Partial-Duplex Amplify-and-Forward Relaying: Spectral Efficiency Analysis under Self-Interference
我们提出了一种新的放大转发继电器的操作模式，其中继电器的输入和输出信号的频谱部分重叠。该部分双工中继模式包括作为特定情况的半双工和全双工。通过将部分双工中继视为一个带宽保持的线性周期时变系统，分析了存在自干扰时的频谱效率。与以前的作品相比，自干扰被认为是一个有用的信息承载组件，而不是简单地同化为噪声。这种方法表明，之前关于自干扰对（全双工）中继性能影响的结果过于悲观。基于频域解释的自干扰的影响，一些次优解码架构在目的节点也进行了讨论。据发现，部分双工中继模式可以提供一个有吸引力的折衷之间的频谱效率和接收机的复杂性。
2017-08-21 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable Short-Packet Communications: Half-Duplex or Full-Duplex Relaying?
本文分析和比较了全双工中继（FDR）和半双工中继（HDR）在超可靠短分组通信中的性能。具体而言，我们推导出的块出错率（BLER）的近似和渐近封闭形式的表达式，FDR和HDR使用短数据包与有限块长度的代码。我们定义并获得了一个封闭形式的表达式的关键误块率，它可以用来有效地确定超可靠的低延迟通信场景的最佳双工模式。研究结果表明，对于发射功率约束相对较低、误块率要求不高、环路干扰抑制能力较强的系统，FDR更有吸引力。
2017-11-22 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relaying with Half-Duplex Relays
我们认为“虚拟”全双工中继的半双工继电器。在该配置中，多跳中继网络中的每个中继级由至少两个中继形成，在发送和接收模式中交替使用，使得当一个中继将其信号发送到下一级时，另一个中继从前一级接收信号。利用这种流水线方案，源是活动的，并且在每个时隙中发送新的信息消息。我们考虑了不同编码方案的可实现速率，并将它们与割集上界进行比较，在某些条件下，割集上界是紧的。特别是，我们表明，基于格的计算和转发（CoF）和量化reMap和转发（QMF）产生有吸引力的性能，可以很容易地实现。特别地，如果适当地选择中继器处的量化均方失真，则在该上下文中的QMF不需要“长”消息和联合（非唯一）解码。此外，在多跳情况下，QMF与割集上界的间隙随着阶段的数量而线性增长，而不是像在“噪声水平”量化的情况下那样线性增长。此外，我们表明，CoF是特别有吸引力的情况下，多跳中继，当信道增益的波动不大于3dB，产生的速率，不依赖于中继阶段的数量。特别是，我们认为，这样的架构可能是有用的无线回程与中继之间的视线传播。
2013-11-25 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
Joint Beamforming Optimization and Power Control for Full-Duplex MIMO Two-way Relay Channel
在本文中，我们探讨了使用全双工无线电，以提高频谱效率的双向中继信道中，两个源交换信息，通过多天线中继，和所有的节点工作在全双工模式。全双工操作可以将整个通信减少到仅一个相位，但是遭受自干扰。而不是纯粹的抑制自干扰，我们的目标是最大限度地提高端到端的性能，通过联合优化波束成形矩阵在中继使用放大和转发协议，以及在源的功率控制。具体而言，我们提出了迭代算法和一维搜索来解决两个问题：找到可达速率区域和最大化总速率。在每一次迭代中，得到解析解或凸公式。我们比较了建议的全双工双向中继与传统的半双工双向中继，全双工单向中继和性能上限。数值结果表明，提出的全双工方案显着提高了可实现的数据率比传统的计划。
2014-11-21 cs.IT math.IT
Multi-Pair Two Way AF Full-Duplex Massive MIMO Relaying with ZFR/ZFT Processing
我们考虑双向放大和转发中继，其中多个全双工用户对通过共享的全双工大规模多输入多输出（MIMO）中继交换信息。我们推导出封闭形式的频谱效率与迫零处理的中继，通过使用最小均方误差信道估计。本文所考虑的系统模型的迫零下限，这是有效的任意数量的天线，尚未推导出在大规模MIMO中继文献。我们数值上证明了推导出的下界的准确性和使用迫零处理实现的性能改善。我们还数值演示了一个全双工系统实现的频谱增益超过一个半双工的各种天线制度。
2017-10-03 cs.IT math.IT
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
Capacity of the Degraded Half-Duplex Relay Channel
离散无记忆半双工中继信道由从源到中继和目的地的广播信道和从源和中继到目的地的多址接入信道构成。当中继侦听时，信道以广播模式操作。当中继发送时，信道切换到多址模式。如果广播分量信道在物理上降级，则半双工中继信道也将被称为物理降级。这种退化的半双工中继信道的容量进行检查。它表明，块马尔可夫编码建议在开创性的论文由封面和El Gamal可以修改，以实现容量的退化半双工中继信道。在码构造中，中继的重复发送调度取决于要发送的消息，因此调度本身携带信息。如果时间表被限制为确定性的，它表明，可以通过简单的管理跨广播和多址接入组件信道的信息流来实现的能力。
