The diversity-multiplexing tradeoff of the symmetric MIMO half-duplex relay channel
由于扩展部分中的一个方程中的错误，本文已被撤回。
2010-06-08 cs.IT math.IT
An Achievable Rate Region for a Two-Relay Network with Receiver-Transmitter Feedback
我们考虑一个具有两个中继和一个从接收端到发送端的反馈链路的中继网络。为了获得可扩展性结果，我们使用压缩和转发和随机合并技术结合确定性合并和限制解码。此外，我们使用联合解码技术来解码中继的压缩信息，以达到更高的速率在接收端。
2011-09-07 cs.IT math.IT
Transmit Signal and Bandwidth Optimization in Multiple-Antenna Relay Channels
在多天线中继信道中考虑了发射信号和带宽的优化。假设所有终端都有信道状态信息，全双工中继下的割集容量上界和解码转发速率通过将它们表示为凸优化问题来评估。对于半双工中继，带宽分配和发送信号联合优化。此外，可实现的速率的基础上的压缩和转发传输策略，使用率失真和Wyner-Ziv压缩方案。据观察，当中继接近源，解码和转发几乎是最佳的，而压缩和转发实现良好的性能时，中继接近目的地。
2010-01-18 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoffs in MIMO Relay Channels
研究了准静态慢衰落环境中具有多天线终端的多跳中继信道。对于全双工和半双工中继的基本分集复用权衡（DMT）进行了分析。结果表明，虽然解码和转发（DF）中继实现最佳DMT在全双工中继的情况下，动态解码和转发（DDF）协议是必要的，以实现最佳DMT，如果中继被约束为半双工操作。对于后者的情况下，静态协议被认为是以及，相应的可实现的DMT性能的特点。
2008-08-14 cs.IT math.IT
Joint Transmit Precoding for the Relay Interference Broadcast Channel
蜂窝系统中的中继是干扰受限的。当中继与传输策略联合优化时，实现了最高的端到端和速率。不幸的是，干扰将链路耦合在一起，使得联合优化具有挑战性。此外，当一些链路具有主导的第一链路而其他链路具有主导的第二链路时，端到端多跳性能对速率失配敏感。本文提出了一种在中继干扰广播信道（基于中继的蜂窝系统的通用模型）的发射机和中继站处设计线性发射预编码器的算法，以最大化端到端和速率。首先，中继被设计为最大化第二跳和速率。接下来，近似的端到端的速率，取决于分时分数和第二跳的速率被用来制定一个总和效用最大化的问题，设计的发射机。该问题通过迭代地最小化均方误差的加权和来解决。最后，调整发射机处的发射预编码器的范数以消除速率失配。该算法允许分布式实现，并具有快速收敛。仿真结果表明，该算法的性能优于单跳干扰管理策略的合理应用分别在两跳。
2012-09-21 cs.IT math.IT
Buffer-Aided Relaying For The Two-Hop Full-Duplex Relay Channel With Self-Interference
在本文中，我们研究了两跳全双工（FD）中继信道的自干扰和衰落，这是由一个源，一个FD中继，和一个目的地，其中不存在直接的源-目的地链路和FD中继被削弱的自干扰。对于这个信道，我们提出了三个缓冲器辅助中继方案与自适应接收-发送在FD中继的情况下，当源和中继都执行自适应功率分配，固定功率分配，和固定速率传输，分别。所提出的缓冲器辅助中继方案通过使FD中继能够基于接收、发送和自干扰信道的质量在给定时隙中自适应地选择接收、发送或同时接收和发送，显著地提高了所考虑的中继信道的可实现速率和吞吐量。我们的数值计算结果表明，显着的性能增益，实现使用建议的缓冲区辅助中继计划相比，传统的FD中继，其中FD中继被迫总是同时接收和发送，和缓冲区辅助半双工中继，其中半双工中继不能同时接收和发送。
2017-04-11 cs.IT math.IT
Guiding Blind Transmitters: Degrees of Freedom Optimal Interference Alignment Using Relays
发射机处的信道状态信息（CSI）（CSIT）对于干扰对齐方案以实现无线网络的最佳自由度（DoF）是重要的。本文研究了当发射机在没有ISIT可用的意义上是盲的时，半双工中继对X信道和干扰信道的自由度（DoF）的影响。特别是，它示出，添加具有全球CSI的中继节点的通信模型是足以恢复的自由度，这是最佳的这些模型与全球CSI在发射机。中继节点本质上帮助引导所发送的信号的方向，以促进干扰对准，从而利用CSIT实现最佳DoF。研究了一般的MxN X中继信道和K用户干扰信道，建立了在CSIT下实现最优DoF所需的中继天线数和中继数目的充分条件.使用中继，可以在有限信道使用中实现最佳DoF。中继只有延迟CSI的情况下的自由度也进行了研究，它表明，延迟CSI在中继的最佳自由度与全CSIT不能实现。研究了X通道和干扰通道的特殊情况，以获得进一步的设计见解。
2013-04-21 cs.IT math.IT
A Full-Diversity Beamforming Scheme in Two-Way Amplified-and-Forward Relay Systems
考虑一个简单的双向中继信道，其中两个单天线源通过多天线中继交换信息。针对这种情况，现有的能够实现全分集阶数的方法都是基于天线/中继选择的，其中波束形成的难点在于单个波束形成器需要服务于两个目的地。在本文中，我们提出了一种新的全分集波束形成方案，确保中继信号在两个目的地的相干组合。分析和数值结果表明，该方案可以优于现有的一个基于天线选择。
2014-05-28 cs.IT math.IT
Achievable Diversity-Rate Tradeoff of MIMO AF Relaying Systems with MMSE Transceivers
研究了多输入多输出放大转发中继系统中基于最小均方误差（MMSE）的最优收发器的分集阶数。虽然分集复用折衷（DMT）分析准确地预测了MMSE接收机对于正复用增益的行为，但事实证明，对于固定速率的情况，通过DMT的性能是非常不可预测的，因为MMSE策略表现出复杂的速率相关行为。在本文中，我们建立了MIMO AF中继系统的分集率权衡性能的MMSE收发机作为一个封闭的形式为所有固定的速率，从而提供了一个完整的表征的分集阶数与DMT的早期工作。
2013-12-16 cs.IT math.IT
