A New Scaling Law on Throughput and Delay Performance of Wireless Mobile Relay Networks over Parallel Fading Channels
在本文中，利用中继缓冲区，我们提出了一个机会解码等待和转发中继方案的点对点通信系统与半包围中继网络，以更好地利用时间分集和中继移动性。例如，我们分析了密集中继网络中两种情况下的渐近吞吐量-延迟权衡：（1）固定中继与\textit{microscopic fading}信道（多径信道），以及（2）移动中继与\textit{macroscopic fading}信道（路径损耗）。在第一种情况下，所提出的方案可以更好地利用\textit{multi-relay diversity}，在这个意义上，与$K$固定中继和$\mathcal{O}(K)$的平均端到端分组延迟的成本，它可以实现相同的最佳渐近平均吞吐量与现有的设计（如常规解码和转发中继方案）与$K^2$固定中继。在第二种情况下，所提出的方案实现了最大的吞吐量的$Θ(\log K)$在$\mathcal{O}(K/q)$平均端到端的分组延迟的成本，其中$0<q\leq {1/2}$测量中继的移动性的速度。该系统吞吐量是现有中继移动性较低的设计所无法达到的，本文提出的中继方案可以更有效地利用中继的移动性。
2009-08-07 cs.IT math.IT
Optimum Power Allocations for Fading Decode-and-Forward Relay Channel
在本文中，对于衰落解码和转发全双工中继信道，我们解析地推导出最佳功率分配。个别电源和继电器的功率约束的假设和相关的优化问题进行了分析，为两种情况。首先，对源功率、中继功率以及源和中继的发射信号之间的相关系数进行优化。然后，对于相关系数的固定值，优化问题进行了分析。它也被证明，优化问题是凸的这两种情况。最后，通过模拟每个场景的理论结果的影响进行了讨论。
2012-02-06 cs.IT math.IT
Capacity Theorems for the Fading Interference Channel with a Relay and Feedback Links
处理干扰是无线网络设计中的主要挑战之一。干扰管理的关键方法之一是节点协作，其可以分为两种主要类型：中继和反馈。在这项工作中，我们考虑同时应用这两种合作类型的干扰的存在。我们得到确切的表征瑞利衰落和相位衰落干扰信道的中继和反馈链路的能力区域，在强干扰和非常强的干扰制度。考虑四种反馈配置：（1）从两个接收器到中继器的反馈，（2）从每个接收器到中继器和到发射器之一（对应或相反）的反馈，（3）从接收器之一到中继器的反馈，（4）从接收器之一到中继器和到发射器之一的反馈。我们的研究结果表明，有一个强大的动机，将中继和反馈到无线网络。
2012-07-14 cs.IT math.IT
Achievable Rates and Optimal Resource Allocation for Imperfectly-Known Fading Relay Channels
本文研究了已知衰落中继信道下的可达速率和最优资源分配策略。假设通信开始于网络训练阶段，在该阶段中接收机估计它们各自信道的衰落系数。在数据传输阶段，考虑了不同协作程度的放大转发和解码转发中继方案，得到了相应的可达速率表达式。解决了三个资源分配问题：1）数据和训练符号之间的功率分配; 2）到中继的时间/带宽分配; 3）在存在总功率约束的情况下源和中继之间的功率分配。利用可达速率表达式确定最优资源分配策略。最后，通过研究在低信噪比制度的比特能量需求的能量效率进行了研究。
2008-03-13 cs.IT math.IT
Outage Capacity of the Fading Relay Channel in the Low SNR Regime
在慢衰落场景中，节点之间的合作可以增加通信的分集量。通过分析慢衰落中继信道的中断容量，我们研究了在这种情况下的性能极限。我们的重点是低信噪比和低中断概率制度，衰落的不利影响是最大的，但合作的潜在收益。我们表明，虽然标准的放大转发协议在这种情况下表现非常差，但我们称之为突发放大转发协议的修改版本是最佳的，并实现了网络的中断容量。此外，这种性能可以在接收机处没有先验信道知识的情况下实现。相比之下，解码转发协议在这种情况下是严格次优的。我们的结果直接产生单位能量的衰落中继信道的中断容量。
2006-02-14 cs.IT math.IT
Ergodic Capacity Analysis of Wireless Powered AF Relaying Systems over $α$-$μ$ Fading Channels
在本文中，我们考虑了两跳放大转发（AF）中继系统，其中中继节点是能量受限的，并从源节点收获能量。在文献中，有三种主要的能量收集（EH）协议，即时间切换中继（TSR），功率分配（PS）中继（PSR）和理想中继接收机（IRR）。与现有的研究不同，本文考虑了$α$ - $μ$衰落信道。在这方面，我们推导出准确的统一解析表达式的遍历能力，上述协议在独立的，但不相同的分布（i.n.i.d）$α$ - $μ$衰落信道。研究了$α$ - $μ$模型的三种特殊情况，即瑞利衰落信道、Nakagami-mandWeibull衰落信道。我们的分析是通过数值和模拟结果进行验证。结果表明，找到最佳值的PS因子的PSR协议和EH时间分数的TSR协议是实现最佳网络性能的关键一步。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Opportunistic Relay Selection over Generalized Fading and Inverse Gamma Composite Fading Mixed Multicast Channels: A Secrecy Tradeoff
