Delay-Complexity Trade-off of Random Linear Network Coding in Wireless Broadcast
在无线广播中，GF（2 ^L）上的随机线性网络编码（RLNC）随着L的增加而渐近地达到最优的完成延迟。然而，高解码复杂度阻碍了RLNC方案在大GF（2^L）上的潜在适用性。本文对无线广播中基于场的系统化RLNC方案的完成时延和译码复杂度进行了综合分析。特别地，我们证明了GF（2）上的RLNC方案也可以渐近地接近最优的完成延迟每包时，包数趋于无穷大。此外，我们引入了一种新的方法，基于循环移位运算，设计RLNC方案，避免在大GF（2^L）上的乘法。理论分析和数值分析表明，新的RLNC方案在完成延迟和译码复杂度之间有更好的折衷。数值结果表明，该方案的平均完成延迟仅比最优方案高出5%，而译码复杂度仅为GF（2）上RLNC方案的3倍.
2020-05-16 cs.IT math.IT
Lyapunov-guided Multi-Agent Reinforcement Learning for Delay-Sensitive Wireless Scheduling
本文提出一种两阶段智能调度器，利用Lyapunov技术转化延迟约束，并结合多智能体强化学习进行用户优先级与资源分配，以最小化延迟抖动并保证延迟界限，相比现有算法降低了延迟抖动和违规率。
2024-11-05 cs.IT math.IT
Statistical Delay Control and QoS-Driven Power Allocation Over Two-Hop Wireless Relay Links
无线信道的时变特性通常使得数据传输的硬延迟界限难以保证。与此相反，具有小的违规概率的严格有界延迟已被广泛用于延迟服务质量（QoS）的表征和评估。现有的研究主要集中在单跳链路的时延控制上，本文提出了两跳无线中继链路上QoS驱动的功率分配方案，对解码转发（DF）中继传输下的端到端时延进行统计上界。具体来说，通过应用有效容量和有效带宽理论，我们首先分析了两个顶部每个独立的服务过程的延迟约束违反概率。然后，我们证明了一个有效的方法，为精确的延迟保证是使两个跳的延迟分布相同，然而，需要通过非对称的资源分配在两个跳。出于这一事实，我们制定和解决的优化问题，旨在最大限度地减少平均功耗，以满足指定的端到端的延迟约束违反概率在两跳中继链路。还进行了一组模拟结果显示的QoS要求，流量负载，和中继节点的位置上的功率分配下，我们提出的最佳方案的影响。
2011-04-30 cs.IT math.IT
On the Degrees-of-Freedom of Two-Unicast Wireless Networks with Delayed CSIT
我们的特点的自由度（DoF）区域的一类两个单播无线网络的假设下，延迟的信道状态信息在发射机。我们考虑一个分层的拓扑结构与任意连接，我们引入新的外边界的自由度区域通过图论的概念瓶颈节点。只有在信道状态信息延迟的假设下，这样的节点才充当信息瓶颈。结合我们的外边界与新的可扩展性计划，我们描述了两个单播无线网络的信息瓶颈的自由度区域。我们发现，不同于瞬时信道状态信息模型，延迟信道知识的两个单播网络的总和自由度可以采取一组无限的值。我们比较我们的结果，以前已知的最好的外边界，我们表明，差距可以是任意大，有利于目前的工作。
2018-05-02 cs.IT math.IT
Wireless Environment as a Service Enabled by Reconfigurable Intelligent Surfaces: The RISE-6G Perspective
第六代（6 G）无线网络的设计指向能够支持创新服务和用例的灵活连接和计算技术。展望2030年，6 G网络将为可持续的以人为本的智能社会和垂直行业铺平道路，无线网络将转变为分布式智能连接基础设施，新的终端类型将嵌入日常环境中。在这种情况下，RISE-6 G项目旨在研究创新解决方案，这些解决方案利用了可重新配置智能表面（RIS）新兴技术的最新进展，该技术提供动态和目标导向的无线电波传播控制，实现了无线环境即服务的概念。该项目将侧重于：i）对RIS辅助的信号传播进行现实建模，ii）调查RIS授权的无线通信和传感的基本限制，iii）设计用于编排网络RIS的有效算法，以实现智能，可持续和动态可编程的无线环境，从而实现远远超出5G功能的各种服务。RISE-6 G将提供两个前所未有的概念验证，用于在不久的将来实现受控的无线环境。
2021-04-13 cs.IT math.IT
Statistical Delay Tradeoffs in Buffer-Aided Two-Hop Wireless Communication Systems
本文分析了统计延迟约束对两跳无线通信链路可达速率的影响，其中源和目的地之间的通信是通过一个缓冲器辅助的中继节点来完成的。假设源节点和目的节点之间没有直接的链路，缓冲区辅助中继采用解码转发的方式将信息转发到目的节点。给定由最大延迟和延迟违反概率指定的统计延迟约束，确定任意两个级联队列上施加的统计延迟约束之间的权衡。有了这个特性，最大的恒定到达率，可以支持这个两跳链路通过确定作为一个函数的统计延迟约束，信号噪声比（SNR）在源和中继，和衰落分布的链路的有效容量。结果表明，在源节点和中继节点的缓冲区的非对称统计延迟约束可以提高可达速率。总体而言，统计延迟权衡可实现的吞吐量的影响。
2016-03-23 cs.IT math.IT
On the Capacity of Wireless Networks with Random Transmission Delay