Error Performance and Diversity Analysis of Multi-Source Multi-Relay Wireless Networks with Binary Network Coding and Cooperative MRC
本文对多源多中继网络编码协作分集协议进行了理论分析、设计和性能评估。这些协议是有用的，以抵消频谱效率低的重复为基础的合作。我们提供了一个通用的分析框架，分析和设计的无线网络使用解调和转发（DemF）协议与二进制网络编码（NC）在中继和合作最大比合并（C-MRC）在目的地。我们的系统模型包括一个任意数量的中继，提供两个合作水平：i）完全合作的中继，推迟自己的数据帧的传输，以帮助通过DemF中继和二进制NC的源的传输;和ii）部分合作的中继，利用NC传输自己的数据帧以及从源接收的数据包。继电器可以适用于NC上的不同子集的源，这是不平等的多样性订单提供的来源。选择要组合的数据包的准则，即，给出了实现所需分集阶数的网络码。我们的研究表明，部分合作中继提供没有贡献的多样性秩序的来源。理论研究结果和设计指导方针进行了验证，通过广泛的蒙特卡罗模拟。
2013-03-21 cs.IT math.IT
Joint Transmit Diversity Optimization and Relay Selection for Cooperative MIMO Systems using Discrete Stochastic Algorithms
针对译码转发（DF）协作MIMO系统，提出了一种基于离散随机优化的联合发射分集选择（TDS）和中继选择（RS）算法，TDS和RS联合进行，采用连续最小二乘信道估计（CE），所有节点均采用线性最小均方误差（MMSE）接收机，中继间无需通信。通过比特出错率（BER）的比较和多样性分析，所提出的方案的性能进行评估，并收敛到最佳的穷举解。
2013-06-10 cs.IT math.IT
The Impact of Coherence Diversity on MIMO Relays
本文研究了具有不同链路相干时间的MIMO中继，这是一种经常发生的情况，例如，中继信道中的节点并不都具有相同的移动性，或者某些节点周围的散射体与其他节点周围的散射体相比具有不同的移动性。尽管它的实际意义，这种情况下，被称为相干分集，还没有被研究中的中继信道。本文研究了MIMO中继的性能，提出了相干分集下的有效传输策略。由于相干时间对信道训练有显著影响，因此我们不假设信道状态免费提供给解码器;所有信道训练资源都在计算中考虑。在源处采用乘积叠加技术，当中继器和目的地具有不同的训练要求时，该技术允许更有效地使用自由度。不同的配置的相干时间进行了研究。有趣的情况下，不同的链接相干间隔是不是一个多个彼此，因此相干间隔不对齐，进行了研究。中继调度与产品叠加相结合，以获得进一步的增益在自由度。在存在多个并行中继的情况下，进一步研究了相干分集的影响。
2023-03-08 cs.IT math.IT
On the Diversity-Multiplexing Tradeoff in Multiple-Relay Network
本文研究了多中继网络的建立，其中$K$半双工多天线中继协助一个/多个多天线发射机和多天线接收机之间的传输。每两个节点被假定为连接通过准静态瑞利衰落信道，或断开。本文提出了一种基于放大转发中继的新方案，我们称之为\textit{random sequential}（RS）。我们证明了对于一般的多天线多中继网络，所提出的方案实现了最大的分集增益。此外，我们推导出一般单天线多中继网络的建议RS方案的分集复用权衡（DMT）。结果表明，对于单天线两跳多址多中继（$K>1$）网络（发射机和接收机之间没有直接链路），所提出的RS方案实现了最佳DMT。然而，对于多址单中继设置的情况下，我们表明，RS方案减少到天真的放大和转发中继，并不是最佳的DMT方面，而动态解码和转发方案被证明是最佳的这种情况下。
2008-06-08 cs.IT math.IT
Amplify-and-Forward Full-Duplex Relay with Power Splitting-Based SWIPT
针对放大转发全双工中继网络，提出了一种基于功率分配的无线信息和功率同步传输的虚拟收获-发送模型和收获-发送-存储模型。中继节点采用由两个可充电电池组成的电池组。通过在每个传输块的两个连续时隙中在用于充电和放电的两个电池之间周期性地切换，每个块中的所有收集的能量已经被应用于虚拟收集-传输模型中的全双工传输。通过采用能量调度，中继节点在块级的收集、中继、收集-中继和空闲行为之间切换，使得块中收集的能量的一部分可以在收集-发送-存储模型中被调度用于未来使用。一个贪婪的切换策略被设计来实现收获-传输-存储模型，其中FDR节点发送时，其剩余能量确保在目的地解码。数值结果验证了所提出的方案的中断性能。
2016-07-05 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in Multi-Antenna Multi-Relay Networks: Improvements and Some Optimality Results
本文研究的好处放大转发（AF）中继在多天线无线网络的设置。随机顺序（RS）中继的概念以前在文献中介绍，并表明，它实现了最大的分集增益在一般的多天线网络。在这里，我们表明，随机酉矩阵乘法在中继节点授权RS计划，以实现更好的分集复用权衡（DMT）相比，传统的AF中继。首先，我们研究了多天线全双工单中继两跳网络的情况下，我们表明，RS达到最佳DMT。应用这一结果，我们得到了一个新的可实现的DMT的情况下，多天线半双工并行中继网络。有趣的是，事实证明，RS方案的DMT对于多天线两个并行非干扰半双工中继的情况是最佳的。接下来，我们表明，随机酉矩阵乘法也提高了DMT的非正交AF中继方案的情况下，多天线单中继信道。最后，我们研究了一般情况下的多天线全双工中继网络，并推导出一个新的下界的DMT使用RS计划。
2009-12-20 cs.IT math.IT
Adaptive Mode Selection in Bidirectional Buffer-aided Relay Networks with Fixed Transmit Powers
我们考虑一个双向网络，其中两个用户交换信息的帮助下，一个缓冲器辅助中继。在用户1和用户2之间没有直接链路的这种网络中，存在六种可能的传输模式，即，四种点对点模式（用户1到中继、用户2到中继、中继到用户1、中继到用户2）、多址模式（两个用户到中继）和广播模式（中继到两个用户）。由于中继站处的缓冲能力，网络中的传输不限于遵守预定义的调度，并且因此，可以基于所涉及的链路的瞬时信道状态信息（CSI）自适应地使用双向中继网络中的所有传输模式。对于所考虑的网络，假设固定的用户和中继的发送功率，我们推导出最佳的传输模式选择策略，最大化的总和速率。所提出的策略在每个时隙中基于瞬时CSI从六种可能的传输模式中选择一种。仿真结果证实了所提出的协议相比，现有的协议的有效性。
