Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC) using Interface Diversity
未来5G系统的一个重要组成部分将是超可靠低延迟通信（URLLC）。一种在不干预基带/PHY层设计的情况下提供URLLC的方法是使用接口多样性并集成多个通信接口，每个接口基于不同的技术。在这项工作中，我们建议使用编码无缝地分布编码的有效载荷和冗余数据在多个可用的通信接口。我们制定了一个优化问题，以找到有效载荷分配权重，最大限度地提高在特定的目标延迟值的可靠性。为了估计这样一个综合通信系统的延迟和可靠性方面的性能，我们提出了一个分析框架，结合传统的可靠性模型与特定技术的延迟概率分布。我们的模型是能够占失败的接口/技术之间的相关性。通过考虑不同的情况下，我们发现，优化的策略可以在某些情况下显着优于策略的基础上$k$ -出- $n$纠删码，后者不占不同的接口的特性。该模型已通过仿真验证，并得到实验结果的支持。
2017-11-21 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access with Finite Blocklength for Short-Packet and Low-Latency Downlink Communications
速率分割多址接入（RSMA）是一种新兴的灵活而强大的多天线下行链路多址接入方式。在本文中，我们将RSMA的概念引入短分组下行链路通信。我们设计了最佳的线性预编码器，最大限度地提高了有限块长度（FBL）的限制和速率。研究了RSMA在不同网络负载和用户部署情况下的总速率与块长度之间的关系。数值结果表明，RSMA可以实现与非正交多址（NOMA）和空分多址（SDMA）相同的传输速率，具有更短的块长度（因此更低的延迟），特别是在过载的多天线网络。因此，我们得出结论，RSMA是一个有前途的多路访问的低延迟通信。
2022-07-12 cs.IT math.IT
Low-latency Secure Integrated Sensing and Communication with Transmitter Actions
针对带动作依赖状态的安全通感一体化窃听信道，本文刻画物理退化情形的精确保密–失真区域，并用随机装箱输出统计方法建立有限长度可达界以支持低时延安全传输。
2024-09-06 cs.IT math.IT
D2D-based V2V Communications with Latency and Reliability Constraints
直接设备到设备（D2D）通信已经被提出作为车辆到车辆（V2V）应用的可能使能器，其中所引起的小区内干扰以及严格的延迟和可靠性要求是具有挑战性的问题。在本文中，我们研究了基于D2D的V2V通信的无线电资源管理问题。首先，我们分析和数学模型的车辆通信和传统的蜂窝链路的实际需求。其次，我们提出了一个问题公式来满足这些要求，然后一个单独的资源块分配和功率控制（SRBP）算法来解决这个问题。最后，仿真结果表明，所提出的SRBP方案相比其他一些现有的方法的改进性能。
2015-01-13 cs.IT math.IT
Low-Latency Communication with Computational Complexity Constraints
低时延通信是下一代无线网络中最重要的应用场景之一。通常在通信理论研究中，延迟被定义为在信道上传输数据包所需的时间。然而，对于非常严格的延迟要求和复杂度受限的接收器，解码分组所需的时间不能被忽略，并且必须通过精确建模被包括在总延迟分析中。在本文中，我们首先提出了一种方法来计算解码时间使用\textit{per bit}复杂性度量，并介绍了一个经验模型，准确地描述了解码复杂度与性能的最先进的代码之间的权衡。通过考虑各种通信参数，我们表明，包括解码时间的延迟分析的最佳选择的参数有显着的影响。
2019-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Adaptive Cooperative Transmission Design for Ultra-Reliable Low-Latency Communications via Deep Reinforcement Learning
University of Victoria（维多利亚大学）
针对两跳协作通信中满足超可靠低延迟通信（URLLC）严格要求的挑战，本文提出一种基于双智能体强化学习的DRL-CoLA算法，将收发器配置建模为MDP以分布式学习延迟感知策略，仿真证明其在严格延迟下实现近最优可靠性。
2025-11-04 cs.AI cs.IT math.IT
Codes Correcting Burst and Arbitrary Erasures for Reliable and Low-Latency Communication
受现代网络通信应用程序，需要低延迟的启发，我们研究的代码，纠正擦除低解码延迟。我们提供了一个简单的明确的建设，产生卷积码，可以纠正突发和任意擦除下的最大解码延迟约束$T$。我们提出的代码具有高效的编码/解码算法，并需要一个字段的大小是线性的$T$。我们研究了我们的代码在吉尔伯特-埃利奥特信道的性能，我们的仿真结果表明，显着的性能增益在文献中存在的低延迟码。
2023-02-17 cs.IT math.IT
Improved Latency-Communication Trade-Off for Map-Shuffle-Reduce Systems with Stragglers
在根据映射-混洗-归约框架操作的分布式计算系统中，在存储之前对数据进行编码对于减少由分散的服务器引起的等待时间以及减少混洗阶段中的服务器间通信负载都是有用的。在先前的工作中，提出了一个级联编码方案的矩阵乘法任务。在该方案中，外层的最大距离可分离（MDS）码用于纠正由掉队者引起的擦除，而内层的重复码用于通过编码多播提高混洗阶段的通信效率。在这项工作中，它表明，它是可以利用重复编码，以增加外MDS码的速率，从而增加在洗牌阶段的多播机会所创建的冗余。因此，所提出的方法被示出为改善在最佳已知的延迟通信开销权衡。
