Efficient Data Collection Over Multiple Access Wireless Sensors Network
无线传感器网络（WSN）中的数据汇集引起了极大的关注，这是由于对从物联网（IoT）网络到简单的“存在”应用（其识别设备的状态（活动或不活动））的技术的新兴兴趣。为了解决密集网络中数据汇集的难题，近年来提出了大量的无线传感器网络介质访问控制（MAC）协议。这些协议中的大多数利用传统的分层方法，其中MAC层不知道封装的分组有效载荷，因此在收集的数据、物理层和信令机制之间没有连接。尽管如此，在许多打算利用这种协议的应用中，节点可能需要交换非常少的信息，并且仅偶尔这样做，也就是说，虽然网络中的设备数量可能非常大，但只有一个子集希望在任何给定时间进行传输。因此，需要一种定制的协议，该协议将信令、物理层和接入控制与业务模式相匹配。在这项工作中，我们设计和分析了一个数据汇集协议的基础上信息论的原则。在所建议的协议中，接收器同时从大量传感器中的多达K个传感器收集消息，而不需要事先知道哪些传感器将发送，并且不需要任何同步、协调或管理开销。换句话说，接收器和其他传感器都不需要知道谁是主动发送的传感器，并且该数据直接从信道输出解码。我们提供了一个简单的码本结构与非常简单的编码和解码过程。我们进一步设计了一个安全版本的协议。
2018-10-15 cs.IT math.IT
Distributed Detection over Gaussian Multiple Access Channels with Constant Modulus Signaling
考虑了传感器在高斯多址信道上传输恒模信号的分布式检测方案。该方案的偏转系数取决于传感噪声的特征函数，并利用大偏差理论推导出系统的误差指数。偏转系数和误差指数的优化被认为是相对于传输相位参数的各种传感噪声分布，包括脉冲的。与现有的放大转发和检测转发方案相比，该方案也是有利的。衰落的影响被证明是有害的检测性能，通过减少的偏转系数取决于衰落的统计。仿真结果证实，偏转系数和误差指数可以有效地用于优化各种传感噪声分布的错误概率。
2010-11-12 cs.IT math.IT
The Capacity Region of the Multiple Access Channel with Non-Signaling Assistance
University of California Irvine（加州大学尔湾分校）
该研究完整表征了具备非信令辅助的多发送器多址信道的容量区域，发现其容量乘法增益极值为K。
2026-08-17 cs.IT math.IT quant-ph
Secure Degrees of Freedom for Gaussian Channels with Interference: Structured Codes Outperform Gaussian Signaling
在这项工作中，我们证明了一个积极的安全自由度是可以实现的一大类高斯信道，只要信道不退化，信道是完全连接的。这类信道包括MAC窃听信道、具有机密消息的2用户干扰信道、具有外部窃听者的2用户干扰信道。迄今为止，这些信道的最佳已知可实现方案使用高斯信令。在这项工作中，我们表明，结构码优于高斯随机码在高信噪比时，信道增益是实数。
2009-05-15 cs.IT math.IT
Towards Joint Learning of Optimal MAC Signaling and Wireless Channel Access
通信协议是网络节点使用的语言。在用户设备（UE）可以与基站（BS）交换数据之前，它必须首先协商该传输的条件和参数。协议栈所有层的信令消息都支持这种协商。每年，移动通信行业都会对这些信息进行定义和分类，这些信息是由人类在漫长的技术（通常是政治）辩论中设计的。在标准化工作之后，开发阶段开始，其中行业解释和实现所产生的标准。但是，这种大规模的发展是实现给定协议的唯一途径吗？我们解决的问题，无线电是否可以学习一个预先给定的目标协议，作为一个中间步骤，朝着自己的发展。此外，我们训练蜂窝无线电出现一个信道访问策略，在目标协议的约束下，执行最佳。我们表明，多智能体强化学习（MARL）和学习交流（L2C）技术实现了这一目标，增益超过专家系统。最后，我们提供了深入了解这些结果的可移植性，在训练过程中从未见过的场景。
2021-12-16 cs.IT cs.NI math.IT
Linear MIMO Precoding in Jointly-Correlated Fading Multiple Access Channels with Finite Alphabet Signaling
在本文中，我们研究了多输入多输出（MIMO）多址信道（MAC）的线性预编码器的设计。我们假设，统计信道状态信息（CSI）是在发射机和考虑实际有限字母输入假设下的问题。首先，我们推导出一个渐进的（在大系统的限制）加权和速率（WSR）的MIMO MAC有限字母输入和一般联合相关衰落的表达式。随后，我们得到了线性预编码器最大化渐近WSR的必要条件，并提出了一种迭代算法来确定所有用户的预编码器。在该算法中，每个用户用于设计预编码矩阵的搜索空间是其自己的调制集合。与用于具有有限字母输入的MIMO MAC的常规预编码设计相比，这显著减小了用于找到所有用户的预编码矩阵的搜索空间的维度，其中搜索空间是所有用户的调制集合的组合。结果表明，该算法将有限字母输入的MIMO MAC预编码设计的计算复杂性降低了几个数量级。有限字母信令的仿真结果表明，所提出的迭代算法实现了显着的性能增益超过现有的预编码器设计，包括基于高斯输入假设的预编码器设计，在和速率和编码比特出错率。