2007-08-16 cs.IT math.IT
X-duplex Relaying: Adaptive Antenna Configuration
在这封信中，我们提出了一个联合传输模式和发送/接收（Tx/Rx）天线配置方案称为X双工中继网络中的一个源，一个放大转发（AF）中继和一个目的地。中继器配备有两个天线，每个天线都能够接收和发送。在所提出的方案中，中继自适应地选择其Tx和Rx天线，在全双工（FD）或半双工（HD）模式下操作。所提出的方案是基于最小化中继系统的符号出错率（SER）。推导了累积分布函数（CDF）对端到端信干噪比（SINR）、平均误码率（SER）和分集阶数的渐近表达式，并通过仿真进行了验证。结果表明，X双工方案实现了额外的空间分集，显著降低了高信噪比下的性能地板，提高了系统性能。
2017-01-25 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
Diversity-Multiplexing Tradeoff of the Half-Duplex Relay Channel
我们发现，分集复用权衡的半双工单中继信道具有相同分布的瑞利衰落信道增益满足2 × 1 MISO界。我们概括的情况下，当有N个非干扰中继的分集复用的权衡是等于N + 1的1 MISO界的结果。
2008-10-12 cs.IT math.IT
Half-Duplex Relaying for the Multiuser Channel
本文主要研究了半双工（HD）中继在多址接入中继信道（MARC）和带中继的复合多址接入信道（cMACr）中的应用。广义量化和转发（GQF）已被提出来建立可实现的速率区域。这种方案是基于量化和转发（QF）方案的变体和具有两个时隙的单块编码结构而开发的。本文的结果也可以被认为是半双工中继信道（HDRC）的可达速率域的一个重要扩展。此外，基于GQF方案的速率区域被扩展到高斯信道的情况下。数值算例表明了该格式的有效性。
2014-01-14 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
Multi-Antenna Assisted Virtual Full-Duplex Relaying with Reliability-Aware Iterative Decoding
为了提高系统的频谱效率和可靠性，提出了一种多天线辅助的虚拟全双工（FD）中继，目的节点采用可靠性迭代译码。该方案使两个半双工中继节点（模拟FD中继）交替充当发送端和接收端，对解码后的数据信号进行中继而不考虑解码错误，同时利用QR分解消除中继间干扰。然后，通过部署可靠性感知的迭代检测/解码过程，目的节点可以有效地减轻帧间干扰和错误传播效应在同一时间。仿真结果表明，在不增加额外的时延和信令开销的情况下，该方案的误码率比传统的基于循环冗余校验的S-DF中继和基于门限的S-DF中继高8 dB.
2017-10-18 cs.IT math.IT
Relay Control for Full-Duplex Relaying with Wireless Information and Energy Transfer
本研究探讨双跳放大转发全双工中继系统的无线信息与能量传输。通过将能量效率（EE）最大化问题转化为传输功率的凹分式规划，分别设计了三种中继控制方案，实现能量收集和全双工信息中继.在Rician衰落模型下，给出了最大中继、信干噪比（SINR）中继和目标中继的中断概率和各态历经容量的解析表达式。证明了最大继电器的EE最大化问题对于时间开关因子是凹的，从而应用二分法得到最优值。通过结合瞬时信道信息，SINR中继与附带的时间切换因子实现了改进的EE在延迟限制和延迟容忍传输中的最大中继。在不需要第二跳的信道信息的情况下，目标中继确保了中断概率，遍历容量和EE的竞争性能。与直接源-目的地传输相比，数值结果表明，所提出的中继方案是有益的，在实现低速率延迟限制传输的可比EE。
2015-11-01 cs.IT math.IT
Bi-directional half-duplex protocols with multiple relays
在双向中继信道中，两个节点希望在中继的帮助下在共享的无线半双工信道上交换独立的消息。最近的工作已经考虑了具有单个中继的双向中继信道的信息理论限制。在这项工作中，我们考虑双向中继多继电器。我们推导出可实现的速率区域和外边界的半双工协议与多个解码和转发中继，并比较这些相同的协议与放大和转发中继在加性高斯白噪声信道。我们考虑了三种新的半双工协议：具有m个中继的（m，2）2阶段协议、具有m个中继的（m，3）3阶段协议和一般的（m，t）多跳多中继（MHMR）协议，其中m是中继的总数，3 <t< m+3是协议中的时间阶段数。（m，2）和（m，3）协议扩展了先前的用于单个m=1中继的双向中继协议，而新的（m，t）协议有效地将多跳路由与消息级网络编码相结合。最后，我们提供了一个全面的治疗MHMR协议的解码和转发中继和放大和转发中继在高斯噪声中，获得各自的可实现的速率区域，外边界和相对性能在不同的SNR和中继几何，包括分析比较协议在低和高SNR。
2010-09-09 cs.IT math.IT