2018-08-21 cs.IT math.IT
Achieving Low Latency Two-Way Communication by Downlink and Uplink Decoupled Access
在许多场景中，低延迟无线通信假定双向连接，使得接收信息的节点可以迅速地发送确认或其他响应。在本文中，我们解决的问题，低延迟的双向通信，并解决它通过建议的基站（BS）的合作计划。该方案基于下行链路（DL）和上行链路（UL）解耦接入（DUDA）。据我们所知，这是第一次使用解耦访问的思想来减少延迟。我们推导了平均延迟的解析表达式，并基于随机几何分析验证了延迟表达式与中断概率的有效性。分析和仿真结果表明，DUDA，延迟可以减少约30-60%，相比传统的耦合访问。
2018-03-06 cs.IT cs.NI math.IT
Energy-Latency Tradeoff in Ultra-Reliable Low-Latency Communication with Retransmissions
随着物联网（IoT）和触觉互联网的出现，高保真、实时交互式应用被设想为通过超可靠低延迟通信（URLLC）。由于数据包大小、重传轮次和延迟以及发射功率之间的重要相互作用，利用时间分集以能量有效的方式满足URLLC要求是一项具有挑战性的任务。在本文中，我们研究了基本的能量延迟权衡URLLC系统采用增量冗余（IR）混合自动重传请求（HARQ）。我们铸造的平均能量最小化问题的有限块长度（延迟）的约束和反馈延迟，这是非凸的。我们提出了一个动态规划算法的能源效率的IR-HARQ优化的重传次数，块长度和每轮的功率。数值结果表明，我们的IR-HARQ方法可以提供约25%的节能相比，一次发射（无HARQ）。
2018-05-03 cs.IT cs.NI math.IT
Queue-Aware Variable-Length Coding for Ultra Reliable Low Latency Communications with Random Arrival
随着物联网（IoT）的惊人增长，超可靠低延迟通信（URLLC）可能是保证对延迟和可靠性的严格要求的推动者。然而，如何利用随机到达实现低延迟和超可靠性仍然是开放的。该文提出了一种基于URLLC单用户链路的可变长信道编码，该编码基于随机到达确定有限块长度的信道编码。更具体地说，提出了一种跨层方法，用于URLLC用户建立延迟和功耗之间的最佳权衡。提出了一种概率编码框架，利用马尔可夫链描述了跨层变长编码。在这种方式中，最佳的延迟功率权衡给出了一个等价的线性规划（LP）。通过求解该线性规划，可以得到基于队列长度的门限结构的时延最优变长编码。
2019-03-14 cs.IT math.IT
How Much Can D2D Communication Reduce Content Delivery Latency in Fog Networks with Edge Caching?
研究了一种雾无线接入网络（F-RAN），在该网络中，支持缓存的边缘节点（ENs）通过专用的前传连接向云提供内容。使用信息理论的方法，这项工作解决了量化的潜在的延迟减少，可以通过使设备到设备（D2 D）通信带外广播链路获得的问题。在先前的工作之后，归一化传输时间（NDT）-一种捕获高信噪比最坏情况延迟的度量-被采用作为感兴趣的性能标准。提出了基于压缩和转发的联合边缘缓存、下行链路传输和D2 D通信策略，其被示出为对于问题参数的所有值而言在恒定乘法因子2内是信息理论上最优的，并且对于许多特殊情况而言实现最小NDT。该分析提供了关于D2 D协作在改善递送延迟中的作用的见解。
2019-04-02 cs.IT math.IT
Compact QC-LDPC Block and SC-LDPC Convolutional Codes for Low-Latency Communications
低解码延迟和复杂度是许多应用中使用的信道码的两个重要要求，如机器对机器通信。在本文中，我们将展示如何使用一些特殊的准循环低密度奇偶校验块码和空间耦合的低密度奇偶校验卷积码，我们表示为紧凑的，可以满足这些要求。它们是由奇偶校验矩阵定义的，该矩阵是根据最近的一种基于顺序相乘列的方法设计的。该方法允许获得周长高达12的代码。提供了许多实际代码的数值例子。
2018-09-12 cs.IT math.IT
A Rudimentary Model for Low-Latency Anonymous Communication Systems
在本文中，我们提出了一个低延迟匿名通信系统的基本模型。具体来说，我们研究分布式或算法作为一个抽象的系统。基于我们的模型，我们给出了几个令人满意的下界的匿名泄漏的确定性或算法。其中一些揭示了匿名性和通信复杂性之间的权衡。对于随机OR算法，我们只给出了一个相对平凡的，但可能紧的下界时，省略了通信复杂性。在考虑通信复杂性的情况下，我们发现了该模型与秘密共享方案研究中的一些公开情况之间的关系。
2017-11-03 cs.CR cs.DC cs.IT
Communication Strategies for Low-Latency Trading
金融市场中延迟套利的可能性导致了在遥远的金融中心之间部署高速通信链路。这些链路是有噪声的，因此需要编码。在本文中，我们开发了一个博弈论模型的交易行为，两个交易者竞争捕捉延迟套利机会，使用二进制信号。不同的编码方案是在可靠性和延迟之间进行权衡的策略。当一个交易者有更好的渠道时，第二个交易者不应该竞争。对于统计上相同的信道，我们发现存在两种不同的信道噪声机制：存在唯一的纳什均衡，产生联系;存在两个不同赢家的纳什均衡。
2015-04-27 cs.IT math.IT q-fin.TR
Low-latency Ultra Reliable 5G Communications: Finite-Blocklength Bounds and Coding Schemes
