Outage probability of selective decode and forward relaying with secrecy constraints
研究了在保密约束条件下解码转发中继中机会中继选择的中断概率。我们推导出封闭形式的中断概率的表达式。基于分析结果，渐近性能进行了研究。仿真结果验证了性能分析的准确性。
2011-11-15 cs.IT math.IT
Modeling and Analysis of Cooperative Relaying in Spectrum-Sharing Cellular Systems
在本文中，频谱共享技术被集成到蜂窝系统，以提高频谱效率。宏小区用户是主用户（PU），而本地小区内的那些用户，例如，毫微微小区用户或期望成本有效的服务，例如，漫游者被识别为次要用户（SU）。SU以共享的方式共享PU的频谱资源，因此辅站的发射功率受到主站的可容忍干扰功率的严格限制。给定这样的约束，SU和宏小区基站（BS）之间的协作中继传输是必要的。为了保证双跳中继的成功并避免多跳中继，提出了一种新的协作范例，其中选择目标SU附近的空闲PU（而不是通常假设的辅PU）作为中继节点，这要归功于任何PU总是可以直接向宏小区BS发送的事实。此外，在选择的中继节点处应用双向中继策略，以进一步提高频谱效率。我们的研究结果表明，所提出的系统是特别适合于延迟容忍的无线服务与不对称的下行链路/上行链路流量，如电子邮件检查，网页浏览，社交网络和数据流，这些是最流行的应用SU在频谱共享蜂窝网络。
2016-01-09 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces Empowered Cooperative Rate Splitting with User Relaying
协作速率分割（CRS）是建立在速率分割多址接入（RSMA）和机会用户中继基础上的一种传输策略，可以提高多天线广播信道的用户公平性和频谱效率。为了进一步提高其性能，CRS和可重构智能表面（RIS）的相互作用进行了研究。提出了一种新的基于RIS的CRS传输框架，并研究了相应的资源分配问题，以最大化用户间的最小速率。然后，提出了一种替代的优化算法来迭代地优化发射波束成形、公共速率分配和RIS阶段。数值结果表明，所提出的RIS辅助CRS传输框架显着提高频谱效率相比，其非合作的同行和其他计划没有RIS。
2022-08-08 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
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
Fundamental Limits of Spectrum Sharing for NOMA-based Cooperative Relaying
非正交多址（NOMA）和频谱共享（SS）是第五代（5G）无线通信标准中用于高效频谱利用的两种新兴多址技术。在本文中，我们提出了一个封闭的形式分析的平均可达和速率和中断概率的NOMA为基础的协作中继系统（CRS）在一个频谱共享的情况下。我们考虑峰值干扰约束，其中次级（未许可）网络对主用户（许可）接收器（PU-Rx）造成的干扰应小于预定阈值。我们表明，CRS-NOMA优于CRS与传统的正交多址接入（OMA）在PU-Rx的峰值干扰功率的大值。
2018-09-24 cs.IT math.IT
Cognitive Non-Orthogonal Multiple Access with Cooperative Relaying: A New Wireless Frontier for 5G Spectrum Sharing
两种面向5G无线网络的新兴技术，即非正交多址（NOMA）和认知无线电（CR），将在未来提供更有效的无线频谱利用。在这篇文章中，我们将NOMA与CR集成到一个整体系统中，即认知NOMA网络，以实现更智能的频谱共享。认知NOMA网络的设计原则完全符合5G无线网络的功能要求，例如高频谱效率，大规模连接，低延迟和更好的公平性。提出了三种不同的认知NOMA结构，包括NOMA网络，覆盖NOMA网络和CR启发的NOMA网络。针对认知NOMA网络中网络间和网络内干扰严重影响网络性能的问题，提出了协作中继策略。对于每一个认知NOMA架构，我们提出的合作中继策略显示出其潜在的显着降低中断概率。此外，我们还讨论了认知NOMA网络实现面临的挑战和未来的研究方向。
2018-01-12 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying in Underlay Cognitive Systems with Hardware Impairments
研究了多天线和每个收发器有硬件损伤的认知（二次）双跳中继系统的性能。特别是，端到端（e2 e）通信的中断概率推导出封闭的形式，无论是发射天线选择与最大比组合（TAS/MRC），或TAS与选择组合（TAS/SC）建立在每一跳。简化的渐近中断表达式也得到了，它体现了系统的分集和阵列阶数，发射/接收天线数量的平衡的有效性，以及硬件损伤的e2 e通信的影响。
2015-09-01 cs.IT math.IT
Link Quality Control Mechanism for Selective and Opportunistic AF Relaying in Cooperative ARQs: A MLSD Perspective
将中继技术引入自动重传请求（ARQ）机制，可以增强分集和吞吐量。允许多个中继之间的偷听也是增加ARQ中参与中继的数量的已知方法。然而，当机会放大转发（AF）中继应用于协作ARQ，系统设计变得不平凡，甚至涉及。基于中断分析，首先发现空间和时间分布对中继的接收信号质量敏感，然后提出一种链路质量控制机制来预先筛选候选中继，以利用选择性和机会性AF（SOAF）中继方法来探索协作ARQ的多样性.根据分析，时间和空间的差异，可以充分利用，如果设置适当的阈值为每一跳沿中继路由。SOAF中继方法进一步检查从数据包传递的观点。利用最大似然序列检测（MLSD）原理，建立了基于SOAF中继的ARQ方案在MLSD的分组出错率（PER）上达到潜在分集阶数的链路质量充分条件。这些条件取决于最小码字距离和平均信噪比（SNR）。此外，从启发式的角度来看，我们还开发了一个阈值搜索算法的建议SOAF中继和链路质量的方法，利用PER的多样性和SNR增益。提出的阈值机制的有效性，通过与网格码的模拟验证。