2013-06-12 cs.IT math.IT
On the Diversity Order and Coding Gain of Multi-Source Multi-Relay Cooperative Wireless Networks with Binary Network Coding
研究了一种采用二进制调制和二进制网络编码的多源多中继协作无线网络。系统模型包括：i）中继站处的解调转发协议，其中转发接收到的分组而不管它们的可靠性;以及ii）目的地处的最大似然最优解调器，其考虑中继站处可能的解调错误。推导出了端到端错误概率的渐近紧闭表达式，该表达式清晰地反映了每个信源的分集阶数和编码增益。与文献中的其他论文不同，所提出的框架具有三个主要的可区分的特征：i）它对一般网络拓扑和任意二进制编码向量是有用的; ii）它显示了网络编码和两跳转发协议如何影响分集阶数和编码增益;以及ii）它考虑了现实的衰落信道和中继处的解调误差。该框架提供了三个主要结论：i）每个源实现等于网络码的分离向量的分集阶数; ii）每个源的编码增益随着中继处的混合分组的数量而减小;以及iii）如果目的地不能考虑中继处的解调错误，则其损失了大约一半的分集阶数。
2012-04-23 cs.IT math.IT
A Buffer-aided Successive Opportunistic Relay Selection Scheme with Power Adaptation and Inter-Relay Interference Cancellation for Cooperative Diversity Systems
在本文中，我们考虑一个简单的合作网络组成的源，目的地和一个集群的解码和转发半双工中继。在每个时隙，源和（可能的）一个中继分别向另一个中继和目的地发送分组，导致中继间干扰（IRI）。在这项工作中，在继电器的缓冲区的帮助下，我们减轻了IRI的不利影响，通过干扰消除。更具体地说，我们提出了最小功率计划，最大限度地减少了IRI取消计划下每个时隙的总能量消耗。除了最小化能量消耗，最小功率选择方案，也提供了更好的吞吐量和更低的中断概率比现有的作品在文献中。这是第一次，干扰消除相结合的缓冲器辅助中继和功率自适应，以减轻IRI和最小化的能量消耗。新的中继选择策略分析中断概率和多样性，通过建模的马尔可夫链（MC）的中继缓冲区的演变。我们构造的MC的状态转移矩阵，从而获得的稳定状态，我们可以表征中断概率。所提出的方案优于相关国家的最先进的中继选择方案的吞吐量，多样性和能源效率，通过例子证明。
2014-07-17 cs.IT math.IT
MIMO Two-way Relay Channel: Diversity-Multiplexing Tradeoff Analysis
考虑了多跳双向中继信道，其中所有终端都配备有多个天线。假设独立的准静态瑞利衰落信道和信道状态信息可在接收机，我们表征的最佳分集复用增益权衡（DMT）曲线的全双工中继终端。它示出的最佳DMT可以通过压缩和转发类型的中继策略，其中中继量化其接收到的信号，并发送相应的信道码字。值得注意的是，利用该传输协议，在相反方向上的两个传输可以同时实现它们各自的单用户最优DMT性能，尽管它们对彼此造成干扰。基于该方案在双向中继信道下的最优性，提出了一种新的适用于单向多跳MIMO中继信道的动态压缩转发（DCF）协议，并证明了该方案具有最优的DMT性能.
2008-12-18 cs.IT math.IT
Diversity Multiplexing Tradeoff of the Half-duplex Slow Fading Multiple Access Channel based on Generalized Quantize-and-Forward Scheme
研究了半双工慢衰落多址接入中继信道（HD-MARC）下广义量化转发（GQF）中继方案的分集复用折衷（DMT）问题。压缩和转发（CF）方案已被证明，以实现最佳的DMT时，中继的目的地链路的信道状态信息（CSI）是在中继。然而，由于无线系统的实际考虑，在中继处具有中继-目的地链路的CSI并不总是可能的。相比之下，在这项工作中，DMT的GQF方案推导没有中继目的地链路CSI在中继。它示出，即使没有知识的中继目的地CSI，GQF计划实现相同的DMT，实现CF计划与CSI的全部知识。
2014-06-20 cs.IT math.IT
A Simple Distributed Antenna Processing Scheme for Cooperative Diversity
在这封信中，多个中继信道的性能进行了分析的情况下，其中多个天线部署在中继。研究了中继站采用两种不同天线处理技术的简单重复编码解码转发协议。天线组合技术是用于接收的最大比组合（MRC）和用于发射的发射波束成形（TB）。结果表明，这些分布式天线组合技术可以利用全空间分集的中继信道，而不管在每个中继的中继和天线的数量，并提供显着的功率增益超过分布式空时编码技术。
2008-02-19 cs.IT math.IT
Multi-Pair Two-Way Relay Network with Harvest-Then-Transmit Users: Resolving Pairwise Uplink-Downlink Coupling
双向中继是提高无线网络频谱效率的有效途径，但中继用户距离的不均衡可能导致邻近用户的无线功率过大。为了利用过多的功率，可以应用最近提出的收集然后发送技术。然而，众所周知的是，采集然后发送为用户引入了上行链路-下行链路耦合。由于无线供电双向中继网络中成对用户之间的相互依赖关系和多个用户对之间的干扰，无线供电双向中继网络存在独特的成对上下行耦合，因此，联合上下行网络设计具有重要意义。为此，对于一对用户的情况下，我们表明，可以获得全局最优解。针对一般的多对用户情况，基于凸规划的秩约束差分，提出了一种具有有效初始化的保收敛迭代算法。此外，通过在中继站引入虚拟接收机，得到了最优解性能的下界。对总发射功率的数值计算结果表明，该算法实现的发射功率值接近下限。
2017-07-08 cs.IT math.IT
On the Capacity and Diversity-Multiplexing Tradeoff of the Two-Way Relay Channel