未来的自主系统需要能够支持对延迟和可靠性的极其严格的要求的无线连接。在本文中，我们利用有限块长度信息论领域的最新发展，以说明如何优化设计的无线系统中存在这样严格的约束。专注于一个多天线瑞利块衰落信道，我们得到的最大数量的比特，可以在给定的带宽，延迟和可靠性的限制，使用类似于LTE的正交频分复用系统进行传输的界限。这些界限揭示了延迟、带宽、速率和可靠性之间的基本相互作用。此外，他们建议如何最佳地使用可用的空间和频率分集。最后，我们使用我们的界限基准的实际编码方案，涉及短数据包的传输性能。
2016-11-26 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable and Low-Latency Communications for Connected Vehicles: Challenges and Solutions
随着通信和计算的快速发展，互联车辆的概念应运而生，以提高驾驶安全性，交通效率和信息娱乐体验。由于单个车辆上的传感器和信息处理能力有限，车辆网络（VehicleNetworks，VNECs）对于实现车联网起着至关重要的作用。为了实现在路上更紧密的合作，超可靠和低延迟通信（URLLC）成为未来VNNXP不可或缺的组成部分。然而，传统的无线网络的设计目标是最大化频谱和能量效率，而不管URLLC的充分考虑。为此，本文研究了构思互联车辆专用URLLC VNCET的挑战和解决方案。具体而言，底层应用场景首先呈现各种车载通信模式。然后，URLLC的要求和潜在的挑战进行了讨论的VNNEE。从物理层和介质访问控制层两个方面讨论了建立URLLC虚拟网络的解决方案，包括延迟和可靠性优化框架，以及应用该框架的案例分析。最后指出了几个有待进一步研究的方向。
2019-04-02 cs.IT math.IT
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
Convolutionally Coded SNR-Adaptive Transmission for Low-Latency Communications
第五代新无线电旨在促进无线通信中的新用例。这些新用例中的一些具有高度要求的延迟要求;当前系统中部署的许多强大的前向纠错码，例如turbo和低密度奇偶校验码，在低延迟要求不允许迭代解码时表现不佳。因此，在非迭代/单次解码算法中存在复兴的兴趣。基于此，我们提出了一种信噪比自适应卷积编码系统，该系统具有专门针对特定卷积码参数集设计的优化星座。数值结果表明，与传统的自适应调制和编码系统相比，在低延迟通信中，自适应调制和编码系统在误码率和频谱效率方面都有显著的改善。
2019-01-04 cs.DC cs.IT cs.NI
Rate Analysis of Ultra-Reliable Low-Latency Communications in Random Wireless Networks
在这封信中，我们分析了可实现的超可靠低延迟通信（URLLC）在随机建模的无线网络的速率。我们使用两个数学工具来正确地描述所考虑的系统：i）随机几何模型的空间位置的发射机在网络中，和ii）有限块长度分析，以反映短数据包的功能。利用这些工具，我们推导出一个积分形式的表达的解码错误概率的函数的目标速率，路径损耗指数，通信范围，密度，和信道编码长度。我们还得到了一个紧逼近的封闭形式。从分析结果的主要发现是，在URLLC中，增加信号干扰比（SIR）带来的速率性能的显着改善相比，增加信道编码长度。通过仿真，我们表明，分数频率复用通过减少相互干扰的量来提高区域频谱效率。
2019-10-30 cs.IT math.IT
Reliability and Latency Analysis for Wireless Communication Systems with a Secret-Key Budget
本文研究了带被动窃听者的无线通信系统中密钥预算的可靠性与延迟问题，通过分析密钥耗尽概率与传输延迟，揭示了系统参数对安全、可靠性与延迟联合性能的影响。
2024-01-12 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Low-Latency Vehicular Communications with Packet Retransmission
车载通信对安全关键信息传输具有严格的延迟要求。然而，由于高移动性而缺乏瞬时信道状态信息对满足这些要求提出了很大的挑战，并且当考虑分组重传时，情况变得更加复杂。本文仅基于可获得的大尺度衰落信道信息，进行频谱和功率分配，以最大化车辆到基础设施（V2I）链路的遍历容量，同时保证车辆到车辆（V2V）链路的延迟要求。首先，对于每一个可能的频谱复用对的V2I链路和V2V链路，我们得到了封闭形式的表达式的数据包的平均逗留时间（的逗留时间加上服务时间）的V2V链路。然后，一个最佳的功率分配推导出每个可能的频谱复用对。然后，我们通过解决一个多项式时间可解的二分匹配问题来优化频谱复用模式。数值结果表明，所提出的分析是准确的平均包逗留时间。此外，所开发的资源分配始终保证V2V链路对延迟的要求。
2018-08-15 cs.IT math.IT
Early Detection for Optimal-Latency Communications in Multi-Hop Links
École de technologie supérieure (ÉTS)（高等技术学院）；Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL)（洛哈私立理工大学）；Hydro-Québec’s Research Institute (IREQ)（魁北克水电研究所）
本文提出一种基于序贯检验的早期检测方案，在有限块长度下实现多跳链路中符号的提前可靠检测，显著降低延迟并保持错误概率低于阈值。
