半双工单中继协议在慢衰落信道下的性能分析：解码或量化转发

Robust Transceiver Design for MIMO Decode-and-Forward Full-Duplex Relay

Robust transceiver design against unresolvable system uncertainties is of crucial importance for reliable communication. For instance, full-duplex communication suffers from such uncertainties when canceling the self-interference, since the residual self-interference (RSI) remains uncanceled due to imperfect channel knowledge. We consider a MIMO multi-hop system, where the source, the relay and the destination are equipped with multiple antennas. We allow multi-stream beamforming granted by MIMO technique, without restricting the transmissions to single streaming. The relay can operate in eith…

多用户信道的半双工中继

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。

Scalar Quantizer Design for Two-Way Channels

The problem of lossy transmission of correlated sources over memoryless two-way channels (TWCs) is considered. The objective is to develop a robust low delay and low complexity source-channel coding scheme without using error correction. A simple full-duplex channel optimized scalar quantization (COSQ) scheme that implicitly mitigates TWC interference is designed. Numerical results for sending Gaussian bivariate sources over binary additive-noise TWCs with either additive or multiplicative user interference show that, in terms of signal-to-distortion ratio performance, the proposed full-duplex…

Robust Transceiver Design for Full-Duplex Decode-and-Forward Relay-Assisted MIMO Systems

Robust transceiver design against unresolvable system uncertainties is of crucial importance for reliable communication. For instance, full-duplex communication suffers from such uncertainties when canceling the self-interference, since some residual self-interference (RSI) remains uncanceled due to imperfect channel knowledge. We consider a MIMO multi-hop system, where the source, the relay and the destination are equipped with multiple antennas. The considered decode-and-forward (DF) hybrid relay can operate in either half-duplex or full-duplex mode, and the mode changes adaptively depending…

有限SNR上的协作中继--量化映射转发的作用

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。

Low-Resolution ADC Quantized Full-Duplex Massive MIMO-Enabled Wireless Backhaul in Heterogeneous Networks Over Rician Channels

This paper studies the spectral/energy efficiency (SE/EE) of a heterogeneous network with the backhaul enabled by low-resolution analog-to-digital converters (ADCs) quantized full-duplex massive multiple-input multiple-output (MIMO) over Rician channels. Backhaul communication is completed over two phases. During the first phase, the macro-cell (MC) base station (BS) deploys massive receive antennas and a few transmit antennas; the small-cell (SC) BSs employ large-scale receive antennas and a single transmit antenna. For the second phase, the roles of the transmit and receive antennas are swit…

译码转发中继下半双工中继信道的能量最小化

Energy Minimization for the Half-Duplex Relay Channel with Decode-Forward Relaying

我们分析了在中继信道中的能量效率编码在一个固定的源速率。首先，我们提出了一个半双工解码前向编码方案的高斯中继信道。然后，我们推导出三个最优的功率分配，分别最小化网络，中继和源的能量消耗。这些最优功率分配是以封闭形式给出的，到目前为止，这对于最大速率方案来说仍然是隐式的。此外，分析表明，在给定的速率下最小化网络能量消耗并不等同于在给定能量的情况下最大化速率，因为它只覆盖解码转发可实现的所有速率的一部分。因此，我们将网络和中继能量消耗的优化方案组合成一个广义的方案，然后覆盖所有可实现的速率。这种广义的计划不仅是能量最优的所需的源速率，但也速率最优的消耗的能量。结果还给出了详细的了解的功耗制度，并允许一个全面的描述的最佳消息编码和资源分配为每个所需的源速率和信道实现。最后，我们在一个现实的环境中模拟所提出的方案，考虑路径损耗和阴影建模的3GPP标准。通过直接传输和两跳传输，可以获得显著的能量增益，特别是当源远离中继站和目的地时。

基于方差的虚拟全双工中继网络符号级选择

Square Deviation Based Symbol-Level Selection for Virtual Full-Duplex Relaying Networks

提出了一种虚拟全双工中继网络中符号级选择性传输的方法，旨在减轻错误传播效应，提高系统频谱效率。这个想法是允许两个半双工中继，模仿FD中继，交替作为发送器和接收器转发源的消息。在这种情况下，每个中继站基于广义平方偏差方法预测其接收到的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。然后，在目的地处提供修改的最大\textit{a posteriori}接收器以消除帧间干扰并识别来自中继的丢弃符号的位置。此外，分集复用权衡（DMT），我们提出的方案也进行了分析。研究发现，我们提出的方案优于传统的选择性解码和转发（S-DF）中继方案，如基于循环冗余校验的S-DF和基于阈值的S-DF，在DMT。此外，误码率性能也进行了模拟，以确认DMT的结果。

MIMO中继信道中分集复用的权衡

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。

半双工中继网络的协议和性能限制

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。

基于可靠性迭代译码的多天线辅助虚拟全双工中继

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.

