Recovering Multiplexing Loss Through Successive Relaying Using Repetition Coding
本文研究了一种两中继无线网络的传输协议，其中中继节点采用简单重复编码。给出了这种传输方案的信息理论可达速率，并开发了一种接近它们的空时V-BLAST信令和检测方法。通过分集复用折衷分析表明，该传输方案可以在保留一定分集增益的情况下，恢复半双工中继网络的复用损失。该方案还比较了传统的传输协议，只利用网络的多样性的成本的复用损失。结果表明，新的传输协议提供了显着的性能优势，比传统的协议，特别是当两个中继之间的干扰是足够强。
2007-05-22 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
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
Cooperative Multiplexing in a Half Duplex Relay Network: Performance and Constraints
以前的中继网络的工作主要集中在这种技术的多样性的好处。本文探讨了在中继网络中获得复用增益的可能性，同时保留分集增益。具体地，考虑其中单个源节点配备有一个天线并且目的地配备有两个天线的网络。它示出，在某些情况下，通过添加一个中继与两个天线，并使用一个连续的中继协议，分集复用的折衷性能的网络可以由一个2 × 2 MIMO信道的下界，当解码和转发协议应用在中继。提出了一种分布式D-BLAST结构，采用并行信道编码来实现这一折衷。一个空时编码策略，它可以带来一个以上的最大复用增益，也推导出这种情况下。如将要示出的，虽然这种空时编码策略利用最大分集来获得小的复用增益，但是所提出的连续中继方案为更高的数据率传输提供了显著的性能优势。除了这里显示的具体结果，这些想法开辟了一个新的方向，利用无线中继网络的好处。
2007-09-29 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Cooperative Relay Broadcast Channels
研究了两个中继广播信道（RBC）的容量区域，其中中继链路被纳入标准的两用户广播信道，以支持用户协作。在第一信道，部分协作中继广播信道中，系统中只有一个用户可以充当中继并通过中继链路向另一个用户进行传输。可实现的速率区域推导出基于中继使用解码和转发方案。的能力区域上的一个外边界推导出，并示出比割集界更紧。对于部分合作RBC退化的特殊情况下，可实现的速率区域被示出为紧的，并提供容量区域。进一步研究了高斯部分合作红细胞和反馈部分合作红细胞。在本文所研究的第二种信道模型中，即完全协作中继广播信道中，两个用户都可以充当中继节点，通过中继链路相互传输。这是一个比部分合作RBC更一般的模型。将部分合作RBC的所有结果相应地推广到完全合作RBC。它进一步表明，AWGN完全合作的RBC比AWGN部分合作的RBC具有更大的可实现速率区域。结果表明，中继和用户协作是提高广播信道容量的有力技术。
2006-05-04 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
Selective Cooperative Relaying over Time-Varying Channels
在选择性协作中继中，仅激活可用中继集中的单个中继，因此有效地利用了可用功率和带宽资源。然而，在时变信道中实现选择性协作中继可能会导致频繁的中继切换，从而降低整体性能。在本文中，我们研究了在时变衰落信道中的选择性协作中继应用中中继切换发生的速率。特别是，我们推导出封闭形式的表达式的继电器切换率（以Hz为单位）的机会主义中继（OR）和分布式开关和保持组合（DSSC）。此外，还提供了所考虑的两种方案的平均继电器激活时间的表达式，反映了所选择的继电器保持活动直到切换发生的平均时间。数值结果表明，DSSC产生相当低的中继切换率比OR，随着更大的平均中继激活时间，使其成为一个更好的候选人在快衰落环境中的中继选择的实施。
2009-05-12 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
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
The MIMO Wireless Switch: Relaying Can Increase the Multiplexing Gain