2019-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Access in Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC)
未来的连接格局，特别是5G无线系统将采用超可靠低延迟通信（URLLC）。URLLC用例中高可靠性和低延迟要求的结合使得无线接入设计在协议设计和相关传输技术方面都非常具有挑战性。本文的目的是提供一个广泛的视角，在URLLC的基本权衡以及在建设接入协议中使用的原则。在URLLC的上下文中考虑了两种特定技术：大规模MIMO和多连接，也称为接口分集。本文还涉及到设计和评估极高的可靠性水平的适当的统计方法的重要问题。
2018-10-16 cs.IT cs.NI math.IT
Improving Network Availability of Ultra-Reliable and Low-Latency Communications with Multi-Connectivity
超可靠和低延迟通信（URLLC）对服务质量和网络可用性有严格的要求。由于路径损耗和阴影的存在，要保证URLLC的严格要求并具有满意的通信范围是非常具有挑战性的。在本文中，我们首先提供了一个定量的定义，在短块长度制度的网络可用性：的概率，可靠性和延迟的要求，可以满足时，块长度的信道码是短的。然后，我们建立了一个框架，以最大限度地提高可用范围，定义为最大的通信距离受到网络可用性的要求，通过利用多连接。基本思想是使用设备到设备（D2D）和蜂窝链路来传输每个分组。考虑在D2D和蜂窝链路之间具有相关阴影的实际设置。此外，由于解码分组的处理延迟在URLLC中是不可忽略的，它对可用范围的影响进行了研究。通过比较不同传输模式的适用范围，得出了一些对传输模式选择的有益启示。仿真和数值结果验证了我们的分析，并表明多连接可以显着提高D2D和蜂窝链路的可用范围。
2018-06-17 cs.IT math.IT
Physical Layer Security for Ultra-Reliable and Low-Latency Communications
超可靠和低延迟通信（URLLC）是将由下一代无线网络提供的一类服务。出于对此类网络中安全问题的日益关注，本文重点讨论URLLC环境中的物理层安全（PLS）。PLS技术主要使用基于无线介质的固有随机性的传输设计来实现保密性。因此，PLS具有较低的复杂性，并且比传统密码学引起更少的延迟。在这篇文章中，我们首先介绍了适当的性能指标评估PLS在URLLC，说明延迟，可靠性和安全性之间的权衡。然后，我们确定了实现PLS URLLC的关键挑战性问题，并讨论了信道状态信息可以提供潜在的解决方案，这些问题的作用。最后，我们提出了我们的建议，在这一新兴领域的未来研究方向。
2019-06-20 cs.CR cs.IT math.IT
Delivering Ultra-Reliable Low-Latency Communications via Statistical Radio Maps
超可靠低延迟通信（URLLC）的高可靠性保证要求准确了解信道统计信息，并将其用作速率选择的输入。利用信道统计的空间一致性作为一种有前途的解决方案出现，允许基站预测传播条件，并从网络的先前用户收集的样本中为新用户选择通信参数。基于这一想法，本文提供了一个及时的框架，利用远程信道空间相关性，通过所谓的统计无线电地图，使URLLC通信与给定的统计保证。该框架的例子是预测的信道容量分布在一个基于位置的无线电地图和在一个潜在的空间呈现的信道图，后者是一个本地化的自由的方法基于信道状态信息（CSI）。它还示出了如何使用的地图，以选择在一个新的位置，实现目标水平的可靠性的传输速率。最后，对未来的研究方向和面临的挑战进行了讨论。
2022-09-22 cs.IT math.IT
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
Towards Ultra-Reliable Low-Latency Communications: Typical Scenarios, Possible Solutions, and Open Issues
超可靠低延迟通信（URLLC）已经被认为是\emph{5th Generation}（5G）\emph {新无线电}（NR）中的三个新应用场景之一，其中已经指定了物理层设计方面。通过5G NR，我们可以保证无线接入网络的可靠性和延迟。然而，对于其中传输涉及无线电接入和广域核心网络两者的通信场景，无线电接入网络中的延迟仅贡献于\emph{end-to-end}（E2 E）延迟的一部分。在本文中，我们概述了延迟组件和分组丢失概率的URLLC的典型通信场景，并制定了E2 E延迟和整体分组丢失概率的约束条件。然后分别从物理层、链路层、网络层和跨层设计四个方面总结了可能的解决方案。最后，我们讨论了广域大规模网络中URLLC的预测和通信协同设计的开放问题。
2019-03-10 cs.IT eess.SP math.IT
Latency and Resource Utilization Analysis for V2X Communication over LTE MBSFN Transmission
在本文中，我们研究了LTE多播广播单频网络（MBSFN）的性能。LTE-MBSFN被认为是用于车辆通信的最有前途的候选者之一，其可以增强车辆应用业务的可靠性。这是由于通过采用多媒体广播/多播服务（MBMS）将信息并行地多播（点对多点传输）到若干车辆来有效地支持车辆之间的消息交换的可能性而实现的。我们研究了两个度量来衡量MBMS/MBSFN传输与用于车辆通信的标准单播传输相比的性能：分组递送的延迟和由车辆流量引起的开销，即，网络利用率此外，我们提出了技术的预测系统的行为和探讨的影响，传输带宽和传输速率上提到的指标。
2015-10-22 cs.IT cs.NI math.IT