2016-02-02 cs.IT math.IT
Adaptive Delay-Tolerant Distributed Space-Time Coding Based on Adjustable Code Matrices for Cooperative MIMO Relaying Systems
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种利用反馈的自适应时延容忍分布式空时编码（DSTC）方案。最大似然（ML）接收机和可调码矩阵被认为是受功率约束的解码和转发（DF）合作策略。在所提出的延迟容忍DSTC方案中，中继节点采用可调的编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。最小二乘（LS）算法被开发成具有降低的计算复杂性以调整码的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益和解决的延迟问题，合作MIMO系统相比，现有的延迟容忍DSTC计划。
2014-05-19 cs.IT math.IT
On the Performance of NOMA-based Cooperative Relaying with Receive Diversity
非正交多址（NOMA）被广泛认为是第五代（5G）无线标准中用于有效频谱利用的潜在多址（MA）技术。在本文中，我们提出了一个合作中继系统（CRS）使用NOMA与两种不同的接收分集方案-选择合并（SC），其中具有最高的瞬时信噪比（SNR）的天线被选中，和最大比合并（MRC）的可达和速率分析。我们还提出了中断概率和分集分析的CRS-NOMA系统。分析结果表明，CRS-NOMA系统优于传统的正交多址（OMA）的CRS，通过实现更高的频谱效率在高的发送SNR，并实现了全分集阶数。
2019-02-14 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
Outage Probability of Wireless Ad Hoc Networks with Cooperative Relaying
在本文中，我们分析了随机节点位置的无线ad hoc网络中的协作传输的性能。根据消息传输的竞争概率，每个源节点可以发送自己的消息信号或充当其他源节点的潜在中继。因此，每个目的地节点可以潜在地接收消息信号的两个副本，一个来自直接链路，另一个来自中继链路。考虑到节点位置的随机性和干扰，我们推导出了目的节点处不同合并方案下的中断概率的闭式表达式。特别是，中断性能的最佳组合，最大比组合，并选择合并策略进行了研究和量化。
2013-01-24 cs.IT math.IT
A Half-Duplex Cooperative Scheme with Partial Decode-Forward Relaying
在本文中，我们提出了一种新的合作通信方案，包括两个用户在半双工模式与一个目的地通信在一个离散的无记忆信道。用户将消息编码成独立的块，并将每个块的传输分成具有可变持续时间的3个时隙。通过在这3个时隙上的部分解码转发中继来执行协作。在前两个时隙期间，每个用户交替地发送和解码，而在最后一个时隙期间，两个用户合作向目的地发送信息。该方案的可实现速率区域是通过在3个时隙上使用叠加编码和联合最大似然（ML）解码来获得的。本文详细讨论了高斯信道的一个例子，并给出了它的可达速率域。结果表明，所提出的半双工方案实现了显着更大的速率区域比经典的多址接入信道，并接近性能的全双工合作计划作为用户间的信道质量的增加。
2011-06-02 cs.IT math.IT
Minimum BER Power Adjustment and Receiver Design for Distributed Space-Time Coded Cooperative MIMO Relaying Systems
针对协作多输入多输出（MIMO）网络，提出了一种基于最小出错率准则的自适应联合功率分配（JPA）和线性接收机设计算法。该系统采用多个中继与分布式空时编码（DSTC）计划和放大转发（AF）的策略。它是根据一个联合约束优化算法来确定每个发送符号的最小误码率功率分配参数和接收滤波器参数。仿真结果表明，与等功率分配系统和最小均方误差（MMSE）设计相比，该算法获得了性能增益。
2013-03-17 cs.IT math.IT
Wireless Powered Cooperative Jamming for Secrecy Multi-AF Relaying Networks
本文研究了一组无线能量收集（WEH）启用放大转发（AF）中继执行合作干扰（CJ）和中继的帮助下的保密传输。网络中的源节点在第一阶段中与采用功率分配（PS）接收器的每个中继器进行同时无线信息和功率传输（SWIPT）;每个中继器进一步划分其收获的功率以用于转发接收到的信号并在第二传输阶段中生成用于干扰窃听者的人工噪声（AN）。在集中的情况下，与全球信道状态信息（CSI），我们提供了封闭形式的表达式的最佳和/或次优AF中继波束成形向量，以最大限度地提高可实现的保密率的中继的个人功率约束，使用半定松弛（SDR），这被证明是紧的技术。一个完全分布式的算法，仅利用本地CSI在每个中继也提出了作为一个性能基准。仿真结果验证了所提出的多AF中继与CJ比其他次优设计的有效性。
2015-11-11 cs.IT math.IT
On the Performance of Ultra-Reliable Decode and Forward Relaying Under the Finite Blocklength
