Learning-Based Link Scheduling in Millimeter-wave Multi-connectivity Scenarios
Linköping University（林雪平大学）；Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
多连接正在成为为毫米波频率范围提供可靠通信和无缝连接的有前途的解决方案。由于在如此高的频率下的阻塞敏感性，与多个小区的连接可以在吞吐量和可靠性方面大幅提高网络性能。然而，低效率的链路调度，即，连接的过度供应和供应不足可能导致高干扰和能量消耗，或者导致不能满足用户的服务质量（QoS）要求。在这项工作中，我们提出了一个基于学习的解决方案，能够学习，然后预测最佳的链路调度，以满足用户的QoS要求，同时避免通信中断。此外，我们比较了所提出的方法与两个基线方法和基因辅助链路调度，假设完美的信道知识。我们表明，基于学习的解决方案接近最佳和优于基线方法。
2020-03-02 cs.LG cs.NI eess.SP
Handover Management for mmWave Networks with Proactive Performance Prediction Using Camera Images and Deep Reinforcement Learning
对于毫米波网络，本文提出了一种范式转变，利用时间连续的相机图像切换决策问题。在做出切换决策时，重要的是预测未来的长期性能-例如，时变数据率的累积和-主动避免做出短视的决定。然而，这项研究实验注意到，在接收功率的时间变化不一定是信息主动预测移动障碍物引起的数据率的快速退化。为了克服这一挑战，本研究提出了一种主动的框架，其中切换时序进行了优化，而障碍物引起的数据率退化发生之前预测的退化。关键思想是扩展状态空间以涉及时间连续的相机图像，其包括用于预测这种数据率劣化的信息特征。为了克服在处理扩展状态空间的大维度的困难，我们使用深度强化学习来决定切换定时。基于实验获得的相机图像和接收功率执行的评估表明，扩展的状态空间便于（i）从劣化发生之前的500 ms预测障碍物引起的数据率劣化，以及（ii）优于没有状态空间扩展的切换框架的性能
2020-07-17 cs.NI
Secure mmWave Beamforming with Proactive-ISAC Defense Against Beam-Stealing Attacks
Electrical and Computer Engineering Department, Worcester Polytechnic Institute, USA（沃斯特理工学院电子与计算机工程系）；Electrical and Computer Engineering Department, Mississippi State University, USA（密苏里州立大学电子与计算机工程系）
针对毫米波通信中的波束窃取攻击，本文提出基于深度强化学习（PPO）与ISAC主动探测的防御框架，通过课程学习提升检测率至92.8%，同时维持用户SINR超13 dB。
2025-08-04 cs.AI cs.NI eess.SP
Analyzing the Trade-offs in Using Millimeter Wave Directional Links for High Data Rate Tactile Internet Applications
超低延迟和高可靠性通信是触觉互联网（TI）的两个定义性特征。然而，一些TI应用还需要视听信息的高数据速率传输以补充触觉数据。使用毫米波（mmWave）通信是高数据速率TI应用的一个有吸引力的选择，这是由于在mmWave频带中的大带宽的可用性。此外，毫米波无线电接入对于获得TI系统中的高可靠性所需的空中接口分集也是有利的，因为毫米波信号传播与亚6GHz传播显著不同。然而，在毫米波系统中使用窄波束宽度使得它们容易受到链路误操作引起的不可靠性和高访问延迟的影响。在本文中，我们分析了窄波束宽度天线的高增益和相应的敏感性之间的权衡毫米波链路中的未对准。为了减轻随机天线错位的影响，我们提出了一个波束宽度自适应方案，显着稳定的链路吞吐量性能。
2019-09-09 cs.NI eess.SP
A Proactive Flow Admission and Re-Routing Scheme for Load Balancing and Mitigation of Congestion Propagation in SDN Data Plane
