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
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
Degrees of Freedom of Spatial Self-Interference Suppression for In-Band Full-Duplex with Inter-node Interference
我们研究了一个三节点网络，其中一个全双工基站与一个上行链路和一个下行链路半双工节点通信。在该网络中，存在自干扰和节点间干扰。我们使用基于天线理论的信道模型来研究这种网络的空间自由度，并研究空间隔离是否以及在多大程度上优于时分（即半双工）对应。使用自由度分析，我们表明，空间隔离优于时间分割，除非散射到预期用户的对象的角展重叠的对象，背散射到接收器的传播。
2016-06-18 cs.IT math.IT
Inter-User Interference Coordination in Full-Duplex Systems Based on Geographical Context Information
我们提出了一种协调方案，以最大限度地减少用户之间的干扰，在蜂窝网络中的全双工基站和半双工用户设备。我们的计划利用信号衰减的障碍物之间的用户（i）提取空间隔离的区域从无线电地图和（ii）分配同时同信道上行链路和下行链路传输给用户在这些地区，使用户间的干扰最小化。虽然为现有部署增加了低计算复杂性和微不足道的信令开销，但与传统的半双工和全双工操作相比，使用真实覆盖数据评估我们的解决方案显示出令人印象深刻的收益。
2016-03-04 cs.IT math.IT
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
Distributed Space-Time Coding for Full-Duplex Asynchronous Cooperative Communications
提出了两种适用于全双工异步协作通信的分布式线性卷积空时编码方案。DLC-STC方案1用于完全环路信道消除的情况，其实现完全异步协作分集。DLC-STC方案2用于部分环路信道消除和放大的情况，其中一些环路信号被用作自编码，而不是被视为要被直接消除的干扰。我们证明了该方案可以实现全异步协作分集。然后，我们评估了两种方案的性能时，环路信道信息是不准确的，并提出了一种放大因子控制方法的DLC-STC方案2，以提高其性能与不准确的环路信道信息。仿真结果表明，当中继站获得理想或高质量的环路信道信息时，DLC-STC方案1的性能优于DLC-STC方案2和延迟分集方案，而当环路信道信息不理想时，DLC-STC方案2的性能更好。
2013-10-08 cs.IT math.IT
Joint User Scheduling and Power optimization in Full-Duplex Cells with Successive Interference Cancellation
本文考虑了一个具有全双工基站和半双工用户的蜂窝系统。基站可以在上行链路或下行链路中激活一个用户（半双工模式），或者同时在每个方向上激活两个不同的用户（全双工模式）。上行链路和下行链路中的同时传输在基站处引起自干扰，并且在下行链路用户处引起上行链路到下行链路干扰。虽然上行链路到下行链路的干扰通常被视为噪声，它表明，连续的干扰解码和消除（SIC模式）可以导致显着改善网络效用，特别是当用户分布集中在几个热点。所提出的时间公平用户调度算法和相应的功率优化利用全双工和SIC模式，以及半双工传输的基础上对网络效用的影响。仿真结果表明，该策略可以实现高达95%的平均小区吞吐量的改善，在典型的室内场景相对于传统的网络中，基站是半双工的。
2017-12-04 cs.IT math.IT
Self-Interference Cancellation with Nonlinear Distortion Suppression for Full-Duplex Systems
在全双工系统中，由于强自干扰信号，系统非线性成为限制可能的可消除自干扰功率的重要限制因素。本文提出了一种全双工正交频分复用系统的自干扰消除方案。该方案通过抑制发射机和接收机非线性引起的失真，增加了可消除的自干扰功率。迭代技术被用来联合估计自干扰信道和抑制失真信号所需的非线性系数。性能的数值研究表明，所提出的方案实现的性能是小于0.5dB的线性全双工系统的性能。
2013-09-23 cs.IT math.IT
Cooperative Multiplexing in the Multiple Antenna Half Duplex Relay Channel
已经提出了终端之间的协作以提高无线通信的可靠性和吞吐量。虽然最近的工作已经表明，中继合作提供了增加的多样性，增加复用增益超过直接链路提供的，在很大程度上还没有探索。在这项工作中，我们表明，合作复用增益可以通过使用半双工中继实现。我们捕获终端之间的相对距离在高SNR分集复用权衡（DMT）框架。DMT性能的特点，然后为一个网络具有单天线半双工中继之间的单天线源和双天线的目的地。我们的研究结果表明，可实现的复用增益使用合作可以大于直接链路，是源和中继之间的相对距离的函数相比，目的地。此外，对于小于1的复用增益，中继监听1/3时间和发送2/3时间的简单方案可以实现2 × 2 MIMO DMT。
2009-01-15 cs.IT math.IT
Full-Duplex Cooperative Cognitive Radio Networks with Wireless Energy Harvesting