在本文中，我们介绍了新的编码方案的无线网络与随机传输延迟。这些编码方案的同步性的需要，减少了传输的数量，并实现了最佳的速率区域在相应的有线模型的多个单播和多播的情况下，最多三个用户下的等速率约束。编码方案分为两个阶段，第一，编码方案线，星型和线星型拓扑结构的随机传输延迟。第二，任何一般的拓扑结构与多个双向单播和组播会话被证明是分解成这些规范的拓扑结构，以减少传输的数量，而没有速率冗余。因此，为线、星和线-星拓扑结构开发的编码方案可作为构建所有网络的更通用编码方案的构建块。所提出的方案被证明是实时的（RT）的无线网络的意义上，他们实现了最小的解码延迟。利用可忽略的大小报头，这些编码方案被示出为适用于非同步网络，即，随机传输延迟的网络。最后，我们通过大量的模拟证明了这些方案的适用性。在具有随机传输延迟的无线网络上实现这样的编码方案可以提高性能和功率效率。
2015-03-03 cs.IT math.IT
Quality-Driven Resource Allocation for Full-Duplex Delay-Constrained Wireless Video Transmissions
本文研究了在全双工信道上，在总带宽和最小质量要求约束下的无线视频传输问题。为了在实时视频传输中向终端用户提供期望的性能水平，还考虑了诸如统计延迟约束的服务质量（QoS）要求。有效容量（EC）被用来作为吞吐量的度量，在存在这样的统计延迟约束，因为确定性的延迟界限是很难保证由于无线衰落信道的时变性质。一个通信场景中的多对用户，其中不同的用户有不同的延迟要求的解决。根据率失真（R-D）理论的特征，质量-速率关系的对数模型用于在接收器侧根据峰值信噪比（PSNR）来预测重构视频的质量。由于优化问题不是凹的或凸的，最优的带宽和功率分配策略，最大化的加权和视频质量的总带宽，最大发射功率水平和最小要求的质量约束下，推导出使用单调优化（MO）理论。
2017-07-25 cs.IT math.IT
Capacity and Delay Scaling for Broadcast Transmission in Highly Mobile Wireless Networks
我们研究广播容量和最小延迟缩放定律的高度移动的无线网络中，每个节点都传播或广播数据包到网络中的所有其他节点。特别是，我们考虑了一个小区划分的网络下的简化的独立同分布（IID）的移动模型，其中每个节点随机选择一个新的小区每个时隙。我们推导出广播容量和最小延迟的缩放定律作为小区大小的函数。我们提出了一个简单的先来先服务（FCFS）洪泛计划，几乎实现了容量和最小延迟缩放。我们的研究结果表明，高流动性并没有提高广播容量，容量和延迟都随着小区大小的增加而提高。与文献中的推测相反，我们发现容量和延迟之间（几乎）没有权衡。我们的分析利用马尔可夫演化图（MEGs）的理论和开发两个新的界限，通过放松以前所需的扩展器属性的假设，在MEGs的洪泛时间。
2018-08-11 cs.IT math.IT
MDS-Coded Distributed Storage for Low Delay Wireless Content Delivery
我们解决了使用最大距离可分离（MDS）码的分布式存储（DS），使高效的内容在无线网络中的交付。内容被存储在多个移动设备中，并且可以使用设备到设备通信从移动设备检索，或者可替换地，从基站（BS）检索。在网络可靠性状态周期性恢复的假设下，我们推导出了下载延迟的解析表达式。我们的分析表明，MDS编码的DS可以显着减少下载时间的参考方案，内容总是从BS下载。
2016-08-29 cs.IT math.IT
Channel and Multiuser Diversities in Wireless Systems: Delay-Energy Tradeoff
我们考虑一个多址衰落信道的通信系统。系统中的每个用户都需要一定的速率保证。我们的主要贡献是设计了一个调度方案，称为“物理叠加编码”，满足用户的速率要求。使用平均场分析，即，当用户数量达到无穷大时，我们分析地表明，可以以较高的延迟为代价（“延迟-能量折衷”），使保证所需用户速率所需的能量尽可能小。我们显式计算的延迟下提出的调度策略，并讨论如何延迟分化可以实现。我们将结果推广到多带多址信道。最后，所有的结果可以推广到一个简单的方式，由于AWGN多址广播的对偶广播信道。
2008-10-07 cs.IT math.IT
Delay Analysis for Wireless D2D Caching with Inter-cluster Cooperation
主动无线缓存和D2 D通信已经成为用于增强用户的服务质量和网络性能的有前景的技术。在本文中，我们提出了一种新的架构D2 D缓存与集群间的合作。我们研究了一个蜂窝网络中，用户缓存流行的文件，并与其他用户在他们附近通过D2 D通信或与远程用户使用蜂窝传输共享它们。我们从排队的角度来描述每个请求的网络平均延迟。具体来说，我们制定的延迟最小化问题，并表明它是NP-难的。此外，我们证明了延迟最小化问题是等价的最小化一个非增单调超模函数的分区拟阵约束。提出了一种计算效率高的贪心算法，证明了该算法在最优值的2倍内是局部最优的。仿真结果表明，超过45%的延迟减少相比，D2 D缓存系统没有集群间的合作。
2017-08-23 cs.IT math.IT
On Competing Wireless Service Providers
我们考虑的情况下，无线服务提供商竞争异构无线用户。用户的付费意愿和个人渠道收益各不相同。在一般渠道模型下，证明了两个服务提供商竞争的纳什均衡的存在唯一性。有趣的是，两个供应商的竞争导致了全球最佳结果。我们将一些结果扩展到两个以上的供应商竞争的情况。最后，我们提供了数值例子来说明各种参数对纳什均衡的影响。
2009-03-11 cs.GT cs.IT math.IT
Transmission Delay Minimization in Wireless Powered Communication Systems
我们研究了在点对点的情况下，一个混合接入点（HAP）和一个WPC节点的无线供电通信（WPC）系统的传输延迟最小化。在这种类型的通信中，HAP在给定的持续时间内在下行链路（DL）处向节点发送能量，并且WPC节点收集足够的射频（RF）功率。然后，在上行链路（UL）信道处，WPC节点在给定的持续时间内将其收集的数据发送到HAP。最小化这种往返延迟是我们关注的问题。因此，我们已经定义了四个优化问题，以通过应用最佳DL和UL持续时间以及HAP处的最佳功率来最小化该延迟。这些优化问题进行了研究，在这里得到的结果进行了彻底的比较。在此之后，我们将我们的研究扩展到多用户的情况下，一个HAP和$K$节点和两个不同的优化问题，在这些情况下再次研究。