本文研究了多输入多输出（MIMO）双向中继信道，其中两个节点希望使用多个中继来交换数据。当每个中继采用放大转发策略时，提出了一种迭代算法来获得最优的可达速率区域。迭代算法在每一步都解决了功率最小化问题，但受到最小信号干扰噪声比约束，该问题是非凸的，然而，对于该问题，Karush Kuhn Tuker条件足以保证最优性。最优AF策略假设每个中继站具有全局信道状态信息（CSI）。为了简化CSI要求，还提出了一种简单的放大和转发策略，称为双信道匹配，其仅需要本地信道状态信息，并且其可达到的速率区域接近于最优AF策略的速率区域。在大量中继的渐近制度，我们表明，可实现的双信道匹配的速率区域和上限不同的只有一个常数项，并建立容量的双向中继信道的缩放定律。中继策略实现最佳的分集复用权衡也被认为是一个单一的中继节点。的压缩和转发策略被证明是最佳的实现分集复用的全双工情况下，在一般情况下，在某些情况下，半双工的情况下，权衡。
2008-10-21 cs.IT math.IT
End-to-End Joint Antenna Selection Strategy and Distributed Compress and Forward Strategy for Relay Channels
多跳中继信道使用多个中继级，每个中继级具有多个中继节点，以促进源和目的地之间的通信。以前，分布式空时码被提出来最大化可实现的分集复用折衷，然而，它们未能实现最佳分集复用折衷的所有点。在存在从目的地到每个中继级和源的低速率反馈链路的情况下，本文提出了一种端到端天线选择（EEAS）策略作为分布式空时码的替代方案。EEAS策略使用每个中继级的天线子集将源信号传输到目的地，并在每个中继级进行放大和转发。选择子集使得它们最大化目的地处的端到端互信息。EEAS策略实现了最佳分集复用折衷（对应于最大分集增益和最大复用增益）的角点，并且在复用增益的中间值处实现了更好的分集增益，而不是最佳已知的分布式空时编码策略。提出了一种分布式压缩转发策略，实现了多中继节点的两跳中继信道的最优分集复用折衷。
2009-05-13 cs.IT math.IT
System Outage Probability and Diversity Analysis of SWIPT Enabled Two-Way DF Relaying under Hardware Impairments
本文研究了基于双向解码转发（DF）中继网络的同时无线信息和功率传输（SWIPT）的系统中断性能，其中考虑了所有收发器中的潜在硬件损伤（HI）。在通过功率分配方案同时收获能量和解码消息之后，能量受限的中继节点将解码的信息转发到两个终端。每个终端通过选择组合来组合来自直接链路和中继链路的信号。推导了独立非同分布Nakagami-m衰落信道下的系统中断概率。它揭示了整体系统天花板（OSC）效应，即，如果目标速率超过由HI的水平确定的OSC阈值，则系统陷入中断。此外，我们推导出所考虑的网络的多样性增益。结果表明，当传输速率低于OSC阈值时，分集增益等于直接链路的形状参数与较小的终端到中继链路的形状参数之和，否则分集增益为零。这与放大转发（AF）策略不同，在AF策略下，中继链路对分集增益没有贡献。仿真结果验证了分析结果，并表明与AF策略相比，DF策略下基于SWIPT的双向中继链路对高干扰具有更强的鲁棒性，系统中断概率更低。
2021-10-17 cs.IT math.IT
The Diversity Potential of Relay Selection with Practical Channel Estimation
我们调查的多样性顺序解码和转发中继选择Nakagami-m衰落，在实际的信道估计技术的情况下，适用。在这方面，我们引入了一个统一的模型的不完美的信道估计，噪声，时变信道和反馈延迟的影响被联合考虑。基于该模型，实际信道值和估计信道值之间的相关性ρ被表示为信噪比（SNR）的函数，从而产生作为ρ的函数的总中断概率的封闭形式的表达式。由此得到的分集阶数和功率增益揭示了中继选择的性能对ρ的高SNR行为的高度依赖性，从而揭示了信道估计对整体性能的影响。结果表明，当信道估计不经常更新的应用程序中，涉及时变信道，或当分配给信道估计的功率量是不够高，中继选择的分集潜力严重退化。简而言之，本文的主要贡献在于回答以下问题：当SNR趋于无穷大时，ρ应该多快趋于1，使得中继选择不会经历任何分集损失？
2011-08-19 cs.IT math.IT
Finite-SNR Analysis of Partial Relaying with Relay Selection in Channel-coded Cooperative Networks
本文研究了由两个信道编码源、多个中继和一个目的节点组成的协作网络的性能。由于频谱效率的限制，我们假设只有一个时隙专用于中继。传统的基于网络编码的协作（NCC）选择最佳中继，使用网络编码同时服务于两个源。然而，NCC的比特出错率（BER）方面的性能在文献中是不可用的。在本文中，我们首先推导出封闭形式的表达式的BER的NCC和分析表明，NCC总是实现多样性的顺序2，无论可用的中继和信道编码的数量。其次，在NCC的多样性损失的动机，我们提出了一种新的中继方案的基础上部分中继合作（PARC），其中两个最好的中继选择，每个转发一半的码字，以帮助一个源。推导了该方案的误码率和系统分集阶数的解析表达式。分析结果表明，PARC的分集阶数是工作信噪比（SNR）和信道码最小距离的函数。更重要的是，PARC中的全分集阶数可以通过适当的信道码实际操作有限SNR来实现。最后，密集的模拟提出了一个巨大的SNR增益的PARC NCC和参考方案没有中继选择。
2015-05-22 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff for the MIMO Static Half-Duplex Relay
在这项工作中，我们研究了多天线（MIMO）静态半双工中继信道的分集复用折衷（DMT）。在一定的假设下，推导出DMT上界的一般表达式，该上界可以通过中继处的压缩转发协议来实现。DMT表达式一般作为最小化问题的解给出，并且当中继信道关于天线数目对称时，即源和目的地每个具有n个天线，并且中继具有m个天线时，找到了显式表达式。观察到，当中继具有单个天线时，静态半双工DMT与全双工DMT匹配，并且当中继具有多个天线时，静态半双工DMT严格低于全双工DMT。此外，上界的推导涉及到球面积分（即关于酉群U（n）上Haar测度的积分）的新的渐近研究，这本身就是一个数学兴趣的话题。
2009-11-08 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff for the Interference Channel with a Relay
本文研究了带中继的慢衰落干扰信道下的分集复用折衷问题。我们推导出DMT区域上的四个内界：第一个是基于压缩转发（CF）中继方案，第二个是基于解码转发（DF）中继方案，最后两个界是基于半双工（HD）和全双工（FD）放大转发（AF）方案。对于CF和DF方案，我们找到了信道参数和复用增益的条件，在此条件下，相应的内界达到最佳DMT区域。我们还确定的情况下，在该DMT区域的ICR对应于两个并行的慢衰落中继信道，这意味着干扰不会降低DMT为每对，并且一个单一的中继可以是DMT最佳的两对同时。对于HD-AF方案，我们推导出信道系数的条件下，该方案实现了最佳DMT的AF为基础的中继信道。最后，我们确定的条件下，添加一个中继严格扩大DMT区域相对于没有中继的干扰信道。