多径效应和阴影效应的同时出现会严重影响真实无线多播场景的保密性能。为了解决这一安全威胁，在这项工作中，提出了一个机会主义的中继为基础的双跳无线组播框架，在该框架中，源发送机密信息的一堆接收器下，通过中间中继窃听多个窃听者的尝试。两种情况下，即非视线（NLOS）和视线（LOS）通信以及乘法和LOS阴影被认为是其中第一种情况下假设的eta-mu和eta-mu/逆伽马（IG）复合衰落信道和后一个如下kappa-mu和kappa-mu/IG复合衰落信道作为源中继和中继接收机的以及窃听者的链路，分别。秘密分析是通过推导三个常见的保密措施，即安全中断概率组播，概率非零保密组播容量，遍历保密组播容量的封闭形式的表达式。我们进一步利用这些表达式来观察所有系统参数的影响，这些参数通过Monte-Carlo模拟再次得到证实。我们的观察表明，可以建立一个秘密的中继和接收器，窃听器和阴影参数的数量之间的权衡，以保持可接受的安全级别，通过减少衰落，阴影，组播接收器和窃听器的数量的不利影响。
2021-12-08 cs.IT math.IT
On the Ergodic Capacity of Underlay Cognitive Dual-Hop AF Relayed Systems under Non-Identical Generalized-K Fading Channels
分析了认知（次）双跳中继系统的遍历容量。具体而言，放大和转发传输协议被认为是，而接收到的信号经历多径衰落和阴影与非相同的统计。为了有效地描述这种复合类型的衰落，使用公知的广义$K$衰落模型。利用Meijer的- $G$函数的有限和级数，得到了端到端通信的遍历容量的新的解析表达式和相当精确的封闭形式近似.借助计算机模拟对分析结果进行了验证，同时也揭示了一些有用的见解。
2015-08-31 cs.IT math.IT
Opportunistic Relay in Multicast Channels with Generalized Shadowed Fading Effects: A Physical Layer Security Perspective
由于无线信道的衰落和遮蔽的同时存在，通过无线多播网络的普通传输受到极大的阻碍，可以通过适当地利用传播介质的随机属性来增强安全传输。本研究的重点是利用这些属性，以提高物理层安全（PLS）性能的双跳无线多播网络在kappa-mu阴影衰落信道下的窃听尝试多个窃听。为了提高系统的保密性，在多个中继节点中采用最优中继节点选择策略。通过对多播中继网络的非零保密容量概率、安全中断概率和遍历保密容量的解析表达式进行数学建模，对多播中继网络的性能进行了分析。利用这些表达式，系统参数，即，研究了衰落、阴影、天线数目、目的接收器、窃听器和中继对保密性能的影响。数值结果表明，衰落和阴影所造成的不利影响，可以显着减轻著名的机会中继技术。此外，该模型统一了几个经典模型的保密性分析，从而表现出巨大的通用性比现有的作品。
2021-11-14 cs.IT math.IT
A Case For Amplify-Forward Relaying in the Block-Fading Multi-Access Channel
本文论证了在慢衰落环境中，多址用户共享一个放大转发中继可以获得显著的增益。建议的协议，即多接入中继放大转发，允许一个低复杂度的中继，并实现了最佳的分集复用权衡高复用增益。协议的分析表明，它均匀地占主导地位的压缩转发策略，并进一步优于动态解码转发协议在高复用增益。所提出的协议的一个有趣的特点是，在高复用增益，它类似于一个多输入单输出系统，并在低复用增益，它为每个用户提供了相同的分集复用权衡，如果没有竞争的中继从其他用户。
2007-01-08 cs.IT math.IT
Bounds on the Achievable Rate for the Fading Relay Channel with Finite Input Constellations
本文研究了有限复输入星座的无线瑞利衰落中继信道。假设全球知识的信道状态信息和完美的同步，上界和下界的可实现的速率，全双工中继，以及更实际的半双工中继（其中中继不能同时发送和接收），进行了研究。假设在源节点和中继节点的功率约束是相等的，在直接传输（没有中继）通过使用中继提供的速率的增益进行了研究。结果表明，对于有限复输入星座的情况下，中继增益达到最大值在一个特定的SNR和更高的SNR中继增益趋于零。由于实际方案总是使用有限的复数输入星座，上述结果意味着当我们在特定SNR下操作时，中继提供了优于直接传输的最大优势，并且在非常高的SNR下没有提供优势。这与已知的具有高斯输入字母表的中继信道的结果相反。
2011-02-21 cs.IT math.IT
All-Optical FSO Relaying Under Mixture-Gamma Fading Channels and Pointing Errors
对全光双跳中继自由空间光通信系统的性能进行了分析和评价。我们考虑的情况下，当总接收到的信号经历相干性引起的信道衰落，由通用的混合伽马分布建模。此外，由于指向误差的存在引起的误对准引起的衰落在所附的分析中被共同考虑。研究了外差检测时放大转发和解码转发中继传输的性能。新的封闭形式的表达式推导出有关的一些关键性能指标的考虑系统，即系统中断概率和平均比特出错率。
2018-10-15 cs.IT math.IT
Achievable Rates for the Fading Half-Duplex Single Relay Selection Network Using Buffer-Aided Relaying
在包括源、$M$半双工中继和目的地的半双工单中继选择网络中，在任何给定时间只有一个中继是活动的，即，只有一个中继接收或发送，而其它中继是不活动的，即，它们既不接收也不发送。该网络的容量，当所有的链路受到独立的慢时间连续衰落和加性高斯白噪声（AWGN），仍然是未知的，只有可实现的平均速率已在文献中报道到目前为止。在本文中，我们提出了新的可实现的平均速率为这个网络是大于最好的已知的平均速率。这些新的平均速率是通过缓冲器辅助中继协议实现的。由于开发的缓冲区辅助协议引入了无限的延迟，我们还设计了一个缓冲区辅助协议，它限制了在速率下降为代价的延迟。此外，我们讨论了建议的缓冲区辅助中继协议的实际实施，并表明他们不需要更多的资源比现有的中继选择协议的信道状态信息采集。
2015-04-09 cs.IT math.IT