2018-06-26 cs.IT math.IT
Tradeoff between Delay and Physical Layer Security in Wireless Networks
无线网络中重要、机密信息的交换使得网络安全问题受到前所未有的关注。虽然安全性已经在许多工作中进行了研究，但物理层安全性和端到端延迟管理的联合优化，这需要细致的跨层设计，很少被评估。本文结合随机几何和排队论的工具，分析了大型无线网络中时延和安全性能之间的权衡。我们进一步提出了一个简单的传输机制，将一个消息分成两个数据包，并评估其对平均延迟和保密中断概率的影响。数值结果表明，当合法节点密度较大时，路径损耗指数越大，安全性能越好;当合法节点密度较小时，安全性能越差。此外，它是观察到，通过引入简单的消息分裂的机制，安全性能大大提高了积压的情况下，并略有改善，在动态的情况下，当合法的发射机的密度是大的。总之，这项工作提供了一个理解和经验法则的实际设计的无线网络中的延迟和安全性都是关键问题。
2018-02-01 cs.IT math.IT
A Delay-Aware Caching Algorithm for Wireless D2D Caching Networks
最近，已经研究了无线高速缓存技术以满足较低的延迟要求并从高峰时段卸载业务。通过在移动用户处存储流行文件的部分，用户可以在他们自己的缓存中或在他们的邻居处的缓存中定位他们请求的一些文件。在后一种情况下，当用户从其邻居接收文件时，设备到设备（D2D）通信被启用。以蜂窝网络为基础的D2D通信也是即将到来的5G无线系统的新范例。通过允许一对相邻的D2D用户直接通信，D2D通信可以实现更高的吞吐量、更好的能量效率和更低的业务延迟。在这项工作中，我们提出了一个非常有效的缓存算法D2D使能蜂窝网络的平均传输延迟最小化。我们的算法不是搜索所有可能的解决方案，而是找出最佳的<file，user>对，这在每个循环中提供最佳的延迟改进，以形成具有非常低的传输延迟和高吞吐量的缓存策略。该算法还扩展到解决一个更一般的情况下，其中的衰落系数和系统参数的值的分布可能会随着时间的推移而改变。通过数值计算结果，该算法的优越性进行了验证，通过比较它与一个天真的算法，其中所有用户简单地缓存他们喜欢的文件。
2017-04-06 cs.IT math.IT
Mediumband Wireless Communication
多径现象是无线通信中不可避免的基本现象，它影响着现代无线通信系统的几乎每一个组成部分。多径对接收信号的影响取决于延迟扩展（即，与不同多径分量相关联的时间延迟的扩展）相对于无线通信系统的信令周期是大还是小。在窄带系统中，延迟扩展约为信令周期的十分之一（或更少）。宽带系统的延迟扩展和信令周期处于相同的数量级。在这两个极端之间，似乎存在着一类重要但被忽视的系统，其延迟扩展既不小也不大到足以使它们落入这两个基本类别。在本文中，多径对这类系统的影响表示为中频带以后的研究，其信道的特点是紧凑的形式，以便使未来的研究这类无线通信系统。
2022-12-10 cs.IT math.IT
Throughput-Delay Trade-off for Hierarchical Cooperation in Ad Hoc Wireless Networks
分层合作最近已被证明可以实现更好的吞吐量缩放比经典的多跳方案在一定的假设下，在静态无线网络的信道模型。然而，该方案的端到端延迟结果是显着大于多跳方案。这里提出了该方案的修改，其在$Θ(\sqrt{n}/\log n)$和$Θ(n/\log n)$之间实现了对于T（n）的吞吐量-延迟折衷$D(n)=(\log n)^2 T(n)$，其中D（n）和T（n）分别是n个节点的网络中的每比特平均延迟和总吞吐量。这种权衡补充了El Gamal等人先前的结果，其示出了多跳方案的吞吐量-延迟折衷由D（n）=T（n）给出，其中T（n）位于$Θ(1)$和$Θ(\sqrt{n})$之间。同时，本文认为，网络多址接入问题，这可能是在其自身的权利感兴趣。
2009-09-15 cs.IT math.IT
High Throughput Low Delay Wireless Multicast via Multi-Channel Moving Window Codes
无线多播的一个基本挑战是如何同时实现高吞吐量和低延迟，以可靠地服务于大量的用户。在本文中，我们将展示如何利用大量的吞吐量和延迟增益，利用多通道资源。提出了一种多信道移动窗口编码（MC-MWC）的多信道多会话无线组播方案。MC-MWC的突出特点有三个方面。(i)高吞吐量：我们表明，MC-MWC实现订单最佳的吞吐量在多用户多信道渐近制度。此外，传统的信道分配为基础的计划所需的信道的数量被证明是双指数大于所需的MC-MWC。(ii)低延迟：利用大偏差理论，我们证明了MC-MWC的时延随信道数的增加而线性减小，而传统方案的时延减小不超过一个有限常数。(iii)低反馈开销：MC-MWC的反馈开销是一个常数，它独立于每个会话中的接收机数量和网络中的会话数量。最后，我们的跟踪驱动的仿真和数值结果验证了分析结果，并表明MC-MWC的实现复杂度低。
2018-01-05 cs.IT math.IT
Secure Transmission of Delay-Sensitive Data over Wireless Fading Channels