本文考虑了一个干扰网络组成的K个半双工单天线对的用户谁希望建立一个多输入多输出（MIMO）半双工中继节点的帮助下，双向通信。该信道被称为“MIMO无线交换机”，因为为了简单起见，我们的模型假设每对的两个端节点之间没有直接链路，这意味着所有通信必须通过中继节点（即，MIMO开关）。假设一个延迟有限的情况下，在高信噪比（SNR）制度的基本限制进行了分析，使用分集复用权衡（DMT）框架。我们的研究结果揭示了最优传输方案的结构和中继节点在两种不同情况下提供的增益，即互惠和非互惠信道（中继和最终用户之间）。特别是，中继节点的存在，配备了足够数量的天线，示出增加的复用增益，与传统的完全连接的K对干扰信道相比。据我们所知，这是第一个已知的例子，其中添加一个中继节点的结果，在扩大的前对数因子的和速率。此外，对于互易信道的情况下，它表明，当中继的天线数至少等于所有用户的天线的总和，静态时间分配的解码和转发（DF）型方案是最优的。另一方面，在非互易场景中，我们建立了动态解码和转发在某些相关场景中的最优性。
2009-01-16 cs.IT math.IT
Multi-Relay Selection Design and Analysis for Multi-Stream Cooperative Communications
研究了具有$M$中继节点的多流协作MIMO系统中的多中继选择问题。传统上，中继选择方法主要集中在选择一个中继节点，以提高传输可靠性给定的单天线目的地节点。因此，在源节点和所选择的中继节点都向目的地节点发送的协作阶段中，仅可行的是利用协作空间分集（例如，通过分布式空时编码）。对于具有多天线目的地节点的无线系统，在协作阶段中，可以通过利用多个中继节点来机会性地向目的地节点发送多个数据流。因此，我们提出了一个低开销的多中继选择协议，以支持多流协作通信。此外，我们推导出该方案在高信噪比下的渐近性能结果，并讨论了分集复用的权衡以及吞吐量可靠性的权衡。从这些结果中，我们表明，所提出的多流合作通信方案实现了较低的中断概率相比，现有的基线计划。
2011-01-09 cs.IT math.IT
Cooperative Jamming and Relay Selection for Covert Communications
研究了在无线中继系统中通过协作干扰和中继选择实现的隐蔽通信。在该系统中，源站通过选择的中继站向目的站发送消息，而看守站试图检测源站和中继站的无线传输，而友站则发送干扰信号以防止看守站检测到传输过程。为此，我们首先提出了两个中继选择方案，即随机中继选择（RRS）和最大最小中继选择（MMRS），以及相应的合作干扰（CJ）计划，以确保系统的隐蔽性。然后，我们提供了理论建模的隐蔽率性能下的每个中继选择方案和CJ计划，并进一步探讨了最佳的源和中继的传输功率控制隐蔽率最大化。最后，大量的仿真/数值结果验证了我们的理论模型，也说明了合作干扰和中继选择下的中继系统的隐蔽率性能。
2023-03-14 cs.IT math.IT
Achievable Rate Regions for Cooperative Relay Broadcast Channels with Rate-limited Feedback
提出了速率受限反馈下协作中继广播信道的可扩展速率域。具体来说，我们考虑两个接收机的无记忆广播信道，每个接收机发送反馈信号的发送器通过一个无噪声和速率限制的反馈链路，同时，作为中继传输合作信息到其他接收机。结果表明，建议的速率区域改善已知的区域，考虑中继合作或反馈通信，但不是两者兼而有之。
2016-05-06 cs.IT 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
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
Outage Performance for Cooperative NOMA Transmission with an AF Relay
本文研究了在放大转发中继作用下，协作非正交多址接入（NOMA）网络的中断性能。精确的封闭形式近似的精确中断概率。在此基础上，研究了协作NOMA的渐近中断概率，结果表明，与协作正交多址相比，协作NOMA具有相同的分集阶数和更高的编码增益。当中继站的发射功率小于基站的发射功率时，中继站与间接链路用户之间的距离越小，中断性能越好。
2017-03-13 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
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
Energy-Efficient Relay Selection and Optimal Relay Location in Cooperative Cellular Networks with Asymmetric Traffic
