Practical Wireless Network Coding and Decoding Methods for Multiple Unicast Transmissions
我们提出了一种简单而有效的无线网络编码和解码技术。它通过节点之间的合作来利用空间分集，节点执行由线性分组码的生成矩阵决定的分布式编码操作。为此，我们利用贪婪码的二进制字段，并表明，所需的多样性订单可以灵活地分配给节点在多个单播网络，在文献中的发现相反。此外，我们提出了最佳的检测规则为给定的模型，占中间结点错误，并建议使用和积算法的网络解码器。所提出的和-积检测器具有接近最佳的性能。
2011-10-04 cs.IT math.IT
Asymptotic Spectral Efficiency of the Uplink in Spatially Distributed Wireless Networks With Multi-Antenna Base Stations
一个代表性的上行链路的一个给定的长度，在干扰有限的，空间分布的无线网络与六边形小区，简单的功率控制，和多天线线性最小均方误差接收器的频谱效率被发现接近一个渐近线的基站天线N和无线节点的数量趋于无穷大。面积平均频谱效率的代表性的链接（平均的空间基站和移动分布），泊松分布的基站的近似值，也提供。对于大的N，在干扰受限的制度，面积平均频谱效率主要是N的乘积与基站与无线节点密度的比率的比率的函数，这表明可以通过线性增加基站天线的数量和基站与无线节点的相对密度的乘积来扩展这样的网络，无线节点密度。结果是有用的无线系统的设计人员与高小区间干扰，因为它提供了简单的表达式作为有形的系统参数，如基站和无线节点密度，和天线的数量的函数的频谱效率。这些结果是结合无限随机矩阵理论和随机几何导出的。
2013-02-20 cs.IT math.IT
A Product Channel Attack to Wireless Physical Layer Security
本研究提出一种针对无线下行链路物理层安全的乘积信道攻击，通过窃听者在上行发送慢变随机符号误导基站高估窃听信道衰落程度，使基站以超保密容量速率传输从而破坏安全，且基站多天线仅能部分缓解该攻击。
2020-07-16 cs.IT eess.SP math.IT
How Far Are Wireless Networks from Being Truly Deterministic?
随着物联网（IoT）技术和机器类型通信的快速发展，各种新兴应用出现在工业生产和我们的日常生活中。其中，工业传感和控制、远程手术和自动驾驶等应用需要极低的延迟和非常小的抖动。确定性地传递信息已成为现代有线和无线通信的最大挑战之一。在本文中，我们提出了目前可用的有线确定性网络的审查，并讨论了建立无线确定性网络的主要挑战。我们还讨论并提出了几种潜在的技术，使无线网络提供确定性通信。通过对物理层的编码/调制方案的详细阐述和对媒体接入控制（MAC）层的信道接入/分组调度的管理，相信在不久的将来可以实现无线确定性通信。
2022-11-16 cs.IT math.IT
Time-varying Clock Offset Estimation in Two-way Timing Message Exchange in Wireless Sensor Networks Using Factor Graphs
研究了当观测时间戳的似然函数服从指数分布时，双向定时交换系统中的钟差估计问题。为了捕捉节点振荡器中的缺陷，这使得时变性质的时钟偏移，提出了一种新的贝叶斯方法的时钟偏移估计使用因子图表示的后验密度。使用最大乘积算法的消息传递产生贝叶斯推理问题的封闭形式表达式。
2012-01-31 cs.IT math.IT
Ergodic Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Interference Management
大多数关于无线网络吞吐量的工作忽略了无线信道固有的时间相关性，因为它降低了可处理性。为了更好地建模和量化无线网络吞吐量的时间变化，本文介绍了一种称为遍历传输容量（ETC），它包括空间和时间遍历性的度量。网络中的所有发射机形成一个齐次泊松点过程，所有信道由有限状态马尔可夫链建模。刻画了中断概率和ETC的界，并讨论了它们在稀疏网络和稠密网络中的标度行为。从这些结果中，我们表明，ETC的特点是信道状态相关向量和不变的马尔可夫链的概率向量的内积。这表明，信道感知的机会传输并不总是增加ETC。最后，我们看看中断概率与干扰管理从随机几何的角度来看。由于干扰管理中断概率和ETC的改进界限的特点，他们提供了一些有用的见解，如何有效地管理稀疏和密集网络中的干扰。
2011-03-31 cs.IT math.IT
Enabling Wireless Power Transfer in Cellular Networks: Architecture, Modeling and Deployment