Analytic performance evaluation of M-QAM based decode-and-forward relay networks over enriched multipath fading channels
本文研究了在丰富多径衰落信道下的再生式多节点双跳协作系统。推导了译码转发中继系统中$M{-}$正交调制信号在独立同分布和独立非同分布Nakagami ${-}$ q（Hoyt）衰落信道下的符号误码率的解析表达式。推导出的表达式是基于矩生成函数的方法，并给出在广义劳里塞拉级数的封闭形式。通过与计算机模拟结果的比较，所提供的结果得到了广泛的验证，并且在再生协作中继通信系统的分析性能评估中是有用的。为此，它示出的合作系统的性能，如预期的那样，所采用的中继的数量以及由衰落参数$q$，这占\textit{pre-Rayleigh}衰落条件下，经常遇到的移动蜂窝无线电系统的值的影响。
2016-12-29 cs.IT math.IT
Outage Probability of Energy Harvesting Relay-aided Cooperative Networks Over Rayleigh Fading Channel
能量收集技术具有部署灵活性和降低维护费用的优点，是协作网络中中继节点能量供应的一种潜在方式。与传统的功率源不同，这种情况下的中继节点可能会以一定的概率耗尽能量，这会降低中继辅助协作传输的效益。本文研究了慢衰落信道中能量收集中继节点辅助下的协作网络的中断行为，并尝试推导出该协作协议的中断概率的封闭表达式。通过与传统的直接传输协议的比较，得出了两个结论：1）除了能量耗尽概率为零的极端情况外，分集增益不会增加; 2）在最小化中断概率的前提下，可以获得一个用于提高系统性能的乘法增益。
2014-09-01 cs.IT math.IT
Differential Dual-Hop Relaying over Time-Varying Rayleigh-Fading Channels
本文研究了时变瑞利衰落信道下采用差分M-PSK调制和非相干检测的双跳放大转发中继。对于“双符号”检测的情况，一阶时间序列模型被用来表征级联信道的时变性质。基于该模型，推导出了精确的出错率表达式，并通过仿真验证了该表达式的正确性。该表达式表明，误码率与级联信道的自相关性有关，并且在高发射功率下存在不可约的误码平层。为了克服快速衰落所带来的错误平层，还提出了一种近似最优的多符号差分球检测（MSDSD）。仿真结果表明，MSDSD的错误性能在不同的衰落情况下。
2014-03-21 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Multi-Antenna Relay Networks over Nakagami-m Fading Channel
在本章中，作者提出了独立同分布（i.i.d）Nakagami-m衰落信道下的多天线选择性合并解码转发（SC-DF）中继网络的性能。利用信噪比统计特性，推导了中断概率、矩生成函数、误符号概率和平均信道容量的解析表达式。在此之后，作者制定的中断概率问题，优化它与一个近似的问题，然后解决它的解析。最后，为了与解析公式进行比较，作者进行了一些Monte-Carlo模拟。
2014-07-29 cs.IT math.IT
On the Performance of Secure Full-Duplex Relaying under Composite Fading Channels
我们假设一个全双工（FD）合作网络受到恶意攻击，并经历复合衰落信道。我们关注两种情况：\textit{a)}，发射机具有完整的CSI，为此我们推导出\textit{average secrecy rate}的封闭形式表达式;以及\textit{b)}，发射机仅知道合法节点的CSI，为此我们获得\textit{secrecy outage probability}的封闭形式表达式。我们表明，安全FD中继是可行的，即使在强自干扰和复杂的多天线窃听者的存在下。
2014-11-21 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
Alternative Awaiting and Broadcast for Two-Way Relay Fading Channels
研究了一种基于存储转发的双向中继衰落信道，其中两个源节点希望在中继节点的帮助下交换信息。在时延趋于无穷大的情况下，给出了TWR衰落系统遍历和容量的一个新的上界，并进一步提出了两种可选的等待广播（AAB）方案：SF-I的纯部分译码（PPD）和SF-II的组合译码（CBD），它们在高信噪比下分别在时延无界和有界的情况下逼近新的上界.数值结果表明，所提出的AAB方案显着优于传统的物理层网络编码（PLNC）的方法没有延迟。与传统的TWR方案相比，没有延迟，建议CBD与SF-II方法显着提高了最大和速率，平均延迟只有几十秒的中继缓冲区。
2012-02-08 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Opportunistic Relaying Over Imperfect Non-identical Log-normal Fading Channels
出于这样一个事实，即充分的多样性秩序，实现使用“最佳中继”选择技术，我们考虑机会放大转发和解码转发中继系统。我们专注于这样一个系统的中断概率，然后推导出封闭形式的表达式，这些系统的中断概率在独立的，但不完全相同的对数正态衰落信道。我们认为信道估计误差是一个高斯随机变量。结果，估计的信道分布也不是对数正态的，如在瑞利衰落信道的情况下那样。这正是我们的模拟结果与解析结果不完全吻合的原因。然而，这种差异对于各种各样的情况是可以忽略的。
2015-05-06 cs.IT math.IT
Consumption Factor Optimization for Multihop Relaying over Nakagami-m Fading channels
本文研究了Nakagami- $m$衰落信道下多跳中继的能量有效性。使用“消耗因子”作为评估能量效率的度量，并且对于放大转发和解码转发中继，以封闭形式推导出“消耗因子”。然后，基于所得到的表达式，我们提出了一个功率分配策略最大化的消耗因子。此外，两个次优，低复杂度，功率分配算法提出和分析，并得到的功率分配方案进行比较，在能源效率以及其他常见的性能指标，从文献中的其他功率分配方案。分析和仿真结果证实了我们的推导的准确性，并评估所提出的方法的性能增益。