由于用户终端的电池功率有限，能量有效的通信是移动中继网络的重要要求。本文考虑了在非对称业务的协作蜂窝系统中通过选择移动中继来实现能量有效的中继方案。电池供电终端的每信息比特的总能量消耗，即，移动台（MS）和中继站之间的关系。在联合上行链路和下行链路中继选择（JUDRS）方案，我们提出了，中继，使总的能量消耗最小化。此外，能量有效的合作区域进行了研究，并找到了最佳中继位置的合作蜂窝系统与非对称业务。结果表明，MS中继和中继基站（BS）的信道有不同的影响中继选择决策的最佳能量效率。信息论分析的分集复用权衡（DMT）表明，该方案实现了全空间分集的合作终端在该网络中的数量。最后，数值结果进一步证实了显着的能量效率增益的算法相比，以前的最佳差信道选择和最佳谐波均值选择算法。
2010-09-01 cs.IT math.IT
Sensing/Decision-Based Cooperative Relaying Schemes With Multi-Access Transmission: Stability Region And Average Delay Characterization
我们考虑一个协作中继系统，它包括一些源终端，一个共享的中继，和一个共同的目的地与多包接收（MPR）能力。在本文中，我们研究了两个合作中继方案的稳定性和延迟分析：基于感知的合作（SBC）计划和基于决策的合作（DBC）计划。在SBC方案中，中继在每个时隙的开始处感测信道。在空闲时隙中，中继站在其队列的头部发送分组，而在繁忙时隙中，中继站决定与源终端同时发送或监听源传输。SBC方案是一种新的范例，它比其他协作方案更有效地利用频谱，因为中继不仅利用空闲时隙，而且还具有温和干扰源终端的能力。另一方面，在DBC方案中，中继不感测信道，并且它根据一定的概率来决定发送或监听。数值结果表明，这两个方案优于现有的合作计划，限制中继发送只在空闲时隙。此外，我们展示了目的地的MPR能力如何补偿中继站的感知需求，即，DBC方案实现了与SBC方案几乎相同的稳定区域。此外，我们推导出的条件下，提出的两个计划实现相同的最大稳定吞吐量。
2015-06-29 cs.IT math.IT
Cooperative Jamming for Secure Communications in MIMO Relay Networks
在传统的中继系统中，窃听者会阻碍安全通信。提出了两跳中继网络中的协作干扰策略，窃听者可以窃听中继信道的两个跳。在这些方法中，中继网络中通常不活动的节点可以被用作合作干扰源来迷惑窃听者。线性预编码方案进行了调查的两种情况下，通过解码和转发（DF）中继传输单个或多个数据流，假设全球信道状态信息（CSI）是可用的。对于单数据流传输的情况，我们推导了封闭形式的干扰波束形成器和相应的最优功率分配。提出了一种基于广义奇异值分解（GSVD）的多数据流安全中继方案。通过几何规划的最优功率分配GSVD中继方案。在此基础上，提出了一种基于GSVD的协同干扰方案，与无干扰方案相比，该方案在保密率方面有明显的提高。此外，本文还研究了窃听者具有未知CSI的情况。仿真结果表明，中继网络中的非活动节点参与协作干扰后，保密率得到了显著提高。
2011-07-08 cs.IT math.IT
Modify-and-Forward for Securing Cooperative Relay Communications
提出了一种新的物理层技术，可以提高协作中继通信的安全性。所提出的方法修改的解码后的消息在中继站根据中继站和目的地之间的唯一信道状态，使目的地可以利用修改后的消息，以其优势，而窃听者不能。我们提出了一个实用的方法，安全地共享合法的合作伙伴之间的修改规则，并提出了在准静态衰落信道中的秘密中断概率。结果表明，该方案可以提供一个显着的改善，比其他方案时，中继可以成功地解码的源消息。
2014-03-26 cs.IT math.IT
Outage Probability of Overhearing Amplify-and-Forward Cooperative Relaying
研究了采用空时网络编码（STNC）的偷听放大转发（AF）协作中继的中断性能。首先，这种中继系统的传输协议，即，提出了一种基于STNC的具有偷听AF中继的协作中继（STNC-OHAF）。然后分析了STNC-OHAF的瞬时端到端信噪比表达式。在此基础上，STNC-OHAF在独立但不一定同分布（i.n.i.d）的瑞利衰落信道的中断概率的显式表达式的理论推导。数值结果验证了我们的理论分析，并表明通过引入中继间的偷听，系统的中断性能可以大大改善。它还表明，有一个折衷的系统总中断容量和发送的符号数。
2015-01-04 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer for Multi-Relay Assisted Cooperative Communication