在本文中，我们研究的解码和转发（DF）中继协议与有限块长度（FB）的性能。我们提供了三个不同的DF中继协议，假设信道是准静态瑞利衰落的整体中断概率。更重要的是，我们推导出了三种中继场景下的中断概率的封闭表达式。我们说明协议的合作通信优于直接传输（DT）。此外，我们比较了超可靠（UR）区域的合作计划的运作效率。
2017-06-21 cs.IT math.IT
A Comparison of Soft and Hard Coded Relaying
“放大转发”和“解码转发”是自协作通信出现以来提出的两个主要中继功能。“\textit{Soft}解码转发”是最近引入的中继原理，其结合了经典的两种中继算法的优点。在这项工作中，我们彻底调查\textit{soft}中继算法时，卷积码或Turbo码。我们研究了两个合作的情况下，采用软中继的错误性能。提出了一种新的基于数据处理的互信息损失的方法来分析基于中继的软编码器。我们还介绍了一种新的方法来获得估计的比特出错率和等效信道SNR的中继技术考虑的文件。
2012-02-09 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
Wireless Powered Cooperative Relaying using NOMA with Imperfect CSI
研究了由一个信源、两个用户和一个EH中继节点组成的能量收集（EH）协作非正交多址（NOMA）网络中不完美信道状态（CSI）信息的影响.中继器不配备固定电源，而是充当无线供电节点，以帮助向用户传输信号。针对固定功率分配和动态功率分配两种不同的功率分配策略，推导了不完美信道状态信息下两个用户的中断概率的封闭表达式。蒙特卡洛模拟被用来数值评估不完美的CSI的效果。这些结果证实了理论中断分析，并表明NOMA可以优于正交多址，即使有不完美的CSI。
2018-09-29 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
Accumulate then Forward: An Opportunistic Relaying Protocol for Wireless-Powered Cooperative Communications
研究了一个由信源、信宿和多天线解码转发中继组成的无线供电协作通信网络。我们认为继电器是一个无线供电的节点，没有外部电源，但它配备了一个能量收集（EH）单元和一个可充电电池，这样它就可以从源广播的射频信号中收集和积累能量。通过充分结合EH功能的中继，我们开发了一个机会的中继协议，称为积累，然后转发（ATF），考虑WPCCN。然后，我们采用离散马尔可夫链模型的动态充电和放电行为的继电器电池。在此基础上，我们推导出一个封闭形式的表达式所提出的ATF协议的确切中断概率。数值结果表明，ATF方案可以优于直接传输的一个，特别是当中继的信息转发所消耗的能量量进行了优化。
2016-06-16 cs.IT math.IT
Cooperative Beamforming for Dual-Hop Amplify-and-Forward Multi-Antenna Relaying Cellular Networks
研究了放大转发中继蜂窝网络中基站、中继站和移动终端均配置多天线的线性波束形成设计问题。该设计基于最小均方误差准则，同时考虑了上行链路和下行链路的情况。研究发现，下行链路和上行链路波束成形设计问题具有相同的形式，可以使用具有相同结构的迭代算法来求解设计问题。针对上行链路系统满载或过载的具体情况，推导了一种新的波束形成算法，并揭示了它与现有的几种传统MIMO或多用户系统波束形成算法的关系。仿真结果证明了所提出的设计算法的性能优势。
2011-12-01 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying in a Poisson Field of Interferers: A Diversity Order Analysis
本文分析了在干扰受限的网络中，由于干扰和衰落而导致中断的协作中继的增益。基于点过程理论的随机模型被用来捕捉当代无线网络中存在的空间随机性。使用修改的多样性的阶度量，选择解码和转发的可靠性增益研究了几种情况。主要结果如下：可实现的\emph{spatial-contention}分集阶数（SC-DO）等于1，而不管信道的类型，这是由于中继在MAC阶段（发送分集）的无效性。在BC阶段（接收分集）中，SC-DO取决于衰落量和空间干扰相关性。在没有衰落的情况下，取决于系统参数，在SC-DO之间存在一个或两个的硬转换。
2013-05-15 cs.IT math.IT
Multi-Phase Smart Relaying and Cooperative Jamming in Secure Cognitive Radio Networks
在本文中，我们研究了在四节点认知无线电网络中的合作安全通信，次级接收器被视为一个潜在的窃听相对于主传输。在保证主用户保密率和传输方案不变的情况下，允许次用户发送自己的信号。在此设置下，我们推导出次用户的可实现的速率和相关的约束条件，以保证主用户的弱保密率，当Gelfand-Pinsker编码是在二级发射机使用。此外，我们提出了一个多阶段的传输方案，包括1）清洁中继与合作干扰的阶段和2）的延迟，以成功解码的主要消息在次级发射机。还推导出了次用户的容量上限。数值结果表明：1）通过根据节点的相对位置，合理选择不同传输方案的次用户参数，该方案的性能优于传统方案; 2）在0.3bits/信道使用范围内，推导出的容量上界接近次用户的可达速率，特别是当次用户发射机/接收机分别与主用户发射机/接收机足够远/足够近时。因此，智能二次发射机能够调整其中继和协作干扰，以保证主保密率，并同时从相关的几何位置发送其自己的数据。
2016-05-13 cs.IT math.IT
Adaptive Distributed Space-Time Coding in Cooperative MIMO Relaying Systems using Limited Feedback