2014-11-19 cs.IT math.IT
Achievable Rates and Training Optimization for Fading Relay Channels with Memory
本文研究了时间选择性平坦衰落中继信道的传输问题。假设信道衰落系数是未知的先验。传输过程分为两个阶段：网络训练阶段和数据传输阶段。在训练阶段，发送导频符号，接收机采用单导频MMSE估计或非因果维纳滤波器来学习信道。在数据传输阶段考虑了放大转发（AF）和解码转发（DF）技术，得到了可达速率表达式。训练周期，数据和训练功率分配的联合优化，通过使用可实现的速率表达式。数值结果得到考虑高斯-马尔可夫和低通衰落模型。计算可压缩速率，并研究每比特能量的要求。给出了导频符号和数据符号之间的最优功率分配。
2008-12-08 cs.IT math.IT
Asymptotic Capacity of Large Fading Relay Networks with Random Node Failures
为了理解网络对大规模物理攻击的响应，研究了当中继节点数$N$无限大时，具有随机节点故障的半双工衰落中继网络的渐近容量.在本文中，一个简化的独立的攻击模型，假设每个中继节点的失败与一定的概率。被认为是非相干中继方案，这对应于零前向链路信道状态信息（CSI）的情况下，在中继。因此，整个中继网络可以等效为一个瑞利衰落信道，我们推导出$ε$中断容量上限根据多址接入（MAC）割集，和$ε$中断可实现率的放大和转发（AF）和解码和转发（DF）的策略。此外，我们表明，DF策略是渐近最优的中断概率$ε$为零，AF策略严格次优的所有信号噪声比（SNR）制度。关于由于随机攻击而导致的速率损失，AF策略在高SNR区域中遭受的速率损失比DF策略少，而DF策略在低SNR区域中表现出更鲁棒的性能。
2010-01-29 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable Short Message Cooperative Relaying Protocols under Nakagami-m Fading
在接下来的几年里，无线通信系统的发展推动世界进入一个完全连接的社会，其中机器类型通信（MTC）作为未来蜂窝系统的关键使能器发挥着重要作用。MTC被分类为mMTC和uMTC，其中mMTC提供到大量设备的连接，而uMTC与无线通信的低延迟和超高可靠性有关。本文研究了具有增量中继技术的uMTC，其中源和中继协作将消息传送到目的地。在本文中，我们比较了两种不同的合作中继协议的性能与有限块长度（FB）制度下的直接传输。我们定义的整体中断概率在每个中继的情况下，假设Nakagami-m衰落。我们表明，合作通信优于FB制度下的直接传输。此外，我们研究了衰落的严重程度和功率分配因子的中断概率和最小延迟所需的，以满足超可靠通信的要求的影响。此外，我们提供了封闭形式的中断概率。
2018-01-23 cs.IT math.IT
Selection Combining for Differential Amplify-and-Forward Relaying Over Rayleigh-Fading Channel
本文提出并分析了慢瑞利衰落信道下差分放大前向（D-AF）中继的目的端选择合并（SC）算法。选择组合器选择具有判决变量的最大幅度的链路，用于发送符号的非相干检测。因此，与最大比合并（MRC）相反，在目的地不需要信道信息。精确的平均比特错误率（BER）的建议SC推导和验证与仿真结果。它还表明，SC方法的性能是非常接近的MRC方法，虽然具有较低的复杂度
2014-03-31 cs.IT math.IT
Differential Modulation for Asynchronous Two-Way-Relay Systems over Frequency-Selective Fading Channels
针对用户和中继都不知道信道状态信息的异步多中继双向中继（MR-TWR）系统，提出了两种方案。在MR-TWR系统中，两个用户在$N_R$中继的帮助下交换他们的消息。大多数基于差分调制的MR-TWR系统的现有工作都假设所有通信节点之间具有完美的符号级同步。然而，这一假设在许多实际系统中并不成立，这使得差分调制方案的设计更具挑战性。因此，我们设计差分调制方案，可以容忍频率选择性衰落下的定时失调。我们调查所提出的方案的性能，无论是比特错误概率或成对错误概率。通过数值例子，我们表明，所提出的计划优于现有的竞争解决方案在文献中，特别是高信号噪声比（SNR）值。
2016-10-24 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
Performance Analysis of Decode-and-Forward Relaying in Gamma-Gamma Fading Channels
研究了基于自由空间光链路的解码转发协作通信。我们分析了DF协议的性能在FSO链路以下的伽玛-伽玛分布。推导了一个包含Gamma-Gamma和高斯混合随机变量的随机变量的累积分布函数和概率密度函数。利用推导出的CDF和PDF，得到了DF中继的平均误比特率出错率。
2012-05-02 cs.IT math.IT
Link Regime and Power Savings of Decode-Forward Relaying in Fading Channels
在本文中，我们重新研究中继信道下的解码转发（DF）策略。与块马尔可夫编码始终是速率最优DF策略的既定信念相反，在某些信道条件下（链路机制），源和中继之间的独立信令实现相同的传输速率，而不需要相干信道相位信息。此外，这种独立的信令机制允许中继器节省功率。因此，我们设计了一个复合DF中继策略，实现了相同的速率块马尔可夫DF，但所需的中继功率较少。从链路自适应的角度来看，这一发现是有吸引力的，以适应中继编码和中继功率根据链路状态。我们研究这种链路自适应衰落下完美的信道状态信息（CSI）和实际的CSI，其中节点有完美的接收和长期发送CSI，并得出相应的中继节省功率在这两种情况下。我们还推导出中断概率的复合中继方案，适应信令的链路制度。通过仿真，我们暴露了一个新的权衡中继放置显示，中继保存最多的功率时，更接近的目的地，但实现最大的速率增益时，更接近的源。
