Linear Precoding Designs for Amplify-and-Forward Multiuser Two-Way Relay Systems
双向中继可以提高两用户协作通信的频谱效率。它在多用户系统中也有很大的潜力。设计多用户双向中继系统（MU-TWRS）的一个主要问题是设计收发器或预编码器来抑制同信道干扰。本文旨在研究蜂窝MU-TWRS中的线性预编码设计，其中多天线基站（BS）通过具有放大转发中继策略的多天线中继站（RS）与多个移动站（MS）进行双向通信。设计目标是优化上行链路性能，包括总均方误差（Total-MSE）和和速率，同时保持下行链路信号的单个信号与干扰加噪声比（SINR）要求。我们表明，与RS预编码器固定的BS预编码设计可以转化为一个标准的二阶锥规划（SOCP），并有效地获得最优解。RS预编码设计与BS预编码器固定，另一方面，是非凸的，我们提出了一个迭代算法来找到一个局部最优解。然后，通过交替求解BS预编码和RS预编码，得到联合BS-RS预编码。仿真结果验证了所提出的预编码方案的有效性。
2012-09-17 cs.IT math.IT
Robust MMSE Precoding for Multiuser MIMO Relay Systems using Switched Relaying and Side Information
针对不完全信道状态信息（CSI）下的多用户多输入多输出（MIMO）中继系统，提出了一种新的预编码方案。基站（BS）和MIMO中继站（RS）都配备有酉矩阵的相同码本。根据码本的每个元素，我们创建一个潜在的预编码矩阵对，即BS预编码矩阵和RS预编码矩阵。通过将来自码本的适当酉矩阵乘以功率缩放因子来形成RS预编码矩阵。基于给定的CSI和发射符号块，通过合适的选择机制来选择从各种酉矩阵导出的所有可能的潜在预编码矩阵对的类内的最佳预编码矩阵对以用于传输，该选择机制被设计为最小化预先估计的接收向量与真实发射符号向量之间的平方欧几里德距离。我们开发了一个最小均方误差（MMSE）的设计算法的潜在预编码矩阵对的建设。在所提出的方案中，BS仅向RS发送酉矩阵的索引及其功率缩放因子，而不是发送完整的处理矩阵。这大大降低了开销。仿真结果表明，与其他最近报道的预编码算法相比，所提出的预编码方案能够提供更好的鲁棒性对CSI估计误差和多用户干扰的影响。
2014-12-17 cs.IT math.IT
On Uplink Performance of Multiuser Massive MIMO Relay Network With Limited RF Chains
本文考虑了一个多用户的大规模多输入多输出上行链路的帮助下，模拟放大转发中继。基站装备了大阵列的$N_d$天线，但由数量少得多的射频链支持。首先推导出级联相位对齐两跳信道的新结果，我们得到了一个严格的封闭形式的遍历速率的完美和量化的信道相位信息。该速率的特征在于作为两跳信道的缩放的等效信噪比的函数。这意味着源功率和中继功率可以分别按比例缩小为$1/N_d^a$和$1/N_d^{1-a}~ (0\!\leq\!a\!\leq\!1)$，以获得渐近不变的和速率。然后以速率最大化为目标，利用封闭解对功率分配问题进行优化。仿真结果验证了我们的推导结果的观察。
2020-05-29 cs.IT math.IT
Relay-Reconfigurable Intelligent Surface Cooperation for Energy-Efficient Multiuser Systems
可重构智能表面（RIS）由于其可控的散射元件，能够引导电磁波到所需的方向，最近引起了相当大的关注。虽然RISs与继电器有一些相似之处，但两者有影响其性能的根本差异。为了利用中继和RIS的优点，本文提出了一种多用户通信系统，其中中继和RIS合作，以提高性能的能量效率。为了有效地利用RIS，RIS元件的离散相移与发射机和中继器处的波束成形矩阵一起被优化，目标是服从服务质量（QoS）约束的总发射功率的最小化。然后，两个次优有效的解决方案，提出了所产生的离散和非凸的问题，一个是基于奇异值分解（SVD）和上行链路-下行链路的对偶，另一个是基于SVD结合迫零。仿真结果表明，所提出的解决方案优于一个系统，无论是中继或RIS只有，特别是当两者都更接近用户比基站。
2021-04-07 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relay based on Zero-Forcing Beamforming
在本文中，我们提出了一个全双工中继（FDR）的基础上迫零波束成形（ZFBF）的多用户MIMO中继系统。在基站处采用ZFBF来同时抑制中继的自干扰和多用户干扰。数值结果表明，所提出的FDR可以提高和速率性能相比，半双工中继（HDR），如果发送和接收天线之间的足够的隔离，确保在中继。
2010-06-09 cs.IT math.IT
Low-Latency Multiuser Two-Way Wireless Relaying for Spectral and Energy Efficiencies