2014-01-21 cs.IT math.IT
Optimizing Wireless Discontinuous Reception via MAC Signaling Learning
Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC)（加泰罗尼亚电信技术中心）；Nokia Networks France（诺基亚网络法国公司）
本研究提出一种基于强化学习的MAC CE信令调度方法，用于优化蜂窝网络DRX策略，在XR流量场景下相较传统定时器方法实现了更优的延迟与节能权衡，单UE激活时间近减半，9UE场景仍降近20%。
2024-06-19 cs.IT cs.LG math.IT
Channel Modeling and LED Spot Detection for Dense Image-Sensor Visible Light Communication
Nagoya University（名古屋大学）
本文提出了一种鲁棒的解码框架，通过引入基于参考信号的几何识别方法和径向畸变校正，实现了在高密度LED信号下的高效解码，提升了解码准确性和吞吐量。
2026-05-17 cs.IT eess.SP math.IT
Heterogeneous Multi-Tier Networks: Improper Signaling For Joint Rate-Energy Optimization
未来通信系统中的无线节点需要克服三个障碍时，相比于他们的过渡对应，即支持显着更高的数据率，具有持久的能量供应，并保持在干扰有限的异构网络中完全操作。这可以通过提供三个有希望的特征来部分地实现，这三个特征是射频（RF）能量收集、不适当的高斯信令和在全双工通信模式下操作，即，在同一频带内同时发送和接收。在本文中，我们在多天线异构两层网络中联合考虑了这些方面。在该网络中，毫微微小区中的用户与宏小区中的蜂窝用户共享稀缺资源，并且必须应对来自宏小区基站的干扰以及由于不完美的全双工操作而导致的发射机噪声和残余自干扰（RSI）。有趣的是，虽然这些损伤从可实现速率的角度来看是有害的，但它们从能量收集方面是有益的，因为它们携带RF能量。在本文中，我们认为这种自然的权衡联合，并提出适当的波束成形和最佳资源分配的优化问题。此外，各种接收器结构被用于信息检测（ID）和能量收集（EH）能力。本文旨在描述可实现的速率和收获的能量之间的权衡。速率和能量最大化问题进行了深入研究。最后，数值例子表明能量收集的可达速率性能的影响。
2017-11-06 cs.IT math.IT
Fundamentals of Inter-cell Overhead Signaling in Heterogeneous Cellular Networks
异构基站（例如，微微小区、微小区、毫微微小区和分布式天线）对于蜂窝网络容量和覆盖将变得越来越重要。到目前为止，几乎没有对管理如此多的基础设施（其中大部分是计划外的）以及精心规划的宏蜂窝网络的基本原理进行过基础研究。小区间协调原则上是确保不同基础设施组件以增加而不是减少关键服务质量（QoS）度量的方式运行的有效方式。这种协调的成功在很大程度上取决于如何分担开销，以及开销分担的速率和延迟。我们开发了一种新的框架来量化小区间协调的开销信令，这在传统的1层网络中通常被忽略，并且在多层异构蜂窝网络（HCN）中更加重要。我们推导出一般K层HCN的开销质量轮廓-可实现的一组开销包速率，大小，延迟和中断概率-在封闭形式的表达式或可计算的积分下的一般假设开销到达和不同的开销信令方法（回程和/或无线）。对于两种广泛使用的空中到达模型：泊松模型和确定性到达过程，进一步简化了空中质量等值线。该框架可用于任何小区间协调方案的设计和评估。它还提供了回程和无线开销信道的设计见解，以处理特定的开销信令要求。
2011-06-29 cs.IT math.IT
Channel-aware Decentralized Detection via Level-triggered Sampling
我们考虑通过分布式传感器进行分散检测，这些传感器执行电平触发采样并通过噪声信道与融合中心进行通信。每个传感器计算其本地对数似然比（LLR），使用电平触发采样对其进行采样，并且在采样时向FC发送单个比特。在从传感器接收到比特时，FC更新全局LLR并执行顺序概率比测试（SPRT）步骤。我们推导出各种类型的通道下的融合规则。我们进一步提供了一个渐近分析的平均检测延迟所提出的信道感知方案，并表明渐近检测延迟的特征在于KL信息数。延迟分析有助于在不同信道类型下选择合适的信令方案，用于将1比特信息从传感器发送到FC。
2012-09-10 cs.IT math.IT stat.AP
Neyman-Pearson Detection of a Gaussian Source using Dumb Wireless Sensors