软件定义网络（SDN）中的集中式架构提供了底层网络的全局视图，为SDN流量工程（SDN TE）领域的大量研究铺平了道路。本研究的重点是SDN TE的负载均衡方面，考虑到现有的反应式数据平面负载均衡方法最终会导致数据包丢失，而主动式数据平面负载均衡方案无法解决拥塞传播问题。在所提出的工作中，SDN控制器周期性地监视网络中每个链路上的流水平统计和利用率，并且将导致网络拥塞和分组丢失的过度利用的链路识别为瓶颈链路。为了实现负载均衡，通过低负载的备用路径对确定的最大流量和后续流量进行重路由，该方案利用观测到的端口利用率和剩余带宽建立贝叶斯网络模型，在流量接纳之前决定新计算的备用路径是否能够处理新的流量负载，从而减少拥塞传播。仿真结果表明，当网络流量增加时，该方法能有效地重路由流量，均衡网络负载，提高网络效率和服务质量（QoS）参数。
2018-12-06 cs.NI
Evaluating Wireless Proactive Routing Protocols under Scalability and Traffic Constraints
在本文中，我们评估和分析的影响，不同的网络负载和变化的节点数量的距离向量和链路状态路由算法。我们选择了三个著名的前摄协议：目的地顺序距离矢量（DSDV）的距离矢量路由，而鱼眼状态路由（FSR）和优化链路状态路由（OLSR）协议是基于链路状态路由。此外，我们评估和比较的影响，通过改变路由算法的路由策略的协议的性能。我们还增强了选定的协议，以实现高性能。我们采取吞吐量，端到端延迟（E2 ED）和归一化路由负载（NRL）作为性能指标的评估和比较所选择的协议与默认和增强版本。基于NS-2的大量仿真，我们比较和讨论了协议的性能权衡，即，协议如何通过以增加的E2 ED和/或路由开销的形式支付一些成本来实现高分组传递。FSR由于范围路由技术在高数据率下表现良好，而OLSR由于通过多点中继（MPR）的有限重传而在密集网络中更具可扩展性。
2012-02-19 cs.NI
AWaRe-SAC: Proactive Slice Admission Control under Weather-Induced Capacity Uncertainty
School of Electrical Engineering, Tel Aviv University（特拉维夫大学电气工程学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, Northwestern University（西北大学电气与计算机工程系）；Department of Electrical Engineering, Columbia University（哥伦比亚大学电气工程系）；Department of Electronics, Information and Bioengineering, Politecnico di Milano（米兰理工学院电子、信息与生物工程系）
AWaRe-SAC通过整合预测器和接入控制算法，在天气诱导容量不确定性下实现切片接入控制，提升收益并降低QoS违规风险。
2026-02-02 cs.LG 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
Modeling and Evaluating Performance of Routing Operations in Proactive Routing Protocols
为了确保无线多跳网络中的无缝通信，定义了某些类别的路由协议。这篇论文基于无线多跳网络的主动路由协议。首先，我们讨论了目的地序列距离矢量（DSDV），鱼眼状态路由（FSR）和优化的链路状态路由（OLSR），正是其次是数学框架的控制开销的主动性质的路由协议。最后，广泛的模拟使用NS 2尊重上述路由协议，涵盖移动性和可扩展性问题。这些协议在移动和密集的环境下进行比较，总结我们的性能分析。
2013-09-17 cs.NI
Proactive Received Power Prediction Using Machine Learning and Depth Images for mmWave Networks