本文考虑了两种可能的方法，使多对用户交换信息，通过多个多天线中继在一个时隙内，以节省通信带宽的低延迟通信。第一种方法是为用户和中继部署全双工器，以使其同时发送和接收信号成为可能。在第二种方法中，用户使用时隙的一部分来向中继发送他们的信息，并且中继使用时隙的剩余互补部分来向用户发送波束成形信号。双工器中固有的环路自干扰和第一种方法中的全双工用户间干扰在第二种方法中不存在。在这两种方法下，联合用户的功率分配和中继的波束形成器，以优化用户的信息交换或最大化的能量效率受到用户的服务质量（QoS）的交换信息吞吐量阈值方面导致复杂的非凸优化问题。路径跟踪算法的计算解决方案。所提供的数值例子显示了第二种方法的优势，第一种方法。
2017-12-11 cs.IT math.IT
Joint Transceiver Design Algorithms for Multiuser MISO Relay Systems with Energy Harvesting
在本文中，我们研究了一个多用户中继系统，同时无线信息和功率传输。假设基站（BS）和中继站（RS）都配备有多根天线，研究了BS波束赋形向量、RS放大和前向变换矩阵以及单天线接收机功率分配比的联合收发机设计问题。首先，提出了一种基于交替优化（AO）的迭代算法，并保证收敛性，以连续优化的收发器系数。其次，提出了一种基于切换中继（SR）的设计方案，该方案在保持相同性能的同时，显著降低了基于AO的设计的计算复杂性和开销。在所提出的SR方案中，RS配备有置换矩阵的码本。对于每个置换矩阵，设计了一个潜在的收发器，它由BS波束成形向量，最佳缩放的RS置换矩阵和接收机PS比。对于给定的CSI，选择具有最低总功耗的最佳收发器进行传输。我们提出了一个基于凹凸过程和次梯度型迭代算法的非鲁棒和鲁棒的潜在收发器的设计。仿真结果验证了所提算法的有效性。
2015-08-26 cs.IT math.IT
Joint Beamforming Design for Multiuser MISO Downlink Aided by a Reconfigurable Intelligent Surface and a Relay
可重构智能表面（RIS）由于其可控的散射元件，能够引导电磁波到所需的方向，最近引起了相当大的关注。虽然RISs与继电器有一些相似之处，但两者有影响其性能的根本差异。为了利用中继和RIS的优点，本文提出了一种多用户通信系统，其中中继和RIS合作，以提高性能的能量效率。使用奇异值分解（SVD），半定规划（SDP），和函数逼近，我们提出了不同的解决方案，用于优化波束形成矩阵在基站（BS），中继，并在RIS的相移，以最大限度地减少总发射功率的服务质量（QoS）的约束。当继电器工作在半双工和全双工模式时，以及当反射元件具有连续和离散相移时，该问题在不同的情况下得到解决。仿真结果提供了在全双工和半双工模式下，在不同的优化方案下，系统的性能进行比较，与没有RIS或中继。结果表明，全双工中继与RIS协作的系统性能优于其他所有方案，且全双工中继的贡献高于RIS。然而，当所需的QoS高时，RIS比半双工中继执行得更好。结果还表明，增加RIS反射元件的数量在中继器存在的情况下比在没有中继器的情况下更好地提高性能。
2021-04-30 cs.IT math.IT
Hybrid Analog-Digital Beamforming for Multiuser MIMO Millimeter Wave Relay Systems
提出了一种新的用于多用户毫米波中继系统的模数混合波束形成方法。对于这个系统，我们考虑一个和率最大化问题。所提出的混合波束形成的设计间接考虑了和均方误差（MSE）最小化问题，同时利用数字波束形成的解决方案。为此，我们假设数字波束形成利用众所周知的块对角化（BD）方法。在这种假设下，我们解决我们的问题如下：首先，我们制定的和速率最大化问题的混合和数字波束成形设计的接收信号之间的MSE最小化。然后利用压缩感知技术设计了源、中继和各目的节点的混合波束赋形。仿真结果表明，所提出的混合波束形成设计的性能非常接近的数字之一。此外，我们还研究了射频（RF）链和路径的数量以及到达角（AoA）和离开角（AoD）估计器的精度对混合波束成形设计的总速率的影响。计算机模拟揭示，当RF链和路径的数量增加（或AoA（AoD）估计器的精度提高）时，混合波束成形的总和速率增加。
2015-11-11 cs.IT math.IT
Charge-then-Forward: Wireless Powered Communication for Multiuser Relay Networks