2014-12-15 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying in a Poisson Field of Interferers: A Diversity Order Analysis
本文分析了在干扰受限的网络中，由于干扰和衰落而导致中断的协作中继的增益。基于点过程理论的随机模型被用来捕捉当代无线网络中存在的空间随机性。使用修改的多样性的阶度量，选择解码和转发的可靠性增益研究了几种情况。主要结果如下：可实现的\emph{spatial-contention}分集阶数（SC-DO）等于1，而不管信道的类型，这是由于中继在MAC阶段（发送分集）的无效性。在BC阶段（接收分集）中，SC-DO取决于衰落量和空间干扰相关性。在没有衰落的情况下，取决于系统参数，在SC-DO之间存在一个或两个的硬转换。
2013-05-15 cs.IT math.IT
Omnidirectional Relay in Wireless Networks
针对多源无线网络，提出了一种全向中继方案，每个节点可以同时在不同方向上中继不同的消息。这是通过解码转发中继策略来实现的，每个中继将待传输的多个消息合并，与网络编码的精神相同。特别是对于全源全播问题，每个节点都是一个独立的信号源，要发送给其他所有节点，该方案完全消除了整个网络中的干扰，任何节点发送的信号都可以被其他节点使用。对于具有某种对称性的网络，假设不执行波束成形，这种全向中继方案能够实现最大可实现速率。
2010-11-14 cs.IT math.IT
The Diversity-Multiplexing Tradeoff of the Dynamic Decode-and-Forward Protocol on a MIMO Half-Duplex Relay Channel
动态解码转发协议的分集复用折衷的特征在于半双工三终端（m，k，n）中继信道，其中源、中继和目的地终端分别具有m、k和n个天线。它是作为一个简单的，两个变量，凸优化问题的解决方案，并解决了这个问题的特殊类别的中继信道，即（1，k，1）中继信道，（n，1，n）中继信道和（2，k，2）中继信道的封闭形式。此外，用于某类中继信道（诸如（m，k，n>k）信道）的折衷曲线与用于全双工信道的解码和转发协议的折衷曲线相同，而对于其他类信道，它们在高复用增益处略低。我们的研究结果还表明，对于某些类别的中继信道和低复用增益的动态解码和转发协议协议的多样性订单大于静态压缩和转发协议，这反过来又被称为权衡所有{ \em静态}半双工协议的最优。通常，动态解码和转发协议具有与静态压缩和转发协议相当的性能，与动态解码和转发协议不同，静态压缩和转发协议需要中继节点处的全局信道状态信息。其性能也接近于全双工中继信道上的解码转发协议的性能，从而指示半双工约束可以通过中继的动态操作来补偿，其中中继基于源中继信道质量从接收模式切换到发送模式。
2010-08-09 cs.IT math.IT
Diversity of MIMO Multihop Relay Channels
我们考虑慢衰落中继信道与一个单一的多天线源-目的地终端对。源信号通过N-1层中继经过N跳到达目的地。我们分析了这样的信道的多样性与固定的网络规模在高信噪比。在集群的情况下，在同一层内的中继可以有充分的合作，合作解码和转发（DF）计划被证明是最佳的分集复用权衡（DMT）。得到了DMT的上界，即割集界。在非集群的情况下，我们表明，天真的放大和转发（AF）计划具有最大的信道复用增益，但在多样性是次优的，相比割集界。通过对多跳信道的并行划分，引入空时中继处理，提高了分集性能。这个想法是让源信号在多跳信道中通过K个不同的“AF路径”。这种并行AF方案在时域中创建并行信道，并且如果分区被适当地设计，则具有最大分集。由于该方案一般不能实现最大复用增益，因此我们提出了一种由并行AF方案构建的翻转转发（FF）方案。结果表明，FF方案实现了最大的多样性和复用增益在任意大小的分布式多跳信道。为了实现中继策略所承诺的DMT，还提出了近似通用的编码方案。
2007-08-02 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation Strategies in Full-duplex Relay Networks
在这项工作中，我们考虑一个双跳，解码和转发网络中的中继可以工作在全双工（FD）或半双工（HD）模式。我们将残留自干扰建模为加性高斯噪声，其方差与中继发射功率成比例，并且我们假设源处的输入分布为高斯分布。与以前的工作不同，我们假设源只知道中继在给定的时间范围内通过的发射功率分布，但不知道中继当前正在发送的符号。该假设更好地反映了中继节点也转发信令业务或由其他源发起的数据的实际情况。在这些条件下，我们确定了最佳的功率分配策略在源和中继，这在某些情况下符合半双工传输模式。特别是，我们证明，这种策略意味着无论是FD传输在整个帧，或FD/HD传输在一个可变的部分帧。我们确定的最佳发射功率电平在源和中继为每帧，或其部分。我们比较所提出的方案对参考FD和HD技术的性能，它假设源是知道的中继瞬时传输的符号。我们的研究结果强调，我们的计划密切接近或优于这些参考策略。
2017-08-04 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Energy Harvesting Underlay Cooperative Cognitive Radio Relay Networks with Randomly Located Nodes
研究了主用户泊松场存在时能量收集协作认知无线电网络（CRN）的成功数据通信概率.我们考虑的情况下，收获能量后，从主发射机（PT），次发射机（ST）将发送其符号向次要目的地（SD）通过一个合适的辅助中继从一组随机分散的空闲节点在一个圆形区域内。我们已经考虑了几个中继选择标准，在我们的工作中，一个更好的中继节点选择。我们还分析了二次发射机的性能成功的符号传输的概率。通过详细的分析，研究了ST的性能与PU的密度、PT的发射功率和ST所需的发射功率等网络实体之间的关系。在本工作中，已经探索了能量收集的益处和来自PT的干扰之间的非平凡的权衡。数值结果验证了推导出的解析表达式的精度。
2019-03-04 cs.IT math.IT
Energy Harvesting Cooperative Networks: Is the Max-Min Criterion Still Diversity-Optimal?