该研究证明了通过利用时空视觉感知信息对可靠的毫米波（mmWave）网络进行主动接收功率预测的可行性。由于毫米波链路上的接收功率可能由于人为阻塞而非周期性地衰减，因此无法通过分析阻塞发生之前的接收信号来预测未来接收功率的长期序列。我们提出了一种新的机制，预测从下一个时刻，甚至几百毫秒前的接收功率的时间序列。关键的想法是利用相机图像和机器学习（ML）。时序图像可以涉及表示毫米波信号传播的障碍物的空间几何形状和移动性。ML用于从序列图像的数据集构建预测模型，该序列图像在获得每个图像之前的几百毫秒内标记有接收功率。使用IEEE 802.11ad设备和深度相机的仿真和实验评估表明，采用卷积LSTM的拟议机制在不到3 ms的推理时间内预测了高达500 ms的接收功率时间序列，均方根误差为3.5 dB。
2018-07-24 cs.NI
Multi-Gigabit Interactive Extended Reality over Millimeter-Wave: An End-to-End System Approach
针对毫米波定向通信难以支撑高移动性下高质量XR的问题，提出端到端移动XR系统方案，通过高真实感仿真评估波束成形策略与频率的影响，并首次完成CoVRage算法的系统级评估。
2025-01-14 cs.NI eess.SP
Cross-Layer-Optimized Link Selection for Hologram Video Streaming over Millimeter Wave Networks
针对MC毫米波网络中全息视频流传输链路选择忽略内容特征与跨层协调导致性能次优的问题，提出跨层优化方案联合调整视频编码比特率、MCS与功率分配，有效降低端到端全息失真并提升PSNR。
2025-03-07 cs.NI eess.SP
Modeling and Performance Analysis in Cache-enabled Millimeter Wave HetNets with Access and Backhaul Integration
最近，已经设想了基于毫米波的接入和回程集成HetNets架构（mABHetNets）以在接入和回程链路两者中提供高链路容量。在mABHetNet中，接入链路和回程链路将共享相同的毫米波频谱资源以服务蜂窝用户以及维持SBS的回程容量。然而，大的频谱带宽被回程链路占用以维持回程链路容量。回程链路将使用高达50%的毫米波频谱资源来满足高速数据业务。回程链路的这种“\emph{spectrum occupation}“限制了网络性能以实现更好的可能改进。为了克服现有mABHetNet中的频谱占用问题，在mABHetNet中涉及缓存带来了机会。当回程业务通过缓存SBS中的流行文件来卸载时，相应的毫米波频谱可以通过带宽划分转移到接入链路。随着接入链路频谱的增加，网络的吞吐量和覆盖能力都得到了显著的提高。然而，缓存功耗将增加，EE将降低。因此，我们使用随机几何工具分析mABHetNets的吞吐量和效率。大量的数值和模拟结果进行验证我们的工作。
2019-11-04 cs.NI
Modeling Interference from Millimeter Wave and Terahertz Bands Cross-links in Low Earth Orbit Satellite Networks for 6G and Beyond
针对6G及未来LEO卫星网络中mmWave/THz交叉链路干扰被忽视的问题，提出覆盖多场景几何结构的定向干扰数学建模框架，并通过数值研究与仿真验证其性能影响。
2024-02-07 cs.NI
Cross-link Interference Modeling in 6G Millimeter Wave and Terahertz LEO Satellite Communications
针对6G毫米波与太赫兹低轨卫星通信，本文建立了交叉链路干扰的数学模型并开展仿真，证明该干扰不可忽视，需在系统设计中考虑。
2023-04-21 cs.NI
Urban Outdoor Measurement Study of Phased Antenna Array Impact on Millimeter-Wave Link Opportunities and Beam Misalignment