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种自适应随机分布式空时编码（DSTC）方案。线性最小均方误差（MMSE）接收机滤波器和随机矩阵的功率约束被认为是与放大和转发（AF）的合作策略。在所提出的DSTC方案中，通过反馈信道获得的随机化矩阵被用来在中继节点处对空时编码矩阵进行变换。考虑了有限反馈和反馈误差的影响。设计了线性MMSE表达式来计算自适应随机化矩阵和线性接收滤波器的参数。本文还提出了一种降低计算复杂性的随机梯度算法。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的DSTC计划。
2013-03-17 cs.IT math.IT
Finite-SNR Analysis of Partial Relaying with Relay Selection in Channel-coded Cooperative Networks
本文研究了由两个信道编码源、多个中继和一个目的节点组成的协作网络的性能。由于频谱效率的限制，我们假设只有一个时隙专用于中继。传统的基于网络编码的协作（NCC）选择最佳中继，使用网络编码同时服务于两个源。然而，NCC的比特出错率（BER）方面的性能在文献中是不可用的。在本文中，我们首先推导出封闭形式的表达式的BER的NCC和分析表明，NCC总是实现多样性的顺序2，无论可用的中继和信道编码的数量。其次，在NCC的多样性损失的动机，我们提出了一种新的中继方案的基础上部分中继合作（PARC），其中两个最好的中继选择，每个转发一半的码字，以帮助一个源。推导了该方案的误码率和系统分集阶数的解析表达式。分析结果表明，PARC的分集阶数是工作信噪比（SNR）和信道码最小距离的函数。更重要的是，PARC中的全分集阶数可以通过适当的信道码实际操作有限SNR来实现。最后，密集的模拟提出了一个巨大的SNR增益的PARC NCC和参考方案没有中继选择。
2015-05-22 cs.IT math.IT
Wireless-Powered Cooperative Communications: Power-Splitting Relaying with Energy Accumulation
针对无线供电多中继协作网络，提出了一种基于分布式波束赋形的功率分配中继策略。与传统的无电池PS中继策略不同，在所提出的策略中，收集的能量被优先用于功率信息中继，而剩余的能量在电池的帮助下被积累和存储以供将来使用，这支持收集的能量的有效利用。然而，由于包括充电和放电的电池操作，PS影响后续时隙的吞吐量。为此，PS和电池操作与分布式波束成形相结合。一个吞吐量优化问题，将这些耦合操作制定，但它是棘手的。为了解决优化的棘手性，提出了一种分层优化方法，以实现与非因果信道状态信息（CSI）的最佳联合PS和电池操作设计，其中PS和电池操作可以以分解的方式进行分析。然后，一般情况下与因果CSI被认为是，所提出的分层优化方法是通过利用CSI的统计特性扩展。为了达到更好的性能和复杂度之间的权衡，贪婪的方法，不需要后续时隙的信息。仿真结果揭示了所提出的策略的性能上界和下界，分别达到分层优化方法与非因果CSI和贪婪的方法。此外，该策略优于传统的PS为基础的中继没有能量积累和时间切换为基础的中继策略。
2016-01-04 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
Spectrum-Sharing Multi-Hop Cooperative Relaying: Performance Analysis Using Extreme Value Theory
在频谱共享的认知无线电系统中，由于主用户对可容忍干扰功率的限制，次用户的发射功率必须非常低。为了扩大二次传输的覆盖范围并减小相应的干扰区域，可以对二次发送器和接收器之间的通信实施多跳放大转发（AF）中继。本文讨论了这种有前途的技术的基本限制。具体而言，频谱共享多跳AF中继的性能的主要系统参数的影响进行了研究。为此，在每个节点沿多跳链路的最优发射功率分配首先解决。然后，利用极值理论研究了中继路径端到端信噪比上下限的极限分布函数，结果表明，无论中继跳数多少，多跳链路的分集增益始终为1.另一方面，编码增益与次级发射机处的最优注水功率分配的水位成比例，并且与每跳处的期望链路与干扰链路的大尺度路径损耗比成比例，而与目的地处的累积噪声（即，中继数目与噪声方差的乘积）成反比。这些重要的发现不仅揭示了二次传输的性能，而且有利于系统设计者提高未来频谱共享合作系统的效率。
2013-11-20 cs.IT math.IT
Max-min Fairness of K-user Cooperative Rate-Splitting in MISO Broadcast Channel with User Relaying
协作速率分裂（CRS）策略依赖于发射机处的线性预编码速率分裂和中继用户对公共消息的机会性传输，最近已被证明优于典型的非协作速率分裂（NRS），两用户多输入单输出广播信道中的协作非正交多址接入和空分多址用户中继。在这项工作中，现有的两个用户的CRS传输策略推广到K用户的情况下。我们研究了联合优化的预编码器，消息分裂，时隙分配，中继用户调度的目标是最大化用户之间的最小速率的问题。首先提出了一种有效的自组织中继协议，然后提出了一种基于连续凸近似（SCA）的算法，以联合优化时隙，预编码器和消息分裂。数值结果表明，在广泛的网络负载和用户部署的最坏情况下，CRS实现的可达速率显着增加比NRS和SDMA。重要的是，所提出的基于SCA的算法显着降低了计算复杂度没有任何速率损失相比，在文献中的CRS的传统算法。因此，我们得出结论，所提出的K用户CRS比现有的传输方案更强大。
2020-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Temporal CSI Correlation in Mixed RF/FSO Cooperative Relaying Systems Under Joint Effects of HPA Nonlinearities and IQ Imbalance