研究了一个具有M个源-目的节点和一个中继节点的能量收集协作网络，其中中继节点只调度m个用户对进行传输.对于m = 1的特殊情况，所解决的调度问题等价于具有一个SD对和M个中继的场景的中继选择。在传统的协作网络中，最大最小选择准则被认为是一种分集最优的中继选择和用户调度策略。本文的主要贡献是表明，使用的最大-最小准则将导致损失的多样性增益的能量收集合作网络。特别是当只有一个用户被调度时，分析结果表明，通过最大最小准则实现的分集增益仅为（M+1）/2，远小于最大分集增益M。最大最小准则遭受这种多样性损失，因为它没有反映这样一个事实，即在能量收集网络中，源中继信道比中继目的地信道更重要。受此启发，一些用户调度方法量身定制的能量收集网络的发展和他们的性能进行了分析。仿真结果证明了开发的分析结果的准确性，并促进性能比较。
2014-03-03 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff of Network Coding with Bidirectional Random Relaying
本文提出了一种基于双向随机中继集的分集复用折衷（DMT）算法，其中所有节点的分布是一个平稳的泊松点过程。这是DMT的非平凡扩展，因为它需要考虑中继节点的合作（或缺乏合作）、业务模式以及前向和反向业务方向之间的时间分配。然后，我们使用这种权衡比较传统的时分多跳（TDMH）和网络编码（NC）的DMT。我们的主要结果是推导出的DMT为TDMH和NC。令人惊讶的是，这表明，如果中继节点协作，则NC并不总是具有比TDMH更好的DMT，因为难以同时实现两个源节点的双向发射分集。事实上，对于某些业务模式，由于前向和反向传输方向之间的次优时间分配，NC可能具有更差的DMT。
2009-09-25 cs.IT math.IT
Distributed Beamforming in Wireless Multiuser Relay-Interference Networks with Quantized Feedback
我们研究具有任意数量的发射机、中继器和接收机的无线放大转发中继干扰网络中的量化波束成形。我们设计的量化器的信道状态信息，以尽量减少的概率，至少有一个接收机错误地解码其所需的符号（S）。相应地，我们引入了一个广义的多样性措施，封装传统的一阶多样性。此外，它还结合了二阶分集，这与发射机功率相关的对数项，出现在出错率表达式。首先，我们表明，无论量化器和反馈量，使用的中继干扰网络遭受二阶分集损失相比，无干扰网络。然后，两种不同的量化方案进行了研究：第一，使用一个全局量化器，我们表明，一个简单的中继选择方案可以实现最大的多样性。然后，使用本地化方法，我们构建固定长度和可变长度的本地（分布式）量化器（fLQs和vLQs）。我们的fLQ实现了最大的一阶分集，而我们的vLQ实现了最大的分集。此外，我们表明，所有承诺的多样性和阵列增益可以获得任意低的反馈率时，发射机功率足够大。最后，我们通过模拟证实了我们的分析结果。
2010-07-30 cs.IT math.IT
Generalized Diversity-Multiplexing Tradeoff of Half-Duplex Relay Networks
分集复用权衡已被广泛研究，以量化的错误和速率性能方面的不同中继策略的好处。然而，即使在一个单一的半双工继电器的情况下，这似乎充分的特点，影响并不清楚。当假设系统中的所有信道都是独立且相同的衰落时，已知中继侦听通信总持续时间的一半并发送与量化映射和转发中继（静态QMF）相结合的第二半的固定调度来实现全双工性能[1]。然而，当源和目的地之间没有直接链路时，需要动态解码转发（DDF）策略[2]。我们不清楚这两个结论中的哪一个会适用于一个不那么理想化的设置，在这个设置中，直接联系既不可能像其他联系那样强，也不可能完全不存在。在本文中，我们提供了一个广义的分集复用权衡的半双工中继信道，占不同的信道强度和恢复两个早期的结果作为两个特殊情况。我们表明，这两种策略是足够的，以实现跨所有信道配置的分集复用的权衡，通过表征最好的可实现的权衡时，信道状态信息（CSI）是唯一可用的接收机（CSIR）。然而，对于一般的中继网络，我们表明，这两个计划通过一个动态QMF策略的泛化需要达到最佳性能。
2013-05-15 cs.IT math.IT
The Diversity Multiplexing Tradeoff of the MIMO Half-Duplex Relay Channel
三节点、多输入、多输出（MIMO）、准静态、瑞利衰落、半双工中继信道的基本分集复用折衷针对每个节点处的任意数量的天线来表征，并且其中允许中继的机会调度（或动态操作），即，中继器可以在依赖于信道的时间在接收和发送模式之间切换。在这种最一般的情况下，分集复用权衡的特点是一个简单的，两个变量的优化问题的解决方案。这个问题，然后解决在封闭形式的特殊类别的信道定义的天线在三个节点的数量上的某些限制。这里开发的关键数学工具，使明确表征的多样性复用权衡是三个相互关联的随机Wishart矩阵的联合特征值分布。以前，没有实际表征分集复用权衡，Yuksel和Erkip基于Cover和El Gamal的经典压缩和转发方案的动态压缩和转发（DCF）协议的权衡度量的最优性被示出。然而，该方案需要中继站处的全局信道状态信息（CSI）。在这项工作中，所谓的量化映射和前向（QMF）编码方案由于Avestimehr { \em et} { \em al}被采用作为可重复性方案，具有附加的好处，它实现了最佳的权衡，只有知识的（信道相关的）切换时间在中继节点。此外，在特殊类的MIMO半双工中继信道中，即使没有这些知识，也可以实现最佳折衷。这样的结果是以前已知的，只有半双工中继信道在每个节点处的单个天线，也通过QMF方案。
2011-06-30 cs.IT math.IT
Capacity Bounds for Two-Hop Interference Networks
本文考虑了一个两跳干扰网络，其中两个用户发送独立的消息，他们各自的接收机的帮助下，两个中继节点。发送器没有到接收器的直接链路;相反，两个中继节点充当发送器和接收器之间的中介。每个跳，一个从发射机到中继站，另一个从中继站到接收机，被建模为高斯干扰信道，因此网络本质上是两个干扰信道的级联。针对该网络，提出了解码转发中继和放大转发中继下不同参数体制下的可达对称速率，并对相应的编码方案进行了深入研究。数值结果也提供。