Full-Duplex Massive MIMO Multi-Pair Two-Way AF Relaying: Energy Efficiency Optimization
我们考虑双向放大和转发中继，其中多个全双工用户对通过共享的全双工大规模多输入多输出（MIMO）中继交换信息。大多数以前的大规模MIMO中继工作最大化频谱效率（SE）。相比之下，我们最大限度地提高非凸能源效率（EE）度量近似为一个伪凹问题，然后使用经典的Dinkelbach方法解决。我们还最大化的最低能效的用户依赖于最大最小的方法的EE。为了解决这些优化问题，我们推导出封闭形式的下限遍历可实现的速率最大比合并和迫零处理在中继，通过使用最小均方误差信道估计。我们数值特征的准确性的下界。我们还将拟议设计的SE和EE与现有全双工系统的SE和EE进行比较，并量化拟议算法所实现的显着改进。我们还比较了所提出的全双工系统的EE的半双工同行，并表征自环和用户间干扰制度，所提出的全双工系统成功地优于半双工的。
2017-10-04 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relay with Jamming Protocol for Improving Physical-Layer Security
该文提出了一种基于全双工中继的联合协作中继和干扰协议，以提高不同类型窃听者存在时的源-目的保密率。在这种所谓的\textit{FD-Relay with jamming (FDJ)}协议中，首先，FD中继器同时接收数据并向窃听者发送干扰，然后，转发数据，而源对窃听者进行干扰。在存在不同窃听者类型和自干扰（SI）的情况下，导出了建议FDJ的可扩展保密率，并与传统的半双工（HD）中继进行了比较。提出的FDJ和HD中继器在多载波情况下的保密率最大化的自适应功率分配制定为一个非凸优化问题和相应的迭代求解算法开发使用的两个凹函数（DC）的差异规划技术。仿真结果证实，FDJ提供了显着的改进，在保密率超过HD中继。
2014-09-08 cs.IT math.IT
Joint Relay-User Beamforming Design in Full-Duplex Two-Way Relay Channel
研究了多天线全双工双向中继信道。对于这种三节点网络，波束成形设计需要抑制自干扰。虽然传统的方法是应用迫零来减轻自干扰，但它可能会损害期望的信号。本文通过求解服务质量约束下的波束形成设计问题，提出了一种保留部分自干扰的设计方案。由于环路自干扰的存在，该问题具有挑战性，因此提出了一种保证收敛的交替优化算法来联合设计中继用户波束形成器。数值结果表明，该方案的性能优于迫零方法，并实现了接近理想情况下的发射功率。
2016-10-17 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
Optimal Hybrid Full-Duplex/Half-Duplex Scheme for Buffer Aided Relay Systems
全双工（FD）通信由于具有使频谱效率加倍的潜力，近年来受到极大的关注。然而，如何减轻由FD模式引起的残余自干扰（RSI）的不利影响仍然是一个具有挑战性的问题。在本文中，着眼于统计吞吐量最大化，我们提出了一个最佳的混合FD/半双工（HD）的单向FD缓冲辅助中继系统的方案。为了解决这个问题，我们将系统分为四种不同的传输模式，并制定了一个二进制整数规划问题。通过将二元变量松弛为连续变量，我们使用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）最优条件来解决问题。我们得到的选择概率的基础上的瞬时信道中断状态的每个模式。该方案不仅实现了FD或HD模式的最优选择，而且实现了自适应的源到中继或中继到目的链路选择。仿真结果表明，该方案提供了95%的最大增益比HD同行。
2018-03-05 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relay Selection in Cognitive Underlay Networks
在这项工作中，我们分析了频谱共享网络中全双工中继选择（FDRS）的性能。与半双工中继相反，全双工中继（FDR）使得能够在辅助中继处同时监听/转发，从而允许更高的频谱效率。然而，由于源和中继同时在FDR中发送，所以它们在主接收机处的叠加信号现在应该满足现有的干扰约束，这可以显著地限制辅网络吞吐量。在这方面，中继选择可以提供足够的解决方案来提高次级吞吐量，同时满足强加的干扰限制。我们首先分析了机会FDRS与残余自干扰（RSI）的性能，推导出精确的累积分布函数的端到端的信号与干扰加噪声比Nakagami-m衰落。我们还评估了提供的中继选择不同的全双工合作计划中存在/不存在的直接源-目的地链路的分集增益。当所采用的RSI链路增益模型是次线性的中继功率，这与最近的研究结果相一致，我们表明，显着的分集增益可以恢复，即使在存在干扰的直接链路。其次，我们评估端到端的FDRS的性能与干扰的限制，由于存在一个主接收机。最后，通过数值模拟验证了所提出的精确的理论结果。
2017-09-30 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
Full-duplex Amplify-and-Forward Relaying: Power and Location Optimization