提出并分析了一种新的具有无线能量收集功能的全双工协作认知无线电网络。我们认为次级接收器配备有FD无线电并且充当FD混合接入点（HAP），其旨在从其相关联的EH次级发射器（ST）收集信息并且中继信号。假设ST配备有EH单元和可充电电池，使得其可以从由主发射器（PT）和HAP发射的射频（RF）信号收集和积累能量。我们开发了一种新的合作频谱共享（CSS）协议所考虑的系统。在所提出的协议中，由于其FD能力，HAP可以同时接收PT的信号并发送能量承载信号以给ST充电，或者同时转发PT的信号并接收ST的信号。我们推导出解析表达式的可实现的吞吐量的主要和次要的链接通过表征的ST电池的动态充电/放电行为作为一个有限状态马尔可夫链。我们提出的数值结果来验证我们的理论分析，并证明了所提出的协议的优点，其非合作对应。
2017-03-20 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
Antenna Selection in Full-Duplex Cooperative NOMA Systems
研究了全双工（FD）协作非正交多址接入（NOMA）系统中的天线选择问题，其中多天线FD中继协助多天线基站（BS）向远端用户发送数据，同时BS向近端用户发送数据.具体而言，基于端到端的信号与干扰加噪声比在近端和远端用户，两个AS方案选择一个单一的发射天线在BS和中继，以及一个单一的接收天线在中继分别提出。为了研究这些AS方案的遍历和速率和中断概率，我们推导出封闭形式的表达式假设瑞利衰落信道。的AS计划的总速率和中断概率进行了比较，最佳选择方案，最大限度地提高性能，以及与随机AS计划。我们的研究结果表明，所提出的AS计划可以提供一个接近最佳的性能为近，远用户，分别。
2018-02-12 cs.IT math.IT
Hardware Impairments Aware Full-Duplex NOMA Networks Over Rician Fading Channels
研究了莱斯衰落信道下的一种协作全双工非正交多址接入方案。实际上，考虑收发器处的不完美连续干扰消除（ipSIC）和残余硬件损伤（RHI）。为了评估所考虑的系统的性能，所考虑的系统的中断概率（OP）和遍历率（ER）的解析近似表达式的推导，并探讨了渐近性能。仿真结果表明，与半双工（HD）模式相比，FD合作NOMA可以提高系统的遍历和速率（ESR）。
2020-04-24 cs.IT math.IT
On the Achievable Diversity-Multiplexing Tradeoffs in Half-Duplex Cooperative Channels
在本文中，我们提出了新的合作传输协议的延迟有限的相干衰落信道组成的N（半双工和单天线）的合作伙伴和一个小区站点。在我们的工作中，我们区分中继，合作广播（下行链路），合作多址（上行链路）信道。对于中继信道，我们研究了两类合作方案，即放大和转发（AF）协议和解码和转发（DF）协议。对于第一类，我们建立了一个上限上实现的分集复用的权衡与一个单一的中继。然后，我们构建了一个新的AF协议，达到这个上限。该算法扩展到一般情况下，N-1中继，它被证明优于空时编码协议的Laneman和Warenell，而不需要解码/编码的中继。对于这类DF协议，我们提出了一种动态解码转发（DDF）协议，该协议在复用增益0 < r < 1/N的情况下实现了最优折衷。此外，与一个单一的中继，DDF协议示出占主导地位的AF协议的所有复用增益的类。DDF协议的优越性在协作广播信道中表现得更为明显。这种情况是相反的合作多址信道，我们提出了一个新的AF协议，实现了所有复用增益的最佳权衡。在这三种情况下，所提出的协议的一个显著特征是它们不依赖于正交子空间，从而允许更有效地利用资源。事实上，使用我们的研究结果可以说，以前提出的协议的次优源于他们使用的正交子空间，而不是半双工约束。
2005-06-07 cs.IT math.IT
Cellular Systems with Full-Duplex Amplify-and-Forward Relaying and Cooperative Base-Stations
在本文中提供的好处，由移动终端，通过专用的中继终端（RT）接收到的信号发送的多小区处理进行评估。与以前的作品不同，每个RT在这里被假定为能够全双工操作，并接收相邻的中继终端的传输。针对小区内TDMA和非衰落信道，考虑了Wyner提出的简化上行链路蜂窝模型。该框架有利于多小区和常规单小区接收机的每小区和速率的分析推导。特别是，分析是基于观察，在基站接收到的信号可以被解释为一个二维线性时不变系统的结果。数值结果提供，以及为了提供进一步的洞察多细胞处理与中继的性能优势。
2007-05-07 cs.IT math.IT
All-Digital Self-interference Cancellation Technique for Full-duplex Systems
如果自干扰信号可以被显著地减轻，则全双工系统与传统的半双工系统相比预期将使频谱效率加倍。数字消除是全双工系统中复杂度最低的自干扰消除技术之一。然而，它的缓解能力是非常有限的，主要是由于发射机和接收机电路的损伤。在本文中，我们提出了一种新的数字自干扰消除技术的全双工系统。所提出的技术示出，以显着减轻自干扰信号以及相关的发射机和接收机的损害。在所提出的技术中，辅助接收机链用于获得所发送的射频（RF）自干扰信号的数字域副本。然后在数字域中使用自干扰副本来消除自干扰信号和相关联的损伤。此外，为了减轻接收机相位噪声影响，辅助接收机链和普通接收机链之间共享一个公共振荡器。一个彻底的分析和数值分析的影响，发射机和接收机损伤的消除能力的建议的技术。最后，整体性能的数值研究表明，使用所提出的技术，自干扰信号可以减轻到~3dB高于接收机噪声本底，这导致高达76%的速率提高相比，传统的半双工系统在20 dBm的发射功率值。
2014-06-20 cs.IT math.IT