全双工中继信道下的能量有效协作协议

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。

具有功率和位置优化的符号级选择性全双工中继

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。

低延迟多路全双工选择性译码转发中继的性能分析

Performance Analysis of Low Latency Multiple Full-Duplex Selective Decode and Forward Relays

为了跟进关键任务应用程序，需要携带新功能以满足具有减少延迟的可靠通信。在这方面，本文提出了一种低延迟的合作传输方案，其中多个全双工中继，同时，协助源节点和目的节点之间的通信。首先，我们提出了建议的传输方案的通信模型。然后，我们推导出两种情况下的中断概率的封闭形式：异步传输（其中所有中继具有不同的处理延迟）和同步传输（其中所有中继具有相同的处理延迟）。最后，通过仿真验证了理论结果，并将多中继传输方案与中继选择方案进行了比较。

Decode-Forward Transmission for the Two-Way Relay Channels

We propose composite decode-forward (DF) schemes for the two-way relay channel in both the full- and half-duplex modes by combining coherent relaying, independent relaying and partial relaying strategies. For the full-duplex mode, the relay partially decodes each user's information in each block and forwards this partial information coherently with the source user to the destination user in the next block as in block Markov coding. In addition, the relay independently broadcasts a binning index of both users' decoded information parts in the next block as in independent network coding. Each te…

Rate Splitting for Massive MIMO Multi-carrier system using Full Duplex Decode and Forward Relay with Hardware Impairments

In this paper, we address the power allocation problem for a decode and forward (DF) relay system, where a massive multiple-input-multiple-output (mMIMO) multi-carrier (MC) base station (BS) node communicates with a MC single antenna node directly and also through the single antenna full duplex (FD) MC relay, using rate splitting (RS) approach. Successive interference cancellation approach is adopted at the destination. We consider orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) as our MC strategy. We take into account the impact of hardware distortions resulting in residual self-interferenc…

技术报告：采用迫零波束形成的全双工MIMO DF继电器的停机性能

Technical Report: Outage Performance of Full-Duplex MIMO DF Relaying using Zero-Forcing Beamforming

本文研究了多天线终端的解码转发协作网络中全双工中继的性能。更具体地说，通过分析端到端的统计，我们推导出精确的封闭形式的表达式的端到端中断概率的发送和接收ZFBF计划在瑞利衰落环境。一些选定的结果显示了一些有趣的观察有用的系统设计者。具体来说，我们观察到中断性能可以通过采用不同的天线配置的联合ZF为基础的预编码得到改善。

多跳虚拟全双工中继信道的可扩展速率

On the Achievable Rates of Multihop Virtual Full-Duplex Relay Channels

我们研究了一个多跳的“虚拟”全双工中继信道作为一个特殊的情况下，一般的多个组播中继网络。对于这样的信道，量化映射和转发（QMF）（或噪声网络编码（NNC））在恒定间隙内实现割集上界，其中间隙随着中继级$K$的数量{ \em线性}增长。然而，对于具有多跳传输的系统（即，以较高频率操作的无线回程）。我们最近已经通过在中继处使用最佳量化并且通过利用中继的消息（在先前时隙中解码的）作为边信息，获得了容量缩放的改进结果，其中间隙{ \em按比例}增长为$\log{K}$。在本文中，我们提出了一种混合方案，每个中继可以执行解码和转发（DF）或QMF可能的速率分裂，进一步提高了该网络的性能。我们推导出可实现的速率，并表明该方案优于QMF优化方案。此外，我们证明，这种性能的改善与$K$增加。