在本文中，我们认为同时无线信息和功率传输（SWIPT）的多中继辅助两跳中继系统，其中多个中继节点同时协助从源到目的地的传输使用分布式空时编码的概念。每个中继应用功率分配协议来协调接收信号能量以用于信息解码和能量收集。针对解码转发（DF）和放大转发（AF）中继协议，推导了中继节点功率分配比的优化问题。提出了有效的算法来寻找最优解。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2016-02-22 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in the Multiaccess Relay Channel with Finite Block Length
利用Zheng-Tse分集复用折衷（DMT）方法，对准静态衰落条件下的多址中继信道（MARC）的动态解码转发（DDF）协议和混合DDF和放大转发（HMF）协议进行了分析。我们假设有两个用户，一个半双工中继，和一个共同的目的地，每个都配备了单天线。对于瑞利衰落，DDF协议是众所周知的，并且已经在具有无限块长度的DMT方面进行了分析。通过仔细处理特定于有限块长度的属性，我们描述了有限块长度DMT，它考虑到了这样一个事实，即当块长度是有限的时，在中继器处的解码错误的事件导致错误性能的下降。此外，我们考虑的情况下，目的地没有一个先验知识的中继决策时间，中继开关从监听发送。通过引入一个决策拒绝准则，使中继转发消息时，它的决定是可靠的，和广义似然比测试（GLRT）在目的地联合解码的中继决策时间和信息消息，我们的分析表明，最佳DMT是可以实现的，如果没有解码错误的中继和中继决策时间是已知的目的地。因此，对于DDF来说，不需要无限的块长度和用于传送决策时间的额外开销来实现最优DMT。为了进一步改进DMT，我们提出了HSPIRE协议，它通过明智地选择使用哪种协议来利用DDF和放大转发协议。我们的研究结果表明，在DMT的角度来看，Hestival协议优于原来的DDF。最后，设计了一种具有较低实现复杂度而不牺牲DMT性能的HASTERN协议的变体。
2011-03-18 cs.IT math.IT
Study of Switched Max-Link Buffer-Aided Relay Selection for Cooperative MIMO Systems
在本文中，我们研究了中继选择的协作多天线系统，配备了缓冲区，这增加了无线链路的可靠性。特别是，我们提出了一种新的中继选择技术的基础上切换和最大链路协议，被命名为交换最大链路。我们还介绍了一种新的中继选择标准的最大似然（ML）原则表示最大最小距离，被纳入。仿真，然后评估所提出的和现有的技术的性能。
2018-07-16 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying for Large Random Multihop Networks
在本文中，我们提出了一个新的中继协议的大型多跳网络的概念相结合的合作分集和机会中继。协作中继协议基于两种分集机制，增量冗余合并和重复合并。我们假设大型多跳网络中的节点是由一个齐次泊松点过程建模，并在瑞利衰落和恒定功率传输每个节点。建议的中继协议的性能进行评估，通过多跳网络的进度率密度（PRD），并与传统的多跳中继没有合作。我们开发了一个解析近似的PRD解码单元的概念的基础上。对协议参数进行了优化，使网络的PRD最大化。我们发现，合作中继协议提供了显着的吞吐量改善传统的中继没有合作，在一个大型的多跳网络。它还表明，增量冗余组合提供了一个更高的增益PRD相对于重复组合。PRD的增益在所有的路径损耗指数值下都接近恒定值，并且在分集阶数上是单调的。
2015-08-10 cs.IT math.IT
Joint Relay Selection and Link Adaptation for Distributed Beamforming in Regenerative Cooperative Networks
中继选择通过选择具有更高容量的链路来提高协作网络的性能。同时，链路自适应通过根据当前链路状况调整调制和编码方案（MCS）来提高无线数据中心网络的频谱效率。该文将中继选择与链路自适应相结合，在两跳再生协作系统中实现分布式波束形成。提出了一种新的中继选择和链路自适应联合信令机制及相关优化算法。在所提出的方案中，有没有必要反馈的中继选择结果给每个中继。相反，通过广播来自目的地的链路自适应结果，每个中继将自动了解其是否被选择。推导出该方案的吞吐量的上、下限。分析和仿真结果表明，该方案提供了协同增益相比，纯中继选择和链路自适应方案。