利用多天线技术实现稳健的波束控制以克服阻塞和波束失准的影响，是在毫米波（mm波）网络中提供无缝多Gbps连接的关键。在本文中，我们提出了第一个大规模的户外毫米波测量研究，使用相控天线阵列在一个典型的欧洲城镇。我们系统地收集细粒度的3D到达角（AoA）和离开角（AoD）数据，总计超过50，000个接收信号强度测量值。我们研究的影响相控天线阵列的链接的机会，可实现的数据速率和鲁棒性的数量在小规模的流动性，并比较这对参考喇叭天线测量。我们的研究结果表明，每个接收机位置的2- 4个链接的机会有限，表明毫米波多径丰富的欧洲城镇是令人惊讶的类似于密集的城市大都市。相控天线阵列的结果表明，估计的数据速率的显着损失发生波束失准的顺序的半功率波束宽度，具有显着的和不规则的变化较大的失准。相比之下，喇叭天线的损耗随着未对准而单调增加。我们的结果强烈表明，在敏捷波束控制算法的设计中必须明确考虑非理想相控天线阵列的影响。
2020-01-10 cs.NI eess.SP
Network Coding Applications for 5G Millimeter-Wave Communications
毫米波段作为实现数据率和网络效率的重大改进的手段已经吸引了极大的兴趣。将毫米波段用于蜂窝通信的一个显著限制是，与微波波段相比，通信遭受高得多的路径损耗。毫米波链路也被证明变化迅速，导致设备和接入点之间的链路在视距、非视距和中断状态之间切换。我们建议使用随机线性网络编码，以克服在这样的毫米波系统中的个人通信链路的不可靠性。我们的系统包括通过几个接入点发送和接收网络编码的数据包的设备。对于下行链路通信，经由多个接入点向设备发送网络编码的分组。对于上行链路通信，接入点执行若干设备的分组的网络编码，然后将网络编码的分组发送到核心网络。我们将我们的方法与一种天真的方法进行比较，在这种方法中，非网络编码的数据包通过多个接入点（“转发”方法）进行传输。我们发现，网络编码的方法显着优于转发的方法。具体地，网络编码分别极大地提高了下行链路和上行链路通信的空中接口传输的效率和回程传输的效率。
2015-12-09 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
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
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
Statistical Location and Rotation-Aware Beam Search for Millimeter-Wave Networks
在具有移动设备的动态毫米波（mm波）网络中的波束训练是非常具有挑战性的，因为设备必须扫描大的角域以在移动性下保持它们的定向天线的对准。设备旋转尤其具有挑战性，因为手持设备可能在非常短的时间段内显著旋转，导致其失去与接入点（AP）的连接，除非旋转伴随着立即的波束重新对准。我们研究如何保持旋转下的毫米波AP的链接，没有任何输入从惯性传感器，利用毫米波设备通常是多波段的事实。我们提出了一个模型，将飞行时间测量映射到旋转，并提出了一种方法来推断的旋转速度的移动终端，仅使用从次6 GHz的WiFi测量。我们还使用相同的子6 GHz的WiFi系统，以减少角度误差估计的链路建立，利用部署的AP的空间几何形状和统计模型，映射用户位置的空间分布的角度误差分布。我们利用这些研究结果，介绍SLASH，统计位置和旋转感知束搜索算法，自适应缩小扇区搜索空间，并加快毫米波设备之间的链路建立和维护。我们评估SLASH与室内进行的实验与子6 GHz的WiFi飞行时间定位系统和60 GHz的测试平台。与之前的工作相比，SLASH可以将链路建立的数据率提高41%以上，将链路维护的数据率提高67%以上。
2018-12-20 cs.NI
Learning the LoS Skyline from LEO Satellite Observations for Proactive Handover
Fraunhofer FOKUS（弗劳恩霍夫 FOKUS 研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
该研究提出无地图方法，结合GP与MLP估计器及EphemerisWindow，从低轨卫星观测学习视距天际线，实现无需额外传感的主动切换准备。
2026-08-04 cs.NI eess.SP
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
Link Quality-Guaranteed Minimum-Cost Millimeter-Wave Base Station Deployment