全双工多用户MIMO信道中的自干扰

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。

半双工多中继网络协议

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。

全双工MIMO继电器由无线能量传输供电

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。

多中继双向半双工协议

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。

因果认知中继信道中的部分解码-前向合并方案

Partial Decode-Forward Binning Schemes for the Causal Cognitive Relay Channels

因果认知中继信道（CRC）具有两个发送者-接收者对，其中第二发送者从第一发送者因果地获得信息并辅助两个发送者的传输。在本文中，我们研究了全双工和半双工模式。在每一种模式下，我们提出了两个新的编码方案相继建立在另一个说明不同的编码技术的影响。第一种方案称为部分解码前向装仓（PDF-binning），其结合了部分解码前向中继和Gelfand-Pinsker装仓的思想。第二种方案称为Han-Kobayashi部分解码-前向合并（HK-PDF-binning），其通过进一步的分裂率和应用叠加编码、条件合并和松弛联合解码将PDF合并与Han-Kobayashi编码相结合。在这两种方案中，第二发送方解码来自第一发送方的消息的一部分，然后使用Gelfand-Pinsker分箱技术对解码的码字进行分箱，但是以允许状态无效和转发的方式。对于高斯信道，这种PDF分箱本质上是发射信号与分箱状态之间的相关性，其包含传统的脏纸编码分箱作为该相关因子为零时的特殊情况。我们还提供了封闭形式的最佳装箱参数为每个方案。两阶段半双工方案通过去除块马尔可夫编码、在不同阶段发送不同的消息部分以及在两个阶段应用联合解码而从全双工方案适应。分析表明，在这两种模式下的HK-PDF-binning方案涵盖了Han-Kobayashi速率区域，并实现了第一发送方的部分解码转发中继速率和第二发送方的无干扰速率。此外，该方案优于所有现…

量化映射转发中继的编码与系统设计

Coding and System Design for Quantize-Map-and-Forward Relaying

在本文中，我们开发了一个低复杂度的编码方案和系统设计框架的半双工中继信道的基础上量化映射和转发（QMF）中继方案。所提出的框架允许在所有网络终端的线性复杂性操作。我们建议使用二进制LDPC码的编码在源和LDGM码映射在中继。我们表示联合解码在目的地作为一个信念传播算法的因素图。该图具有LDPC和LDGM码作为经由对QMF中继操作建模的概率约束连接的子图。我们表明，这种编码框架自然延伸到高信噪比制度，使用比特交织编码调制（BICM）。我们开发的密度演化分析工具，这个因素图，并展示了设计的实用代码的半双工中继信道，在1dB的信息理论QMF阈值内执行。

菱形半双工中继信道容量的研究

On the Capacity of the Diamond Half-Duplex Relay Channel

我们考虑一个菱形双跳通信系统，包括一个源，两个并行的半双工中继和一个目的地。在单天线配置中，先前已经表明，两阶段节点调度算法以及解码和转发策略可以实现菱形信道的容量以获得一定的对称信道增益[1]。在本文中，我们得到了一个更一般的条件的最优方案的功率资源和信道增益。特别是，它被证明，如果产品的同时活跃的链路的容量是相等的在两个传输阶段，该计划实现的信道的容量。

利用人工噪声和全双工设备的安全计算和前向传输

Secure Compute-and-Forward Transmission With Artificial Noise and Full-Duplex Devices

我们考虑一个窃听频道，有一个窃听者（夏娃）和一个诚实但好奇的中继（雷）。Ray和目的地（Bob）是全双工（FD）设备。由于我们的目的是不透露信息的秘密消息的中继，我们考虑缩放的计算和转发（SCF），其中缩放的网格编码是用于传输的源（爱丽丝）和鲍勃，以允许雷解码只有一个线性组合的两个消息。与此同时，雷发射人工噪声（AN）来迷惑夏娃。当Ray中继解码的线性组合时，Alice和Bob正在针对Eve发送AN。这可以是5G蜂窝通信场景，其中移动终端（MT）旨在在网络FD中继的帮助下向FD基站（BS）发送秘密消息。相对于现有文献，本文的创新之处在于：a）Bob和Ray是FD设备; b）Alice、Ray和Bob也发送AN;以及c）Alice、Bob和Ray不知道到Eve的信道。对于这种情况下，我们推导出在瑞利衰落条件下的信道夏娃的保密中断概率的界限，和可实现的保密中断率。

利用全双工双向继电器实现蝶形网络的净反馈增益

Achieving Net Feedback Gain in the Butterfly Network with a Full-Duplex Bidirectional Relay

一个对称蝶形网络（BFN）与全双工继电器工作在一个双向的反馈方式被认为是。该网络与各种无线网络相关，包括处理小区边缘用户的蜂窝系统。基于割集理论和合作论导出了一般无记忆反馈BFN容量域的上界，并将其应用于具有实源反馈的线性确定性BFN.它示出的上界是可实现的计算转发策略和经典的解码和转发策略的组合，从而充分表征的容量区域。结果表明，净率增益是可能的，在某些参数制度。

半双工缓冲认知中继系统的协议设计与稳定性/时延分析

Protocol design and stability/delay analysis of half-duplex buffered cognitive relay systems