微波功率传输（MPT）通过微波辐射将能量从称为功率信标（PB）的站无线地传递到移动设备。这为手机提供了几乎无限的电池寿命，并消除了对电源线和充电器的需要。为了使MPT的移动充电，本文提出了一种新的网络架构，覆盖上行链路蜂窝网络与随机部署的PB为手机供电，称为混合网络。基于随机几何模型研究了数据链路中断约束下的混合网络部署问题，其中单天线基站（BS）和PB形成独立的齐次泊松点过程（PPP），单天线移动台均匀分布在BS生成的Voronoi小区中.在该模型中，移动台和PB分别将其传输功率固定在p和q; PB或者各向同性地辐射，称为各向同性MPT，或者通过波束成形将能量导向目标移动台，称为定向MPT。该模型被应用到推导出的网络参数之间的权衡，包括p，q，和BS/PB密度下的中断约束。首先，考虑蜂窝网络的部署。证明了只要基站密度的乘积随p的增大而减小，且满足幂律，其中指数与路径损耗指数成正比，则中断约束满足。接下来，考虑混合网络的部署，假设在移动设备处有无限的能量存储。结果表明，对于各向同性MPT，q之间的产品，PB密度，和BS密度提高到与路径损耗指数成比例的功率必须高于给定的阈值，使PB是足够密集的定向MPT，获得类似的结果与上述产品的阵列增益增加。最后，对于具有小能量存储的移动设备的情况，得到了类似的结果。
2012-07-24 cs.IT math.IT
Ratio of Products of Mixture Gamma Variates with Applications to Wireless Communications
本文首先给出了独立非同分布混合伽玛随机变量乘积的统计性质。具体而言，简单的精确的封闭形式的概率密度函数（PDF），累积分布函数（CDF），矩生成函数（MGF）的表达式推导出单变量梅杰的$G$函数。然后导出了MG变量乘积比分布的统计特征。这些统计量被用来分析中断概率（OP），不同的调制方案的平均错误概率，通信系统的有效速率（ER）和平均面积下的接收机工作特性（AUC）曲线的能量检测在级联衰落信道。利用乘积比的统计方法，研究了具有解码转发（DF）中继协议和同信道干扰（CCI）的多跳通信系统物理层的安全中断概率（SOP $^L$）和非零保密容量概率（PNSC）的下界以及OP。推导出的性能指标适用于Beaulieu-Xie和$α-λ-η-μ$阴影衰落信道，尚未在文献中研究。相应地，给出了上述信道的MG分布的等效参数。数值计算结果和蒙特卡罗模拟之间的比较，以验证我们的分析的有效性。
2023-03-05 cs.IT eess.SP math.IT
Degrees of Freedom and Secrecy in Wireless Relay Networks
我们翻译的问题，设计一个安全的通信协议，为几个用户在无线网络中通过一个中继到理解某些子品种的产品格拉斯曼。我们计算了这些子簇的维数，并给出了关于它们的定义方程的各种结果。当中继器和所有用户具有相同数量的天线时，这种方法对可以通过此类网络传递的数据量施加了根本限制。
2014-12-12 cs.IT math.AG math.IT
Practical Methods for Wireless Network Coding with Multiple Unicast Transmissions
我们提出了一个简单而有效的无线网络编码和解码技术的多单播网络。它通过节点之间的合作来利用空间分集，节点执行由线性分组码的生成矩阵决定的分布式编码操作。为了验证该技术，我们利用贪婪码的二进制字段，并表明，任意多样性的订单可以灵活地分配给节点。此外，我们提出了最佳的检测规则为给定的模型，占中间结点错误，并建议一个低复杂度的网络解码器使用和积（SP）算法。建议SP检测器具有接近最佳的性能。我们还显示了渐进的网络编码的方法，利用无线信道在重复的方式没有网络编码（NC）的优越性，并给出相关的速率分集权衡曲线。最后，我们通过选择性编码来扩展给定的编码方法，以获得额外的编码增益。
2012-09-05 cs.IT math.IT
Optimal Beamforming of RIS-Aided Wireless Communications: An Alternating Inner Product Maximization Approach
针对RIS辅助波束赋形中的离散范数最大化问题，提出交替内积最大化迭代框架及DaS方法，可提升量化相位性能并经仿真与原型验证。
2024-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Transmission Capacities for Overlaid Wireless Ad Hoc Networks with Outage Constraints