2009-10-08 cs.IT math.IT
Optimal Relay Functionality for SNR Maximization in Memoryless Relay Networks
我们探讨了SNR最优中继功能在\emph{memoryless}中继网络，即网络中，在每个信道使用期间，由中继发送的信号仅取决于在该中继的最后接收到的符号。我们开发了一个广义的概念SNR的类的无记忆中继功能。广义信噪比优化问题的解决方案导致了新的最小均方不相关误差估计（MMSUEE）的概念。对于一个单一的继电器的基本情况下，我们表明，MMSUEE是SNR最佳的无记忆中继功能，无论源和中继发射功率，和调制方案。这个计划，我们称之为估计和转发（EF），也被证明是SNR最佳的PSK调制在一个并行的中继网络。我们证明，EF性能优于最好的放大和转发（AF）和解调和转发（DF），在并行和串行中继网络。我们还确定，AF是接近最佳的低发射功率在并行网络中，而DF是接近最佳的高发射功率在串行网络中。对于包含串行和并行元素的混合网络，并且当期望鲁棒性能时，发现EF优于AF和DF的优点是显著的。提供错误概率来证实通过SNR最优性获得的性能增益。我们还表明，对于\emph{Gaussian}输入，AF，DF和EF变得相同。
2006-07-05 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff of Cooperative Communication with Linear Network Coded Relays
为了减轻无线传输中衰落带来的不利影响，同时获得高吞吐量和更好的频谱效率，网络编码和协作通信受到了研究界的广泛关注。在这项工作中，我们分析了网络编码方案的合作通信设置与多个源和目的地。该协议实现了充分的多样性秩序在一个稍微减少的复用率相比，现有的计划在文献中的代价。我们表明，我们的计划优于传统的合作方面的多样性复用的权衡。
2010-03-26 cs.IT math.IT
A New Hybrid Half-Duplex/Full-Duplex Relaying System with Antenna Diversity
混合半双工/全双工（HD/FD）中继方案是克服全双工（FD）中继模式自干扰的一种有效方法。然而，传统的HD/FD混合方案没有考虑系统工作在HD模式时FD节点的多个天线所带来的分集增益，导致系统资源的浪费。本文提出了一种新的混合HD/FD中继方案，当系统工作在HD模式时，该方案利用FD中继节点的两根天线进行接收和发送。在多天线情况下，中继节点采用最大比合并/最大比传输的方式对信号进行处理。基于此方案，我们推导出精确的封闭形式的系统中断概率，并进行各种数值模拟。仿真结果表明，与传统方案相比，该方案显著改善了系统中断性能，能够更有效地缓解剩余自干扰的不利影响。
2018-02-21 cs.IT math.IT
Outage Probability of Dual-Hop Multiple Antenna AF Relaying Systems with Interference
分析了双跳多天线放大转发中继系统在干扰情况下的中断性能。对于固定增益和可变增益的中继方案，系统的中断概率的精确解析表达式推导。此外，简单的中断概率近似在高信噪比政权提供，和系统实现的分集阶的特点。我们的研究结果表明，可变增益中继系统总是优于相应的固定增益中继系统。此外，固定增益中继方案仅实现分集阶数为1，而可变增益中继方案的可实现分集阶数取决于多个天线的位置。
2012-08-02 cs.IT math.IT
Maximum Eigenmode Relaying with statistical Channel State Information at the Relay
研究了中继中的最优预编码，以最大化多天线中继信道的遍历容量。源和中继节点配备有多个天线，目的地配备有单个天线。假设中继站的接收和发送信道的信道协方差矩阵对于中继站是可用的，并且研究了中继站处的最优预编码。它示出了从中继的最佳传输应进行的方向上的传输信道协方差矩阵的特征向量。然后，我们推导出的必要条件和充分条件下，中继传输仅从最强的特征向量达到容量，这种方法被称为最大本征模式中继（MER）。
2012-11-16 cs.IT math.IT
Predictive Relay Selection: A Cooperative Diversity Scheme Using Deep Learning
在本文中，我们提出了一种新的合作多中继传输方案的移动终端利用空间分集。通过基于深度学习（DL）的信道预测来提高测量的信道状态信息（CSI）的及时性，所提出的方案显著降低了在快时变信道中由过时CSI引起的错误中继选择的概率。它继承了机会中继的简单性，通过选择单个中继，避免了多中继协调和同步的复杂性。数值结果表明，它可以实现全分集增益在慢衰落信道中，并大大优于现有的计划在快衰落无线环境。此外，与现成的计算硬件相比，由DL预测器带来的计算复杂性可以忽略不计。
2021-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
Network Beamforming Using Relays with Perfect Channel Information
本文研究了无线中继网络中的波束赋形问题，在中继器、接收器和发射器处具有完美的信道信息，如果发射器和接收器之间存在直接链路。假设网络中的每个节点都有自己的功率约束。该协议采用两步放大转发协议，发射端和中继端不仅使用匹配滤波器在接收端形成波束，而且根据信道强度信息自适应地调整发射功率。对于具有任意数目的中继和无直接链路的网络，最优功率控制解析求解。找到精确解的复杂性与中继器的数量成线性关系。我们的研究结果表明，发射机应始终使用其最大功率和最佳功率使用在中继不是一个二元函数。它可以取零和其最大发射功率之间的任何值。此外，该值取决于除了中继自身信道之外的所有其他信道的质量。尽管这种耦合的事实，提出了分布式策略，其中，从接收机的低速率广播的帮助下，中继只需要自己的信道信息来实现最佳的功率控制。仿真结果表明，网络波束形成实现了最大分集，并优于其他现有的方案。然后，波束形成网络中的直接链路被认为是。我们表明，当直接链路只存在于第一步，最优功率控制是没有直接链路的网络相同。对于在第二步有直接链路的网络，提出了递归数值算法来解决功率控制问题。仿真结果表明，通过自适应调整发射机和中继的功率，网络性能得到了显著改善。