在本文中，我们考虑了全双工（FD）放大转发（AF）中继系统，并优化其功率分配和中继位置，以最小化系统的符号出错率（SER）。首先，我们推导出的渐进表达式的中断概率和SER性能，考虑到残留自干扰（RSI）的FD系统。然后，我们制定的最小SER标准的基础上的优化问题。分析和数值计算结果表明，优化中继位置和功率分配可以显著提高系统误码率性能，通过优化中继位置和功率分配可以显著降低由中继干扰引起的系统性能地板。
2017-03-21 cs.IT math.IT
Scalar Quantize-and-Forward for Symmetric Half-duplex Two-Way Relay Channels
研究了双向中继信道的标量量化和前向（QF）方案。不同的QF方法进行了比较，在速率以及中继和解码器的复杂性。提出了一种在中继端不需要Slepian-Wolf编码的编码方案，并给出了相应的和速率优化问题的性质。一个数值方案类似的Blahut-Arimoto算法的推导，指导优化量化器的设计。模拟结果支持。
2013-01-27 cs.IT math.IT
Virtual Full-Duplex Buffer-Aided Relaying in the Presence of Inter-Relay Interference
在本文中，我们研究了虚拟全双工（FD）缓冲辅助中继，以恢复在多中继网络中，其中每个中继都配备了一个缓冲器和多个天线，通过联合机会中继选择（RS）和波束成形（BF）设计的半双工（HD）中继造成的复用增益的损失。虚拟FD缓冲器辅助中继的主要思想是源和一个中继同时将它们自己的信息分别发送到另一个中继和目的地。在这样的网络中，中继间干扰（IRI）是一个至关重要的问题，必须解决的FD中继中的自干扰。在以前的工作中，忽略了IRI，我们提出了联合RS和BF计划考虑到IRI使用多个天线在中继。为了最大化平均端到端速率，我们提出了一个加权和速率最大化策略，假设自适应速率传输采用在源中继和中继到目的链路。然后，我们提出了几个BF方案取消或抑制IRI，以最大限度地提高加权和率。数值结果表明，我们提出的最佳，迫零，最小均方误差BF为基础的RS计划渐近接近理想FD中继上限时，增加天线的数量和/或中继的数量。
2016-01-07 cs.IT math.IT
Protocols For Half-Duplex Multiple Relay Networks
在本文中，我们提出了几种策略的多中继网络的限制，由一个半双工操作，即。例如，每个节点在特定资源上发送或接收。使用离散无记忆多中继信道，我们提出了一个多层次的部分解码和转发的方法，概括了以前的结果由克莱默和Khojastepour等人。此外，我们推导出一个压缩和转发的方法，使用一个常规的编码方案，简化了编码和解码方案，提高了可实现的速率一般。最后，我们给出了一个混合策略，用于四端网络交替传输中继节点的可达速率。
2007-12-21 cs.IT math.IT
Effective capacity maximization of two-way full-duplex and half-duplex relays with finite block length packets transmission
为了满足通信系统对时延的要求，本文提出了一种在瑞利衰落信道下进行短分组传输的协作网络。期望的中继可以实现为双向半双工（HD）或双向全双工（FD）。此外，为了更准确地满足和减少通信延迟，考虑使用短分组进行发送和接收。有效容量适当地测量延迟约束下的传输速率。因此，在此将其视为性能评估标准。通过双向中继，两个节点同时使用中继彼此交换数据。两个节点的优先级和要求不一定相同。因此，为了提高性能，系统被建模和解决作为一个多目标问题。通过这种方式，网络中的可用功率在中继和两个节点之间分配，并且两个节点的有效容量被最大化。根据不同的条件，分配给中继和节点的最佳功率量的计算。然而，由于计算的复杂性和耗时，提出了一种近似的方法，以加快计算。近似解具有非常接近的性能的最优分配功率。最后，在不同的条件下，对双向HD和双向FD继电器的性能进行了各种比较。多目标功率分配的改善已经被示出，特别是当中继不位于两个节点的中间。
2022-01-08 cs.IT math.IT
Protocols and Performance Limits for Half-Duplex Relay Networks
本文介绍了半双工中继信道的协议，分析了其性能限制。中继节点受正交性约束，不能在相同的时频资源上同时接收和发送。基于这一实际考虑，不同的协议进行了讨论和评估使用高斯系统模型。对于所考虑的场景，基于压缩和转发的协议在宽范围的参数解码和转发协议中占主导地位。本文提出了一种基于压缩转发和解码转发的中继协议。就像割集界一样，它运行在中继交替传输的模式中，两个中继相互支持。此外，它示出，在实际系统中，随机信道接入提供只有边际性能增益，如果有的话。
2010-02-02 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
Cooperative Strategies for the Half-Duplex Gaussian Parallel Relay Channel: Simultaneous Relaying versus Successive Relaying