本文研究了随机源产生的延迟敏感数据的安全无线传输的吞吐量和能量效率。考虑了一个衰落广播模型，在该模型中，发射机向两个接收机发送机密和公共消息。假设从马尔科夫源生成的公共和机密数据在传输之前存储在缓冲区中，并且发射机在缓冲区/延迟违规概率的约束下操作。在这样的统计服务质量（QoS）约束下，时变无线传输的有效容量和马尔可夫源的有效带宽被用来确定吞吐量。特别地，保密容量用于描述包含机密消息的缓冲器的服务速率。此外，每比特能量被用作能量效率度量，并且在低信噪比（SNR）状态下研究能量效率。具体地，确定公共和机密消息的可靠通信所需的每比特的最小能量，并且识别宽带斜率表达式。缓冲器/延迟约束，信道之间的相关性，源特性/突发性，在发射机的信道知识，功率分配和保密要求的吞吐量和能源效率的共同和机密的消息传输的影响被确定。
2017-04-06 cs.IT math.IT
Approximating Throughput and Packet Decoding Delay in Linear Network Coded Wireless Broadcast
在本文中，我们研究了无线分组广播系统，使用线性网络编码（LNC），以帮助接收器恢复数据包丢失，由于数据包擦除。我们研究了两个交织的性能指标，即吞吐量和平均分组解码延迟（AVDD），并建立强/弱近似关系的基础上，是否近似持有的每个接收器的性能（强）或所有接收器的平均性能（弱）。我们证明了强吞吐量近似和强APDD近似之间的等价性。我们证明，吞吐量最佳的LNC技术可以强烈近似APDD，基于分区的LNC技术可能会弱近似吞吐量。我们还证明了无记忆LNC技术，包括即时可解码的网络编码技术，不是强吞吐量和AVDD近似，也不是弱吞吐量近似技术。
2017-01-17 cs.IT math.IT
Temporal-Spatial Aggregation for Cache-Enabled Wireless Multicasting Networks with Asynchronous Content Requests
现有的用于大规模内容递送的多播方案在延迟容忍的面向内容的应用中没有充分利用多播机会。在本文中，我们提出了一种新的时空聚合为基础的多播方案在大规模的缓存使能的无线网络。所提出的方案可以有效地利用异步内容请求中的多播机会，以提高频谱效率。通过利用弹性服务的延迟容忍度，该方案实现了更好的能量-吞吐量-延迟权衡。利用随机几何的工具，我们推导出一个易于处理的表达式在一般区域的成功传输概率。使用渐近近似，我们推导出封闭形式的成功传输概率在大延迟区域以及大，小用户密度区域。渐近结果表明，在这些渐近区域内，以延迟增加为代价，成功传输概率增加，能量消耗减少。本文的分析提供了一个新的理解的能量吞吐量延迟权衡大规模的高速缓存启用的无线网络中的大量内容交付。
2017-02-07 cs.IT math.IT
Closed-Form Delay-Optimal Power Control for Energy Harvesting Wireless System with Finite Energy Storage
在本文中，我们考虑延迟最优功率控制的能量收集无线系统与有限的能量存储。无线系统仅由具有突发数据到达的可再生能源供电，并且其特征在于数据队列和能量队列。我们考虑一个延迟最优功率控制问题，并制定了一个无限时域平均成本马尔可夫决策过程（MDP）。为了处理维数灾难，我们引入了一个虚拟的连续时间系统，并推导出封闭形式的近似优先级函数的离散时间MDP在各种操作制度。在此基础上，我们得到了一个在线的功率控制解决方案，它是自适应的信道状态信息，以及数据和能量队列状态信息。推导出的功率控制解决方案具有多级注水结构，其中水位由数据和能量队列长度共同确定。我们通过仿真表明，该方案具有显着的性能增益与各种基线相比。
2014-08-19 cs.IT math.IT
Stable Wireless Network Control Under Service Constraints
我们认为，设计的无线网络控制策略，特别注重结合稳定性与其他应用程序相关的要求。因此，我们因此追求成本函数为基础的方法，提供了灵活性，将特定的服务或应用程序的约束和要求。作为这种要求的典型例子，我们考虑减少缓冲区下溢的情况下，流媒体业务，和电池供电的节点的网络中的能源效率。与经典的吞吐量最优控制问题相比，这样的要求显著地使控制问题复杂化。我们提供了易于验证的理论条件的稳定性，此外，比较各种候选成本函数应用于无线网络与流媒体流量。此外，我们演示了如何将该框架可以应用于能源效率的路由问题，我们展示了我们的框架中的应用程序在跨层控制问题的无线多跳网络，使用先进的功率控制方案的干扰缓解，基于逐次凸逼近。在所有情况下，我们的控制框架的性能进行评估，使用广泛的数值模拟。
2017-07-18 cs.IT math.IT
Dynamic Network Service Selection in IRS-Assisted Wireless Networks: A Game Theory Approach
在这封信中，我们调查的动态网络服务提供商（SP）和服务选择的智能反射表面（IRS）辅助无线网络。在网络中，移动用户选择不同的网络资源，即，由不同SP提供的发射功率和IRS资源。为了分析用户的SP和网络服务选择，我们制定了一个进化博弈。在游戏中，用户（玩家）根据他们的效用调整他们对SP和服务的选择。利用复制动力学模型对用户的SP和服务适应进行建模，并分析了演化博弈的均衡。大量的模拟，以证明与分析结果的一致性和所提出的游戏方法的有效性。
2020-08-03 cs.GT cs.IT math.IT
Packet Speed and Cost in Mobile Wireless Delay-Tolerant Networks
提出并分析了一种移动无线时延容忍网络（DTN）模型，该模型中，无限多个节点最初按照均匀泊松点过程（PPP）放置在R^2上，然后沿着由线段组成的轨迹相互独立地移动，在形成泊松过程的时刻改变移动方向，每次从任意分布中选择一个新的移动方向;所有节点保持恒定速度。单个信息分组根据广泛类别的可能路由规则的成员，使用无线传输和在节点缓冲器上的逗留朝向给定方向行进。对于这个模型，我们计算的长期平均值的速度与数据包向其目的地和无线传输成本的累积率。由于问题的复杂性，我们采用两个直观的，简化的近似;模拟验证，近似误差通常很小。我们的研究结果量化的基本权衡存在于移动无线DTNs之间的数据包速度和数据包传输成本。这里开发的框架是通用的和多功能的，可以作为进一步调查的起点。