2008-04-07 cs.IT math.IT
Transmit Power Minimization for Wireless Networks with Energy Harvesting Relays
能量收集（EH）最近已经成为绿色通信的关键技术，因为它可以用可再生能源为无线网络供电。然而，用EH节点直接取代传统的非EH发射机将是一个挑战。在本文中，我们建议部署额外的EH节点作为中继在现有的非EH网络。具体而言，所考虑的非EH网络由多个源-目的地（S-D）对组成。部署的EH中继器将轮流协助每个S-D对，并且可以实现能量分集以对抗每个EH中继器的低EH率。为了充分利用这些EH中继，与源发送功率最小化的设计目标，我们制定了一个联合功率分配和中继选择问题，然而，这是NP-难的。因此，我们提出了一个通用的框架来开发有效的次优算法，这主要是基于一个充分条件的优化问题的可行性。该条件产生有用的设计见解，也揭示了能量硬化效应，这提供了免除非因果EH信息的要求的可能性。仿真结果表明，所提出的合作策略可以实现接近最优的性能，并提供显着的节能。与只优化当前传输块性能的贪婪协作方法相比，该策略可以用更少的中继实现相同的性能，并且性能差距随着S-D对的数量增加而增大。
2016-01-17 cs.IT math.IT
Opportunistic Wireless Relay Networks: Diversity-Multiplexing Tradeoff
传统上，网络分析依赖于独立性假设，这些假设在许多有趣和有用的网络拓扑中都是不成立的。本文开发的技术，扩大机会主义分析更广泛的网络类，提出了新的机会主义的方法，几个网络的几何形状，并分析它们在高信噪比制度。对于本文研究的每一种几何结构，我们分析了几种中继协议的机会DMT，包括放大转发、解码转发、压缩转发、非正交放大转发和动态解码转发。其中的亮点的结果：在各种多用户单中继网络，简单的选择策略的开发和DMT最优。结果表明，压缩转发中继实现DMT上界的机会多址中继信道，以及在机会的nxn用户网络与中继。其他协议，例如动态解码转发，在几种情况下被证明是接近最佳的。机会主义多址接入中继信道，机会主义广播中继信道，和机会主义网关信道的精确反馈进行了分析，并被证明是几乎一样好的完整的信道状态信息。
2011-04-22 cs.IT math.IT
MmWaves Cellular V2X for Cooperative Diversity Relay Fast Fading Channels
在这项工作中，我们提出了一个框架分析毫米波（mmWaves）车载通信系统。车辆之间的通信通过协作中继器进行，该协作中继器充当中间基站（BS）。中继器配备有多个发射和接收天线，并采用解码转发（DF）来处理信号。此外，中继分别应用最大比合并（MRC）和最大比传输（MRT）来接收和转发信号。当车辆的速度相对较高时，信道经历快速衰落，并且该时间变化遵循Jakes的自相关模型来建模。我们还假设窄带衰落信道。导出了中断概率、差错概率和信道容量等可靠性度量的闭式表达式。利用这些性能，我们得到的容量的低功率和高功率制度，和高信号干扰噪声比（SINR）的渐近线中断和错误概率，以充分了解系统增益，如分集和编码增益。
2020-10-23 cs.IT math.IT
Diversity of MIMO Multihop Relay Channels - Part I: Amplify-and-Forward
在这两部分的文件中，我们考虑多天线多跳中继信道中的源信号到达目的地通过N个独立的中继跳串联。这项工作的主要关注点是设计中继策略，有效地利用继电器在这样一种方式，多样性最大化。在第一部分中，我们专注于放大和转发（AF）的策略，中继简单地缩放接收到的信号，更具体地说，我们描述了分集复用权衡（DMT）的AF计划在一般的多跳信道与任意数量的天线和任意数量的跳数。DMT是作为每个节点处的天线数量的函数的封闭形式的表达式。首先，我们提供了一般瑞利乘积信道的DMT的一些基本结果。事实证明，这些结果具有非常简单和直观的解释。然后，将结果应用于AF多跳信道，该信道被证明是等效的瑞利乘积信道，在DMT意义上。最后，提出了AF格式的一种变体--投影-转发（PF）格式。我们表明，PF方案具有相同的DMT的AF计划，而PF可以有显着的功率增益超过AF计划在某些情况下。在第二部分中，我们将推导出上界的多样性的多跳信道，并表明它可以通过分割成AF子信道的多跳信道。
2007-04-30 cs.IT math.IT
On the DoF region of the two-user Interference Channel with an Instantaneous Relay
本文研究了具有{ \em瞬时中继}或无延迟中继的两用户多天线高斯干扰信道的自由度，其中中继发送的信号在信道使用$t$时可以依赖于直到并包括信道使用$t$时的所有接收信号。假设两个发送器和两个接收器具有$M$天线，而中继器通过$N$天线接收并且通过$L$天线发送。对于$(M,N,L)$的所有可能值，基于中继器处的无记忆线性传输策略导出可实现的DoF区域，该无记忆线性传输策略旨在{ \it中和}接收器处尽可能多的干扰。所提出的计划，以达到最大的总和自由度之间的所有无记忆的线性传输策略在中继和实际上是最佳的某些值的$(M,N,L)$。
2015-06-22 cs.IT math.IT
Network Coding with Two-Way Relaying: Achievable Rate Regions and Diversity-Multiplexing Tradeoffs
本文讨论了在无线自组网中通过双向中继的多跳网络编码进行信息交换的基本特性。首先分析了时分多跳（TDMH）、MAC层网络编码（MLNC）和PHY层网络编码（PLNC）实现的端到端速率区域。结果表明，MLNC并不总是比TDMH获得更好的速率，TDMH和MLNC之间的分时能够实现更大的速率区域，PLNC主导TDMH和MLNC实现的速率区域。MLNC和PLNC的机会调度算法，然后提出了稳定的双向中继系统的泊松到达时，速率对是在MLNC和PLNC的香农速率区域。为了理解多跳网络编码的双向传输限制，还分析了在有或没有特定业务模式的情况下的和速率优化以及多个中继节点上的双向传输的端到端分集复用折衷（DMT）。
2009-02-13 cs.IT math.IT