本文分析了具有多个中继的RF/FSO混合系统的性能。为了选择最好的中继，我们采用部分中继选择与过时的CSI，其中我们调查的信道的时间相关性的影响。与绝大多数的工作，我们介绍了损害的继电器和目的地，我们比较传统的RF中继系统的性能。我们进一步推导出中断概率和遍历容量的表达式，以及解压缩工程见解系统的鲁棒性的界限。
2021-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
In-Band Pilot Overhead in Ultra-Reliable Low Latency Decode and Forward Relaying
在URLLC中，由于严格的延迟和可靠性要求，短消息通信的性能高度依赖于训练序列长度。在本文中，我们研究了合作和非合作传输下的不完美信道估计和瑞利衰落URLLC的性能。除了用于比较目的的平均功率约束之外，我们还假设对导频符号的峰值功率约束。我们得到的最佳训练长度作为块长度和功率约束因子的函数，以满足URLLC的要求。此外，仿真结果显示了与点对点传输相比，导频开销对协作通信的可靠性、延迟和有效吞吐量的影响
2019-03-06 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying with State Available Non-Causally at the Relay
我们考虑一个三端状态依赖的中继信道，信道状态仅在中继处非因果可用。这样的模型对于设计具有配备有认知能力的一些终端的协作无线网络可能是有用的，即，在我们的设置继电器。在离散无记忆（DM）的情况下，我们建立上下限的信道容量。通过在中继处使用码字分裂、Gelfand-Pinsker分箱和解码转发中继的组合的编码方案获得下限。通过假设信道状态在源、中继和目的地处可用而获得的上界改进。对于高斯的情况下，我们还推导出上下限的能力。下限是通过在中继的编码方案，使用码字分裂，广义脏纸编码，解码和转发中继的组合获得的;上限也优于通过假设信道状态是可用的源，中继，和目的地。在退化高斯信道的情况下，在某些特殊情况下，该下界满足上界，因此，在这些情况下，容量得到。此外，在高斯的情况下，我们还扩展的结果的情况下，中继操作在一个半双工模式。
2009-11-24 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying in Wireless Networks under Spatially and Temporally Correlated Interference
我们分析的干扰限制，解码和转发，合作中继系统，包括源，目的地，和$N$中继，任意放置在平面上，并根据空间泊松过程放置的一组干扰的痛苦的性能。在每次传输尝试中，首先发射机发送一个数据包，随后，一个单一的中继，正确地接收到的数据包，如果这样的中继存在，retransmits it. We认为在目的地，瑞利衰落，和最大比合并的选择合并，和中继移动性。我们推导出表达式的概率，一个单一的传输尝试是成功的，以及分配的传输尝试，直到一个数据包被成功发送。结果提供了适用于广泛的系统的设计准则。总的来说，干扰的时间和空间特性在塑造系统性能方面起着重要作用。最大比率组合仅在中继接近目的地时有帮助;在恶劣环境中，具有许多中继特别有帮助，并且中继放置是关键的;当中继移动性增加时，性能提高;并且在能量效率和吞吐量之间存在折衷。
2016-03-24 cs.IT math.IT
Performance of Energy-Buffer Aided Incremental Relaying in Cooperative Networks
在本文中，我们考虑了一个两跳合作网络的直接链路的基础上的能量收集（EH）解码和转发中继。配备能量缓冲器的继电器从环境中收集能量，并使用收集-存储-使用（HSU）架构。由于它是已知的，使用离散状态马尔可夫链建模的能量缓冲区是不准确的，即使是中等数量的状态，我们使用离散时间连续状态空间马尔可夫链代替。我们推导出了增量开-关策略（IOFP）和增量尽力而为策略（IBEF）的能量极限分布，并使用它们来获得中断概率和吞吐量的表达式。非增量信令的对应表达式作为特殊情况遵循。我们表明，稳定的缓冲区，使用IBEP利用的多样性为2相比，使用IOFP，达到多样性为1。然而，虽然使用IBEF的缓冲区因此比使用IOFP的缓冲区更可靠，但它们的吞吐量性能仅略好。仿真结果验证了推导的解析表达式。
2018-10-27 cs.IT math.IT
Efficient Incremental Relaying
本文提出了一种新的中继方案，该方案利用目的地的有限反馈来提高协作分集系统的频谱效率。我们的计划利用的事实，中继只需要当直接传输遭受深衰落。我们计算的数据包出错率的建议有效的增量中继方案与放大和转发和解码和转发中继。数值结果也验证了他们的解析对应。
2013-01-27 cs.IT math.IT
Link Selection for Secure Cooperative Networks with Buffer-Aided Relaying
研究了两跳协作无线网络中的安全通信问题。在该网络中，利用缓冲区辅助中继将数据从源节点转发到目的节点，而被动窃听者则试图截获源节点和中继节点的数据传输。取决于源的瞬时信道状态信息的可用性，传输机制的两种情况，即，考虑自适应速率传输和固定速率传输。为了提高系统的安全性，新的链路选择策略，提出了这两种情况下选择源到中继，中继到目的地，或没有链路传输的信道质量的基础上。封闭形式的表达式推导出端到端的保密中断概率（SOP），保密中断容量（SOC），和确切的保密吞吐量（EST），分别。此外，我们证明了EST达到最大值的条件，并探讨如何通过优化链路选择参数来最小化SOP和最大化SOC。最后，通过仿真验证了理论性能评估的有效性，并通过大量的数值结果验证了所提出的链路选择策略在两跳协作网络中的安全通信的有效性.