A Proximal Jacobian ADMM Approach for Fast Massive MIMO Signal Detection in Low-Latency Communications
5G承诺之一是提供超可靠低延迟通信（URLLC），其目标是端到端通信延迟小于1ms。URLLC非常低的延迟要求需要在所有网络层进行大量工作。在本文中，我们专注于物理层，特别是，我们提出了一种新的配方的大规模MIMO上行链路检测问题。我们引入了一个目标函数，这是一个严格的凸和可分离的功能分解成多个向量的基础上收到的向量的总和。每个矢量表示接收矢量中的一个发送符号的贡献。近端雅可比交替方向乘法（PJADMM）是用来解决新制定的问题，在迭代的方式，在每一次迭代中，所有的变量被更新并行和在一个封闭的形式表达。该算法提供了一个较低的复杂度和更快的处理时间相比，传统的MMSE检测技术和其他基于迭代的技术，特别是当单天线用户的数量接近基站（BS）天线的数量。这种改进是在没有任何矩阵求逆的情况下获得的。仿真结果表明，该算法在减少检测处理时间的多用户上行链路大规模MIMO设置的有效性。
2019-03-02 cs.IT math.IT
Short Block-length Codes for Ultra-Reliable Low-Latency Communications
本文综述了超可靠低延迟通信（URLLC）中的信道编码技术。URLLC服务的严格要求，例如超高可靠性和低延迟，使其成为第五代（5G）移动系统中最具挑战性的功能。对于5G承诺之外的服务，如远程手术和工厂自动化，这个问题更具挑战性，这些服务要求延迟小于1 ms，故障率低至$10^{-9}$。URLLC的非常低的延迟要求不允许使用诸如重传的传统方法来增加可靠性。另一方面，为了保证延迟要求，块长度需要很小，因此最初针对中等到长的块长度设计和优化的传统信道码对于短块显示出显著的缺陷。本文综述了短块长度的信道编码技术，并从性能和复杂度方面对它们进行了比较。确定了几个重要的研究方向，并详细讨论了几种可能的解决方案。
2018-09-05 cs.IT math.IT
Interference Mitigation for Ultrareliable Low-Latency Wireless Communication
本文提出了在工业自动化环境中提供超可靠低延迟无线通信的干扰缓解技术，其中从控制器到执行器的多个传输相互干扰。信道衰落和干扰是无线通信中的主要障碍。本文利用最近提出的"占领奶牛“协议，该协议通过分布式接收机之间的两跳协作通信策略有效地利用广播机会和空间分集来对抗深度衰落，但指出由于该协议避免了频分正交传输的干扰，因此在实现超可靠性所需的带宽方面不可扩展，当多个控制器同时与多个致动器通信时（类似于多小区网络的下行链路）。本文的主要观察是，在第一阶段的全频率复用，以及连续解码和干扰消除，可以显着提高该策略的性能。我们提出了两个协议，这取决于是否干扰消除或避免在第二阶段中实施，并表明，都优于占领牛在所需的带宽和功率方面实现超可靠性在实际值的发射功率。
2019-03-11 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable and Low-Latency Communications in 5G Downlink: Physical Layer Aspects
超可靠和低延迟通信（URLLC）是5G中的新服务类别，以适应具有严格延迟和可靠性要求的新兴服务和应用。为了支持URLLC，在称为5G新无线电（NR）的空中接口中应该有演进和革命性的变化。在本文中，我们提供了URLLC的最新概述，重点是5G NR下行链路中的物理层挑战和解决方案。我们强调URLLC的关键要求，然后阐述物理层的问题和使能技术，包括数据包和帧结构，调度方案，和可靠性改进技术，这已经在3GPP版本15标准化讨论。
2018-08-23 cs.IT math.IT
Network Slicing for Ultra-Reliable Low Latency Communication in Industry 4.0 Scenarios
5G的一个重要创新是它在将工业生产转变为工业4.0方面的作用。具体而言，在许多情况下，超可靠低延迟通信（URLLC）将能够用无线连接取代电缆，并为设计和操作互连机器、机器人和设备带来自由。然而，并非所有工业链路都是URLLC类型的;例如，某些应用将需要高数据率。此外，这些工业网络将是高度异构的，具有各种通信技术。我们认为网络切片是一种处理网络需求的机制。我们提出的方法切片确定性和分组交换的工业通信协议的抽象层次是解耦的底层技术的具体实现。最后，我们展示了如何使用网络演算来评估网络切片的端到端属性。
2017-08-30 cs.IT cs.NI math.IT
Post-Quantum Security for Ultra-Reliable Low-Latency Heterogeneous Networks
我们考虑的问题，后量子安全和超可靠的通信，通过一个异构网络组成的多个连接。三个性能指标被认为是：安全性，吞吐量，并按顺序交付延迟。在这种情况下，以前的工作已经看过，个别地，在有序的交付延迟和吞吐量之间的权衡，以及安全性和吞吐量之间。这是第一个工作，考虑所有三个异构通信网络之间的权衡，同时考虑到计算复杂性。本文提出了一种低延迟的混合通用网络编码密码体制LL-HUNCC。LL-HUNCC是一种高效的编码方案，其允许通过仅加密被发送的信息的一小部分来在噪声不可信的异构网络上进行安全通信。该方案提供了具有高吞吐量和低有序传递延迟保证的后量子安全性。我们通过模拟来评估LL-HUNCC，该模拟是由涉及卫星通信链路和5G通信网络的异构通信的实际场景启发的。在这种情况下，我们将LL-HUNCC与最先进的通信路径进行比较，其中所有通信路径都通过后量子公钥密码系统进行加密。
2021-08-13 cs.IT math.IT
Communication and Consensus Co-Design for Distributed, Low-Latency and Reliable Wireless Systems