Full-duplex Multi-Antenna Relay Assisted Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access
我们考虑了一个合作的非正交多址接入（NOMA）网络中，一个全双工（FD）多天线中继协助传输从基站（BS）到一组远用户与恶劣的信道条件，而在同一时间的BS发送到一组附近的用户与强信道条件。我们假设不完美的自干扰（SI）消除在FD中继和不完美的用户间干扰消除在附近的用户。为了消除中继站的SI，采用了基于迫零的波束形成方案，并对随机近用户和随机远用户（RNRF）以及最近近用户和最近远用户（NNNF）两种用户选择策略进行了相应的中断概率分析。我们的研究结果表明，显着的性能改善，可以通过使用FD多天线中继相比，对应的系统与半双工中继。所实现的性能增益取决于网络参数，例如用户密度、用户区域、路径损耗和在邻近用户的情况下的用户间干扰的强度。我们还表明，NNNF策略表现出优越的中断性能相比，RNRF策略，特别是在近的情况下，
2017-08-13 cs.IT math.IT
Multi-Antenna Cooperative Wireless Systems: A Diversity-Multiplexing Tradeoff Perspective
我们考虑一个一般的多天线网络，多个源，多个目的地和多个中继的分集复用权衡（DMT）。我们研究几个子情况下，考虑到处理能力的中继（半双工或全双工），和网络的几何形状（集群或非集群），这个最普遍的问题。我们首先研究了多天线中继信道与全双工中继了解直接链路中增加的自由度的影响。我们发现DMT上界，并调查可实现的性能解码和转发（DF），压缩和转发（CF）协议。我们的研究结果表明，虽然DF是DMT最佳时，所有终端都有一个天线，它可能无法保持其良好的性能时，自由度在直接链路中增加，而CF继续执行最佳。我们还研究了半双工中继的多天线中继信道。我们表明，半双工DMT的行为可以显着不同的全双工的情况下。我们发现，CF是DMT最佳的半双工中继，以及，是第一个已知的协议，以实现半双工中继DMT。我们接下来研究多址中继信道（MARC）DMT。最后，我们研究了一个系统，一个单一的源-目的地对和多个中继，每个节点有一个天线，并表明，即使在理想化的假设全双工中继和集群网络，这个虚拟的多输入多输出（MIMO）系统永远不能完全模仿一个真正的MIMO DMT。对于具有多个源和多个目的地的合作系统，同样的限制仍然有效。
2007-07-22 cs.IT math.IT
Adaptive Self-Interference Cancellation for Full-Duplex Wireless Communication Systems
在这封信中，我们考虑单小区、单用户系统，其中上行链路和下行链路用户设备与全双工中继通信。由于远近问题，自干扰（SI）可以是接收信号功率的100- 1000倍。在这种情况下，我们认为自适应最小均方（LMS）算法估计SI信道，然后减去SI从所需的接收信号之前的模数转换器（ADC）。我们衡量的比特出错率（BER）和频谱效率方面的这种技术的鲁棒性。
2021-06-02 cs.IT math.IT
Spatially Random Relay Selection for Full/Half-Duplex Cooperative NOMA Networks
本文研究了中继选择（RS）对协作非正交多址（NOMA）性能的影响，其中中继能够在全双工（FD）或半双工（HD）模式下工作。多个继电器（即，$K$继电器）均匀分布在圆盘内。深入研究了两种RS方案：1）单级RS（SRS）方案和2）两级RS（TRS）方案。为了表征这两种RS方案的性能，新的封闭形式的精确和渐近中断概率的表达式。在此基础上，得到了FD/HD协作NOMA中RS方案对所能达到的分集阶数。我们的分析结果表明：i）基于FD的RS方案获得零分集阶数，这是由于中继处的环路干扰（LI）的影响;以及ii）基于HD的RS方案能够实现$K$的分集阶数，其等于中继的数量。仿真结果表明：1）在低信噪比区域，基于频分复用的RS方案比基于频分复用的RS方案具有更好的中断性能; 2）随着中继数目的增加，所考虑的RS方案对能够获得更低的中断概率;基于FD/HD的NOMA SRS/TRS方案的中断行为优于基于随机RS（RRS）和正交多址（OMA）的RS方案。
2018-12-21 cs.IT math.IT
Self-Interference Cancellation in Multi-hop Full-Duplex Networks via Structured Signaling
本文讨论了在多跳无线网络中，节点采用全双工通信方式时，处理自干扰问题的传输策略。对最简单的这种多跳网络：两跳源-中继-目的地网络的信息理论研究导致了一种称为结构化自干扰消除（或简称“结构化消除”）的新传输策略。在结构化消除策略中，源抑制在某些信号电平上进行发送，并且中继器结构化其发送信号，使得其可以通过观察其自己的发送信号的出现在源留下的空信号电平处的部分来学习残余自干扰信道，并且消除自干扰。结果表明，在某些非平凡的制度，结构化的消除策略优于不仅半双工，但也全双工计划中，时间正交训练用于估计残留的自干扰信道。
2011-11-03 cs.IT math.IT
Analysis of Oscillator Phase-Noise Effects on Self-Interference Cancellation in Full-Duplex OFDM Radio Transceivers