2018-02-28 cs.IT math.IT
Latency Fairness Optimization on Wireless Networks through Deep Reinforcement Learning
在本文中，我们提出了一种新的深度强化学习框架，以最大限度地提高用户的延迟公平性。为此，我们设计了一个新的版本的修改最大加权延迟优先（M-LWDF）算法，这是所谓的$β$ -M-LWDF，旨在满足用户公平性和平均延迟之间的适当平衡。这种平衡被定义为用户延迟的累积分布函数（CDF）上的可行区域，其允许识别不公平状态、可行公平状态和过度公平状态。仿真结果表明，我们提出的框架优于传统的资源分配技术的延迟公平性和平均延迟
2022-01-25 cs.IT math.IT
Delay Performance Optimization for Multiuser Diversity Systems with Bursty-Traffic and Heterogeneous Wireless Links
本文提出了一种跨层的方法来优化多用户分集系统的延迟性能与异构块衰落信道和延迟敏感的突发业务。我们认为时隙多用户系统的下行链路采用机会调度与公平的性能在介质访问（MAC）层和自适应调制和编码（AMC）与功率控制在物理层。假设个人用户缓冲区，暂时存储在MAC层的用户的到达流量，我们首先提出了一个大偏差为基础的统计模型来评估在用户缓冲区中的数据包的延迟约束违反。以最小化单个用户的延迟概率为目标，在目标分组出错率约束下，对AMC和功率控制模块进行优化。在量化反馈信道的情况下，我们还提出了一种基于恒功率AMC的机会调度方案。数值和仿真结果提供评估延迟性能的建议的自适应计划在多用户设置。
2009-02-07 cs.IT math.IT
Delay Performance of MISO Wireless Communications
本文利用随机网络演算分析统计时延约束下的MISO系统，给出服务过程闭式表达式与概率时延界，并比较波束成形、空时码和天线选择。
2017-07-25 cs.IT math.IT
Multiple Access Integrated Adaptive Finite Blocklength for Ultra-Low Delay in 6G Wireless Networks
针对6G网络超低时延需求，提出自适应有限块长框架，联合优化排队与传输时延及重传次数，结合免授权接入和M-DQN算法最小化平均空中时延，优于LTE和5G NR方案。
2024-07-17 cs.IT math.IT
Delay Performance of Multi-Antenna Multicasting in Wireless Networks
由于关键任务物联网（IoT）应用和以内容为中心的服务的出现，低延迟通信目前正引起人们的极大关注。深入了解延迟性能对于高效的无线系统设计和端到端延迟保证至关重要。在本文中，我们研究了物理层多天线多播的网络层性能，即，当相同的数据被同时传送给多个用户时。我们提供了一个统计特性的服务过程中的梅林变换，并获得概率延迟界限使用工具随机网络演算。此外，利用极值理论，我们的服务过程中，非常大的用户数量的特点，并推导出缩放定律的天线和/或用户的数量被带到无穷大。我们的研究结果可用于系统尺寸，以保证在无线多播网络的延迟要求。
2018-06-04 cs.IT cs.NI math.IT
Towards a Calculus for Wireless Networks
本文提出了一组新的结果，直接探索无线信道容量过程的特殊特性。一个吸引人的发现是，对于典型的衰落信道，其瞬时容量和累积容量都是轻尾的。这一发现的一个直接含义是，累积容量，随后的延迟和积压性能可以由一些指数分布，这是经常假设，但不合理的无线网络性能分析文献的上限。此外，各种界限推导出的累积容量和延迟约束容量的分布，考虑三个代表性的依赖结构的容量过程中，即共单调性，独立性，马尔可夫。针对无线信道容量过程过于复杂或缺乏详细信息的情况，将随机序引入到容量过程中，并在此基础上比较了时延和时延约束下的容量性能.此外，通信中的自干扰的影响，这是一个开放的问题，在随机网络演算（SNC），进行了研究，并得出了原始的结果。本文所得到的结果补充了SNC文献，便于其应用到无线网络和其扩展到一个演算的无线网络。
2017-05-10 cs.IT math.IT
Delay-Limited Cooperative Communication with Reliability Constraints in Wireless Networks
研究时变无线网络中时延受限协作通信的最优资源分配问题。出于实时应用程序，具有严格的延迟约束，我们开发了一个动态的合作策略，使网络资源的最佳利用，以实现目标中断概率（可靠性）为每个用户的平均功率约束。利用李雅普诺夫优化技术，我们首先提出了一个一般的框架来解决这个问题，然后推导出准封闭形式的解决方案，在文献中提出的几个合作协议。与以前的作品，我们的计划不需要先验知识的数据包到达，信道状态和节点的移动性过程的统计描述，并可以实现在一个在线的方式。
2009-10-07 cs.IT math.IT math.OC
QoS Provisioning in Large Wireless Networks
下一代移动通信系统中的服务质量（QoS）提供需要对延迟性能的深入理解。无线网络中的延迟受业务到达过程和服务过程的强烈影响，而业务到达过程和服务过程又取决于介质访问协议和信号与干扰加噪声比（SINR）分布。在这项工作中，我们刻画了泊松双极网络中的点过程的服务过程的条件分布。然后，我们提供了一个上界的延迟违反概率结合工具，从随机网络微积分和随机几何。此外，我们分析了统计约束下的延迟性能，使用有效容量公式。QoS要求，网络的几何形状和链路距离上的延迟性能的影响。我们的结果为保证大型无线网络中严格的延迟要求提供了有用的见解。