设计分布式、快速可靠的无线共识协议有助于实现关键任务的分散式系统，例如工业物联网（IIoT）中的机器人网络、救援任务中的无人机群等。然而，追求共识协议的低延迟和可靠性是一项具有挑战性的任务。与有线连接相比，无线连接可能更慢且更不可靠，因此该问题更加严重。为了解决这个问题，我们通过无线连接的镜头调查共识延迟和可靠性之间的基本关系，并为低延迟和可靠的去中心化系统共同设计通信和共识协议。具体来说，我们提出了一种新的通信效率的分布式共识协议，称为随机代表共识（R2C），并显示其有效性下的流言和广播通信协议。为此，我们推导出一个封闭形式的端到端（E2E）延迟表达式的R2C，保证了目标的可靠性，并将其与基线共识协议，称为全民公决共识（RC）。结果表明，与RC相比，R2C更快，与广播协议相比，与gossip协议相比，与广播协议共同设计时，R2C更可靠。
2020-05-25 cs.CR cs.IT cs.NI
Effective Energy Efficiency of Ultra-reliable Low Latency Communication
有效容量定义了受特定延迟约束的最大通信速率，而有效能量效率（effective energy efficiency，EEE）表示有效容量与功耗之间的比率。我们分析了超可靠网络在有限块长度制度下运行的可靠性。我们得到了一个封闭的形式近似的准静态Nakagami- $m$（和瑞利作为子情况）衰落信道的功率，错误概率和延迟的函数的衰减。此外，我们描述了QoS约束的最大化问题的不同的功耗模型，这表明有限和无限块长度编码之间的显着差异，就最大化和最优功率分配策略。如文献中所述，使用一次传输实现超可靠性消耗大量功率，这不适用于能量有限的物联网设备。在此上下文中，考虑机器类型通信（MTC）中的空缓冲器概率和扩展最大延迟容限共同增强了容错性，并允许自适应重传错误分组。我们的分析表明，通过最小化非空缓冲区概率来获得每次传输的最佳错误概率接近最优解，同时通过Dinkelbach算法进行分析。此外，结果表明，通过应用自适应重传协议，同时牺牲了有限的延迟增加的功率节省和显着的带宽增益。
2021-01-20 cs.IT math.IT
Wireless Access for Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC): Principles and Building Blocks
超可靠低延迟通信（URLLC）是5G带来的一项重要新功能，有可能支持大量依赖关键任务链路的应用程序。在这篇文章中，我们首先讨论的原则，支持URLLC的角度来看，传统的假设和模型应用在通信/信息论。然后，我们将讨论如何将这些原则应用于系统设计的各个要素，如使用各种多样性的来源，设计的数据包和访问协议。重要的信息是需要优化信令信息的传输，以及需要精益使用各种多样性源。
2017-12-20 cs.IT cs.NI math.IT
Blind Demixing for Low-Latency Communication
在下一代无线网络中，低延迟通信对于支持新兴的多样化应用是至关重要的，触觉互联网与虚拟现实。在本文中，一种新的盲解混方法，以减少信道信令开销，从而支持低延迟通信。具体来说，我们开发了一种低秩的方法来恢复原始信息，只基于一个单一的观察向量，没有任何信道估计。不幸的是，这个问题原来是一个非常棘手的非凸优化问题，由于多个非凸的rankone约束。为了解决这一独特的挑战，利用复非对称秩酮矩阵乘积的商流形几何，将原复非对称矩阵等价地转化为Hermitian半正定矩阵.我们进一步推广的几何概念的复积流形通过元素的个别流形的几何概念。一个可扩展的黎曼信赖域算法，然后开发解决盲解混问题有效地与快速收敛速度和低迭代成本。数值结果表明，该算法的算法优势和令人钦佩的性能相比，最先进的方法。
2018-12-06 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation for Ultra-reliable and Low-latency Communications
超可靠和低延迟通信（URLLC）预计将得到支持，而不会影响资源使用效率。在本文中，我们研究了如何最大限度地提高能源效率（EE）的URLLC下严格的服务质量（QoS）的要求，施加在端到端（E2E）延迟和整体的数据包丢失，其中E2E延迟包括排队延迟和传输延迟，和整体的数据包丢失包括排队延迟违规，有限块长度的信道编码的传输错误，并在深衰落主动丢包。发射功率，带宽和激活天线的数量联合优化，以最大限度地提高系统的EE下的QoS约束。由于有限块长度信道码的可达速率在无线电资源中不是凸的，因此优化资源分配是具有挑战性的。通过分析优化问题的性质，得到了全局最优解。仿真和数值结果验证了分析的正确性，并表明与现有策略相比，该策略可以显著提高能效。
2017-07-31 cs.IT math.IT
Hybrid Generative Semantic and Bit Communications in Satellite Networks: Trade-offs in Latency, Generation Quality, and Computation
针对卫星系统链路预算有限且语义通信计算消耗高的问题，提出适配动态卫星网络的多层混合比特与生成式语义通信框架，设计SEM指标权衡时延、计算消耗与重构质量，采用GRPO算法优化资源分配，仿真验证了框架灵活性与指标有效性。
2025-07-31 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Channel Dynamics and Robustness for Ultra-Reliable Low-Latency Communications