2010-09-01 cs.IT math.IT
Relay Selection for Cooperative NOMA
本文研究了中继选择对协作非正交多址接入系统性能的影响。特别地，提出了一种两阶段的RS策略，分析结果表明，这种两阶段的策略可以实现最小的中断概率在所有可能的RS方案，并实现最大的分集增益。仿真结果表明，合作NOMA与这两个阶段的RS计划优于传统的最大-最小的方法，也可以产生一个显着的性能增益超过正交多址。
2016-04-04 cs.IT math.IT
Analysis of Coverage Region for MIMO Relay Network with Multiple Cooperative DF-Relays
研究和分析了多中继网络中中继节点采用解码转发策略的MIMO通信系统的覆盖区域。假设有一个视线（LOS）传播环境的源中继信道和信道状态信息可在接收机（CSIR），我们认为的目标是最大化的覆盖区域，对于一个给定的传输速率和数字显示的显着影响的传播环境容量界限，最佳中继位置和覆盖区域。此外，我们研究的情况下，两个相邻的中继合作传输信号到目的地，并分析表明，覆盖区域扩展相比，非合作的情况。
2014-06-27 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
Joint Optimization of Cooperative Communication and Computation in Two-Way Relay MEC Systems
考虑两个用户通过一个配备移动边缘计算服务器的双向中继交换计算结果，研究了以时延约束下总能耗最小为目标的协作通信与计算联合优化问题.为了得到低复杂度的最优解，通过假设中继的发射功率给定，我们从理论上推导出计算任务划分因子的最优值。因此，总能量消耗最小化问题的最优解可以通过在中继的发射功率上的一维搜索来找到。仿真结果表明，我们所提出的方案性能优于所有的计算任务分配给中继或用户。
2019-06-06 cs.IT math.IT
Joint Cooperative Computation and Interactive Communication for Relay-Assisted Mobile Edge Computing
为了在中继移动边缘计算系统中实现协作计算和通信，提出了一种混合中继转发协议，该协议在执行延迟和网络能耗之间寻求平衡.该问题被配制成一个不可微的优化问题，这是非凸的高度耦合的约束。利用问题的结构，我们提出了一个轻量级的基于不精确块坐标下降法的算法。实验结果表明，该算法具有更快的收敛速度相比，流行的凹凸过程为基础的算法，同时取得了良好的性能。
2017-10-31 cs.IT math.IT
Network Coded Transmission of Fountain Codes over Cooperative Relay Networks
提出了一种喷泉码在协作中继网络中的传输策略。当有多个中继节点可用时，我们将网络编码应用于喷泉编码数据包。通过这样做，使得关于即将到来的消息块的部分信息可用于目的地节点。因此，它能够减少擦除信道上所需的传输次数，从而增加有效吞吐量。它的应用与瑞利衰落和AWGN噪声的无线信道进行了分析，从而模拟网络编码和最佳权重选择的作用。
2010-05-14 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
High-Throughput Cooperative Communication with Interference Cancellation for Two-Path Relay in Multi-source System
基于中继的协作通信由于能够获得分集增益而成为近年来无线网络中的研究热点。在现有的工作中，网络编码和两个路径中继分别处理网络规模的增加和中继的半双工性质，。为了进一步提高带宽利用率，本文提出了一种新的协作传输方案，该方案将网络编码和双径中继结合在一起。由于利用双路径中继，我们提出的方案实现了全速率传输。在信源和中继端采用复数域网络编码（CFNC），保证了不同信源的符号在同一时隙内广播。在中继节点处采用物理层网络编码（PNC）技术来解决双径中继引起的中继间干扰问题。通过仔细的过程设计，我们的方案的理想吞吐量达到了1个符号每源每时隙（sym/S/TS）。此外，理论分析提供了一种方法来估计的符号错误概率（SEP）和吞吐量在加性复高斯白噪声（AWGN）和瑞利衰落信道。仿真结果验证了该方案的有效性。
2013-04-08 cs.IT math.IT
Distributed Linear Convolutional Space-Time Coding for Two-Relay Full-Duplex Asynchronous Cooperative Networks