本文分析了振荡器相位噪声对全双工直接变频无线电收发机自干扰消除能力的影响。在全双工收发器的发射器和接收器链处具有独立振荡器或相同振荡器的两种替代情况下，针对源自相位噪声的残余自干扰的功率导出闭合形式的解决方案。结果表明，相位噪声有严重的影响，在这两种情况下的自干扰消除，并通过使用共同的振荡器在上变频和下变频的结果在明显较低的残留自干扰水平。结果还表明，在全双工收发器中使用高质量的振荡器，或者具有用于相位噪声估计和减轻的某种手段以抑制其影响通常是至关重要的。主要发现之一是，在实际场景中，当期望大量的自干扰消除时，自干扰信道的多径分量的子载波式相位噪声扩展导致大部分残余相位噪声效应。
2014-01-15 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Self-Interference Cancellation in Full-Duplex Large-Scale MIMO Systems
本文对全双工大规模多输入多输出系统中的自干扰消除方法进行了性能分析。为了减轻自干扰（SI），我们假设全干扰基站（BS）使用SI减法或空间抑制。分析和数值结果证实，SI减法优于空间抑制SIC在一个完美的信道估计的情况下。它也得出结论，在不完美的信道估计的情况下，在给定的系统约束，如上行链路/下行链路和速率和在BS的总发射功率的空间抑制的上行链路和整体遍历速率性能分别优于那些SI减法。
2016-04-15 cs.IT math.IT
Throughput Analysis for Full-Duplex Wireless Networks with Imperfect Self-interference Cancellation
利用随机几何方法研究了全双工无线网络的吞吐量。全双工（FD）无线电可以彼此同时交换数据。另一方面，FD传输的缺点是与半双工（HD）传输相比，它将不可避免地对网络造成额外的干扰。此外，残余自干扰对网络吞吐量有负面影响。在本文中，我们专注于一个无线网络的节点与HD和FD的能力，并推导和优化在这样的网络的吞吐量。我们的分析结果表明，如果网络是适应ALOHA协议，最大的吞吐量是通过调度所有并发发送节点工作在FD模式或HD模式取决于一个简单的条件。此外，我们的数学模型的基础上，不完美的自干扰消除的信号干扰比（SIR）损失和吞吐量的影响进行了分析。我们严格量化不完美的自干扰消除对吞吐量增益，传输范围和其他指标的影响，我们建立的最小量的自干扰抑制需要FD是有益的。
2015-02-25 cs.IT math.IT
Spatial Self-Interference Isolation for In-Band Full-Duplex Wireless: A Degrees-of-Freedom Analysis
带内全双工无线通信的挑战是管理自干扰。许多设计已经采用了空间隔离机制，例如屏蔽或多天线波束成形，以将自干扰波与接收器隔离。这样的空间隔离方法是有效的，但是通过将发送和接收信号限制到可用空间的子集，信道的全部空间资源未被充分利用，花费了可能使以全双工模式操作的净益处无效的成本。在本文中，我们利用基于天线理论的信道模型来分析空间自由度可用于全双工功能的基站，并观察到，空间隔离是否优于时分（即半双工）在很大程度上取决于散射体的几何分布。除非散射到预期用户的对象的角展度与反向散射到基站的对象的展度重叠，否则空间隔离优于时分，否则时分可能是最佳的。
2015-06-10 cs.IT math.IT
Full-Duplex Cooperative Cognitive Radio with Transmit Imperfections
研究了蜂窝网络中主系统和认知系统之间的协作问题，其中认知基站（CBS）采用放大转发或解码转发协议中继主系统信号，并作为反馈发送自己的认知信号。虽然通常使用的半双工（HD）的假设可能会使合作效率较低，由于两个正交信道相位，我们建议CBS可以工作在全双工（FD）模式，以提高系统速率区域。感兴趣的问题是通过研究认知速率最大化问题来找到可实现的初级认知速率区域。对于这两种模式，我们明确地考虑CBS传输缺陷，这导致与FD操作模式相关联的残余自干扰。我们提出了封闭形式的解决方案或有效的算法来解决这个问题时，相关的残留干扰功率是不可缩放或可缩放的发射功率。此外，我们提出了一种简单的混合方案，根据迫零准则选择HD或FD模式，并提供了有关系统参数影响的见解。数值结果表明，使用FD模式和混合格式显着的性能改善。
2013-03-21 cs.IT math.IT
A Signal-Space Analysis of Spatial Self-Interference Isolation for Full-Duplex Wireless
带内全双工无线通信的挑战是管理自干扰。许多设计已经采用了空间隔离机制，例如屏蔽或多天线波束成形，以将自干扰波与接收器隔离。这样的空间隔离方法是有效的，但是通过将发送和接收信号限制到可用空间的子集，信道的全部空间资源未被充分利用，花费了可能使以全双工模式操作的净益处无效的成本。在本文中，我们利用基于天线理论的信道模型来分析空间自由度可用于全双工功能的基站，并观察到，空间隔离是否优于时分（即半双工）在很大程度上取决于散射体的几何分布。除非散射到预期用户的对象的角展度与反向散射到基站的对象的展度重叠，否则空间隔离优于时分，否则时分可能是最佳的。
2014-04-09 cs.IT math.IT
Full-Duplex Enabled Mobile Edge Caching: From Distributed to Cooperative Caching
移动边缘缓存（MEC）作为一种很有前途的技术，以克服严格的延迟和数据饥饿的要求，在未来一代无线网络受到了广泛的关注。同时，全双工（FD）传输可以通过允许节点同时在相同的时间/频率块中接收和发送来潜在地使频谱效率加倍。在本文中，我们调查的全双工启用MEC（FD-MEC）系统，其中用户服务的分布式边缘节点（EN），在FD模式下工作，并配备了有限的存储内存的交付时间性能。首先，我们分析了FD-MEC与不同级别的合作之间的EN，并考虑到一个现实的模型的自干扰消除。其次，我们提出了一个框架，以最小化系统交付时间的FD-MEC下的线性和最佳预编码设计}。第三，针对问题的非凸性，提出了两种基于内逼近方法的迭代优化算法，并证明了算法的收敛性。最后，所提出的设计的有效性证明通过广泛的数值结果。{It示出的合作方案减轻用户间和自干扰显着优于分布式方案在EN间合作的费用。此外，我们表明，最小均方误差（MMSE）为基础的预编码设计实现了最佳的性能复杂度的权衡，与迫零和最佳设计。