2015-12-17 cs.IT math.IT
Performance of QAM Schemes with Dual-Hop DF Relaying Systems over Mixed $η$-$μ$ and $κ$-$μ$ Fading Channels
分析了正交幅度调制（QAM）方案在混合$η$ - $μ$和$κ$ - $μ$衰落信道下的双跳解码转发（DF）中继系统的性能。利用基于矩生成函数的方法，得到了一般阶矩形QAM和交叉QAM方案的平均误符号率（ASER）的封闭表达式。导出的表达式是劳里塞拉的$(F_D^{(n)}(\cdot), Φ_1^{(n)}(\cdot))$超几何函数的形式，可以使用积分或级数表示进行数值计算。所获得的ASER表达式包括在文献中作为特殊情况提出的其他混合衰落信道情况，例如混合Hoyt和Rice衰落、混合Nakagami- $m$和Rice衰落。我们进一步得到了渐近ASER的简单表达式，这对于确定在高SNR下控制系统性能的因素是有用的，即，多样性秩序。此外，我们分析了最优功率分配，这提供了一个实用的设计规则，以最佳地分配源和中继之间的总传输功率，以最小化ASER。大量的数值和计算机模拟结果证实了所提出的数学分析的准确性。
2015-09-09 cs.IT math.IT
Performance Analysis of SWIPT Relay Networks over Arbitrary Dependent Fading Channels
本文研究衰落信道相关性对双跳DF SWIPT中继网络性能的影响，利用Copula理论推导相关Nakagami-m信道下遍历容量和中断概率的闭式表达式，经仿真验证正相关链路可显著提升系统性能。
2023-05-06 cs.IT math.IT
Opportunistic Communications in Fading Multiaccess Relay Channels
研究了各态历经衰落正交多址接入中继信道（MARC）中的最优资源分配问题，在MARC中，用户（源）通过一个半双工中继站与目的地通信，该中继站在与发送源正交的信道上进行发送.在假设所有节点都能获得瞬时衰落状态信息的前提下，针对解码转发（DF）中继，给出了最大和速率以及最优用户和中继功率分配（策略）.与观察DF中继的结果在两个多址信道，一个在中继和其他在目的地，一个已知的引理上的两个相交的polymatroids的总和率用于确定DF总和率和最佳的用户和中继策略。该引理还使褪色MARC的广泛拓扑分类成为三种类型之一。第一种类型是一组部分聚类的MARC，其中用户与中继或目的地聚类，使得用户在其瓶颈链路上注水到远端接收器。第二种类型是一组集群的MARC，其中所有用户要么接近中继或目的地，使得机会多用户调度到一个接收器是最佳的。第三种类型由任意聚类的MARC组成，它是前两种类型的组合，对于这种类型，它表明，最优策略是机会主义的非注水解决方案。该分析被扩展到开发K用户正交半双工MARC的速率区域。最后，割集外界被用来表明DF实现的容量区域的一类集群正交半双工MARC。
2009-02-07 cs.IT math.IT
Sum capacity of multi-source linear finite-field relay networks with fading
研究了具有多个源-目的节点对的衰落线性有限域中继网络。由于不同的单播会话所产生的干扰，找到其容量区域的问题通常是困难的。我们观察到，由于信道是时变的，中继可以通过等待适当的信道实现，使目的地可以解码他们的消息没有干扰，以提供他们收到的信号。我们提出了一个块马尔可夫编码和中继方案，利用这样的信道变化。通过推导出一般割集上界和可达到的速率区域，我们表征了一些类的信道分布和网络拓扑结构的总容量。例如，当信道均匀分布时，总容量由分离整个源和目的地的所有切割所构造的信道矩阵的最小平均秩给出。我们还描述了其他情况下的能力的特点。
2009-05-11 cs.IT math.IT
Security Analysis in Multicasting over Shadowed Rician and α-μ Fading Channels: A Dual-hop Hybrid Satellite Terrestrial Relaying Network
在这个5G技术时代，对高数据率的不断增长的需求导致研究人员开发混合卫星-地面（HST）网络作为传统蜂窝地面系统的替代。由于HST网络遭受的掩蔽效应，可以通过采用地面中继策略来减轻，在这项工作中，我们专注于无线组播通过HST中继网络（HSTRN），其中一个卫星发送消息到多个地面节点通过多个中继下的窃听多个窃听者的努力。我们关心的是保护组播消息被窃听利用著名的机会主义中继技术。我们认为卫星链路遵循阴影莱斯衰落，而地面链路经历α-μ衰落。HSTRN模型的保密性能是通过推导非零保密组播容量、遍历保密组播容量和安全中断概率的封闭形式的组播概率表达式来实现的。利用派生的表达式，我们分析了如何可以保持一个完美的保密水平，尽管恶劣的信道条件，也提出了一个保密权衡中继，多播用户和多个窃听者的数量。最后，数值分析证实通过蒙特卡罗模拟。
2021-07-03 cs.IT math.IT
On the Performance of NOMA-Based Cooperative Relaying Systems over Rician Fading Channels
非正交多址接入（NOMA）是第五代（5G）无线通信的一种很有前途的技术。由于具有良好信道条件的用户可以通过连续干扰消除（SIC）作为中继来提高系统性能，NOMA和协作中继的结合近年来引起了越来越多的关注。本文研究了基于NOMA的协作中继系统，并提出了一种评估其性能的分析框架。具体地，研究了莱斯衰落信道下NOMA的性能，推导了平均可达速率的精确表达式。此外，我们还提出了一种近似的方法来计算可达到的速率，通过使用高斯-切比雪夫积分。数值结果证实，我们推导的分析结果与Monte Carlo模拟相匹配。