研究了一种中继辅助的无线供电通信网络（R-WPCN），该网络由多个源-目的节点和一个混合中继节点（HRN）组成。我们考虑在HRN的“充电，然后转发”协议，其中HRN与恒定的能量供应首先作为一个能量发射机充电的源，然后转发信息从源到他们的目的地通过时分多址（TDMA）或频分多址（FDMA）。考虑了无线供电源处的处理成本。我们的目标是通过联合优化时间、频率和功率资源来最大化所有传输对的总速率。对于TDMA和FDMA，所制定的优化问题都是非凸的。对于时分多址方案，通过适当的变换，将问题转化为凸问题并得到最优解。对于频分多址的情况下，我们发现在对偶域的渐近最优解。此外，次优算法提出了这两个计划的复杂性和性能的折衷。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2018-06-26 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Cooperative Transmission with Energy Harvesting Relay: Time Switching vs Power Splitting
近年来，能量收集（EH）已成为实现绿色通信的一种有前途的方式。在本文中，我们研究了多用户传输网络与EH合作中继，其中一个源发送独立的信息到多个目的地的帮助下，能量受限的中继。中继可以从源发送的射频（RF）信号中收集能量，并且它仅通过消耗收集的能量来帮助多用户传输。通过采用时间交换和功率分配的中继接收机结构，我们首先提出了两个协议，时间交换的协作多用户传输（TSCMT）协议和功率分配的协作多用户传输（PSCMT）协议，使信息处理和EH的同时在中继系统。为了评估系统的性能，我们理论上分析了系统中断概率的两个建议的协议，然后推导出明确的表达式，分别为他们。此外，我们还讨论了系统配置参数，如电源功率和中继位置对系统性能的影响。数值结果证明了我们的分析结果的准确性，并揭示了与传统的非合作方案相比，我们提出的协议是绿色的解决方案，提供可靠的通信和较低的系统中断概率，而不消耗额外的能量。特别地，对于相同的源端发射功率，PSCMT协议优于TSCMT协议，以获得更低的系统中断概率。
2014-12-30 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
Enhancing Physical Layer Security in Dual-Hop Multiuser Transmission
本文研究了基于正交频分多址（OFDMA）的双跳系统中的物理层安全问题，该系统由多个用户、多个放大转发中继和一个窃听者组成。其目的是通过在各种实际约束条件下的最优资源分配，使秘密用户的总保密率最大化，从而提高整个系统的PLS。具体而言，子载波分配给不同的用户，中继分配，并在不同的子载波在发送节点的功率负载进行了优化。联合优化问题被建模为一个混合二进制整数规划问题，受排他性的子载波分配和单独的功率预算约束，在每个节点。通过拉格朗日对偶分解，利用KKT条件得到基站的最优功率分配，得到联合优化解。此外，为了降低复杂度，提出了一种次优方案，其中最优功率分配是在固定的子载波中继分配。仿真结果也验证了所提出的方案的性能。
2017-03-19 cs.IT math.IT
Enhancing Multiuser MIMO Through Opportunistic D2D Cooperation
我们提出了一种蜂窝架构，它结合了多用户MIMO（MU-MIMO）下行链路与机会使用的未授权ISM频段建立设备到设备（D2 D）的合作。该架构包括基于通过D2 D中继形成下行链路虚拟MIMO信道的物理层协作方案，以及用于这种D2 D使能网络的新颖的资源分配策略。我们证明了物理层方案的近似最优性，并证明了这种合作提高了系统中最弱用户的有效SNR，特别是在多用户制度中，由于多用户分集。为了利用这个物理层计划，我们制定了合作用户调度和中继选择问题，使用网络效用最大化框架。对于这样的合作网络，我们提出了一种新的实用工具度量，联合捕获公平的吞吐量和中继系统中的成本。我们提出了一个联合用户调度和中继选择算法，我们证明是渐近最优的。我们研究的架构，通过系统级模拟在广泛的场景。这些模拟的亮点是小区边缘（底部第五百分位）用户的数据率的大约$6$ x改进（在最先进的SU-MIMO上），同时仍然改进了总体吞吐量，并且考虑了各种系统约束。
2017-03-06 cs.IT cs.NI math.IT
Analysis of Analog Network Coding noise in Multiuser Cooperative Relaying for Spatially Correlated Environment
模拟网络编码（ANC）是在文献中提出的，以提高网络的吞吐量，利用信道分集。在实际情况下，由于信道特性的差异，在接收信号的处理期间会出现额外的残留分量，称为ANC噪声。该ANC噪声分量可以抑制ANC增益。据我们所知，现有的文献都没有考虑通道之间的空间相关性对ANC噪声的影响。本文开发了一个通用的框架，以研究信道特性对ANC噪声的影响。我们已经建模的通道空间相关，以考虑到它们之间的（不）相似性。每个节点的功率约束也被考虑在内。在这项工作中，我们的特点ANC噪声的行为，并提出了结果来分析网络性能的中断概率。我们的研究结果表明，信道之间的空间相关性显着影响ANC噪声的方差以及系统的中断性能。所提出的框架可以提供更好的见解，同时选择系统参数在相关的环境。