2018-02-19 cs.IT math.IT
Performance Analysis of NOMA-based Cooperative Relaying in α - μ Fading Channels
非正交多址（NOMA）被广泛认为是第五代（5G）无线通信标准中用于有效无线电频谱利用的潜在多址技术。在本文中，我们研究的平均可达速率和中断概率的合作中继系统（CRS）的基础上NOMA（CRS-NOMA）的无线链路由$α$ - $μ$广义衰落模型，这里$α$和$μ$指定的非线性和聚类参数，分别为每个链路。平均可达速率用Meijer的G-函数和扩展的广义二元Fox的H-函数（EGBFHF）表示，中断概率用较低的不完全Gamma函数表示。我们的研究结果证实，CRS-NOMA优于CRS与传统的正交多址（CRS-OMA）在频谱效率方面在高发送信噪比（SNR）。从我们的结果中也可以看出，随着非线性/聚类参数值的增加，CRS-NOMA优于其基于OMA的对应物的SNR变得更高。此外，中断概率的渐近分析揭示了CRS-NOMA系统中每个符号的分集阶数对衰落链路的$α$和$μ$参数的依赖性。
2019-03-05 cs.IT math.IT
Simultaneously Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surfaces Empowered Cooperative Rate Splitting with User Relaying
本研究提出STAR RIS辅助的协作速率分裂传输框架，设计六种传输模式与联合优化算法及低复杂度方案，显著提升用户公平性且低复杂度算法性能接近最优。
2024-04-13 cs.IT math.IT
Wireless-Powered Relays in Cooperative Communications: Time-Switching Relaying Protocols and Throughput Analysis
我们考虑无线供电的放大转发和解码转发中继协作通信，其中能量受限的中继节点首先通过从源接收的射频信号收获能量，然后使用收获的能量将源信息转发到目的地节点。我们提出了基于时间切换的能量收集（EH）和信息传输（IT）协议与两种模式的EH在继电器。对于连续时间EH，EH时间可以是总传输块时间的任何百分比。对于离散时间EH，整个传输块用于EH或IT。所提出的协议是有吸引力的，因为它们不需要在发射机侧的信道状态信息，并使中继传输与预设的固定传输功率。我们推导出所提出的协议的可实现的吞吐量的解析表达式。推导出的表达式进行了验证，通过与模拟的比较，并允许系统的性能被确定为系统参数的函数。最后，我们表明，所提出的协议优于文献中现有的固定持续时间EH协议，因为它们智能地跟踪所收集的能量的水平，以在线方式在EH和IT之间切换，从而有效地利用资源。
2015-03-18 cs.IT math.IT
Cooperative relaying in a SWIPT network:Asymptotic analysis using extreme value theory for non-identically distributed RVs
本文推导了在源节点和目的节点之间存在大量不同中继链路的基于机会中继选择的协作中继网络中，最大端到端（e2e）信噪比（SNR）的分布。源节点被假定为同时无线信息和功率传输（SWIPT）使能，并且中继器能够进行基于时间分割（TS）和功率分割（PS）的能量收集（EH）。与通信领域的大多数文献相反，通信领域的大多数文献使用极值理论（EVT）来导出独立同分布（i.i.d.）随机变量（RV），我们演示了如何从EVT的工具可以用来获得独立和非同分布（i.n.i.d.）归一化的SNR RV，并因此确定最大e2e SNR RV的分布。利用这些结果，我们推导出在目的节点的遍历和中断能力的表达式。最后，我们提出了效用的渐近结果，用于决定最佳的TS和PS因素的混合EH继电器，（i）最小化中断概率和（ii）最大化遍历容量在目的地。此外，我们演示了如何随机排序的结果可以用来简化这些优化问题。
2020-10-20 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying at Finite SNR -- Role of Quantize-Map-and-Forward
量化映射和转发（QMF）中继已被证明可以实现任意慢衰落全双工网络以及单中继半双工网络的最佳分集复用权衡（DMT）。一个关键的原因是，在噪声水平的量化足以实现约在加性间隙内的割集界，而不需要任何瞬时信道状态信息（CSI）。然而，DMT仅捕获高SNR性能，并且潜在地，中继处的有限CSI可以在中等SNR下提高性能。在这项工作中，我们提出了一个优化框架QMF中继慢衰落信道。针对矢量高斯量化器，根据中继节点的可用信道状态信息，通过寻找最佳量化电平和中继调度，优化了全双工和半双工单中继节点的中断概率。对于N-中继菱形网络，我们导出了一个通用量化器，该量化器仅使用网络拓扑信息将QMF的加性近似间隙从传统的Θ（N）bits/s/Hz锐化为Θ（log（N））bits/s/Hz。本文还导出了双中继和对称N中继菱形网络的信道感知最优量化器的解析解。此外，我们证明了我们的优化QMF方案与解码转发（DF）或动态DF协议的适当杂交提供了显着的有限SNR增益超过个别计划。
2013-07-17 cs.IT math.IT
On the Performance of Low-Altitude UAV-Enabled Secure AF Relaying with Cooperative Jamming and SWIPT