2018-04-19 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal CSMA-based Wireless Communication with Worst-case Delay and Non-uniform Sizes
载波侦听多路访问（CSMA）协议已被证明达到无线网络中数据通信的全容量区域，具有多项式复杂度。然而，目前的文献实现了吞吐量最优的指数延迟缩放与网络的大小，即使在一个简化的情况下，传输工作具有统一的大小。虽然CSMA协议的顺序最优的平均延迟已被提出的特定的拓扑结构，没有现有的工作可以提供最坏情况下的延迟保证，为每个作业在一般的网络设置，更不用说的情况下，当作业有非均匀的长度，而吞吐量最优仍然是有针对性的。在本文中，我们解决了这个问题，提出了一个两个时标的CSMA为基础的数据通信协议的速率控制，链路调度，作业传输和下降的多项式复杂度的动态决策。通过严格的分析，我们证明了该协议可以实现任意接近其离线最优的吞吐量效用的非均匀大小和最坏情况下的延迟保证的工作，与较长的最大允许延迟的折衷。
2014-01-15 cs.IT cs.NI math.IT
Decoding Delay Guarantees of Space Regulated Multiple Access Random Wireless Networks using Successive Interference Cancellation
Inria, INSA Lyon, CITI（法国国家信息与自动化研究所，里昂国立应用科学学院，信息与通信研究所）；INRIA-ENS（法国国家信息与自动化研究所，巴黎高等师范学院）；Telecom Paris（巴黎电信学院）
本文研究了无线网络中满足信号干扰噪声比阈值η_0的解码延迟保证问题，采用空域网络计算方法量化了蜂窝外网络上行链路的最坏传输解码延迟。
2026-09-21 cs.IT cs.NI math.IT
Reliability and Local Delay in Wireless Networks: Does Bandwidth Partitioning Help?
研究了无基础设施无线网络中带宽划分对网络可靠性和时延性能的影响。可靠性性能的特征在于满足一定的可靠性（中断）约束的并发传输的密度和所谓的本地延迟的延迟性能，定义为成功发送数据包所需的时隙的平均数量。我们专注于超可靠制度的目标中断概率接近0。BWP具有两个相互冲突的效果：当在多个频带上划分并发传输时，干扰减少，但是如果要保持数据率恒定，则由于分配的带宽较小，信号干扰比（SIR）要求增加。相反，如果SIR要求保持不变，BWP会降低数据率，进而增加本地延迟。对于这两种方法与自适应和固定的SIR要求，我们推导出封闭形式的表达式的本地延迟和可靠传输的最大密度在超可靠制度。我们的分析表明，在超可靠制度，BWP导致可靠性延迟权衡。
2019-09-03 cs.IT cs.NI math.IT
Delay-Energy lower bound on Two-Way Relay Wireless Network Coding
网络编码是一种新颖的解决方案，它通过代数运算混合业务流，显著提高无线网络的吞吐量和能量消耗。在传统的网络编码方案中，数据包在传输之前必须等待来自其他源的数据包被编码。等待和编码方案将自然地导致在有限缓冲器中的分组丢失率。我们将提出增强型网络编码（ENC），在连续时域中的ONC的扩展。在ENC中，中继发送编码和未编码的分组以减少延迟。作为交换，在传输未编码的分组时消耗更多的能量。ENC是一种在给定能量约束下实现最小平均时延和零丢包率的实用算法。建立了一般更新过程排队的ENC系统模型。特别是，我们将表明，平均延迟和能量之间存在一个基本的权衡。我们还将给出这个折衷曲线的下限的分析结果，这可以通过ENC来实现。
2014-01-24 cs.IT cs.NI math.IT
Multiple Service providers sharing Spectrum using Cognitive Radio in Wireless Communication Networks
目前对频谱的利用效率很低;因此，如果使用得当，目前可用的频谱并不短缺。因此，预计无线电系统之间更灵活地使用频谱和频谱共享将是促进未来系统成功实施的关键因素。认知无线电被认为是解决频谱共享问题最智能、最有前途的技术。在本文中，我们考虑的频谱共享技术之间的用户的服务提供商共享的许可频谱的许可服务提供商。结果表明，该技术降低了呼叫阻塞率，提高了频谱利用率。
2012-10-12 cs.IT cs.NI math.IT
FiWi Access Networks Based on Next-Generation PON and Gigabit-Class WLAN Technologies: A Capacity and Delay Analysis (Extended Version)
当前的无源光网络（PON）演进为下一代PON，其中高速10+ Gb/s时分复用（TDM）和长距离波长广播/路由波分复用（WDM）PON是有希望的近期候选者。另一方面，基于帧聚合技术的下一代无线局域网（WLAN）将利用物理层增强，从而产生以太网级甚高吞吐量（VHT）WLAN。在本文中，我们开发了一个分析框架，用于评估各种路由算法的容量和延迟性能的融合光纤无线（FiWi）宽带接入网络的基础上不同的下一代PON和一个多无线电多信道WLAN网状前端。我们的框架是非常灵活的，并结合了任意的帧大小分布，流量矩阵，光/无线传播延迟，数据率，和光纤故障。我们验证了我们的概率分析的准确性，通过模拟的无线和无线光无线操作模式的各种FiWi网络架构下的对等，上游，统一和不统一的交通情况。结果表明，我们提出的优化FiWi路由算法（OFRA）优于最小（无线）跳和延迟路由的吞吐量平衡和不平衡的流量负载方面，在一个小到中等的流量负载的平均延迟略有增加的代价。
2013-11-04 cs.IT cs.NI math.IT