2017-08-22 cs.IT cs.NI math.IT
Degrees of Freedom in Multiuser MIMO
我们探讨了各种多用户MIMO通信场景，如多址接入，广播，干扰，中继，X和Z信道的可用自由度。对于两用户MIMO干扰信道，我们找到了一个一般的内界和一个基因辅助的外界，在许多情况下，给我们的确切数量的自由度。我们还研究了一个共享和发送方案的发射机合作。对于共享和传输方案，我们展示了发射机合作的收益是如何完全抵消的成本，使合作，使可用的自由度不增加。
2005-10-19 cs.IT math.IT
On the Feedback Reduction of Relay Aided Multiuser Networks using Compressive Sensing
King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；King Fahd University of Petroleum and Minerals（法赫德国王石油与矿产大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；The University of Akron（阿克伦大学）
本文提出了一种反馈减少方案，通过压缩感知实现强用户识别和信道状态估计，减少反馈开销并提升接收端信噪比。
2015-05-04 cs.IT cs.SY eess.SY
Cooperative Transmission Protocols with High Spectral Efficiency and High Diversity Order Using Multiuser Detection and Network Coding
协同传输是一种利用无线信道广播特性的新兴通信技术。然而，由于低频谱效率和正交信道的要求，其在未来无线网络中的应用潜力是有限的。本文利用多用户检测和网络编码技术，提出了一种具有高频谱效率、分集阶数和编码增益的协作传输协议。与传统的单用户检测协作传输协议相比，多用户检测协作传输协议的分集增益仅针对一个源用户，其优点是一个用户链路的改善也能使其他用户受益。另外，在中继站处使用MUD提供了可以采用网络编码的环境。充分利用中继站与目的站之间的链路，可以获得较高的编码增益和分集阶数。从分析和仿真结果可以看出，所提出的协议实现更高的分集增益，更好的渐近效率，和更低的比特出错率，相比传统的多用户检测和现有的合作传输协议。
2007-04-25 cs.IT math.IT
Soft-Decoding-Based Strategies for Relay and Interference Channels: Analysis and Achievable Rates Using LDPC Codes
我们提供了一个严格的数学分析两种通信策略：软解码和转发（软DF）中继信道，和软部分干扰消除（软IC）干扰信道。这两种策略都涉及软估计，这有助于解码过程。我们考虑LDPC码，不是因为它们的实际好处，而是因为它们的分析易处理性，这使得渐近分析类似于随机编码方法的信息论。与一些密切相关的解调和转发的作品，我们假设非记忆，代码结构感知的估计。利用软DF，我们开发了{ \it同时密度演化}来约束目的地的解码错误概率。这个结果适用于擦除中继信道。在软DF的一个变体中，中继应用Wyner-Ziv编码来增强其与目的地的通信，借用压缩转发。为了分析软IC，我们适应现有的迭代多用户检测技术，并专注于二进制输入加性高斯白噪声（BIAWGN）干扰信道。我们证明，最佳的点对点码是不适合的软IC，以及所有的策略，适用于部分解码，以改善单用户检测（SUD）和多用户检测（MUD），包括韩小林（HK）。
2013-11-30 cs.IT math.IT
Uplink Non-Orthogonal Multiple Access over Mixed RF-FSO Systems
在本文中，我们考虑了中继辅助上行链路非正交多址（NOMA）系统。在该系统中，两个射频（RF）用户被分组，以在每个资源块上同时传输到中间中继。然后，在存在多用户干扰的情况下，中继站将用户的聚合信号的放大版本转发到相对较远的目的地。为了满足用户对更高数据率的日益增长的需求，采用高吞吐量的自由空间光学（FSO）链路作为中继目的地回程链路。假设FSO回程链路受到具有指向误差的伽马-伽马湍流的影响。此外，瑞利衰落模型被认为是用户中继接入链路。在这些假设下，我们推导出封闭形式的中断概率和易处理的形式，只涉及一维积分，遍历容量的表达式。此外，中断概率和遍历容量分析扩展到传统的RF回程系统中存在多用户干扰的中继和目的节点，和莱斯衰落的中继目的RF链路。我们的结果揭示了与RF回传相比，FSO回传对于高吞吐量和高可靠性NOMA系统的优越性。这项工作可以被认为是双跳上行NOMA系统的一般分析，以及第一次尝试将功率域NOMA在混合RF-FSO系统。
2020-02-16 cs.IT math.IT