提出了一种新的协同安全无人机（UAV）辅助传输协议，其中源（Alice）在地面窃听者（Eve）存在的情况下，通过能量受限的UAV安装放大转发（AF）中继向目的地（Bob）发送机密信息。我们采用目的地辅助协同干扰（CJ），以及同时无线信息和功率传输（SWIPT）在无人机安装中继，以提高物理层安全（PLS）和传输可靠性。假设一个低空无人机，我们推导出连接概率（CP），保密中断概率（SOP），瞬时保密率，和平均保密率（ASR）的建议协议在空-地（AG）信道，这是建模为莱斯衰落与仰角相关的参数。通过仿真，我们验证了我们的理论结果，并证明显着的性能改善，我们的协议相比，传统的传输协议与地面中继和基于无人机的传输协议，没有目的地辅助干扰。最后，我们评估了不同的系统参数和不同的无人机的位置对所提出的协议的ASR的影响。
2019-06-17 cs.IT eess.SP math.IT
Semantic-Forward Relaying: A Novel Framework Towards 6G Cooperative Communications
Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；University of Houston（休斯顿大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）；IMT-Atlantique（IMT-大西洋）；Japan Advanced Institute of Science Technology（日本先端科学技术大学院大学）；University of Oulu（奥卢大学）
本文提出面向6G的语义转发中继框架，通过提取传输语义特征减少载荷并增强鲁棒性，结合Turbo原理设计联合信源信道编码算法迭代交换外信息，仿真证明即使在恶劣信道下也能有效提升恢复信息质量。
2024-01-12 cs.IT cs.LG cs.NI
Optimal Cooperative Cognitive Relaying and Spectrum Access for an Energy Harvesting Cognitive Radio: Reinforcement Learning Approach
Qatar University（卡塔尔大学）；Nile University（尼罗河大学）
在本文中，我们考虑了认知环境下的合作通信的背景下，认知无线电（CR）用户被假定为网络的自组织中继。假设CR用户和PU是能量采集器。CR用户协作地中继主用户（PU）的一些未递送的分组。具体地，CR用户将未递送的主分组的一部分存储在中继队列（缓冲器）中。它使用时隙上的适当动作来管理未递送的主分组到其中继队列的流。此外，它具有在空闲时隙（PU的队列为空的时隙）选择用于信道接入的所用队列的决定。假设一个数据包传输消耗一个能量包。最优策略根据主用户和CR用户到达数据和能量队列的速率以及信道的连通性而变化。CR用户通过承担中继未递送的主分组的责任来为PU节省能量。随着时间的推移，它最佳地组织自己的能量包以最大化其收益。
2014-07-08 cs.IT cs.LG cs.NI
Outage Analysis in SWIPT Enabled Cooperative AF/DF Relay Assisted Two-Way Spectrum Sharing Communication
研究了蜂窝网络中支持设备到设备（D2D）通信的多天线协作认知无线电网络（CCRN）中解码转发（DF）和放大转发（AF）中继的相对性能。在这项工作中，蜂窝系统被认为是主要的和物联网设备（IoD），从事D2D通信，被认为是次要的系统。设备通过双向主通信中的协作来接入许可频谱。此外，IoD通过使用同步无线信息和功率传输（SWIPT）协议从射频（RF）信号收集能量来供电。推导了蜂窝和D2D通信的中断概率的封闭形式表达式，并研究了AF和DF中继技术的各种设计参数的影响。基于仿真结果，它被发现，建议的频谱共享协议，DF中继和AF中继方案，优于另一个类似的网络架构的频谱效率。它也被观察到，所提出的系统使用DF中继的性能优于AF中继方案在相同的发射功率的能量效率方面。
2020-07-16 cs.IT cs.NI math.IT
Age-Oriented Opportunistic Relaying in Cooperative Status Update Systems with Stochastic Arrivals
本文研究了一个协作状态更新系统，其目标是在中继的帮助下尽可能及时地将随机生成的状态更新发送到指定的目的地。我们采用了最近提出的概念，信息时代（AoI），以表征状态更新的及时性。我们提出了一个面向年龄的机会中继（AoR）协议，以减少所考虑的系统的AoI。具体地，中继机会性地替换源以转发尚未正确递送到目的地的成功接收的状态更新，但是中继的重传可以被到达源的新状态更新抢占。通过仔细分析AoI的演变，我们推导出一个封闭形式的平均AoI的表达式，建议AoR协议。我们进一步最小化的平均AoI通过优化在源的状态更新的生成概率。仿真结果验证了我们的理论分析，并表明，所提出的AoR协议的平均AoI性能优于非合作系统。
2020-01-13 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Cooperative Relaying Schemes for Improving Wireless Physical Layer Security
我们认为一个合作的无线网络中存在的一个或多个窃听者，并利用节点合作实现物理（PHY）层为基础的安全。两种不同的合作计划被认为是。在第一种方案中，协作节点以解码转发（DF）方式解码源信号的加权版本。在第二种方案中，当源发送时，合作节点发送加权噪声来混淆窃听者（合作干扰（CJ））。我们研究两个目标，即，在总功率约束下可实现的保密率的最大化，以及在保密率约束下总功率发射功率的最小化。对于第一个设计目标与一个单一的窃听者，我们得到的DF协议下的最优权重的表达式在封闭的形式，并给出了一个算法，收敛到CJ方案的最优解;而对于多个窃听者，我们给出了一个算法的解决方案，使用DF协议，保证收敛到最优解的两个窃听者。对于第二个设计目标，现有的工程引入了额外的限制，以降低难度，从而导致次优的解决方案。在这项工作中，无论是一个封闭的形式的解决方案，或算法搜索的解决方案提出。数值结果来说明所提出的计划，并证明合作的优势相比，直接传输。