Age-Delay Tradeoffs in Single Server Systems
信息新鲜度和低延迟通信对于许多新兴应用来说很重要。虽然信息年龄（AoI）用作信息新鲜度的度量，但是分组延迟是通信延迟的传统度量。我们证明，有一个自然的AOI和数据包延迟之间的权衡。我们考虑一个单一的服务器系统，其中最多一个更新数据包可以在同一时间提供服务。系统设计者控制分组得到服务的顺序和具有给定服务速率的服务时间分布。我们分析了两个权衡问题，最大限度地减少数据包延迟和数据包延迟的方差，分别受到平均年龄的限制。我们证明了一个强大的年龄延迟和年龄延迟方差权衡，其中，作为平均年龄接近其最小值，延迟和它的方差接近无穷大。我们表明，最小化平均年龄的服务时间分布，必须有一个无界的秒的时刻。
2019-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
Rate Control for Wireless-Powered Communication Network with Reliability and Delay Constraints
我们考虑一个两相无线供电的通信网络下Nakagami-m衰落，无线能量传输过程中首先供电的传感器节点，然后使用这种能量来传输其数据的无线信息传输阶段。我们探讨了一个固定的传输速率计划，旨在应付系统的可靠性和延迟的限制，同时达到最佳的无线能量传输和无线信息传输块长度的封闭形式的近似。然后，一个更详细的速率控制策略，利用现成的电池充电信息的建议和结果证明其出色的性能相比，固定的传输速率，其中没有电池充电信息。它甚至达到了接近于在发送端需要完整信道状态信息的理想方案的平均速率性能。数值结果表明，在目的地的天线数量越多的积极影响，并证明，更大的可靠性约束，平均消息大小越小，最佳信息块长度越小。最后，我们证实了使用渐进块长度公式作为非渐进有限块长度结果的近似的适当性。
2019-08-30 cs.IT cs.NI math.IT
Connectivity, Percolation, and Information Dissemination in Large-Scale Wireless Networks with Dynamic Links
我们调查的问题，传播广播消息在无线网络中的时变链路从一个基于解析的角度来看。使用一个基于随机几何图形的无线网络模型与动态开-关链接，我们表明，传播广播信息的延迟表现出两个行为制度，对应于底层网络连接的相变。当动态网络处于亚临界阶段时，忽略传播延迟，延迟与发送器和接收器之间的欧几里得距离成线性比例。当动态网络处于超临界阶段时，延迟与距离呈次线性关系。最后，我们表明，在一个不可忽略的传播延迟的存在下，信息传播的延迟尺度与欧几里德距离在亚临界和超临界制度，与率的线性缩放是不同的两个制度。
2009-02-25 cs.IT cs.NI math.IT
Every-user delay guarantee for wireless multiple access systems
在多址接入系统中，用户对服务质量服务质量（QoS）的要求通常是不同的，在分配系统的共享资源时，必须考虑到不同的要求。本文考虑了多址系统中的一种QoS标准--时延，并结合信息论和排队论，试图分析多址系统是否能满足不同用户的时延要求。对于具有相同的传输功率的用户，我们证明，只有$N$不等式是必要的检查，和不同的传输功率的用户，我们提供了一个多项式时间的算法，这样的决定。在系统不能满足所有用户时延要求的情况下，证明了只要总功率大于某个门限，在功率重新分配的情况下，总有一种方法可以调整每个用户的发射功率，使系统时延可行.
2013-11-19 cs.IT cs.NI math.IT
Age-Delay Tradeoffs in Queueing Systems
我们考虑一个M服务器系统，其中每个服务器可以在最多一个更新数据包的时间。系统设计者控制（1）调度-分组得到服务的顺序，（2）路由-到达的更新分组加入服务的服务器，以及（3）具有固定服务速率的服务时间分布。给定一个固定的更新生成过程中，我们证明了一个强大的年龄延迟和年龄延迟方差权衡，其中，作为平均AoI接近其最小值，数据包延迟及其方差接近无穷大。为了证明这一结果，我们考虑了M服务器系统的两种特殊情况，即具有抢占式服务的后来先服务器的单服务器系统和无限服务器系统。在这两种情况下，我们推导出充分的条件表明，三个重尾服务时间分布，即帕累托，对数正态分布，威布尔，渐近最小化的平均AoI作为他们的尾巴越来越重，并建立年龄延迟权衡结果。我们提供了一个直观的解释，为什么这样一个看似违反直觉的年龄延迟权衡是自然的，它应该存在于许多系统。
2019-11-11 cs.IT cs.NI math.IT
Enhanced HARQ for Delay Tolerant Services in Mobile Satellite Communications
我们的论文的目的是提高效率（在吞吐量或系统容量方面）的移动卫星通信。在这种情况下，我们提出了一种增强的混合自动重传请求（HARQ）的延迟容忍服务。我们的建议使用的互信息的估计。我们评估所提出的方法的性能为陆地移动卫星信道通过模拟。与经典的增量冗余（IR）HARQ方案所获得的结果进行比较。我们提出的技术，表现出更好的性能，在效率方面，同时保持一个可接受的延迟服务。
2015-03-17 cs.IT cs.NI math.IT
Codebook-Based SDMA for Coexistence with Fixed Wireless Service
用于高级国际移动电信（IMT）的频带的一部分当前被分配给固定无线服务（FWS），诸如固定服务（FS）、固定卫星服务（FSS）或固定无线接入（FWA），这需要在两个系统之间共享频率。由于其高吞吐量性质，SDMA是高级IMT的候选者。本文提出了一种系统化的预编码器码本设计，用于与现有FWS共享频谱的SDMA。基于受害方FWS系统的估计方向角，干扰发射机自适应地构造在方向角上形成发射零点的码本，同时满足正交波束成形约束。我们不仅得到渐近吞吐量缩放定律，但也吞吐量损失的上界分析性能损失的建议SDMA相对于流行的SDMA称为每用户单位速率控制（PU2RC）。此外，我们开发了一种评估保护距离的方法，以分析所提出的方法的频谱共享性能。保护距离的仿真结果表明，所提出的SDMA有效地共享频谱与FWS系统通过减少保护距离到66%以上。虽然我们提出的SDMA总是有较低的吞吐量相比，PU2RC在非共存的情况下，它提供了一个有趣的机会，重用频谱已经分配给FWS。