研究了在加性高斯白噪声环境下，两个半双工并联继电器组成的网络的通信问题。两个协议，即，提出了与两种可能的中继排序相关联的\emph{Simultaneous}和\emph{Successive}中继。同时中继协议基于\emph{Dynamic Decode and Forward (DDF)}方案。对于连续中继协议：（i）考虑基于\emph{Dirty Paper Coding (DPC)}的\emph{Non-Cooperative}方案，以及（ii）考虑基于\emph{Block Markov Encoding (BME)}的\emph{Cooperative}方案。此外，与\emph{Cooperative}方案相比，在一个中继器处采用BME而在另一个中继器处采用DPC的复合方案总是实现更好的速率。还提出了一种\emph{"Simultaneous-Successive Relaying based on Dirty paper coding scheme" (SSRD)}。中继的最佳顺序，从而在低和高的信号噪声比（SNR）的情况下，半双工高斯并行中继信道的容量推导。在低信噪比的情况下，它揭示了在一定的条件下的信道系数，基于DDF的同时中继的可达速率的割集界的比值趋于1。另一方面，当信噪比趋于无穷大时，证明了基于DPC的连续中继渐近地达到网络的容量。
2008-10-26 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Relaying Powered by Wireless Energy Transfer
我们考虑一个全双工解码和转发系统，其中无线供电中继采用时间交换协议从源接收功率，然后将信息传输到目的地。假设中继节点配备有两组天线以实现全双工通信。研究了三种不同的干扰抑制方案，即1）最佳2）迫零和3）最大比合并/最大比传输。我们开发了新的中断概率表达式来研究这些方案的延迟约束传输吞吐量。我们的分析表明，有趣的性能比较所考虑的预编码方案不同的系统和链路参数。
2015-05-01 cs.IT math.IT
Robust Transceiver Design for MIMO Decode-and-Forward Full-Duplex Relay
针对不可分辨的系统不确定性的鲁棒收发器设计对于可靠通信至关重要。例如，全双工通信在消除自干扰时遭受这种不确定性，因为残余自干扰（RSI）由于不完善的信道知识而保持未被消除。我们考虑一个MIMO多跳系统，其中的源，中继和目的地都配备了多个天线。我们允许多流波束赋形授予MIMO技术，而不限制传输到单流。中继可以在半双工或全双工模式下工作，并根据RSI强度改变模式。此外，中继被假定为执行解码和转发（DF）策略。我们研究了一个鲁棒的收发器设计问题，最大化的吞吐率最坏情况下的RSI信道不确定性约束。该问题是一个非凸优化问题。我们提出了一个有效的算法来迭代地获得局部最优解。最后，我们得到的见解在中继输入前端和输出前端的最佳天线分配，中继接收和传输，分别。有趣的是，在源处的天线数量少于目的地处的天线数量的情况下，在中继输入前端处应当使用比中继输出前端处更多数量的天线。
2019-01-25 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relaying in MIMO-OFDM Frequency-Selective Channels with Optimal Adaptive Filtering
当与传统的半双工或带外全双工对应物相比时，带内全双工传输允许中继站通过在相同频带中同时接收和发送而在理论上使其频谱效率加倍。因此，中继站所遭受的感应自干扰可能达到相当大的功率电平，这降低了解码转发（DF）中继站中的信号与干扰加噪声比（SINR），导致中继站性能下降。提出了一种宽带多输入多输出（MIMO）中继中自干扰问题的解决方法。所提出的方法在DF中继中使用时域消除，其中干扰信号的副本借助于估计干扰频率选择性信道的递归最小二乘（RLS）算法来创建。仿真结果表明，与典型的正交频分复用（OFDM）序列长度相比，其收敛平均时间可以忽略不计。此外，在OFDM传输的误码率（BER）和SINR进行评估，确认所提出的方法显着扩展的自干扰功率的范围，中继是有弹性的，当与其他缓解方案相比。
2015-07-29 cs.IT math.IT
The Degrees of Freedom of the $K$-pair-user Full-Duplex Two-way Interference Channel with and without a MIMO Relay
在$K$ -对-用户双向干扰信道（TWIC）中，$2K$消息和$2K$发射机/接收机形成在全双工模式下操作的前向方向上的$K$ -用户IC（$K$消息）和后向方向上的另一个$K$ -用户IC。所有节点可以相互作用，或者使输入适应于过去接收的信号。我们推导出一个新的外边界，以证明最佳自由度（DoF，也称为复用增益）是$K$：全双工操作使DoF加倍，但相互作用不会进一步增加DoF。接下来，我们用MIMO、全双工中继来表征$K$ -对-用户TWIC的DoF。如果中继是非因果/瞬时的（在时间$k$转发其接收到的信号的函数，直到时间$k$），并具有$2K$天线，我们演示了一个一次性的方案，其中中继减轻所有干扰，以实现无干扰的$2K$自由度。相比之下，如果中继是因果的（在时间$k$转发其接收信号的函数直到时间$k-1$），我们表明，全双工MIMO中继不能增加$K$ -对-用户TWIC的DoF超过$K$，就好像没有中继或交互存在一样。我们评论减少天线的数量在瞬时中继。