2017-07-22 cs.IT math.IT
Alternative Awaiting and Broadcast for Two-Way Relay Fading Channels
我们研究了一个双向中继（TWR）衰落信道中，两个源节点希望交换信息的帮助下的中继节点。给定传统的TWR协议，已知两个方向上的传输速率受到具有较低容量的跳的限制，即，上行链路和下行链路之间的最小操作。在本文中，我们提出了一种新的传输协议，命名为交替等待和广播（AAB），以消除在TWR衰落信道中的最小操作。分析了AAB协议的工作原理、遍历和容量的新上界以及信号传输平均时延的收敛性。数值结果表明：1）与传统的TWR协议相比，AAB协议显著提高了可实现的遍历和速率（ESR）; 2）考虑了系统服务（SS）的平均时延，AAB协议的平均速率（ESR）比传统的TWR协议有了明显的提高;（在源缓冲器中），由所提出的AAB协议引起的ST的平均延迟非常小并且可以忽略。
2013-02-03 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Protograph LDPC Codes for Nakagami-$m$ Fading Relay Channels
本文研究了Nakagami- $m$衰落中继信道下原模图（LDPC）码的误码性能。我们首先计算具有不同衰落深度的这种信道上的原模图码的解码阈值（即，不同值的$m$）。进一步，基于PEXIT分析，利用高斯近似，推导了无差错（EF）中继协议和解码转发（DF）中继协议的误码率（BER）表达式。最后将该门限与原模图码的理论误码率和仿真误码率进行了比较。结果表明，DF协议的性能与EF协议基本相同。此外，理论误码率表达式，这是合理的一致性与解码阈值和模拟误码率，能够评估系统性能和预测的解码阈值相比，修改后的PEXIT算法具有较低的复杂度。因此，本文的工作可以为无线通信系统的原型码设计提供参考。
2013-04-24 cs.IT math.IT
Power Allocation Strategies for Fixed-Gain Half-Duplex Amplify-and-Forward Relaying in Nakagami-m Fading
在本文中，我们研究了一个固定增益放大转发中继网络采用多个中继的功率分配策略。我们考虑两个中继网络的优化问题：1）最佳的功率分配，以最大化的端到端的信噪比（SNR）和2）最小化的总消耗功率，同时保持端到端的信噪比超过一个阈值。我们研究这两个问题的两个中继协议的所有参与中继和选择性中继和多种情况下的可用信道状态信息（CSI）在中继。我们表明，SNR最大化问题是凹的，功率最小化问题是凸的所有协议和CSI的情况下考虑。我们获得了封闭形式的表达式，这两个问题的情况下，为全CSI和CSI的所有中继目的地链路在中继和解决问题，通过凸规划时，全CSI或CSI的中继目的地链路在中继不可用。数值结果表明，在两个优化问题的继电器有充分的CSI的好处。然而，他们还表明，CSI开销可以通过在中继器处仅具有部分CSI来减少，而性能仅略有下降。
2012-12-16 cs.IT math.IT
Achievable Rate Region of the Bidirectional Buffer-Aided Relay Channel with Block Fading
双向中继信道是一种简单而又基本实用的网络结构，其中两个用户通过一个中继节点进行通信。在本文中，我们考虑块衰落双向中继信道，并提出有效的传输策略，利用信道的块衰落特性。因此，我们考虑解码和转发中继，并假设两个用户之间的直接链接是不存在的。我们的目标是长期可实现的速率区域的特点，并制定协议，实现所获得的速率区域的所有点。具体地，在双向中继信道中，存在六种可能的传输模式：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）。大多数现有的协议假设使用上述传输模式的子集的固定调度。出于这种限制，我们开发的协议不限于遵守预定义的时间表使用的传输模式。实际上，该协议根据所涉及链路的瞬时信道状态信息（CSI），在每个时隙中选择最优传输模式，以最大化长期可达速率区域。因此，我们考虑两种不同类型的发射功率约束：1）针对所有节点的联合长期功率约束，以及2）针对每个节点的固定发射功率。此外，为了能够使用非预定义的调度进行传输模式选择，中继器必须配备有两个缓冲器，用于存储从两个用户接收的信息。由于数据缓冲增加了端到端的延迟，我们考虑延迟无约束和延迟约束的文件传输。
2013-11-18 cs.IT math.IT
Performance Analysis over Slow Fading Channels of a Half-Duplex Single-Relay Protocol: Decode or Quantize and Forward
在这项工作中，一个新的静态中继协议介绍了半双工单中继网络，其性能进行了研究的背景下，通信慢衰落无线信道。所提出的协议是基于解码或量化和转发（DoQF）的方法。在慢衰落的情况下，两个性能指标是相关的和互补的，即中断概率增益和分集复用权衡（DMT）。首先，我们分析了当信噪比趋于无穷大时，与所提出的协议相关联的中断概率P_o的行为。在这种情况下，我们证明了SNR^2 P_o收敛于一个常数。我们指的是这个常数的中断增益，我们推导出其封闭形式的表达为一般类的无线信道，包括瑞利和赖斯信道作为特殊情况。我们还证明了DoQF协议具有最好的可实现的中断增益在宽类的半双工静态中继协议。还提供了一种用于最小化关于源和中继之间的功率分布以及关于时隙的持续时间的中断增益的方法。接下来，我们专注于瑞利分布衰落信道推导出DMT与建议的DoQF协议。我们的结果表明，对于复用增益r < 0.25，DoQF的DMT达到2 × 1 MISO上限。
2009-08-28 cs.IT math.IT
Error Analysis of Decode-Forward Cooperative Relaying NOMA Schemes over Nakagami-m Fading Channels