当今无线设备数量的增长，加上支持数据密集型5G及以后用例的承诺，正在推动行业部署更多的毫米波（mmWave）基站（BS）。虽然毫米波蜂窝系统可以承载更大的业务量，但密集部署反过来增加了BS安装和维护成本，这在其使用中很大程度上被忽视了。在本文中，我们提出了一种方法，毫米波BS部署在城市环境中的问题，最大限度地减少BS部署成本的BS关联和用户设备（UE）中断约束。通过利用宏分集，这使得每个UE与多个BS相关联，我们推导出UE中断的表达式，该表达式将物理阻塞、UE接入受限阻塞和信号干扰噪声比（SINR）中断集成到其表达式中。最小成本基站部署问题，然后制定为整数非线性规划（INP）。问题的组合性质通过将原始问题分解为两个可分离的子问题来激励对最优解的追求，即，小区覆盖优化和最小子集选择子问题。我们为每个子问题提供了最优解和理论依据。仿真结果表明所提出的方法的UE中断保证。有趣的是，所提出的方法产生了一个独特的分布的宏观多样性订单的网络，这是不同于其他基准。
2021-08-05 cs.NI eess.SP
Integrated Access and Backhaul in Millimeter-Wave Cellular: Benefits and Challenges
最近提出的NR就绪集成接入和回程（IAB）架构有望为未来5G/5G+系统的覆盖扩展和容量提升带来具有成本效益的部署解决方案。虽然其对覆盖范围扩展的影响在文献中得到了深思熟虑的解决，但诸如多跳、多连接和多波束操作等高级功能对吞吐量的影响仍然不清楚。我们审查和表征这些功能的系统级影响的性能的自回程IAB系统在半双工模式下运行，并利用毫米波（毫米波）技术在接入和回程。我们的研究结果表明，多跳和多波束的吞吐量增益是显着的，即使没有多连接操作。另一个重要的学习是，在具有链路阻塞的全毫米波系统中，具有链路切换的多连接允许实现自负载均衡。最后，我们展望了未来的研究方向。
2022-05-18 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
Multi-hop Links Quality Analysis of 5G Enabled Vehicular Networks
随着第五代（5G）移动通信系统的出现，毫米波传输被认为是用于车辆网络的有前景的解决方案，特别是在车辆到车辆（V2V）通信中。在毫米波V2V通信中，不同的车联网业务对V2V多跳链路有不同的质量要求。针对V2V多跳无线链路的实时性和可靠性要求，提出了一种新的链路质量指标，用于评估不同V2V无线链路的质量。此外，在新的质量指标中配置不同的权重因子，以反映不同类型业务对实时性和可靠性的不同要求。基于提出的链路质量指标，分析了不同车辆密度下V2V链路质量与单跳通信距离的关系。仿真结果表明，随着车辆密度的增加，链路质量得到改善，当车辆密度一定时，存在一个最优的单跳通信距离。
2017-08-02 cs.NI
Local Relay Selection in Presence of Dynamic Obstacles in Millimeter Wave D2D Communication
由于毫米波（mmWave）设备到设备（D2 D）通信中的障碍物导致的阻塞是由于其严重的穿透损耗而引起的突出问题。必须探索源UE附近的潜在用户设备（UE），以便在当前链路被阻塞时选择新的中继。然而，动态障碍物不是预先已知的，并且因此可能导致D2 D信道质量的不可预测的波动，从而导致新选择的中继链路也易受阻塞的影响。这可能导致频繁的中继切换，从而导致掉话和高能耗。我们已经提出了在波束对准期间以额外的探索时间单位（几毫秒）为代价降低中继探索和切换中的频率以及因此平均端到端延迟（以秒为单位）的想法。我们试图通过在每个UE本地将问题建模为有限时域部分可观察马尔可夫决策过程（POMDP）框架来学习D2 D链路质量中的不确定性。我们已经推导出一个最佳的阈值政策，映射的状态，一组行动。然后，我们给出了一个简化和易于实现的固定阈值策略，该策略计算连续确认成功/失败的数量，以做出选择或不选择给定的中继本地的决策。通过大量的模拟，我们验证了我们的理论研究结果，并证明了我们的方法捕获的平均探索时间和平均端到端（E2 E）的延迟存在动态障碍之间的权衡。
2020-11-01 cs.NI
Direct Access to 5G New Radio User Equipment from NGSO Satellites in Millimeter Waves