2013-11-27 cs.IT math.IT
Best Relay Selection in Gaussian Half-Duplex Diamond Networks
本文考虑高斯半双工菱形$n$ -中继网络，其中源与目的地通过跳频信息通过一层的$n$非通信中继，工作在半双工。主要的焦点包括调查以下问题：什么是一个单一的继电器对整个网络的近似容量的贡献？具体地，近似容量指的是在仅取决于$n$并且与信道参数无关的加性间隙内近似香农容量的量。本文回答了上述问题，提供了一个基本的约束之间的比率的近似容量的最高性能的单个中继和整个网络的近似容量，为任何数量$n$。令人惊讶的是，示出了这样的比率保证是$f = 1/(2+2\cos(2π/(n+2)))$，其是$n$的正弦函数，其随着$n$的增加而减小。还表明，上述比率保证是严格的，即，存在高斯半双工菱形$n$ -中继网络，其中最高性能中继的近似容量等于整个网络的近似容量的$f$部分。
2020-01-09 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
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
Hybrid Block Diagonalization for Massive MIMO Two-Way Half-Duplex AF Hybrid Relay
本文研究了一种多对双向放大转发大规模多输入多输出（MIMO）混合中继系统。混合中继具有比天线更少数量的射频（RF）链，这显著降低了实现成本。我们采用块对角化为基础的基带处理在混合中继，以消除用户对间的干扰和等增益合并为基础的RF处理，以最大限度地提高波束成形增益。我们还使用了代数范数最大化中继传输策略，以最大限度地提高频谱效率（SE）的每个用户对。我们数值计算表明，建议的混合继电器只有轻微劣SE比一个完整的RF链继电器。
2018-09-17 cs.IT math.IT
Interference Channel with a Half-Duplex Out-of-Band Relay
考虑了半双工中继辅助下的高斯干扰信道（IC），其中中继在与IC正交的频带中接收和发送。因此，该系统由两个并行信道组成，即IC和中继活动的信道，该信道被称为带外中继信道（OBRC）。OBRC通过分离从源到中继的多址接入阶段和从中继到目的地的广播阶段来操作。识别在总容量方面的最佳操作需要中继器进行信号中继和/或干扰转发的条件。这些条件还评估了IC和OBRC上的可分离或不可分离传输的最优性。具体而言，信号中继和可分离编码的最优性建立的场景中，中继到目的地的信道设置的性能瓶颈相对于源到中继信道上的OBRC。在特殊情况下，还建立了干扰转发和不可分离操作的最优性。
2010-05-13 cs.IT math.IT
Physical-Layer Security of a Buffer-Aided Full-Duplex Relaying~System
这封信提出了一种新的混合半/全双工中继方案，以提高中继信道的安全性。源节点（Alice）在存在缓冲器辅助全双工中继节点（Rooney）和潜在窃听者（Eve）的情况下与她的目的地节点（Bob）通信。为了提高合法系统的安全性，Rooney采用了随机转发和解码转发两种不同的中继策略。在第一种中继策略中，Rooney使用的码本与Alice不同。在第二种中继策略中，鲁尼和爱丽丝使用相同的码本。此外，Rooney在半双工和全双工模式之间切换，进一步增强了合法系统的安全性。数值结果表明，我们提出的方案实现了显着的平均保密端到端的吞吐量相对于传统的无缓冲全双工中继方案的改善。
2016-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation and Relay Selection In Full-Duplex Cooperative Orthogonal Frequency Division Multiple Access Networks
研究了带内全双工协作蜂窝网络上行链路中继选择问题。假设一个正交频分多址（OFDMA）蜂窝网络，我们开发了一个中继选择和资源分配算法，该网络。中继选择算法基于用户之间的距离和工作在放大转发（AF）模式下的信号与干扰加噪声比（SINR）来选择最佳中继。该优化问题为所有用户分配最优的子载波和功率，以最大化网络的平均和速率。此外，优化问题的约束条件是每个用户的服务质量（QoS）和发射功率。仿真结果表明了该方法的良好性能。
2017-02-07 cs.IT math.IT
Bilayer Protograph Codes for Half-Duplex Relay Channels
尽管中继码的设计取得了令人鼓舞的进展，但仍存在一些重要的挑战。许多现有的LDPC中继码是针对固定信道条件严格优化的，并且在没有对码进行广泛的重新优化的情况下不容易适应。一些具有高编码复杂度，并且一些需要长块长度来接近容量。本文提出了一种高性能的基于原型图的LDPC编码方案的半双工中继信道，同时解决几个重要问题：结构化编码，允许易于设计，低编码复杂度，嵌入式结构，方便适应各种信道条件，性能接近容量与合理的块长度。的编码结构的多中继网络的应用程序进行了演示。最后，一个简单的新方法来评估端到端的中继编码系统的错误性能的开发和使用突出的性能所提出的代码。