非正交多址接入（NOMA）由于其较高的频谱效率而受到广泛关注。此外，NOMA易于在物理层实现，因此它与其他心理层技术的相互影响已被研究者广泛分析。合作NOMA方案是这些相互作用中研究最多的。然而，这些研究主要分析合作NOMA方案的可达速率和中断概率，而这些系统的误码率（BEP）没有得到很好的研究，虽然它是最重要的性能指标之一。在本文中，我们研究的合作NOMA方案的错误性能，解码转发中继帮助NOMA用户。我们推导出精确的BEP表达式在封闭形式的Nakagami-m衰落信道。所有导出的表达式都通过计算机模拟进行了验证。
2020-04-26 cs.IT math.IT
Linear Physical-layer Network Coding in Galois Field for Rayleigh fading 2-Way Relay Channels
本文提出了一种新的适用于瑞利衰落双向中继信道（2-WRC）的线性物理层网络编码（LPNC）。中继器通过将用户数据乘以适当选择的生成矩阵，而不是简单的模2（比特XOR）操作，直接将两个用户的叠加信号映射到GF（2^2）中的线性网络编码组合。我们推导出LPNC和5 QAM去噪和转发（5 QAM-DNF）的星座约束容量[2]，并进一步明确表征LPNC和5 QAM-DNF之间的容量差异。基于我们的分析和仿真，我们强调，在不使用不规则的5 QAM映射和牺牲频谱效率的情况下，我们在GF（2^2）中的LPNC在低SNR区域优于5 QAM-DNF方案，而在中高SNR区域实现相同的性能。
2012-11-02 cs.IT math.IT
Differential Dual-Hop Relaying under User Mobility
研究了时变瑞利衰落信道下采用差分编解码的双跳放大转发中继系统。首先，从误码率的角度对传统的“双符号”差分检测（CDD）进行了理论分析。分析结果表明，在快衰落信道下，双符号差分检测的性能严重下降，在高信噪比区域达到一个不可约的错误平层。为了克服快衰落信道下的误码平层，设计了一种实用的次优多符号检测（MSD），并对其性能进行了理论分析。在不同的衰落场景下的仿真结果验证了CDD和MSD的分析。具体而言，所得到的结果表明，建议MSD可以显着提高系统性能在快衰落信道。
2014-07-05 cs.IT math.IT
Pairwise Check Decoding for LDPC Coded Two-Way Relay Block Fading Channels
在双向中继（TWR）信道中，部分解码比完全解码具有实现更大容量区域的潜力。然而，现有的部分解码实现被设计用于高斯信道并且具有静态物理层网络编码（PLNC）。在本文中，我们提出了一种新的解决方案，联合网络编码和信道解码的中继，称为成对校验解码（PCD），低密度奇偶校验（LDPC）编码的TWR系统在块衰落信道。主要思想是结合广播（BC）阶段中的自适应PLNC映射，在多址（MA）阶段中形成用于叠加的LDPC编码分组对的校验关系表（check-relation-tab）。使用PCD，然后，我们提出了一种部分解码方法，两阶段最近邻聚类与PCD（TS-CNC-PCD），以最大限度地减少最坏的成对错误概率。此外，我们提出了最小相关优化（MCO）选择更好的检查关系标签。仿真结果证实，所提出的TS-CNC-PCD提供了一个相当大的增益比传统的异或与信念传播（BP）在衰落信道中。
2012-03-01 cs.IT math.IT
A Trellis Coded Modulation Scheme for the Fading Relay Channel
针对瑞利衰落环境下的半双工中继信道，提出了一种基于译码转发协议的网格编码调制（TCM）方案。所提出的方案可以实现大于或等于每信道使用一比特（bpcu）的任何频谱效率。提出了一种用于建议TCM方案的近ML解码器。结果表明，这种近ML解码器的高信噪比性能接近最佳ML解码器的性能。这种近ML解码器的高SNR性能与源-中继链路的强度无关，并且接近具有理想源-中继链路的最佳ML解码器的性能。基于导出的成对错误概率（PEP）界，设计准则，以最大限度地提高分集和编码增益。仿真结果表明，所提出的TCM方案的SNR比未编码的通信以及直接传输没有中继有很大的增益。此外，它示出，即使对于未编码的传输方案，在源和中继使用的标签方案（从比特映射到复杂的符号）的选择显着影响BER与SNR性能。我们为$2^l$ -PSK信号集提供了一个很好的标记方案，其中$l\geq 2$是一个整数。
2011-09-05 cs.IT math.IT
Secure Communication Via an Untrusted Non-Regenerative Relay in Fading Channels
我们研究了一个中继网络，其中源可以潜在地利用一个不可信的非再生中继，以增加其直接传输的机密消息到目的地。由于中继是不可信的，因此希望保护机密数据免受其影响，同时利用它来增加传输的可靠性。我们首先研究的保密中断概率（SOP）的网络，假设一个单天线中继，并计算三种不同的方案：直接传输，而不使用中继，传统的非再生中继，和合作干扰的目的地的确切SOP。随后，我们进行了渐近分析的SOP，以确定在不同的操作制度的最佳政策。然后，我们推广到多天线中继的情况下，研究中继天线的数量对保密性能的影响。最后，我们研究的情况下，中继只有一个单一的RF链，这需要一个天线选择方案，我们表明，与所有的天线被使用的情况不同，在一定条件下，天线选择的合作干扰方案提供了分集优势的接收机。数值结果验证了理论预测的首选传输策略。
2013-02-05 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Cooperative Multi-Carrier Relay-Based UAV Networks Over Generalized Fading Channels
Khalifa University（哈利法大学）；The University of Mississippi（密西西比大学）
本文针对广义衰落信道下的协作多载波中继无人机网络，利用有限混合与期望最大化算法推导中断概率与平均比特率的闭式表达式，分析系统性能。
2026-09-21 cs.IT math.IT
To Cooperate, or Not to Cooperate in Imperfectly-Known Fading Channels