Multi-user lattice coding for the multiple-access relay channel
本文研究了多天线多址接入中继信道（MARC），在该信道中，多个用户在中继的帮助下向一个共同的目的地发送消息。在各种MARC环境中，动态解码转发（DDF）协议由于其出色的速率性能而非常有用。然而，由于缺乏良好的结构化码书，DDF在MARC中的实际应用受到了很大的限制。本文提出了两类结构化MARC码：1）一对一中继映射辅助多用户格型编码（O-MLC）和2）模和中继映射辅助多用户格型编码（MS-MLC）。前者享有更好的速率性能，而后者提供了更大的灵活性，以权衡中继映射器的复杂性和速率性能。它示出，为了接近的速率性能可实现的非结构化码本与最大似然解码，它是至关重要的是使用一个新的K级陪集解码器的结构化O-MLC，而不是在以前的作品中提出的一级解码器。然而，如果仅用一级解码器来解码O-MLC，则在高信噪比机制下仍然可以实现最佳DDF分集复用增益折衷。对于MS-MLC，通过增加模和中继映射器的复杂度，其速率性能可以接近O-MLC。最后，对于O-MLC和MS-MLC的实际实现，设计了具有线性映射器的实用短长度格码，这有助于高效的格解码。仿真结果表明，所提出的编码方案优于现有的计划在中断概率在各种信道设置。
2013-01-05 cs.IT math.IT
Capacity Bounds for Multiuser Channels with Non-Causal Channel State Information at the Transmitters
在本文中，容量的内和外边界建立的多用户信道与信道状态信息（CSI）已知的非因果关系在发射机：多址信道（MAC），广播信道（BC）与公共信息，和中继信道（RC）。对于每个信道，在一些特殊情况下，实际容量区域也被导出。具体而言，它示出，对于一些确定性模型与非因果CSI在发射机，类似于科斯塔的高斯信道，CSI的可用性在确定性接收机不影响容量区域。
2011-05-17 cs.IT math.IT
High Performance Cooperative Transmission Protocols Based on Multiuser Detection and Network Coding
协同传输是一种利用无线信道广播特性的新兴通信技术。然而，由于低频谱效率和正交信道的要求，其在未来无线网络中的应用潜力是有限的。本文利用多用户检测和网络编码技术，提出了一种具有高频谱效率、分集阶数和编码增益的协作传输协议。与传统的单用户检测协作传输协议相比，多用户检测协作传输协议的分集增益仅针对一个源用户，其优点是一个用户链路的改善也能使其他用户受益。另外，在中继站处使用MUD提供了可以采用网络编码的环境。充分利用中继站与目的站之间的链路，可以获得较高的编码增益和分集阶数。从分析和仿真结果可以看出，所提出的协议实现更高的分集增益，更好的渐近效率，和更低的比特出错率，相比传统的多用户检测方案和现有的合作传输协议。从仿真结果来看，所提出的方案的性能接近最优，与两个性能上界相比，当平均比特出错率（BER）为10^{-6}时，性能差距为0.12dB，当平均BER为10^（-3）时，性能差距为1.04dB。
2008-01-26 cs.IT math.IT
Relay Selection and Power Allocation in Cooperative Cellular Networks
我们考虑一个系统，一个单一的基站与多个用户在正交信道上通信，同时由多个中继。最近的一些研究表明，在这种情况下，选择，即，单个中继帮助源，就所产生的复杂性和开销而言，是最佳的中继选择。然而，在多用户环境中，最优中继分配是一个组合问题。在本文中，我们制定了一个相关的凸优化问题，提供了一个非常紧密的性能上限，并表明选择，几乎总是固有的解决方案。我们还提供了一个启发式找到一个接近最优的中继分配和功率分配的用户支持一个单一的中继。使用现实的信道模型的仿真结果表明，所提出的方案的有效性，但也提出了一个问题，中继的收益是否值得额外的成本。
2009-03-13 cs.IT math.IT
Opportunistic Communications in an Orthogonal Multiaccess Relay Channel
研究了两用户衰落正交多址中继信道（MARC）中的资源分配问题。一个半双工中继被认为是一个正交的信道上发送的源所使用的。假设该网络中每个发射-接收对之间的瞬时衰落状态在发射机和接收机处都是已知的。在每个源和中继的平均功率约束下，解码转发（DF）的可实现策略的和速率在源和中继的所有功率分配（策略）上最大化。结果表明，和速率最大化策略利用多用户衰落分集揭示机会信道使用的每个用户的最优性。最优功率策略的几何解释。
2007-04-20 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency of the Cellular Two-Way Relaying with Large Antenna Arrays