我们研究了两个共存的无线网络（一个主网络与二级网络），在同一地理区域内运行，并共享相同的频谱的传输能力。我们将传输容量定义为传输密度、传输速率和成功传输概率（1减去中断概率）之间的乘积。主（PR）网络具有更高的优先级来接入频谱，而无需特别考虑辅（SR）网络，其中SR网络通过仔细控制其发射机的密度来限制其对PR网络的干扰。假设节点按泊松点过程分布，两个网络使用不同的传输范围，我们量化了这两个网络的传输容量，并基于渐近分析讨论了它们之间的折衷.我们的研究结果表明，如果PR网络允许其中断概率略有增加，两个网络的总传输容量（即，每单位面积的总频谱效率）将比单个网络的频谱效率显著提高。
2009-01-05 cs.IT math.IT
Sum Secret Key Rate Maximization for TDD Multi-User Massive MIMO Wireless Networks
基于信道互易性的物理层密钥生成（PKG）是近年来出现的一种在设备间建立密钥的新技术。大多数工作集中在单天线或小规模天线的成对通信场景。然而，第五代（5G）无线通信采用大规模多输入多输出（MIMO）来同时支持多个用户，这带来了严重的互逆信道捕获开销。提出了一种大规模MIMO无线网络中多用户秘密密钥的生成方法。我们提出了一个波束域信道模型，其中不同的元素表示从不同发射方向到不同接收方向的信道增益。在此信道模型的基础上，我们分析了独立信道条件下的秘密密钥速率，并推导出一个封闭形式的表达式。为了最大化和秘密密钥速率，给出了预编码矩阵和接收矩阵的Kronecker积的最优条件，并提出了一种导频复用的预编码矩阵和接收矩阵的生成算法。所提出的优化设计可以显著降低互易信道状态信息获取的导频开销。此外，我们分析了用户终端（UT）之间的信道相关性下的安全性，并提出了一种低开销的多用户秘密密钥产生与UT之间的非重叠波束。仿真结果表明，所提出的预编码和接收矩阵的设计和非重叠波束分配的优点的性能接近最优。
2020-09-22 cs.IT math.IT
Wireless Network Information Flow
我们提出了一个可实现的速率一般确定性中继网络，在发射机和接收机的干扰广播。特别是，我们表明，如果信息论割集界的优化分布是一个产品分布，那么我们有一个完整的表征，这样的网络的可实现的速率。对于在一篇配套论文[3]中讨论的线性确定性有限场模型，情况确实如此，并且我们对这种网络的著名最大流最小割定理进行了推广。
2007-10-24 cs.DM cs.IT math.IT
A Factor Graph Approach to Clock Offset Estimation in Wireless Sensor Networks
研究了当观测时间戳的似然函数为高斯分布、指数分布或对数正态分布时，双向定时消息交换系统中的钟差估计问题。提出了一种基于凸优化的最大似然（ML）时钟偏移估计的参数化方法，该方法不同于以往的最大似然函数的图形化方法。为了捕捉节点振荡器中的缺陷，这可能会呈现时变性质的时钟偏移，提出了一种新的贝叶斯方法的时钟偏移估计，通过使用后验密度的因子图表示。使用最大乘积算法的消息传递产生贝叶斯推理问题的封闭形式表达式。估计的方差的几个下界推导出任意指数族分布的似然函数，而作为垫脚石基准的性能建议的时钟偏移估计，可以是有用的，在自己的权利，以及经典的贝叶斯参数估计理论。为了证实的理论研究结果，广泛的模拟结果进行了讨论，以及在各种情况下的经典贝叶斯估计。据观察，所提出的估计的性能是相当接近的下限所建立的基本限制。
2012-01-31 cs.IT math.IT
Active-IRS Aided Wireless Network: System Modeling and Performance Analysis
有源智能反射面（IRS）利用\emph{power amplification}实现了灵活的信号反射控制，有效地补偿了传统无源IRS辅助系统中的积距离路径损耗。在这封信中，我们描述了一个积极的IRS辅助单细胞无线网络的通信性能。为此，我们首先提出了一种\emph{customized} IRS部署策略，其中主动IRS均匀地部署在与小区同心的环内，以服务于远离基站的用户。接下来，给定$m$衰落信道，我们通过使用\emph{mixture Gamma distribution}近似来表征级联的有源IRS信道，并推导出在信道衰落上平均的用户处的平均信噪比（SNR）的封闭形式的表达式。此外，我们数值计算表明，为了最大限度地提高系统性能，有必要选择一个适当的主动IRS密度给定一个固定数量的总反射元件，这显着不同于被动IRS的情况下，集中式IRS部署方案是更好的。此外，当反射元件的总数小时，有源IRS辅助的无线网络比无源IRS对应物实现更高的空间吞吐量。
2022-11-08 cs.IT cs.NI math.IT
Opportunistic Relaying in Wireless Networks