本文研究了在已知衰落信道下具有不同协作度的通信问题。三节点中继信道被认为是。假设通信开始于网络训练阶段，在该阶段中接收机估计它们各自信道的衰落系数。在数据传输阶段，采用放大转发和解码转发中继方案。对于不同的协作协议，可达到的速率表达式。这些可达到的速率表达式，然后用来找到最佳的资源分配策略。特别地，识别为了最佳性能而需要分配给中继的总时间或带宽的部分。在总功率受限的条件下，研究了源和中继之间的功率最优分配问题。最后，在低功耗制度的位能量需求进行了研究。
2008-12-08 cs.IT math.IT
Multi-Pair Two-Way Massive MIMO DF Relaying Over Rician Fading Channels Under Imperfect CSI
研究了莱斯衰落信道下多对双向解码转发中继辅助的大规模多输入多输出天线系统，其中多对用户通过一个具有多根天线的中继站进行信息交换.不完美的信道状态信息被认为是在最大比处理的上下文中。封闭形式的表达式推导出近似的总和频谱效率（SE）的系统。此外，我们得到了在用户和中继站的功率缩放律，以满足一定的SE要求在三个典型的场景。最后，仿真验证了推导结果的准确性。
2021-10-28 cs.IT eess.SP math.IT
On Outage Probability and Diversity-Multiplexing Tradeoff in MIMO Relay Channels
研究了源端和目的端均采用多天线而中继站采用单天线的MIMO中继信道的衰落特性。得到了独立同分布下系统中断概率的紧致闭式表达式。和相关瑞利衰落链路。低中断近似推导，揭示了一些见解，包括相关性的影响，天线的数量，中继噪声和中继协议。相关性的影响被证明是可以忽略不计的，除非信道变得几乎完全相关。量化了中继衰落信道相对于AWGN信道的信噪比损失。SNR-渐近分集复用权衡（DMT）得到了广泛的一类衰落分布，包括，作为特殊情况下，瑞利，赖斯，Nakagami，威布尔，这可能是不相同的，空间相关和/或非零均值。DMT被示出为不依赖于一个特定的衰落分布，而是在其多项式行为接近零，并且是相同的简单的“放大和转发”协议和更复杂的“解码和转发”一个容量实现代码，即在中继的全部处理能力并不有助于提高DMT。然而，SNR渐近DMT和有限SNR中断性能之间存在显著差异：虽然前者不会通过在任一侧使用额外的天线来改善，但后者可以显著改善，特别是，可以权衡额外的天线以获得中继的全部处理能力。将结果推广到具有选择中继的多中继信道，并识别出典型的中断事件。
2011-02-25 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relaying with Improper Gaussian Signaling over Nakagami-m Fading Channels
本文研究了在Nakagami-m衰落信道下，非正常高斯信号（IGS）在具有不可忽略的残余自干扰（RSI）的全双工中继（FDR）中的应用。IGS最近被证明优于传统的适当的高斯信号（PGS）在几个干扰有限的设置。在这项工作中，IGS是作为一种尝试，以减轻RSI。我们使用两个性能指标，即中断概率和遍历率。首先，我们提供了上界和下界的中继发射功率和循环系数，衡量信号的不当的系统性能。然后，我们数值优化中继信号参数的基础上，仅信道统计，以提高系统的性能。根据分析，IGS允许FDR即使在高RSI下也能工作。结果表明，IGS可以利用更高的功率预算，以提高性能，同时它减轻了RSI的影响，通过调整信号的不适当。有趣的是，具有最大中继功率的圆形系数的一维优化提供了与联合优化相似的性能，这降低了优化复杂度。从吞吐量的角度来看，它表明，IGS-FDR可以优于不仅PGS-FDR，但也半双工中继与/无最大比组合在某些区域的目标源速率。
2017-09-26 cs.IT math.IT
A Comparative Study of Relaying Schemes with Decode-and-Forward over Nakagami-m Fading Channels
利用中继技术来改善无线系统的性能是一个很有前途的途径。然而，它是至关重要的，以了解什么类型的中继方案应用于实现不同的性能目标，在现实的衰落条件下。在本文中，我们提出了一个通用的框架建模和评估的中继方案的性能的基础上解码和转发（DF）协议在独立的，不一定相同分布（INID）Nakagami-m衰落信道。特别是，我们提出了封闭形式的表达式的瞬时输出信噪比的统计数据的四个重要的中继方案DF;两个基于重复传输和其他两个基于中继选择（RS）。然后，这些表达式被用来获得封闭形式的表达式中断概率和平均符号错误概率的几个调制的所有考虑中继方案在INID Nakagami-m衰落。重要的是，它表明，当RS的信道状态信息是完美的，基于RS的传输方案总是优于重复的。此外，当源节点和目的地节点之间的直接链路足够强时，中继可能不会导致任何增益，并且在这种情况下，中继应该被关闭。
2011-04-01 cs.IT cs.PF math.IT
Information Bottleneck for a Rayleigh Fading MIMO Channel with an Oblivious Relay
研究了具有不经意中继的Rayleigh衰落多输入多输出（MIMO）信道的信息瓶颈（IB）问题。中继器被约束为在不知道码本的情况下操作，即，它执行不经意处理。此外，由于瓶颈约束，它是不可能的中继通知目的节点的完美的信道状态信息（CSI）在每个信道实现。为了评估瓶颈率，我们首先提供了一个上限，假设目的节点可以得到完美的CSI在没有成本。然后，我们提供了四个可实现的方案，每个方案满足瓶颈约束，并给出了一个下界的瓶颈率。在第一种和第二种方案中，中继将中继-目的地链路的容量分成两部分，并将CSI及其观测传送到目的地节点。由于信道状态信息的传输，这两种方案的性能对MIMO信道维数，特别是信道输入维数敏感。为了确保当信道维度变大时它仍然表现良好，在第三和第四可实现方案中，中继仅向目的地节点发送压缩观测。数值结果表明，通过简单的逐符号不经意中继处理和压缩，所提出的可实现的方案工作良好，并且可以在很宽的相关系统参数范围内证明下限非常接近上限。
2021-05-07 cs.IT math.IT