交互式、沉浸式和关键应用需要超可靠的低延迟通信（URLLC）。为了构建能够支持这些应用的无线通信系统，理解无线介质的特性至关重要。虽然无线信道特性和动态特性已被广泛研究，但在低延迟和超可靠性的严格要求的背景下重新审视这些概念是很重要的。在本文中，我们提出了一种建模方法，从鲁棒控制到无线通信-无线信道特性给出了一个标称模型，我们允许一些量化的不确定性。我们提出了一些关键的“方向”，沿约束模型的不确定性，是相关的URLLC。对于标称模型，我们深入研究了无线信道特性，例如基于Jakes模型的空间和时间相关性。与文献中所声称的相反，我们发现标准的瑞利衰落过程是不带限的。这对渠道的可预测性具有重要意义。我们还发现，在合理的条件下，信道的空间相关性提供了一个衰落分布，这是不是太远离一个独立的空间衰落模型。此外，我们看看这些信道模型的影响，基于合作通信的系统。我们发现，虽然基于空间分集的技术是必要的，以打击衰落的不利影响，基于时间分集的技术是必要的，对未建模的错误是强大的。鲁棒URLLC系统需要在SNR裕度和时间/重复裕度两者下操作。
2018-06-22 cs.IT math.IT
One-Hop Listening Based ARQs for Low-Latency Communication in Multi-Hop Networks
受车载网络中新兴应用的启发，我们解决了在多跳无线网络中实现高可靠性和低延迟通信的问题。我们提出了一个新的家庭的自动重传请求（ARQ）为基础的合作策略，其中高端的端到端的可靠性，获得使用数据包重传在每一跳，而低延迟的约束是通过施加一个上限的数据包重传的总数在整个网络中得到满足。我们的策略的一个标志是一跳侦听能力，其中节点利用其前一个节点的未使用的ARQ只是通过计数由于解码错误而失败的尝试的数量。我们进一步扩展的想法，一跳监听多跳监听，其中一组连续的节点形成集群，利用未使用的ARQ的前一个节点，超出其最近的邻居，以进一步提高可靠性。因此，我们的策略提供了高可靠性的功能，在原始的延迟约束没有妥协。对于所提出的策略，我们解决了非线性优化问题上分配的ARQ跨节点，以最大限度地减少丢包率（PDP）的ARQ在网络中的总数。通过广泛的PDP和延迟配置文件的理论结果，我们表明，所提出的策略优于在这个空间中最知名的策略。
2022-08-08 cs.IT math.IT
On the Performance of Short Binary BCH Codes for Ultra-Low Latency Wireless Communications
针对6G等超低时延高可靠通信场景，本文对比了短码长下采用1阶OSD的eBCH码与采用SCLD-CRC的极化码，证明在复杂度相当的前提下，64和128比特eBCH码误比特率更低，是低时延通信的有力候选。
2025-01-14 cs.IT math.IT
Latency-Minimized Design of Secure Transmissions in UAV-Aided Communications
无人机具有机动性强、部署灵活等特点，可以作为空中基站为远程移动用户提供通信服务。然而，视距（LoS）无线链路容易被窃听者（Eve）截获，这对无人机辅助通信提出了重大挑战。在本文中，我们提出了一个延迟最小化的传输方案，以满足合法用户（LU）的内容请求安全地对夏娃。通过利用物理层安全（PLS）技术，我们制定了一个传输延迟最小化的问题，通过联合优化无人机轨迹和用户关联。由此产生的问题是一个混合整数非线性规划（MINLP），这是已知的NP难。此外，优化变量的维数是不确定的，这再次使我们的问题非常具有挑战性。为了有效地解决这个问题，我们利用二分法搜索最小传输延迟，并引入变分惩罚方法来解决相关的子问题，通过不精确的块坐标下降方法。此外，我们提出了一个最优解的特征。仿真结果证明了所提出的设计的优越性能。
2020-03-14 cs.IT eess.SP math.IT
Interference Distribution Prediction for Link Adaptation in Ultra-Reliable Low-Latency Communications
超可靠低延迟通信（URLLC）用例的严格延迟和可靠性要求是第五代（5G）网络设计的主要驱动因素之一。链路自适应（LA）被认为是实现URLLC的瓶颈之一。在本文中，我们专注于预测的信号干扰加噪声比在用户，以提高LA。由于大多数具有最极端延迟和可靠性要求的URLLC用例的特征在于半确定性流量，因此我们建议利用干扰的时间相关性来计算预测下一次传输中的干扰功率所需的有用统计数据。该预测在LA上下文中被利用以最大化频谱效率，同时保证任意水平的可靠性。数值结果进行了比较与国家的最先进的干扰预测技术LA。我们发现，利用时间相关的干扰是一个重要的使URLLC。
2020-07-01 cs.IT eess.SP math.IT
Ultra-Reliable and Low-Latency Short-Packet Communications for Multihop MIMO Relaying
本文研究了短分组通信下的多跳多输入多输出中继网络，以实现超可靠性和低延迟通信。我们假设在发射侧利用发射天线选择（TAS）方案，而在接收侧利用选择组合（SC）或最大比组合（MRC）来实现分集增益。对于准静态瑞利衰落信道和有限块长度制度，我们推导出近似封闭形式的表达式的端到端（e2 e）块出错率（BLER）的TAS/MRC和TAS/SC计划。在高信噪比制度的渐近性能推导出，从TAS/MRC和TAS/SC计划的分集阶数，e2 e的BLER损失，和SNR差距的比较。还分析了所考虑的方案的e2 e延迟和吞吐量。通过蒙特卡罗模拟证实了我们分析的正确性。
2021-12-20 cs.IT eess.SP math.IT
Ultra Reliable, Low Latency Vehicle-to-Infrastructure Wireless Communications with Edge Computing