下一代地面无线电通信，即所谓的第五代（5G）新无线电（NR），超出了低于6GHz的传统频带，也被指定在所谓的频率范围2（FR 2）中的毫米波（mmWave）上操作。几十年来，这样的频段一直是固定卫星服务（FSS）的自然栖息地。在这种新的景观，本文初步研究了非地球静止轨道（NGSO）卫星直接访问NR使能的用户设备（UE）在毫米波的可行性，从监管，UE特性，空间段，链路预算和系统的角度来看。它还确定了这一领域未来的研发需求。
2020-04-06 cs.NI eess.SP
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
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
Coverage and Connectivity Analysis of Millimeter Wave Vehicular Networks
下一代汽车将需要每行驶小时TB级的数据传输速率，以支持先进的汽车服务。这种前所未有的数据交换量超出了现有车载通信技术的能力，需要新的解决方案。对于这种对超高传输速度的日益增长的需求的可能答案可以在毫米波（mmWave）频带中找到，然而，毫米波频带受到高信号衰减和具有挑战性的传播特性的影响。特别地，毫米波链路通常是定向的，以受益于所得到的波束成形增益，并且需要发射器和接收器波束的精确对准，该操作可能增加通信的延迟并且由于波束未对准而导致耳聋。在本文中，我们提出了一个随机模型，用于表征毫米波汽车网络中的波束覆盖和连接概率。其目的是解释在设计基于毫米波链路的车辆场景解决方案时必须考虑的一些复杂和有趣的权衡。结果表明，在高度移动毫米波系统中的汽车节点的性能严格取决于车辆部署的特定环境，并且必须考虑几个汽车特定的特征，如节点速度，波束对准周期，基站密度和天线几何形状。
2018-03-03 cs.NI
Channel Dynamics and SNR Tracking in Millimeter Wave Cellular Systems
毫米波（mmWave）频率可能在第五代（5G）蜂窝系统中发挥重要作用。在这些频段开发系统的一个关键挑战是快速信道动态的潜力：由于毫米波信号被许多材料阻挡，手持设备相对于环境中物体的位置或方向的微小变化可能导致信道质量的大幅波动。本文讨论的问题跟踪的信号噪声比（SNR），这是一个必不可少的过程，速率预测，切换和无线链路故障检测。本文提出了一种从周期同步信号中估计信噪比的简单方法。该方法，然后使用真实的实验在常见的阻塞情况下结合室外统计模型进行评估。
2016-04-19 cs.IT cs.NI math.IT
Beam Based Stochastic Model of the Coverage Probability in 5G Millimeter Wave Systems
使用毫米波范围内的频带的通信可以在未来几代移动网络中发挥关键作用。通过允许大带宽分配，高载波频率将提供高数据率以支持不断增长的容量需求。在高频率下普遍存在的挑战是减轻大的路径损耗和链路阻塞效应。高度定向的波束有望克服这一挑战。在本文中，我们提出了一个随机模型来表征波束覆盖概率。该模型考虑了视线和一阶非视线反射。我们建模的散射环境作为一个随机过程，我们推导出的覆盖概率为任何给定的波束的解析表达式。所得结果进行了数值验证，并与模拟进行比较，以评估模型的准确性。
2017-05-04 cs.NI
Technical Report - MillimeterWave Communication in Vehicular Networks: Coverage and Connectivity Analysis
在本技术报告（TR）中，我们描述了我们开发的数学模型，用于在基于毫米波链路的汽车通信场景中进行初步覆盖和连接分析。其目的是解决在为毫米波汽车场景设计解决方案时必须考虑的一些复杂而有趣的权衡。
2017-04-26 cs.IT cs.NI math.IT
Power-Domain Interference Graph Estimation for Full-Duplex Millimeter-Wave Backhauling
本文提出在全双工毫米波回传网络中利用功率域进行干扰图估计，将网络建模为线性系统，通过功率控制联合优化资源分配与IGE，实现数据传输与测量同时进行，仿真验证了该方法能以极小额外功耗准确估计重要干扰链路。
2024-05-09 cs.NI
Proactive URLLC Adaptation for Connected Vehicles Through ML-Based Channel Prediction