2013-02-19 cs.IT math.IT
Power Splitting for Full-Duplex Relay with Wireless Information and Power Transfer
研究了具有无线信息和能量传输的全双工中继网络的功率分配问题。通过将功率分配应用为中继收发器架构，全双工信息中继可以由从源发射的射频信号收集的能量供电。为了最小化中断概率，功率分配比分别根据完整信道状态信息（CSI）和部分CSI进行动态优化。在强环路干扰下，基于完全CSI和部分CSI的功率分配方案比固定功率分配方案具有更好的中断性能，而基于部分CSI的功率分配方案在不需要第二跳链路的CSI的情况下能够确保具有竞争力的中断性能。它也被观察到，最坏的中断性能时，实现中继位于中间的源和目的地之间，而中断性能的部分CSI为基础的功率分配方案的方法，完全CSI为基础的方案时，中继被放置在靠近目的地。
2015-04-18 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Cooperative Protocols for Full-Duplex Relay Channels
在这项工作中，能量有效的合作协议进行了研究，全双工中继（FDR）与干扰。在这些协议中，中继援助只寻求在一定条件下对不同的链路中断，以确保有效的合作。最近，一种能量有效的选择性解码和转发协议被提出用于FDR，并且被证明在中断方面优于现有的方案。在这里，我们提出了一个增量选择性解码和转发协议，提供额外的节能，同时保持相同的中断性能。我们比较了这两种协议的性能方面的端到端的信噪比累积分布函数，通过封闭形式的表达式。最后，我们通过仿真证实了我们的理论结果，并显示了与非选择性协作（无论信道条件如何，中继器都进行协作）相比的相对中继功率节省。
2013-10-17 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
Symbol-Level Selective Full-Duplex Relaying with Power and Location Optimization
本文提出了一种用于全双工中继网络的符号级选择性传输方法，以减轻错误传播效应，提高系统频谱效率。该想法是允许FD中继节点基于广义平方偏差方法预测每个帧的正确解码的符号，并且丢弃错误解码的符号，从而导致更少的错误被转发到目的地节点。利用在FD中继节点同时发送和接收的能力，我们提出的策略可以提高传输效率，而无需额外的信令开销。此外，针对推导出的中断概率表达式，将其与半双工中继情况进行了比较，并给出了传输功率和中继位置的优化策略，以进一步提高系统性能。结果表明，该方案在中断概率和误码率方面优于基于循环冗余校验的选择性解码转发（S-DF）中继和基于门限的S-DF中继等经典中继协议。此外，最优功率分配的性能优于等功率分配的性能，特别是当FD中继节点遇到较强的自干扰和/或距离目的节点较近时。
2018-06-02 cs.IT math.IT
Multicarrier Relay Selection for Full-Duplex Relay-Assisted OFDM D2D Systems
在本文中，我们提出了一个全双工正交频分复用（OFDM）设备到设备（D2D）系统中的两跳网络，其中多个全双工解码和转发（DF）中继协助从D2D用户设备（DUE）发送器到DUE接收器的传输。通过这种传输机制，由DUE发送器发送的信号不需要经过基站（BS）。同时，由于采用了CD2D通信协议，因此需要应用功率控制机制来减轻对传统蜂窝通信的干扰。基于这些考虑，我们分析了所提出的系统的中断性能，并推导出中断概率的精确表达式时，批量和每子载波中继选择标准。此外，封闭形式的中断概率的表达式也得到了特殊情况下，当BS和蜂窝用户设备（CUE）之间的瞬时信道状态信息（CSI）是不可访问的，所以一个静态的功率控制机制。随后，我们还研究了中断性能优化问题，通过协调DUE发射机和中继之间的发射功率，并提供了一个次优的解决方案，这是能够提高中断性能。所有的分析证实了Monte Carlo模拟提供的数值结果。本文的分析和数值计算结果可以提供一个洞察全双工中继辅助OFDM D2D系统，并作为其在下一代网络中的实施指南。
2017-08-10 cs.IT math.IT
On the Optimality of Simple Schedules for Networks with Multiple Half-Duplex Relays
本文研究网络与N个半双工中继协助源和目的地之间的通信。在ISIT'12中，Brahma，Özgür和Fragouli指出，在高斯半双工钻石网络中（即，在源和目的地之间没有直接链路，并且具有N个非干扰中继）近似最优的中继调度策略（即，在恒定间隙内实现割集上限）具有至多N+1个活动状态（即，$2^N$可能的中继转发状态中的至多N+1个具有严格正概率）。这种中继调度策略被称为简单。在ITW'13中，我们证明了简单的近似最优的中继调度策略存在于任何高斯半双工多中继网络，而不管拓扑结构如何。本文正式证明了这个更一般的版本的猜想，并表明它持有超越高斯噪声网络。特别地，对于任何具有独立噪声的无记忆半双工N-中继网络，并且独立输入在割集上界中近似最优，存在近似最优的简单中继调度策略。提出了一种在最小化次模函数和最大化线性规划之间交替进行的收敛迭代多项式时间算法来求解近似最优的简单中继调度问题。作为一个例子，对于具有独立噪声的N-中继高斯网络，其中每个节点配备有多个天线，并且每个天线可以被配置为监听或发送，而与其他天线无关，证明了存在近似最优的简单中继调度策略，最多有N+1个活动状态。通过一个线网络的例子，它也表明，独立地切换天线在每个中继可以提供严格更大的复用增益相比，使用天线用于相同的目的。