超可靠、低延迟的车辆到基础设施（V2I）通信是未来智能城市中自动驾驶车辆（AV）无缝运行的关键要求。为此，具有边缘计算能力的蜂窝小型基站（SBS）可以通过本地处理来自AV的请求任务来减少端到端（E2E）服务延迟，而无需将任务转发到远程云服务器。然而，由于SBS的计算能力有限，再加上无线带宽资源的稀缺性，最小化AV的E2E延迟并实现可靠的V2I网络是具有挑战性的。本文提出了一种新的算法来联合优化AV到SBS的关联和带宽分配，以最大限度地提高V2I网络的可靠性。通过使用来自劳动力匹配市场的工具，所提出的框架可以有效地执行AV到SBS的分布式关联，同时考虑AV的延迟需求以及SBS的有限计算和带宽资源。此外，所提出的算法的收敛性的AV和SBS之间的核心分配被证明和它的能力，以捕获相互依赖的计算和传输延迟的AV在V2I网络的特点。仿真结果表明，通过优化E2E延迟，该算法大大优于传统的小区关联方案，在服务可靠性和延迟。
2018-08-17 cs.GT cs.IT math.IT
Short-Packet Communications in Non-Orthogonal Multiple Access Systems
这项工作介绍了，第一次，非正交多址接入（NOMA）到短分组通信，以实现低延迟的无线网络。具体而言，我们解决的传输速率和功率分配的优化，以最大限度地提高有效吞吐量的用户具有较高的信道增益，同时保证其他用户实现一定水平的有效吞吐量。为了证明NOMA的好处，我们分析了正交多址接入（OMA）的性能作为基准。我们的研究表明，NOMA可以显着优于OMA实现更高的有效吞吐量与相同的延迟或招致较低的延迟，以实现相同的有效吞吐量目标。令人惊讶的是，我们发现，NOMA和OMA之间的性能差距变得更加突出时，在两个用户的有效吞吐量目标变得更接近对方。这表明，NOMA可以显着减少在短数据包通信的实际约束的上下文中的延迟。
2017-09-19 cs.IT math.IT
Joint Frame Design and Resource Allocation for Ultra-Reliable and Low-Latency Vehicular Networks
第五代移动通信系统的迅速发展，加速了车对车通信的实现。与其他类型的车辆通信相比，车辆到车辆（V2V）通信主要集中在与相邻车辆交换驾驶安全信息，这需要超可靠和低延迟通信（URLLC）。然而，由于严格的延迟要求，帧大小在V2V URLLC中显著缩短，因此从大小的角度来看，与有效载荷信息相比，开销不再可以忽略不计。在本文中，我们研究的帧设计和资源分配的城市V2V URLLC系统中，上行链路的蜂窝资源重用在GPRS模式。具体来说，我们首先分析了V2V对和蜂窝用户的性能的下限基于常规导频方案和叠加导频方案。在此基础上，提出了一种帧设计算法和一种半持久调度算法，以合理的复杂度实现最优的帧设计和资源分配。仿真结果表明，所提出的帧设计和资源分配方案能够很好地满足V2V对的URLLC要求，保证蜂窝用户的通信质量。
2020-02-18 cs.IT eess.SP math.IT
Fundamental Latency Limits for D2D-Aided Content Delivery in Fog Wireless Networks
设备到设备（D2 D）通信可以通过减少网络基础设施中的业务来支持蜂窝系统的操作。在本文中，D2 D通信的好处进行了调查的背景下，雾无线接入网络（F-RAN），利用边缘缓存和前传连接的内容交付的目的。假设离线缓存、带外D2 D通信以及具有两个边缘节点和两个用户设备的F-RAN，提出了信息理论上最优的缓存和递送策略，其最小化高信噪比状态下的递送时间。递送时间考虑了由前传、下行链路和D2 D传输引起的延迟。所提出的最佳策略是基于一种新的计划，利用真正的干扰对齐的工具与接收机合作的X通道。提供了关于D2 D通信有益的制度的见解。
2018-04-04 cs.IT math.IT
Block Orthogonal Sparse Superposition Codes for Ultra-Reliable Low-Latency Communications
低速率和短分组传输对于超可靠低延迟通信（URLLC）是重要的。本文提出了一类新的URLLC稀疏叠加码，称为块正交稀疏叠加（BOSS）码。我们首先提出了一个代码构造方法的有效编码的BOSS码。其核心思想是通过字典矩阵的正交列的叠加和顺序位映射策略来构造码字。我们还提出了一个近似的最大后验概率（MAP）解码器与两个阶段。近似MAP解码器经由并行解码结构显著地减少了解码延迟，同时保持与极化码的连续消除列表（SCL）解码器相当的解码复杂度。此外，为了衡量在有限块长度制度的代码性能，我们推导出一个精确的解析表达式块出错率（BLER）的单层BOSS码的相关代码参数。最后，我们提出了一个循环冗余校验辅助BOSS（CA-BOSS）码，简单的列表解码，以提高代码的性能。我们的实验验证，CA-BOSS与简单的列表解码器优于CA极化码与SCL解码在低速率和有限块长度的制度，同时实现有限块长度的容量上限内的一dB的信噪比。
2022-08-14 cs.IT math.IT
A Statistical Learning Approach to Ultra-Reliable Low Latency Communication
任务关键型应用程序需要超可靠低延迟（URLLC）无线连接，其中数据包错误率（PER）降至$10^{-9}$。只有在与URLLC系统运行的统计模型相关时，粗体可靠性数字的实现才有意义。然而，该模型通常是未知的，并且需要通过对无线环境进行采样来学习。在本文中，我们处理这个基本问题，在最简单的通信理论设置：选择一个动态的无线信道的传输速率，以保证高传输可靠性。我们介绍了一种新的统计框架的设计和评估URLLC系统，包括三个关键组成部分：（i）信道模型选择;（ii）学习模型使用训练;（3）选择传输速率，以满足所需的可靠性。由于仅通过PER来指定URLLC要求是不够的，因此引入了两种类型的统计约束，平均可靠性（AR）和可能正确可靠性（PCR）。分析和评估表明，适当的模型选择和学习是必不可少的设计一致的物理层，渐近的行为，如果信道是完全已知的，同时保持URLLC系统的可靠性要求。
2018-09-14 cs.IT math.IT