我们研究了噪声中平稳高斯过程的Neyman-Pearson检测的性能，使用大型无线传感器网络（WSN）。在我们的模型中，每个传感器使用线性预编码器压缩其观测序列。融合中心（FC）根据压缩信息做出最终决策。研究了两类预编码器：随机iid预编码器和正交预编码器。我们分析他们的性能在政权中的传感器的数量k和每个传感器的样本数n以相同的速率趋于无穷大，也就是说，k/n趋于c（0，1）。捐款情况如下。1)利用随机矩阵理论的结果和大Toeplitz矩阵，证明了Neyman-Pearson检测器的丢失概率指数收敛到零，当使用上述家庭的预编码器。给出了相应误差指数的封闭形式表达式。2)特别是，我们提出了一种实用的正交预编码策略，主频率策略（PFS），它实现了最佳的误差指数之间的所有正交策略，并需要很少的信令开销之间的中央处理器和网络的节点。3)此外，当使用PFS时，可以在FC处实施简化的低复杂性测试程序。我们表明，建议的次优检验享有相同的误差指数的内曼-皮尔逊检验，这表明了类似的渐近行为的性能。我们说明了我们的研究结果的数值实验上的一些例子。
2010-01-27 cs.IT math.IT
On the Capacity Region of Additive-Multiplicative MAC with Heterogeneous Input Constraints
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
本文研究了加法-乘法多址接入信道在异质输入约束下的容量区域，证明了主发射机的总容量等于其点对点容量，并探讨了被动回波设备的最大速率实现方法及优化策略。
2026-04-02 cs.IT math.IT
Optimality of Received Energy in Decision Fusion over Rayleigh Fading Diversity MAC with Non-Identical Sensors
在瑞利衰落多址接入信道（MAC）中，无分集的非相干判决融合的接收能量测试在条件独立同分布（i.i.d.）特定条件下的传感器决策[1]，[2]。在这里，我们提供了一个双重的概括，一方面允许传感器是不相同的，另一方面引入多样性。随着推导，我们还提供了一个通用的工具来验证接收到的能量测试的最优性的场景与相关的传感器的决定。最后，我们推导出一个解析表达式的多样性对大系统性能的影响，在个人和总功率约束。
2012-10-02 cs.IT math.IT
Optimal Reliability in Energy Harvesting Industrial Wireless Sensor Networks
对于工业无线传感器网络来说，可靠地感知并及时传递环境数据以避免系统故障至关重要。虽然能量收集是一种很有前途的技术，以延长传感器节点的寿命，它也带来了新的挑战，系统的可靠性，由于收集的能量的随机性。在本文中，我们研究了最优的能量管理策略，以最小化的加权丢包率下的延迟约束，其中丢包率考虑了丢失的数据包在传感和交付过程中。我们表明，上述能源管理问题可以建模为一个无限时域平均报酬约束马尔可夫决策问题。为了解决众所周知的维数灾难问题，并促进分布式实现，我们利用线性值近似技术。此外，我们应用随机在线学习与决策后的状态，以处理缺乏知识的基础随机过程。提出了一种基于注水结构的分布式能量分配算法和一种基于拍卖机制的调度算法。实验结果表明，该算法在计算复杂度和信令开销较低的情况下，取得了与最优离线值迭代算法相当的性能，并优于现有的各种基线算法。
2016-05-06 cs.IT cs.NI math.IT
Assessment of LTE Wireless Access for Monitoring of Energy Distribution in the Smart Grid
虽然LTE正在广泛推广用于人类类型的服务，但它也是智能电网监控设备的经济高效连接的有前途的解决方案。这是一种主要由零星上行链路传输组成的机器对机器（M2M）业务。在这样的设置中，可以在小区中服务的业务量不受数据容量的约束，而是受随机接入信道和控制信道中的信令约束的约束。在本文中，我们探讨了这些限制使用详细的模拟LTE接入预留协议（ARP）。我们发现：1）分配更多的随机接入机会实际上可能会降低性能; 2）ARP之后的附加信令对支持设备数量方面的容量有很大影响;我们观察到容量几乎减少了3倍。这表明，在M2M应用的标准化中需要考虑具有减少数量的信令消息的轻量级接入方法。此外，我们提出了一个易于处理的分析模型来计算可以快速实施和评估的停电。该模型考虑了随机接入、控制信道、上行链路和下行链路数据信道以及重传的特征。
2015-11-30 cs.IT cs.NI math.IT
Energt Efficient MAC Protocols for Wireless Sensor Network: A Survey
无线传感器网络（WSN）是一个有吸引力的选择，为各种应用，因为没有有线基础设施是必要的。其他无线网络不像无线传感器网络那样受到能量限制，因为它们可以插入电源或配备可充电和可更换的电池。其中，无线传感器网络中能量消耗的主要来源之一是由介质访问控制（MAC）协议控制的通信。本文对能量有效的MAC协议进行了广泛的调查。我们将无线传感器网络MAC协议分为以下几类：受控接入（CA），随机接入（RA），时隙协议（SP）和混合协议（HP）。我们进一步讨论了如何能源效率的MAC协议已经从固定的睡眠/唤醒周期，通过自适应动态周期，从而变得更加响应流量负载的变化。最后，我们提出了无线传感器网络MAC层设计的能源效率方面的开放性研究问题
2013-09-10 cs.IT cs.NI math.IT
