This paper introduces a wireless communication protocol for industrial control systems that uses channel quality awareness to dynamically create network-device cooperation and assist the nodes in momentary poor channel conditions. To that point, channel state information is used to identify nodes with strong and weak channel conditions. We show that strong nodes in the network are best to be served in a single-hop transmission with transmission rate adapted to their instantaneous channel conditions. Meanwhile, the remainder of time-frequency resources is used to serve the nodes with weak channel condition using a two-hop transmission with cooperative communication among all the nodes to meet the target reliability in their communication with the controller. We formulate the achievable multi-user and multi-antenna diversity gain in the low-latency regime, and propose a new scheme for exploiting those on-demand, in favor of reliability and efficiency. The proposed transmission scheme is therefore dubbed adaptive network-device cooperation (ANDCoop), since it is able to adaptively allocate cooperation resources while enjoying the multi-user diversity gain of the network. We formulate the optimization problem of associating nodes to each group and dividing resources between the two groups. Numerical solutions show significant improvement in spectral efficiency and system reliability compared to the existing schemes in the literature. System design incorporating the proposed transmission strategy can thus reduce infrastructure cost for future private wireless networks.

中文翻译：

---

利用多样性实现超可靠和低延迟的无线控制

本文介绍了一种用于工业控制系统的无线通信协议，该协议使用信道质量感知来动态创建网络-设备协作并在瞬时信道条件不佳的情况下协助节点。至此，信道状态信息用于识别具有强和弱信道条件的节点。我们表明，网络中的强节点最好在单跳传输中得到服务，传输速率适合它们的瞬时信道条件。同时，剩余的时频资源用于为信道条件较弱的节点服务，采用两跳传输，所有节点之间协同通信，满足与控制器通信的目标可靠性。我们制定了在低延迟机制下可实现的多用户和多天线分集增益，并提出了一种新的方案来利用这些点播，有利于可靠性和效率。所提出的传输方案因此被称为自适应网络设备合作（ANDCoop），因为它能够在享受网络的多用户分集增益的同时自适应地分配合作资源。我们制定了将节点关联到每个组并在两个组之间分配资源的优化问题。与文献中的现有方案相比，数值解显示出频谱效率和系统可靠性的显着改进。因此，结合提议的传输策略的系统设计可以降低未来专用无线网络的基础设施成本。并提出了一种新的方案来利用那些点播，有利于可靠性和效率。所提出的传输方案因此被称为自适应网络设备合作（ANDCoop），因为它能够在享受网络的多用户分集增益的同时自适应地分配合作资源。我们制定了将节点关联到每个组并在两个组之间分配资源的优化问题。与文献中的现有方案相比，数值解显示出频谱效率和系统可靠性的显着改进。因此，结合提议的传输策略的系统设计可以降低未来专用无线网络的基础设施成本。并提出了一种新的方案来利用那些点播，有利于可靠性和效率。所提出的传输方案因此被称为自适应网络设备合作（ANDCoop），因为它能够在享受网络的多用户分集增益的同时自适应地分配合作资源。我们制定了将节点关联到每个组并在两个组之间分配资源的优化问题。与文献中的现有方案相比，数值解显示出频谱效率和系统可靠性的显着改进。因此，结合提议的传输策略的系统设计可以降低未来专用无线网络的基础设施成本。所提出的传输方案因此被称为自适应网络设备合作（ANDCoop），因为它能够在享受网络的多用户分集增益的同时自适应地分配合作资源。我们制定了将节点关联到每个组并在两个组之间分配资源的优化问题。与文献中的现有方案相比，数值解显示出频谱效率和系统可靠性的显着改进。因此，结合提议的传输策略的系统设计可以降低未来专用无线网络的基础设施成本。所提出的传输方案因此被称为自适应网络设备合作（ANDCoop），因为它能够在享受网络的多用户分集增益的同时自适应地分配合作资源。我们制定了将节点关联到每个组并在两个组之间分配资源的优化问题。与文献中的现有方案相比，数值解显示出频谱效率和系统可靠性的显着改进。因此，结合提议的传输策略的系统设计可以降低未来专用无线网络的基础设施成本。我们制定了将节点关联到每个组并在两个组之间分配资源的优化问题。与文献中的现有方案相比，数值解显示出频谱效率和系统可靠性的显着改进。因此，结合提议的传输策略的系统设计可以降低未来专用无线网络的基础设施成本。我们制定了将节点关联到每个组并在两个组之间分配资源的优化问题。与文献中的现有方案相比，数值解显示出频谱效率和系统可靠性的显着改进。因此，结合提议的传输策略的系统设计可以降低未来专用无线网络的基础设施成本。