中继网络具有$n$源到目的地对和$m$半双工中继，所有工作在相同的频带中存在的块衰落，进行了分析。这种设置已经引起了极大的关注和几个中继协议已在文献中报道。然而，大多数提出的解决方案需要在发射机侧的集中协调调度或详细的信道状态信息（CSI）。在这里，提出了一种机会中继方案，它消除了这些限制。该方案需要一个两跳的通信协议，其中源与目的地只通过半双工中继通信。其关键思想是在每一跳只调度一个可以从\emph{multiuser diversity}中受益的节点子集。为了为每一跳选择源和目的地节点，它只需要在接收机处的CSI（第一跳的中继，第二跳的目的地节点）和到发射机的整数值CSI反馈。对于$n$较大且$m$固定的情况，结果表明，所提出的方案实现了$m/2$ bits/s/Hz的系统吞吐量。相比之下，$(m/2)\log \log n$比特/秒/赫兹的信息理论上限仅在更苛刻的CSI假设和中继之间的协作下才可实现。此外，它表明，在块持续时间和系统带宽的产品的缩放速度比$\log n$的条件下，所提出的方案的可实现的吞吐量缩放为$Θ({\log n})$。值得注意的是，这被证明是最佳的吞吐量缩放，即使允许集中式调度，从而证明了所提出的方案在缩放定律意义上的最优性。
2009-07-24 cs.IT math.IT
Proportional Fairness in Multi-channel Multi-rate Wireless Networks-Part I: The Case of Deterministic Channels
这是两部分论文系列的第一部分，研究使用比例公平（PF）效用函数作为多信道多速率无线网络中容量分配和调度的基础。第一部分的贡献有三个方面。(i)首先，我们为PF奠定了理论基础，具体地，我们给出了PF的基本属性和物理/经济解释。我们通过一般的数学论证表明，PF导致平等的通话时间分配给用户的单通道的情况下;以及对于多信道情况向用户分配相等的等效通话时间，其中用户所享受的等效通话时间是用户在所有频道上所享受的通话时间的加权和，频道的权重是该频道的价格或价值。我们还建立了PF解决方案的帕累托效率。(ii)其次，我们推导出PF解决方案的特点，是有用的PF优化算法的建设。我们提出了几个PF优化算法，包括一个快速算法，是适合并行实现。(iii)第三，我们研究了使用PF效用的容量分配在大规模的WiFi网络，包括许多相邻的无线局域网。我们发现，PF解决方案同时实现更高的系统吞吐量，更好的公平性，和较低的中断概率相对于默认的解决方案，今天的802.11商业产品。本文系列的第二部分将我们的研究扩展到时变信道的情况，其中用户在信道上享受的数据率随时间动态变化
2008-02-22 cs.IT cs.NI cs.PF
Consensus and Products of Random Stochastic Matrices: Exact Rate for Convergence in Probability
具有系统随机阵$W_k$的分布式共识和其他线性系出现在各种环境中，如社交网络中的意见形成，机器人的会合，以及传感器网络中的分布式推理。矩阵$W_k$通常是随机的，例如，无线传感器网络中的随机丢包问题。分析这类系统性能的关键是研究矩阵乘积$W_kW_{k-1}... W_1$的收敛性。本文在假定$W_k$在时间上是对称的和独立同分布的条件下，得到了当$k$变大时，这类矩阵乘积的依概率收敛的精确指数率$I$。此外，对于常用的随机模型，如与八卦和链路故障，我们表明，率$I$是通过解决最小割问题，因此，很容易计算。最后，我们应用我们的结果来优化分配共识+创新分布式检测中传感器的传输功率。
2012-02-28 cs.IT cs.SI math.IT
Toward Fully Coordinated Multi-level Multi-carrier Energy Efficient Networks
使来自不同供应商的产品之间能够协调是未来无线通信网络背后的设计理念的关键特征。作为示例，不同的设备可以具有不同的实现，从而导致不同的用户体验。当运行不同物理和链路层协议的设备共享同一频谱中的频率以最大化系统范围的频谱效率时，也会出现类似的情况。在这种情况下，协调多个干扰设备不仅从互通的角度（由于基础设施减少）而且从实现的角度来看都提出了重大挑战。然后自然会出现以下问题：如何适应无缝集成这种异构无线设备？一种方法是以集中的方式协调频谱。然而，未来无线系统所期望的自主特征使得使用中央机构进行频谱管理的吸引力降低。另一方面，智能频谱协调近年来引起了极大的兴趣和兴奋。本文提出了一种多层次的功率控制游戏，用户共同选择他们的信道控制和功率控制自私，以最大限度地提高他们的个人能源效率。所谓分层，我们的意思是一些用户的决策优先级高于/低于其他用户。我们提出了两个简单的和接近最优的算法，确保用户之间的完整的频谱协调。有趣的是，事实证明，在最坏的情况下，这两个算法的复杂度是用户数量的二次，而最优解（通过穷举搜索获得）的复杂度是N！
2015-02-04 cs.GT cs.IT cs.NI