National Laboratory of Wireless Communications (WiLab), CNIT（无线通信国家实验室）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）；Università Mediterranea di Reggio Calabria（雷焦卡拉布里亚地中海大学）；Heisenberg Research Center, Huawei Technologies Duesseldorf GmbH（海森堡研究中心，华为技术杜塞尔多夫有限公司）
研究车联网中利用机器学习技术进行信道质量预测以实现主动URLLC适配，评估DNN和LSTM模型，通过结合SUMO和Sionna-RT的模拟得出基于ML的预测性能优，能增强URLLC服务可靠性和鲁棒性。
2026-07-16 cs.NI
Directional Initial Access for Millimeter Wave Cellular Systems
由于毫米波（mmWave）频带在这些频率处的大规模可用带宽，这些频带最近已经吸引了对于下一代蜂窝系统的相当大的兴趣。然而，设计毫米波蜂窝系统的一个关键挑战是初始接入-移动设备建立到基站小区的初始链路层连接的过程。毫米波通信依赖于高度定向的传输，并且初始接入过程因此必须提供一种机制，通过该机制可以在潜在的大角度空间中搜索初始传输方向。考虑到不同的扫描和信令过程，评估接入延迟和系统开销的设计方案进行了比较。信道结构和多址接入问题也被考虑。分析表明，低分辨率的全数字架构相比，单流模拟波束成形的显着优势。
2016-07-28 cs.IT cs.NI math.IT
A Dual-Connection based Handover Scheme for Ultra-Dense Millimeter-Wave Cellular Networks
超密集毫米波蜂窝网络中的移动用户比传统网络中更频繁地经历切换事件，这导致由于阻塞而增加的服务中断时间和性能下降。多连接技术已经被提出来解决这个问题，它也扩展了毫米波通信的覆盖范围。在本文中，我们提出了一种基于双连接的切换方案，移动UE的环境中，他们同时与两个毫米波小区连接，以克服频繁的切换问题。该方案允许移动UE根据测量的SINR在两个毫米波连接之间选择其服务链路，然后相应的基站可以将重复的分组转发给UE。我们比较我们的双连接为基础的计划与传统的单连接为基础的计划，通过ns-3模拟。仿真结果表明，该方案能显著降低切换速率和切换时延.因此，我们认为，双连接为基础的计划，帮助移动用户实现他们需要在超密集的蜂窝环境中的性能目标。
2021-07-09 cs.NI cs.SY eess.SY
Software-Defined Network Controlled Switching between Millimeter Wave and Terahertz Small Cells
小型基站是一种经济有效的方式，可以可靠地扩大网络覆盖范围，并为最终用户提供显着增加的容量。毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频率下的超高带宽可以有效地实现小型蜂窝中的短距离无线接入链路，从而实现无人驾驶汽车、数据回传和超高清信息娱乐服务等潜在用例。本文描述了一种新的软件定义网络（SDN）框架，用于配备能够在THz和mmWave频段之间动态切换的收发器的车辆。我们提出了一种新的SDN控制的准入政策，优先之间的毫米波和太赫兹小小区，容纳不对称的上行链路/下行链路流量，执行错误恢复和处理不同的链路状态，由于沿实际车辆路径的运动而产生的。然后，我们分析得出这样一个小小区网络的容量，通过占这两个频段，相对距离和给定的收发器对之间的接触时间的独特的信道特性。然后，我们制定的最佳程序调度多辆车在一个给定的基础设施塔，关于实际的道路拥堵情况。最优调度的搜索被证明是一个NP难问题。因此，我们设计了一个计算上可行的多项式时间调度算法，在SDN控制器上运行，并将其性能与最佳过程和随机接入进行比较。此外，我们提出了一个基于模拟的案例研究，在波士顿市的数据中心回程的用例，以展示我们的方法的好处。
2017-02-09 cs.NI
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
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