本文研究了一种多用户蜂窝双向中继网络（cTWRN），其中多个用户通过中继站（RS）与基站（BS）交换信息。每个用户配备有单个天线，而BS和RS都配备有非常大的天线阵列。我们调查的cTWRN与放大和转发（AF）的物理层网络编码的性能，并推导出封闭形式的表达式的渐近频谱效率时，在BS和RS的天线数量增长大。结果表明，非再生中继协议的噪声传播可以得到很大的抑制，AF中继方案可以在一定条件下接近割集界。我们还调查了两个功率缩放情况下的AF中继方案的性能，并表明，BS和每个用户的发射功率可以成反比的中继天线的数量，同时保持给定的服务质量。数值结果验证了分析结果。
2014-09-03 cs.IT math.IT
An Auction Approach to Distributed Power Allocation for Multiuser Cooperative Networks
本文研究了一种多用户协作的无线网络，以提高网络的整体性能。我们的目标是设计一个最优的分布式功率分配算法，使用户合作，特别是，指导每个用户的传输模式选择和中继选择的决定。我们的算法很好地解释了一个拍卖机制与多个拍卖人和多个投标人。具体来说，在我们提出的框架中，每个用户都充当拍卖人（卖方）和投标人（买方）。每个拍卖人确定自己的交易价格，并将权力分配给投标人，每个投标人选择来自每个拍卖人的需求。通过遵循所提出的分布式算法，每个用户确定为自己的传输保留多少功率，从其他用户购买多少功率，以及为中继其他用户的信号贡献多少功率。我们推导出最优的投标和定价策略，最大限度地提高加权和率的用户。进行了大量的模拟，以验证我们提出的方法。
2012-10-17 cs.GT cs.IT cs.NI
Degrees of Freedom for the MIMO Multi-way Relay Channel
研究了L簇、K用户MIMO多路中继信道的自由度，其中每个簇中的用户希望在簇内交换消息，并且只能通过中继进行通信。通过提供用户精心设计的精灵信息，得到了一个新的自由度上界。使用信号空间对齐和多址传输来识别可扩展的DoF。对于每个簇中有两个用户的两簇MIMO多路中继信道，当用户和中继具有任意数量的天线时，建立了一般情况下的DoF，并证明了DoF的上界可以通过信号空间对齐或多址传输或两者的组合来实现。然后将结果推广到三个用户的情况。对于对称环境下的L簇K用户MIMO多路中继信道，建立了DoF上界可达到的条件。除了在多路中继信道的各种感兴趣的场景中被示出为紧之外，新导出的上界还建立了多路中继信道的特殊情况下的多用户中继信道的几个先前建立的可实现的DoF结果的最优性。
2013-08-06 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surfaces and Classical Relays: Coexistence and Co-Design
研究了智能反射面（IRS）和经典半双工解码转发（DF）中继共存的多用户下行通信系统。在该系统中，IRS和DF中继相互作用，同时辅助传输。特别地，在基站（BS）和DF中继处的主动波束成形以及在IRS处的被动波束成形被联合设计以最大化所有用户的和速率。由于波束形成向量的耦合，和速率最大化问题是非凸的。我们提出了一种基于交替优化（AO）的算法来解决这个复杂的协同设计问题。数值验证和讨论的共存系统的优越性和其中的权衡。
2021-09-20 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficient Cooperative Strategies for Relay-Assisted Downlink Cellular Systems, Part I: Theoretical Framework
考虑认知对多个中继辅助基站传输的下行蜂窝系统能量效率的影响。该问题的动机是中继辅助解决方案在移动网络中的实际重要性，例如LTE-A，其中中继之间的合作有望大大提高系统的能量效率。我们研究了在基站的功耗和中继节点的合作和认知水平之间的根本权衡。通过将相同的消息分发给多个中继站，基站消耗更多的功率，但它使中继站之间的合作，从而使中继站之间的传输到目的地的多用户认知信道。由于干扰管理和相干合并增益，中继之间的协作允许用于从中继向终端用户发送的功率的降低。这些增益甚至在部分或单向发射机协作的情况下也存在，这是在认知信道（诸如认知干扰信道和具有认知中继的干扰信道）中的情况。因此，我们解决的问题，确定在继电器的最佳合作水平，从而导致最小的总功耗时，占由于认知的功率降低。一个实际的设计实例和数值模拟在配套文件（第二部分）。
2013-03-29 cs.IT math.IT
Principles of Physical Layer Security in Multiuser Wireless Networks: A Survey