2019-10-31 cs.IT math.IT
Self-Interference in Full-Duplex Multi-User MIMO Channels
我们考虑一个多用户多输入多输出（MIMO）设置全双工（FD）多天线节点应用线性波束形成器，同时发送和接收多个流在莱斯衰落信道。精确的第一次和第二次正的时刻的剩余自干扰（SI），涉及平方范数的非同分布的随机变量之和，推导出封闭的形式。因此调用矩量法来提供剩余SI分布的Gamma近似。所提出的定理在任意线性预编码器/解码器设计、天线和流的数量以及SI消除能力下成立。
2017-01-01 cs.IT math.IT
Self-Interference Cancellation with Phase Noise Induced ICI Suppression for Full-Duplex Systems
实际全双工系统中的主要瓶颈之一是振荡器相位噪声，它限制了可能消除的自干扰功率。本文提出了一种适用于全双工正交频分复用系统的数字域自干扰消除方案。该方案通过抑制发射机和接收机振荡器相位噪声的影响，增加了可消除的自干扰功率。所提出的方案包括两个主要阶段，估计阶段和消除阶段。在估计阶段，最小均方误差估计器用于联合估计与输入自干扰信号相关联的发射机和接收机相位噪声。在消除阶段，估计的相位噪声用于抑制由与输入自干扰信号相关联的相位噪声引起的载波间干扰。在不同的操作条件下，所提出的计划的性能进行了数值研究。仿真结果表明，该方案比现有的忽略子载波间干扰抑制的数字域自干扰消除方案多实现9dB的自干扰消除。
2013-07-16 cs.IT math.IT
An Inter-Node Interference Suppression Approach in Full-Duplex Wireless Communications
考虑到全双工网络由全双工（FD）基站（BS）和两个半双工（HD）用户组成，一个用户在上行链路信道上发送，而另一个用户通过下行链路信道在相同频率上接收。上行用户通过干扰信道对下行用户产生用户间干扰（IUI）。在本文中，我们提出了一种新的IUI抑制方法时，BS知道全信道的站点信息。该方法的主要思想是一旦在BS处接收到加权的上行链路信号，就对该加权的上行链路信号进行解调。对于窄带情况下，我们首先推导出封闭形式的最佳加权系数时，SI是完全消除在BS，然后分析所提出的IUI抑制方法在实际考虑的性能。此外，所提出的IUI抑制方法可以扩展到宽带的情况下，使用时域加权滤波器。仿真结果表明，该方法优于现有的IUI抑制方案。
2017-05-23 cs.IT math.IT
New Antenna Selection Schemes for Full-Duplex Cooperative MIMO-NOMA Systems
在本文中，我们解决的天线选择（AS）问题，在全双工（FD）合作非正交多址接入（NOMA）系统，其中多天线FD中继桥之间的连接多天线基站和NOMA远用户。具体来说，提出了两种AS方案，即max- $\SUu$和max- $\SUuu$，以分别最大化近用户和远用户之一或两者的端到端信号与干扰加噪声比。此外，一个两阶段的AS计划，即服务质量（QoS）的供应计划，被设计为实现一个特定的速率在远用户，同时提高近用户的速率。为了提高性能的QoS供应AS计划，动态天线集群的思想被应用在中继自适应分区中继的天线到发送和接收子集。推导了所提出的AS方案的中断概率和可达速率的精确表达式。为了提供更多的洞察力，封闭形式的渐近中断概率表达式的max- $\SUu$和max- $\SUuu$ AS计划。我们的研究结果表明，虽然QoS供应AS方案可以提供一个接近最佳的性能静态天线设置在中继，它提供了高达$12\%$平均和速率增益超过最佳AS选择与固定的天线设置。
2022-02-25 cs.IT math.IT
Modeling and Efficient Cancellation of Nonlinear Self-Interference in MIMO Full-Duplex Transceivers
本文讨论了带内全双工（FD）收发器中多个发射和接收天线的自干扰的建模和数字消除。自干扰建模和所提出的非线性时空数字消除器结构通过设计考虑了I/Q调制器不平衡和具有记忆的功率放大器（PA）非线性的影响，以及多径自干扰传播信道和模拟RF消除级。所提出的解决方案是文献中的第一个消除技术，可以处理这样的自干扰情况。通过使用真实的RF元件参数和两种不同的PA模型进行全面的仿真，可以明显优于当前最先进的数字自干扰消除器，并明显扩展了可用的发射功率范围。
2014-10-10 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
Full-Duplex Systems Using Multi-Reconfigurable Antennas
如果自干扰信号可以被显著地减轻，则全双工系统被期望相对于半双工系统实现100%的速率改进。在本文中，我们提出了第一个全双工系统，利用多可重构天线（MRA）与？与半双工系统相比，速率提高了90%。MRA是一种动态可重构的天线结构，能够根据特定的输入配置改变其特性。在典型的室内环境中进行了全面的实验分析，以表征系统的性能。使用制造的MRA进行实验，该MRA具有4096个可配置的辐射图案。研究了基于MRA的无源自干扰抑制方法，并对MRA训练开销进行了详细分析。此外，还提出了一种基于启发式的方法来减少MRA训练开销。实验结果表明，在典型的室内环境下，在1%的训练开销下，自干扰消除效果达到95dB。实验表明，95dB的自干扰消除是足够的90%的全双工速率改善相比，半双工系统。
