电流与磁传感器电压相位，在三周期内窃取能量，实验证明可窃取全谐振接收器76%以上电力，揭示变频加密防护不足。
2025-10-22 cs.CR cs.SY eess.SP
Cross Far- and Near-field Wireless Communications in Terahertz Ultra-large Antenna Array Systems
本文研究了太赫兹超大天线阵列系统中的跨远近场通信挑战，提出了混合球面与平面波信道模型、跨场信道估计及多子阵列混合波束成形等解决方案，并评估其性能，最后指出了未来的潜在研究方向。
2023-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Artificial Intelligence Empowered Multiple Access for Ultra Reliable and Low Latency THz Wireless Networks
University of Piraeus（比雷埃夫斯大学）；RapidMiner GmbH（RapidMiner有限公司）；Nokia Standardization Department（诺基亚标准化部）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CentraleSupélec（巴黎中央理工-高等电力学院）
太赫兹（THz）无线网络有望推动超越第五代（B5G）时代的到来。然而，由于THz链路的方向性和视线需求，以及THz网络的超密集部署，产生了介质访问控制（MAC）层需要面对的许多挑战。更详细地说，通过结合能够在复杂和频繁变化的环境中提供“实时”解决方案的人工智能（AI）来重新思考用户关联和资源分配策略的必要性变得显而易见。此外，为了满足几种B5G应用的超可靠性和低延迟需求，需要新的移动性管理方法。基于此，本文提出了一种整体MAC层方法，该方法可以实现智能用户关联和资源分配，以及灵活和自适应的移动性管理，同时通过最小化阻塞来最大限度地提高系统的可靠性。更详细地说，一个快速和集中的联合用户关联，无线电资源分配，并通过一个新的元机器学习框架的阻塞避免记录，最大限度地提高太赫兹网络的性能，同时最小化的关联延迟约三个数量级。为了在接入点（AP）覆盖区域内支持移动性管理和阻塞避免，讨论了用于波束选择的深度强化学习（DRL）方法。最后，为了支持相邻AP覆盖区域之间的用户移动性，提出了一种基于人工智能辅助快速信道预测的主动切换机制。
2022-08-17 cs.AI cs.LG cs.NI
Enabling Ultra Reliable Wireless Communications for Factory Automation with Distributed MIMO
由于严格的延迟、可用性和可靠性限制，工厂自动化是5G及以上移动网络最具挑战性的用例之一。在这项工作中，被认为是一个室内工厂的情况下，分布式多输入多输出（MIMO）计划进行了研究，以使可靠的通信致动器（AC）活跃在工厂。不同级别的协调服务的AC和几个波束成形方案的接入点之间的考虑和分析。为了提高系统的可靠性，提出了一种最大最小功率分配（MPA）算法，旨在提高信道条件最差的AC的信干噪比（SINR）。广泛的系统仿真进行了一个现实的情况下，其中包括一个新的路径损耗模型的基础上最近的测量在工厂的情况下，而且，非高斯脉冲噪声的存在。数值结果表明，与迫零（ZF）波束成形和MPA的分布式MIMO方案有可能提供SINR增益在几十dB的顺序相对于集中式MIMO部署，以及脉冲噪声可以强烈地降低系统性能，因此需要特定的检测和缓解技术。
2019-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
Overcoming the Channel Estimation Barrier in Massive MIMO Communication Systems
包括虚拟现实、自动驾驶和物联网在内的新一波无线服务正在推动新一代无线系统的设计，以提供超高数据率、大量连接设备和超低延迟。大规模多输入多输出（MIMO）是允许未来无线网络满足这些服务需求的关键基础技术之一。本文通过整合未来高速蜂窝部署中信道的潜在特性，讨论了深度学习（DL）在无线网络中大规模MIMO信道估计中的应用。我们开发的物理射频（RF）信道特性的重要见解，并提出了一个全面的概述DL的应用准确估计信道状态信息（CSI）与低开销。我们提供了大规模MIMO无线系统中CSI估计的成功DL应用的例子，并强调了未来研究的几个有前途的方向。
2019-12-23 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Communications with Programmable Metasurface: New Paradigms, Opportunities, and Challenges on Transceiver Design