本文提供了一个全面的审查领域的物理层安全多用户无线网络。物理层安全性的基本前提是，在存在未经授权的窃听者的情况下，能够在无线介质上交换机密消息，而不依赖于更高层的加密。这主要可以通过两种方式来实现：通过智能地设计发送编码策略而不需要秘密密钥，或者通过利用无线通信介质来在公共信道上开发秘密密钥。该调查首先概述了可以追溯到香农和怀纳在信息理论安全方面的开创性工作的基础。然后，我们描述了安全传输策略的演变，从点到点的渠道，多天线系统，其次是概括多用户广播，多址接入，干扰和中继网络。随后介绍了基于物理层机制的密钥生成和建立协议。然后研究了基于信道编码设计的保密方法，以及基于博弈论和随机几何的跨学科方法的描述。对物理层消息认证的相关问题也作了简要介绍。调查最后提出了对这一领域潜在研究方向的看法。
2014-01-20 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
Relay-Assisted Partial Packet Recovery with IDMA Method in CDMA Wireless Network
自动重传请求（ARQ）是无线网络中实现数据包可靠传输的有效技术。然而，在ARQ中，分组中只有少数错误比特将导致整个分组在接收机处被丢弃。在这种情况下，在接收到的数据包中重复正确的位是浪费的。部分包恢复只重传不可靠的解码比特，以增加网络的吞吐量。此外，基于交织多址接入（IDMA）的协作传输可以通过多个不同位置的中继同时为多个源获得分集增益。通过研究中继站和目的站之间的信道分集，提出了一种基于中继站的CDMA无线网络部分数据包恢复算法，以提高系统的吞吐量。在该方案中，异步IDMA迭代码片的多用户检测被用作多个部分恢复的方法，它可以是一个补充，在当前的CDMA网络。置信度值的概念被应用于检测不可靠的解码比特。根据不可靠解码比特的位置，采用基于代价评估的递归算法来确定反馈策略。从而得到代价最小的反馈请求。仿真结果表明，与传统的ARQ方案相比，该方案的吞吐量性能得到了显著的提高。在我们的模拟中提供了我们的计划的上限。此外，我们展示了继电器的位置如何影响性能。
2010-04-15 cs.IT math.IT
Outage Probability Analysis of Uplink NOMA over Ultra-High-Speed FSO-Backhauled Systems
在本文中，我们考虑一个中继辅助的上行链路非正交多址接入（NOMA）系统，其中两个射频（RF）用户被分组为同时传输，在每个资源块，中间中继转发的放大版本的用户的聚合信号中存在的多用户干扰到一个相对较远的目的地。为了满足用户对更高数据率的日益增长的需求，采用高吞吐量的自由空间光学（FSO）链路作为中继目的地回程链路。在目的端采用动态顺序解码，根据用户的瞬时信道状态信息（CSI）确定用户的优先级。当FSO回程链路受到带指向误差的Gamma-Gamma湍流时，在用户中继接入链路存在独立瑞利衰落的情况下，推导了单个速率和和速率中断概率公式的封闭表达式。这项工作可以被视为将功率域NOMA纳入超高速FSO回程系统（称为混合RF-FSO系统）的初步尝试。
2018-09-08 cs.IT math.IT
Relay-assisted Multiple Access with Full-duplex Multi-Packet Reception
研究了随机接入多用户网络中全双工协作中继的效果。首先，我们模型的自干扰，由于全双工操作，假设多个数据包接收能力的中继和目的地节点。在源节点处的业务被认为是饱和的，并且没有其自己的分组的协作中继在到目的地的传输失败时将其成功接收的源分组存储在其队列中。我们得到的中继，如到达率和服务率，稳定性条件，平均队列长度的关键性能指标的解析表达式，作为传输概率的函数，自干扰系数，和链路的中断概率。此外，我们研究了中继节点和自干扰系数对每个用户和聚合吞吐量，以及每个数据包的平均延迟的影响。我们发现，完美的自干扰消除起着至关重要的作用时，SINR阈值很小，因为它可能会导致更差的性能相比，半双工的情况下，吞吐量和延迟。这是因为在某些条件下，完美的自干扰消除会导致中继处的不稳定队列。
2015-02-26 cs.IT cs.NI math.IT
The Multi-way Relay Channel
多用户通信信道，其中多个用户交换信息的帮助下，一个中继终端，称为多路中继信道（MRC），介绍。在该模型中，多个干扰用户集群同时通信，其中同一集群内的用户希望在它们之间交换消息。假设用户不能直接接收彼此的信号，因此在该模型中中继终端是通信的使能器。特别地，考虑了受限编码器，其忽略接收到的信道输出并且仅使用用于生成信道输入的对应消息。高斯mRC的特点是可扩展的速率区域和外部边界，并在对称高斯网络的情况下，汇率方面提出了他们的比较。它示出的压缩和转发（CF）协议实现的交换速率在一个恒定的比特偏移量的交换容量独立的网络中的终端的功率约束。还示出了由CF和放大转发（AF）协议实现的交换率之间的有限位间隙。详细研究了MRC的两种特殊情况，即每个用户都希望接收所有其他用户的消息的全数据交换模型和由多个双向中继信道组成的成对数据交换模型。特别是对于成对的数据交换模型，除了建议的随机编码为基础的可实现的计划，嵌套格编码为基础的计划也被提出，并示出实现在一个恒定的比特间隙内的交换容量的交换率。