2014-12-05 cs.IT math.IT
The Approximate Optimality of Simple Schedules for Half-Duplex Multi-Relay Networks
在ISIT '12梵天，Özgür和Fragouli证实，在半双工钻石中继网络中，（没有直接源-目的地链路并且具有$N$非干扰中继的高斯噪声网络）近似最优的中继调度（在所有信道增益上均匀地在恒定间隙内实现割集上限）存在至多$N+1$活动状态（在$2^N$可能的中继器重复发送配置中，只有$N+1$具有严格正概率）。这样的中继调度策略被认为是简单的。在ITW '13中，我们证明了简单的中继策略对于任何半双工高斯多中继网络都是最优的，也就是说，简单的调度不是菱形网络稀疏拓扑的结果。在本文中，我们正式证明超越高斯网络的猜想。特别是，对于任何无记忆的半双工$N$-中继网络与独立的噪声和独立的输入是近似最佳的割集上界，最佳的时间表存在与最多$N+1$活动状态。证明的关键步骤是利用次模函数的Lovász扩张写出次模函数的最小值，并利用次模多面体的贪心算法突出最优解的结构性质.这与最小-最大问题的鞍点性质和线性规划中最优基本可行解的存在性一起证明了这一主张。
2014-10-27 cs.IT math.IT
Securing Full-Duplex Amplify-and-Forward Relay-Aided Transmissions Through Processing-Time Optimization
我们调查的全双工（FD）放大转发（AF）中继信道的物理层安全性。我们提供了一个新的角度来看这个问题，并表明，在继电器的处理时间（延迟）可以利用，以提高系统的安全性。我们发现，FD AF中继信道可以被看作是一个符号间干扰（ISI）的信道，因此，离散傅立叶变换（DFT）可以用于数据调制和解调转换的频率选择性信道平坦衰落信道的每个子信道/子载波。通过利用需要通过插入循环前缀来清除信道存储器的事实，Alice注入了仅伤害窃听节点的人工噪声（AN）信号。该AN信号的强度及其干扰等级由中继的处理时间控制。
2021-01-25 cs.IT math.IT
Bilayer LDPC Convolutional Codes for Half-Duplex Relay Channels
在本文中，我们提出了规则的双层LDPC卷积码的半双工中继信道。对于二进制擦除中继信道，我们证明了所提出的代码结构实现的容量为源中继链路和源目的地链路提供的信道条件是已知的设计时的代码。同时，该码使解码转发中继的最高传输速率成为可能。此外，它的规则度分布可以很容易地从信道参数计算，这大大简化了代码优化。数值结果提供了二进制擦除信道（BEC）和AWGN信道。在BEC中，我们可以观察到解码阈值和香农极限之间的差距非常小。在AWGN信道中，双层LDPC卷积码在比特出错率方面明显优于其分组码对应物。
2011-02-25 cs.IT math.IT
Full-Duplex Wireless-Powered Relay with Self-Energy Recycling
这封信研究了无线供电的放大转发中继系统，其中能量受限的中继节点使用从源收集的能量来帮助从源到目的地的信息传输。我们提出了一种新型的两阶段协议，用于高效的能量传输和信息中继，其中中继器以全双工模式运行，同时进行能量收集和信息传输。与现有的协议相比，所提出的设计具有两个主要优点：i）它确保不间断的信息传输，因为在中继处不需要时间切换或功率分割来进行能量收集; ii）它实现所谓的自能量回收，即，除了由源发送的专用能量之外，中继器用于信息传输的部分能量（环路能量）可以被收集和再利用。在多输入单输出（MISO）信道设置下，推导了中继站的最优功率分配和波束成形设计。数值结果表明，我们提出的设计实现了显着的吞吐量增益超过现有的时间交换为基础的中继协议。
2014-11-12 cs.IT math.IT
Multipair Massive MIMO Two-Way Full-Duplex Relay Systems with Hardware Impairments
相位噪声、量化误差、非线性和噪声放大等硬件损伤对无线通信有着不利的影响。本文研究了硬件损伤对多对大规模多输入多输出（MIMO）双向全双工放大转发中继系统的影响。更具体地说，新的封闭形式的频谱效率的近似表达式推导出所考虑的系统的实际设计中获得一些重要的见解。当中继天线$N$的数量增加没有约束，我们提出了一个硬件缩放定律，这表明，可以容忍的硬件损伤的水平大致成正比的$\sqrt{N}$。这一新的结果启发我们设计低成本和实用的多对大规模MIMO双向全双工中继系统。此外，推导出中继天线的最佳数量，以最大限度地提高能量效率。最后，提供的Motor-Carlo模拟结果来验证我们的分析结果。
2017-08-02 cs.IT math.IT