2014-05-29 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Small-Cell Networks with Interference Cancellation
全双工（FD）技术由于其提高频谱效率的能力而被设想为未来移动宽带网络的关键组件。与半双工（HD）传输相比，FD系统可以以残余自干扰（SI）和对网络的额外干扰为代价在相同频率上同时发送和接收。本文利用随机几何分析了FD多天线基站（BS）和HD用户设备（UE）的无线网络性能。我们的分析结果量化的成功概率和可实现的频谱效率，并指示有益的FD操作所需的SI取消量。示出了多天线BS/UE的优点，并且导出了通过平衡期望信号功率增加和干扰消除而实现的性能增益。所提出的框架旨在阐明FD模式相对于HD模式在网络吞吐量方面的系统级增益，并为FD技术在大型小型小区网络中的实际实施提供设计指导。
2017-05-11 cs.IT math.IT
Interference Channels with Half-Duplex Source Cooperation
研究了高斯干扰信道下允许半双工信源协作的性能增益。源协作是{ \em带内}，这意味着每个源可以监听另一个源的传输，但是在源之间不存在独立（或正交）信道。半双工约束假设在每个时刻，源可以发送或侦听，但不能两者都做。我们的主要结果是一个表征的总和容量时，合作是双向的，信道增益是对称的。通过单向合作，我们基本上有一个认知无线电信道。通过要求主节点实现接近其链路容量的速率，辅节点的最佳可能速率被表征为在常数内。新的内部和外部边界的一部分，这些特征。
2014-02-04 cs.IT math.IT
Half-Duplex or Full-Duplex Communications: Degrees of Freedom Analysis under Self-Interference
带内全双工（FD）通信由于增加的频谱效率和容量而为无线系统的半双工（HD）提供了有前景的替代方案。在本文中，HD和FD无线电实现的双向，两跳和双向两跳通信的自由度（DoF）在一个现实的剩余自干扰（SI）模型下进行了比较。针对HD、天线节省（AC）和RF链节省（RC）FD无线电实现的每个通信场景执行DoF分析。DoF分析表明，对于双向信道，具有不完美SI消除的可实现AC FD严格地在HD以下执行，并且当SI可以被充分消除时，RC FD DoF权衡是优越的。对于两跳信道，当中继具有大量天线和足够的SI消除时，FD是更好的。对于双向两跳信道，当两个节点需要相似的吞吐量时，FD的可实现DoF对的性能并不优于HD。FD仍然可以实现比HD更好的DoF对，只要中继具有足够数量的天线和SI抑制。
2017-11-14 cs.IT math.IT
Is Self-Interference in Full-Duplex Communications a Foe or a Friend?
本文研究了从全双工基站的自干扰中获取能量的可能性。基站配备有自干扰消除开关，该开关在传输周期的一部分内关闭，以从由于下行链路传输而产生的自干扰中收集能量。对于剩余的传输时段，开关接通，使得上行链路传输与下行链路传输同时发生。提出了一种新的能量效率最大化问题，用于联合设计下行波束形成器、上行功率分配和传输时间分割因子。优化问题是非凸的，因此，提出了一种快速收敛的迭代算法，采用逐次凸逼近方法。数值模拟结果表明，允许自能量回收的能量效率显着改善。
2018-02-02 cs.IT math.IT
SoftNull: Many-Antenna Full-Duplex Wireless via Digital Beamforming
在本文中，我们提出并研究了一种数字控制的方法，称为软同步，使全双工多天线系统。与大多数依靠模拟消除器来抑制自干扰的设计不同，SoftwareTM依靠数字发射波束成形来减少自干扰。软干扰并不试图完美地消除自干扰，而是试图充分减少自干扰，以防止淹没接收机的动态范围。剩余的自干扰然后由接收器数字地消除。我们评估的性能，Softcraft使用测量从72元天线阵列在室内和室外环境。我们发现，Softcycle可以显着优于半双工的小小区在多天线制度，其中天线的数量是远远超过同时服务的用户数量。
2017-03-26 cs.IT math.IT
Experiment-driven Characterization of Full-Duplex Wireless Systems
我们提出了一个实验为基础的表征全双工无线通信系统中的无源抑制和有源自干扰消除机制。特别是，我们考虑由于在同一节点的天线分离的无源抑制，和模拟和/或数字域中的有源抵消。首先，我们表明，主动抵消技术的平均抵消量随着接收到的自干扰功率的增加而增加。作为自干扰功率的函数的平均消除的表征使我们能够表明，对于接收器天线处的恒定信号干扰比（在应用任何主动消除之前），全双工链路的速率随着自干扰功率的增加而增加。其次，我们表明，模拟消除后应用数字消除有时会增加自干扰，因此，数字消除是更有效的选择性地应用时，根据测量的抑制值。第三，我们完成了我们的自干扰消除机制的影响的研究，通过表征自干扰信道的概率分布之前和之后的消除。
2012-07-30 cs.IT math.IT
Widely-Linear Digital Self-Interference Cancellation in Direct-Conversion Full-Duplex Transceiver