2010-10-20 cs.IT cs.NI math.IT
Standalone Deployment of a Dynamic Drone Cell for Wireless Connectivity of Two Services
我们对待的设置，其中两个优先级的无线服务类提供在给定的区域由无人机小小区（DSC）。具体而言，我们认为宽带（BB）用户具有高优先级和可靠性的要求，与随机接入机器类型通信（MTC）设备共存。无人机利用无线资源的正交切片和动态水平机会定位（D-HOP）的组合来服务两种连接类型。我们将D-HOP视为随机BB用户位置上的计算几何函数，这需要仔细调整部署参数以始终确保MTC服务。使用信息理论的方法，我们优化DSC部署属性和无线电资源分配的目的，最大化的BB用户的平均速率。在尊重严格的双重服务的要求，我们分析了系统性能是如何受到随机用户定位和密度，拓扑结构和可靠性约束的组合。数值结果表明，这种方法优于静态DSC，适合相同的覆盖范围的限制，在城市环境中具有出色的性能。
2021-01-24 cs.IT cs.NI eess.SP
Q-CSMA: Queue-Length Based CSMA/CA Algorithms for Achieving Maximum Throughput and Low Delay in Wireless Networks
最近，它已被证明，CSMA型随机接入算法可以实现最大可能的吞吐量在ad hoc无线网络。然而，这些算法假设一个理想化的连续时间CSMA协议，冲突永远不会发生。此外，仿真结果表明，这些算法的延迟性能可以是相当差的。另一方面，虽然一些简单的算法（如贪婪最大调度的分布式近似）可以产生更好的延迟性能为一个大的集合的到达率，他们可能只达到一小部分的容量区域一般。在本文中，我们提出了一个离散时间版本的CSMA算法。我们的研究结果的核心是一个离散时间分布式随机算法，这是基于所谓的格劳伯动力学从统计物理，其中多个链接被允许在一个单一的时隙更新其状态的概括。该算法生成无冲突的传输调度，同时明确考虑冲突的协议的控制阶段，从而放松了完美的CSMA假设。更重要的是，该算法允许我们将机制，导致非常好的延迟性能，同时保持吞吐量最优属性。它还解决了与无线网络相关的隐藏和暴露终端问题。
2009-12-16 cs.IT cs.NI math.IT
Throughput and Delay Analysis of Wireless Caching Helper Systems with Random Availability
在本文中，我们研究了无线缓存系统中突发流量和缓存助手随机可用性的影响。更明确地说，我们认为一个一般的系统组成的缓存助手与其专用用户在附近和另一个非专用用户请求的内容。非专用用户和助手都具有有限的存储能力。当用户无法在自己的缓存中找到所请求的内容时，则其请求应由缓存助手或大型数据中心提供。假设突发请求从其专用目的地到达缓存助手，其服务于其他用户的可用性受到请求速率的影响，这将进一步影响系统吞吐量和非专用用户所经历的延迟。考虑到缓存助手的请求到达率、用户的请求概率和数据中心的可用性，我们表征了所考虑系统的最大加权吞吐量和每个数据包的平均延迟。我们的研究结果提供了基本的见解，在吞吐量和延迟的行为，这样的系统，这是必不可少的进一步调查，在更大的拓扑结构。
2017-08-31 cs.IT cs.NI math.IT
Delay-Aware Wireless Network Coding in Adversarial Traffic
我们分析了一个无线线路网络采用无线网络编码。两个端节点通过中继交换它们的分组。虽然中继站处的分组在到达时可能找不到其编码对，但是可以通过等待与来自另一侧的分组进行编码来降低传输成本。为了在降低的传输成本和延迟引起的成本之间取得平衡，需要确定发送未编码分组或等待编码的调度算法。由于高度不确定的流量注入，调度没有假设的流量是至关重要的。本文提出了一种随机在线调度算法的中继在任意业务，这可以是非平稳或对抗。该算法的期望总代价（包括传输代价和时延代价）至多为最小可达总代价的e/（e-1）~ 1.58倍。特别是，所提出的算法是通用的，在这个意义上，该比率是独立的流量。该算法具有通用性，可以在多中继网络中的每个中继上以相同的比例分布式实现。此外，该算法是对经典的滑雪板在线租赁算法的推广。
2020-06-14 cs.IT cs.NI math.IT
HARQ Delay Minimization of 5G Wireless Network with Imperfect Feedback
针对5G NR非理想反馈下HARQ时延难满足URLLC要求的问题，提出结合AFD与最优传输长度的时延最小化方法，经M/G/1排队模型分析与数值验证，可实现显著性能增益并降低中断概率。
2023-05-04 cs.IT cs.SY eess.SY
On Capacity and Delay of Wireless Networks with Node Failures
State Key Laboratory of Integrated Service Networks, Xidian University（西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室）
研究了节点故障对无线网络容量和延迟的影响，发现两者均随节点数量和故障概率变化，证明即使有冗余节点，故障网络容量仍低于无故障网络，且容量与延迟的最优权衡仍保持O(1)。
2026-05-12 cs.DC cs.IT cs.NI