诸如超大规模多输入多输出（UM-MIMO）、太赫兹（THz）通信的许多新兴技术作为在未来第六代（6 G）移动通信系统中支持极高接入速率和优异网络容量的有前景的技术正在积极讨论中。然而，这些技术在实际应用中仍面临许多挑战。特别地，UM-MIMO和THz通信需要极大量的射频（RF）链，并且因此遭受过高的硬件成本和复杂性。在这篇文章中，我们介绍了一个新的范例来解决上述问题，即无线通信启用可编程元表面，通过利用强大的能力操纵电磁波的元表面。我们将首先介绍可编程元表面的基本概念，其次是在未来的无线通信系统的可编程元表面启用有前途的范式转变。特别是，我们提出了两种应用可编程元表面在无线收发器的前瞻性范例：即RF链自由发射机和空间下变频接收机，这两者都有很大的潜力，以简化架构，降低未来无线收发器的硬件成本。此外，我们提出的设计架构，初步的实验结果和这些新的范例的主要优势，并讨论其潜在的机遇和挑战，超大规模的6 G通信与低硬件复杂性，低成本，高能效。
2019-07-03 cs.IT eess.SP math.IT
Achieving Ultra-Reliable Communication via CRAN-Enabled Diversity Schemes
物联网正在建设一个智能社会，无线网络是其许多用例的关键推动因素。在本文中，我们提出了一个多协调传输方案，以实现超可靠性的关键机器类型的无线通信网络。我们利用多样性，这是处理衰落信道损伤的基础，并且用于实现如由3GPP标准化机构定义的五个9的顺序的超可靠操作区域。我们评估了由多个远程无线电头组成的干扰受限网络，这些远程无线电头被允许通过保持沉默从而减少干扰，或者通过执行更详细的策略（例如最大比率传输）来合作，以便为具有超可靠性的用户设备提供服务。我们提供了广泛的数值分析，并讨论了集中式无线电接入网络的合作收益。
2019-07-17 cs.NI eess.SP stat.AP
Communication by Means of Thermal Noise: Towards Networks with Extremely Low Power Consumption
提出了一种适用于未来极低功耗有线/无线网络的热噪声通信（TherCom）范式。以基于反向散射通信（BackCom）和可重构智能表面（RIS）的射频无链发射机为基础，热噪声驱动发射机可以通过简单地根据信息位索引电阻器或其他噪声源来实现零信号功率传输。这篇初步论文旨在阐明理论基础，收发器设计和错误性能推导以及两种新兴TherCom解决方案的优化：基尔霍夫定律约翰逊噪声（KLJN）安全位交换和无线热噪声调制（TherMod）方案。我们的理论和计算机模拟结果表明，噪声方差检测，支持样本方差估计与仔细优化的决策阈值，是一种可靠的方式提取嵌入信息的噪声调制信号，即使与有限数量的噪声样本。
2022-12-08 cs.IT eess.SP math.IT
On the required radio resources for ultra-reliable communication in highly interfered scenarios
本文针对高干扰下超可靠无线系统的资源需求问题，基于跳频结合分组重传协议与分组擦除信道模型，推导了不同冲突解决能力接收机的最小组资源数与重传次数，结果经数值验证可作系统仿真基准。
2023-06-10 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Reinforcement Learning-Based Channel Allocation for Wireless LANs with Graph Convolutional Networks
Kyoto University（京都大学）
去年，IEEE 802.11极高吞吐量研究组（EHT Study Group）成立，以发起对IEEE 802.11新特性的讨论。EHT研究小组讨论了无线局域网（WLAN）中接入点（AP）的协调控制方法。本研究提出了一种使用图卷积网络（GCN）的基于深度强化学习的信道分配方案。作为一种深度强化学习方法，我们使用了一种著名的方法双深度Q网络。在密集部署的无线局域网中，AP的可用拓扑结构的数量是非常高的，因此，我们提取的拓扑结构的特征的基础上GCN。我们将GCN应用到竞争图中，其中在其载波侦听范围内的AP被连接以提取载波侦听关系的特征。此外，为了提高学习速度，特别是在学习的早期阶段，我们采用了基于博弈论的方法来收集独立于神经网络模型的训练数据。仿真结果表明，与现有的方法相比，该方法可以适当地控制信道。
2019-05-17 cs.LG cs.NI eess.SP