本文讨论了全双工直接变频无线电收发器在实际不完善的射频（RF）组件下工作时的自干扰建模和消除。首先，进行详细的自干扰信号建模，考虑到最重要的RF缺陷，即发射机功率放大器非线性失真以及发射机和接收机IQ混频器幅度和相位不平衡。分析表明，现实的天线隔离和RF消除后，在接收机数字基带的主导自干扰波形可以通过原始发射数据的宽线性变换来建模，而不是经典的纯线性模型。这种宽线性自干扰波形在物理上源于发射机和接收机IQ成像，并且不能通过经典的线性数字消除来有效地抑制。受此启发，新的宽线性数字自干扰消除处理，然后提出和制定，结合有效的参数估计方法。广泛的仿真结果表明，所提出的宽线性消除处理明显优于现有的线性解决方案，因此，使实际的低成本RF前端使用的全双工收发器中的IQ混频。
2014-10-13 cs.IT math.IT
Cellular Systems with Full-Duplex Compress-and-Forward Relaying and Cooperative Base Stations
在本文中提供的优势，由移动终端（MT）通过专用中继终端（RT）接收的信号发送的多小区处理进行了研究。假设每个RT能够全双工操作并且接收相邻中继终端的传输。针对小区内TDMA和非衰落信道，在Wyner提出的上行链路模型的基础上，提出了一种简化的中继辅助上行链路蜂窝模型。假设一个游牧应用，其中的RT是不经意的MT的码本，一种形式的分布式压缩和转发（CF）方案与解码器侧信息被采用。每细胞的CF计划的和率推导，并给出作为一个简单的不动点方程的解决方案。该可实现的速率揭示了CF方案能够完全消除中继间干扰，并且对于强RT传输功率，它接近“割集样”上界。CF率也示出超过放大和转发方案的速率，通过数值计算的系统参数的范围很广。
2008-05-01 cs.IT math.IT
On the Uplink Spectral Efficiency of Full-Duplex Cooperative OFDMA Systems
提出了一种适用于带内全双工蜂窝网络上行链路的资源分配算法。FD蜂窝网络被假设为基于正交频分多址（OFDMA）并且由与多个用户通信的基站组成。网络中的一些用户充当其他用户的中继，并帮助他们将数据传输到基站。这些继电器是FD并且基于放大和转发（AF）协议工作。通过合理选择中继节点，优化分配子载波和功率，使网络总速率最大化。在优化过程中，我们还对用户的服务质量（QoS）和功率施加了一些约束。提出了一种基于用户最大数据率的中继选择算法，并采用线性分配算法进行子载波分配。证明了所得到的优化问题可以转化为凸问题，因此可以用标准的数值方法求解。仿真结果验证了该方案对网络总速率和覆盖范围的影响。
2016-11-08 cs.IT math.IT
Full Duplex Networking: Mission Impossible?
从2010年到2020年，移动通信量预计将增长1000倍。这对第五代（5G）无线通信系统的设计提出了重大挑战，包括网络结构、空中接口、密钥传输方案、多址接入和加密方案。本文讨论了全双工网络问题，旨在为5G的设计和未来可能的部署提供一些见解。特别是，在全双工的干扰情况进行了分析，然后讨论了几个候选的干扰缓解方法，抗干扰帧结构，收发器结构的信道互易性恢复，和超全双工基站，其中每个扇区在时分双工（TDD）模式下工作。TDD和频分双工（FDD）到全双工的扩展也进行了研究。预计随着未来全双工系统的标准化和部署，TDD和FDD将和谐地集成，有效地支持所有现有的半双工移动电话，并导致大幅增强的5G系统性能。
2015-07-15 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
Transmission Policies for Interference Management in Full-Duplex D2D Communication
全双工（FD）无线和设备到设备（D2D）通信是两种有前景的技术，其期望增强无线网络的频谱和能量效率，从而满足第五代（5G）移动网络的关键要求。然而，这两种技术都会产生过多的干扰，如果不加以有效管理，可能会损害系统性能。在这个方向上，我们提出了两个传输策略，增强了两个干扰FD使能D2D对的通信，来自博弈论和优化理论。博弈论的政策允许对独立地选择他们的传输模式和最佳的政策，以最大限度地提高他们的吞吐量，实现显着的收益时，对彼此强烈干扰。
2016-11-27 cs.IT math.IT
Self-Interference Cancellation Using Time-Domain Phase Noise Estimation in OFDM Full-Duplex Systems
在全双工系统中，振荡器相位噪声（PN）问题被认为是自干扰消除（SIC）阶段可能面临的瓶颈挑战，特别是当部署正交频分复用（OFDM）传输方案时。相位噪声如果在SIC技术之前或期间不被减轻，则会显著降低SIC性能。振荡器相位噪声的存在对传输的数据符号具有不同的影响，如共同相位误差（CPE）和载波间干扰（ICI）。然而，相位噪声可以在时域或频域中以数字方式估计和减轻。通过这项工作，我们提出了一种新的和简单的时域自干扰（SI）相位噪声估计和缓解技术。该算法的灵感来自于时域中的维纳滤波。仿真结果表明，与现有的时域或频域PN抑制方案相比，该算法在计算复杂性上有明显的降低，具有更好的性能。
2016-03-17 cs.IT math.IT
Full-Duplex Cloud Radio Access Networks: An Information-Theoretic Viewpoint
蜂窝系统的传统设计规定了经由时分或频分双工的上行链路和下行链路传输的分离。模拟和数字域自干扰干扰消除的最新进展挑战了这种安排的需求，并开辟了以全双工模式操作基站（尤其是低功率基站）的可能性。作为应对基站间下行到上行干扰的一种手段，这封信调查了云无线接入网络（C-RAN）架构的影响。分析遵循基于经典Wyner模型的信息论方法。这里的分析结果证实了C-RAN架构在全双工基站存在的情况下的显著潜在优点，只要足够的前传容量可用并且实现了适当的移动站调度或在移动站处的连续干扰消除。