本文研究了一个采用放大转发协议的双中继全双工异步协作网络。我们提出了两种分布式空时编码方案的情况下，有和没有串扰，分别。在第一种情况下，每个中继器可以通过串扰链路接收另一个中继器发送的信号。我们首先研究了在这个网络中消除串扰的可行性，并表明串扰干扰不能很好地消除。为此，我们设计的空时码，利用串扰信号，而不是消除它们。在另一种情况下，在每个中继节点处通过环路信道单独地实现自编码，并且来自两个中继节点的信号形成空时码。研究了这两种情况下的可实现协作分集，给出了实现完全协作分集的条件。仿真结果验证了理论分析的正确性。
2013-10-08 cs.IT math.IT
Secrecy in Cooperative Relay Broadcast Channels
通过考虑协作中继广播信道，研究了用户协作对广播信道保密性的影响。我们表明，用户合作可以增加可实现的保密区域。我们提出了一个可实现的方案，结合马顿的编码方案的广播信道和覆盖和埃尔贾迈勒的压缩和转发方案的中继信道。我们推导出外部边界的速率模糊区域使用辅助随机变量的单字母。最后，我们考虑高斯信道，并表明，两个用户可以有积极的保密率，这是不可能的标量高斯广播信道没有合作。
2008-11-09 cs.IT math.IT
Joint PIC and relay selection based on greedy techniques for cooperative DS-CDMA systems
在这项工作中，我们提出了一个跨层的设计策略的基础上的并行干扰消除（PIC）检测技术和多中继选择算法的合作直接序列码分多址（DS-CDMA）系统的上行链路。我们设计了一个低成本的贪婪列表为基础的PIC（GL-PIC）策略与RAKE接收机作为前端，可以接近最大似然检测器的性能。我们还提出了一个低复杂度的多中继选择算法的贪婪技术的基础上，可以接近一个穷举搜索的性能。仿真结果表明，与现有技术相比，所提出的检测和中继选择算法具有良好的比特出错率性能。
2014-06-02 cs.IT math.IT
Joint Uplink and Downlink Relay Selection in Cooperative Cellular Networks
本文研究了协作蜂窝网络中的中继选择技术，其中用户终端充当移动中继，以帮助基站（BS）和移动台（MS）之间的通信。本文提出了一种新的中继选择方案，称为联合上行链路和下行链路中继选择（JUDRS）。具体来说，我们概括了JUDRS在两个关键方面：（i）中继联合选择上行链路和下行链路，使中继选择开销可以减少，（ii）我们考虑到最小化加权总的能量消耗MS，中继和BS通过考虑信道质量和业务负载条件的上行链路和下行链路。从信息论的角度分析了分集-复用的折衷关系，结果表明该方案在网络中协作终端的数量上实现了全空间分集。数值结果表明，与已有的最佳差信道选择算法和最佳谐波均值选择算法相比，该算法具有显著的能量效率增益。
2010-09-01 cs.IT math.IT
On the Stability Region of Amplify-and-Forward Cooperative Relay Networks
本文研究了一种具有衰落状态的放大转发中继网络。放大转发方案（及其变体）是实现无线网络中协作通信的核心机制，因此理解放大转发方案下的网络稳定区域是非常重要的。然而，在采用放大转发的中继网络中，节点之间的交互是根据实值"分组“（信号）而不是离散分组（比特）来描述的。这限制了中继节点以期望的速率重新编码分组。因此，采用放大转发方案的中继网络的稳定性分析绝不是基于分组的网络中的稳定性分析的简单扩展。本文给出了四节点中继网络稳定域的特征，并提出了一种简单的联合调度和速率分配的吞吐量优化算法。
2009-08-06 cs.IT math.IT
Battery-Aware Relay Selection for Energy Harvesting Cooperative Networks
使用能量收集（EH）节点作为协作中继是实现绿色无线系统的新兴解决方案。在本文中，我们考虑多个EH中继节点收获能量的射频（RF）信号从源接收，并使用收获的能量转发源信息到目的地。与具有固定电源的传统继电器不同，由于有限的能量转换效率、充电和放电曲线之间的不匹配以及有限的能量存储容量，EH继电器可能无法永久地用于辅助源传输。我们提出了电池感知中继选择（BARS）计划，它联合考虑信道条件和电池状态的中继选择。利用马尔可夫链模型分析了该方案的中断概率。仿真结果验证了分析的准确性。通过数值计算，我们表明，所提出的BARS方案可以实现全分集阶数等于中继的数量，而不需要固定的电源电缆。
2014-08-19 cs.IT math.IT