2012-02-27 cs.IT math.IT
Optimization Framework and Graph-Based Approach for Relay-Assisted Bidirectional OFDMA Cellular Networks
本文考虑了一种中继辅助的双向蜂窝网络，其中基站（BS）与每个移动站（MS）使用OFDMA的上行链路和下行链路进行通信。我们的目标是通过探索网络在各个维度（包括用户、子载波、中继和双向流量）的全部潜力来提高整体系统性能。在这项工作中，我们首先介绍了一种新的三时隙时分双工（TDD）传输协议。该协议统一了直接传输，单向中继和网络编码的双向中继之间的BS和每个MS.使用建议的三时隙TDD协议，然后，我们提出了一个优化的资源分配框架，以实现以下收益：合作分集（通过中继选择），网络编码增益（通过双向传输模式选择），和多用户分集（通过子载波分配）。我们将该问题表述为一个组合优化问题，它是NP完全的。为了使其更易于处理，我们采用了基于图的方法。我们首先建立了原问题与图论中的最大权团问题之间的等价关系。然后，采用基于任意蚁群优化（ACO）的元启发式算法在多项式时间内求解。仿真结果表明，该协议与蚁群优化算法一起显著提高了系统的总吞吐量。
2010-09-02 cs.IT cs.NI math.IT
UAV-Relay Assisted RSMA Fluid Antenna System: Outage Probability Analysis
该研究针对无人机辅助的多用户通信场景，结合速率分拆多址与流体天线系统技术，推导了中断概率的解析表达式及高信噪比下的渐近特性，验证了地面用户配置流体天线对系统性能的提升作用。
2025-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
A Deterministic Approach to Wireless Relay Networks
我们提出了一个确定性的信道模型，捕捉多用户无线通信的几个关键特征。我们考虑一个模型的无线网络与节点连接的这种确定性的信道，并提出了一个确切的表征端到端的能力时，有一个单一的源和一个单一的目的地和任意数量的中继节点。这个结果是有线网络的最大流最小割定理的自然推广。最后，为了说明确定性模型和高斯模型之间的联系，我们看两个例子：单中继信道和钻石网络。我们表明，在这两个例子中的每一个，在相应的确定性模型中的能力实现方案自然地建议在高斯模型中的方案，该方案分别在1位和2位内从割集上界，对于所有的信道增益值。这是两部分论文的第一部分;续集[1]将集中于证明一类确定性网络的最大流最小割定理，我们的模型是其中的一个特例。
2007-10-19 cs.DM cs.IT math.IT
Mixing RIS-Assisted Sources with FSO Link
这封信提出并评估了可重构智能表面（RIS）辅助源多用户混合射频（RF）/自由空间光（FSO）中继网络与机会用户调度的性能。封闭形式的解析近似推导出中断概率和平均符号错误概率（ASEP）假设瑞利和伽马-伽马衰落模型的RF和FSO信道，分别。此外，为了更深入地了解系统的行为，系统在高信噪比（SNR）制度，从而推导和分析的分集阶数和编码增益进行了研究。结果表明，系统性能受最差跳数的影响，分集阶数为Gd = min（KN，alpha，beta，zeta^2），其中K为RF用户数，N为每个用户的反射单元数，alpha和beta为FSO链路的大气湍流参数，zeta^2为FSO链路对准质量的度量。此外，研究结果表明，对于相同的分集阶数，N比K通过编码增益Gc对系统性能的影响更大。
2020-12-22 cs.IT eess.SP math.IT
Beacon-Assisted Spectrum Access with Cooperative Cognitive Transmitter and Receiver
频谱接入是认知无线电在不干扰传统系统的情况下检测和利用频谱空洞的重要功能。在本文中，我们提出了新型的协作通信模型，并展示了如何在一对辅助发射机和接收机之间部署此类合作来帮助它们更可靠地识别频谱机会。通过动态地和机会主义地将次级用户之一分配为中继以帮助另一个次级用户来促进这些合作，这导致更有效的频谱空洞检测。此外，我们调查的影响，错误检测的频谱空洞和丢失的通信机会的能力的辅助信道。具有干扰避免频谱接入的次用户的容量受到以下因素的影响：1）次发射机-接收机对如何有效地感测空闲频谱的可用性，以及2）次发射机-接收机对关于网络频谱活动的感知如何相关。我们表明，这两个因素都得到了改善，通过使用建议的合作协议。所提出的协议之一需要在网络中进行明确的信息交换。这种信息交换在实践中易于出现无线信道错误（即，是不完美的）并且造成带宽损失。我们分析了这种不完善的信息交换的能力，以及带宽成本的影响，可实现的吞吐量的影响。该协议还扩展到多用户二级网络。
2009-05-27 cs.IT math.IT