2010-01-09 cs.IT math.IT
Cooperative Spectrum Sharing Relaying Protocols With Energy Harvesting Cognitive User
能量受限的无线网络中的无线信息和能量传输理论由于其在延长传感器节点寿命和减轻传统电池对环境造成的危害方面的潜力而引起了研究人员的兴趣。类似地，合作频谱共享协议领域中的进步已经使得能够在许可主用户和次用户之间有效地使用频谱。在本文中，我们考虑了一个能量受限的次级用户，它从主信号中获取能量，并中继主信号以换取频谱接入。考虑Nakagami-m衰落模型，提出了两种关键的协作频谱共享协议，即时分协作频谱共享（TS-CSS）和功率共享协作频谱共享（PS-CSS），并推导了主用户和次用户在解码转发和放大转发中继模式下的中断概率表达式。从所获得的结果，它已被示出，次级用户可以携带自己的传输，而不会对主用户的性能产生不利影响，并且PS-CSS协议优于TS-PSS协议的中断概率在宽范围的信噪比（SNR）。各种系统参数对这些协议的中断性能的影响也进行了研究。
2018-03-22 cs.IT cs.NI math.IT
Error Probability Analysis of NOMA-based Diamond Relaying Network
基于非正交多址接入（NOMA）的协作中继系统（CRS）有望克服传统协作通信的频谱效率低下问题。虽然NOMA-CRS最近受到了极大的关注，但几乎所有的研究都只从容量和中断概率的角度来研究NOMA-CRS。NOMA-CRS的误差性能还没有得到很好的研究。在本文中，我们分析了基于NOMA的钻石中继网络（NOMA-DRN）与不完美的连续干扰消除器（SIC）作为NOMA-CRS方案的错误性能。我们推导出NOMA-DRN的精确误比特概率（BEP），并提供了一个紧密的近似BEP的封闭形式。此外，高信噪比分析表明，NOMA-DRN具有错误平层。证明了NOMA-DRN是一个非等概率通信系统，并推导了符号的先验概率。所有导出的表达式都通过计算机模拟进行了验证。
2020-01-10 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Ultra-Reliable Short Message Decode and Forward Relaying Protocols
机器类型通信（MTC）是一种快速发展的技术，它涵盖了广泛的自动化应用，并推动世界进入一个完全连接的社会。MTC的两个新用例是mMTC和URLLC，其中mMTC支持大量具有高可靠性和低速率连接性的设备，而URLLC是指在非常严格的延迟约束下过低的中断概率。在这里，我们研究了URLLC通过三个合作计划，即双跳DF，SC和MRC，并比较直接传输下瑞利衰落。我们比较了两个不同的功率约束下的延迟和能源效率的研究合作协议的性能。此外，我们说明的影响，编码率的成功传输的概率在超可靠区域除了功率分配的中断概率的影响。我们还提供了合作计划的性能分析，在能源效率和延迟的要求。
2018-08-24 cs.IT math.IT
Distributed Space-Time Coding Based on Adjustable Code Matrices for Cooperative MIMO Relaying Systems
提出了一种适用于两跳协作MIMO网络的自适应分布式空时编码（DSTC）方案。线性最小均方误差（MMSE）接收滤波器和可调码矩阵被认为是受功率约束的放大转发（AF）合作策略。在所提出的自适应DSTC方案中，在中继节点处利用反馈信道获得的可调编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。有限反馈和反馈误差的影响进行了评估。设计了线性MMSE表达式来计算可调码矩阵和线性接收滤波器的参数。随机梯度（SG）和最小二乘（LS）算法也降低了计算复杂性。上界的成对错误概率分析推导出，并表明在中继节点采用可调码矩阵的优势。另一种自适应DSTC方案的优化算法也得自，以消除对反馈的需要。该算法以最小化错误概率为目标，在中继节点上实现了一种全分布式的自适应DSTC。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的DSTC计划。
2013-04-06 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying with State Available at the Relay
我们考虑一个状态相关的全双工中继信道与状态的信道非因果可用的只有中继。在协作无线网络的框架中，一些特定的终端可以被赋予认知能力，即我们模型中的中继。在离散无记忆（DM）的情况下，我们推导出信道容量的上下界。下界是通过在中继器处的编码方案获得的，该编码方案包括码字分裂、Gelfand-Pinsker分箱和解码转发方案的组合。该上界优于通过假设信道状态在源和目的地都可用而获得的上界。对于高斯的情况下，我们还推导出上下限和信道容量。该下界是通过基于码字分裂和广义脏纸编码相结合的编码方案获得的。该上界也优于通过假设信道状态在源、中继和目的地处可用而获得的上界。这两个界限满足，因此给出了容量，在某些特殊情况下，退化高斯的情况下。
2008-09-08 cs.IT math.IT