2014-05-08 cs.IT math.IT
Analysis and Design Specifications for Full-Duplex Radio Transceivers under RF Oscillator Phase-Noise with Arbitrary Spectral Shape
在本文中，具有任意频谱特性的振荡器相位噪声的全双工无线电收发器的自干扰消除能力的影响进行了处理，并给出了振荡器设计师的设计考虑因素，为全双工无线电应用优化PLL设计。本文首先给出了一个全双工收发器模型，本质上减轻了自干扰信号的相位噪声的影响。然后分析相位噪声的剩余影响。然后推导出自干扰功率的封闭形式的解决方案。在仿真部分中，采用了一种基于任意掩模相位噪声模型的锁相环型振荡器。通过仿真验证了理论推导的正确性，并对不同参数下的自干扰消除性能进行了深入研究。最后给出了全双工无线电收发机振荡器设计的设计考虑，与有形参数的锁相环型振荡器的帮助。
2014-12-03 cs.IT math.IT
Interference Exploitation in Full Duplex Communications: Trading Interference Power for Both Uplink and Downlink Power Savings
本文研究了一种多用户全双工无线通信系统，其中一个全双工无线基站同时为多个单天线半双工用户提供服务。与传统的干扰减轻方法不同，提出了一种基于加权切比雪夫方法的多目标优化问题（MOOP）来研究多用户干扰的权衡问题。在两个期望的系统设计目标（即总下行链路发射功率最小化和总上行链路发射功率最小化问题）之间，同时确保所有用户所需的服务质量（QoS）。在建议的MOOP，我们适应的QoS约束的下行链路用户，以适应建设性干扰（CI）的通用相移键控（PSK）调制信号以及正交幅度调制（QAM）信号。我们还扩展了我们的工作，研究了不完善的上行链路，下行链路和自干扰CSI系统的鲁棒设计。仿真结果和分析表明，该方法可以显著降低功耗。然而，更重要的是，这里的MOOP方法允许将节省的功率与上行链路和下行链路功率节省进行权衡，从而导致无线链路中的总体能量效率提高。
2017-03-30 cs.IT math.IT
Reference Receiver Based Digital Self-Interference Cancellation in MIMO Full-Duplex Transceivers
在本文中，我们提出并分析了一种新的带内MIMO全双工收发器的自干扰消除结构。所提出的结构利用参考接收机链来获得用于数字自干扰消除的参考信号，这意味着所有发射机引起的非理想性将被包括在数字消除信号中。据我们所知，在全双工收发器的上下文中，以前没有讨论过这种类型的结构。首先，我们将分析所提出的取消方案的整体可实现的性能，同时也提供一些可能的瓶颈。我们还提供了一个详细的制定实际的消除过程中，并进行分析到自干扰耦合信道估计的接收信号的影响。所提出的基于参考接收机的数字消除过程的实现的性能，然后评估和验证与全波形仿真。分析和波形仿真结果表明，在实际发射机RF/模拟损伤水平下，所提出的基于参考接收机的消除架构可以提供比任何现有解决方案更好的自干扰抑制，尽管仅部署低复杂度的线性数字处理。
2014-10-10 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Spectrum Sharing Full-Duplex Multicell Networks
本文研究了全双工多小区网络的自由度，该网络在非正交设置中在多个小区之间共享频谱。在所考虑的网络中，我们假设具有多个发射和接收天线的{ \em全双工}基站与多个单天线移动用户通信。通过在多个小区之间共享频谱并且（同时）启用全双工无线电，网络可以更灵活地利用频谱，但是同时，与具有用于不同小区和上行链路-下行链路业务的单独专用频带的网络相比，网络受到多个干扰源的影响。因此，为了利用频谱使用的额外自由度，干扰管理是一个关键因素。在这项工作中，我们提出了一种新的策略，干扰对齐的基础上，考虑到小区间的干扰和小区内的干扰所造成的频谱共享和全双工建立一个一般的可扩展性结果的总和自由度的考虑网络。配对上的总和自由度，这是在一定条件下紧的上限，我们演示了如何频谱共享和全双工可以显着提高吞吐量超过传统的蜂窝网络，特别是对于网络与大量的用户和/或细胞。
2016-05-09 cs.IT math.IT
On the Gaussian Interference Channel with Half-Duplex Causal Cognition
本文研究了半双工因果认知的两用户高斯干扰信道。该信道模型由共享公共无线信道的两个源-目的地对组成。其中一个源（称为认知源）通过噪声链路无意中听到另一个源（称为主源），因此可以帮助发送主源的数据。由于实际的限制，认知源被假定为工作在半双工模式，也就是说，它不能同时发送和接收。该模型比经典的信息论认知信道模型更适用于实际的认知无线电系统，其中认知源被假设为具有主消息的非因果知识。考虑不同的网络拓扑，对应于不同的干扰场景：（i）干扰对称场景，其中两个目的地都在两个源的覆盖区域中，因此受到干扰，以及（ii）干扰非对称场景，其中一个目的地不受干扰。对于每种拓扑结构，通过首先导出广义自由度（gDoF）或高SNR机制中的“和容量预对数”，然后示出相对简单的编码方案来研究和速率性能，所述编码方案对于任何SNR在恒定比特数内实现和速率上限。最后，将信道的gDoF与非合作干扰信道的gDoF和非因果认知信道的gDoF进行比较，以分别确定半双工因果认知在实践中无用或达到其理想极限的参数范围。
2014-02-07 cs.IT math.IT