在本文中，我们量化的好处，采用中继站在大覆盖范围的认知无线电系统，机会主义地访问授权频谱的一些小覆盖范围内分散的主系统。通过分析研究，我们表明，即使是一个简单的解码和转发（SDF）中继，它只能容纳一个数据包，提供显着的路径损耗增益的空间传输机会和链路的可靠性。然而，这样的方案未能捕获的时空突发性的主要活动，即，当源-中继（SR）链路或中继-目的地（RD）链路被阻塞的主要活动，认知频谱接入停止。为了克服这个障碍，我们进一步提出了缓冲解码转发（BDF）协议。通过利用中继站的无限长缓冲区，节省了SR或RD链路上的阻塞时间用于认知频谱接入。分析表明，缓冲器增益提高了认知中继系统的稳定域和平均端到端时延性能。

具有协作发射机的半双工多址系统的速率最大化

Rate Maximization for Half-Duplex Multiple Access with Cooperating Transmitters

我们推导出一个实用的半双工方案的最佳资源分配的高斯多址信道与发射机合作（MAC-TC）。基于速率分裂和叠加编码，两个用户在3个阶段上向目的地发送信息，使得用户在前2个阶段部分地交换他们的信息，并且在最后一个阶段协作地向目的地发送信息。当用户间链路强于每个用户-目的地链路时，该方案接近容量实现;作为特殊情况，它还包括部分解码转发中继。我们提出了有效的算法来找到最佳的资源分配最大化的个人或总和速率，并确定相应的最佳方案，为每个信道配置。对于固定的相位持续时间，功率分配问题是凸的，并且可以基于KKT条件解析地求解。最佳的相位持续时间，然后可以得到数字使用简单的搜索方法。结果表明，随着用户间链路质量的提高，最优方案从不合作到部分合作再到完全合作，即用户间充分交换信息并合作发送到目的地。因此，在具有强用户间链路的实际系统中，在两个用户处的简单解码转发中继是速率最优的。

在半双工无线网络中，什么时候需要动态中继策略？

When are dynamic relaying strategies necessary in half-duplex wireless networks?

我们研究一个简单的问题：在半双工无线中继网络中，动态中继策略在优化分集复用折衷（DMT）中什么时候是必不可少的？这是由两个明显的对比结果所激发的，即使对于简单的3节点网络，具有单个半双工中继。当假设所有信道都是i.i.d.衰落，其中中继器侦听一半时间并且发送一半时间的静态调度与量化映射前向（QMF）中继相结合以实现全双工性能是已知的。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）策略来实现最佳折衷。在这种情况下，静态调度是严格次优的，并且最优折衷比全双工性能差得多。在本文中，我们研究的一般情况下，直接链接既不强，也不完全不存在的其他链接，并确定制度的动态时间表是必要的，那些静态时间表是足够的。我们确定4个定性不同的制度，为单一的中继信道之间的权衡多样性和复用是显着不同的。我们表明，在所有这些制度的上述两种策略之一是足以实现最佳的权衡，通过开发一个新的上限的最佳可实现的权衡信道状态信息下，仅在接收机。下一个自然的问题是，这两种策略是否足以实现更一般的半双工无线网络的DMT。我们提出了一个泛化的两个现有的计划，通过一个动态QMF（DQMF）的策略，中继监听一小部分时间取决于收到的CSI，但不足以解码。我们表明，这样的DQMF策略是需要实现最佳DMT在一个并行信道中有两个继电器。

通过无线侧信道的分布式全双工：边界和协议

Distributed Full-duplex via Wireless Side Channels: Bounds and Protocols

在本文中，我们研究了一个三节点全双工网络，其中一个基站是从事在同一频带的两个半双工移动节点的同时上行和下行通信。为了减少两个移动节点之间的节点间干扰对系统容量的影响，我们研究了如何利用两个移动节点之间的正交边信道来实现类似全双工的复用增益。我们提出并表征了四种分布式全双工方案的可实现速率，标记为二进制和取消，压缩和取消，估计和取消和解码和取消。在这四个中，对于信道参数的所有值，示出了在容量区域的1比特/秒/Hz内实现的分箱和消除。相比之下，其他三种方案仅在特定的信道值范围内才能达到接近最优的性能。渐近复用增益的所有建议的计划推导出的侧信道是非常有效的制度，其中节点间的干扰具有最高的影响。

Successive Decode-and-Forward Relaying with Reconfigurable Intelligent Surfaces

The key advantage of successive relaying (SR) networks is their ability to mimic the full-duplex (FD) operation with half-duplex (HD) relays. However, the main challenge that comes with such schemes is the associated inter-relay interference (IRI). In this work, we propose a reconfigurable intelligent surface (RIS)-enhanced SR network, where one RIS is deployed near each of the two relay nodes to provide spatial suppression of IRI, and to maximize the gain of desired signals. The resultant max-min optimization problem with joint phase-shift design for both RISs is first tackled via the semidef…

广义反馈下半双工MAC的可交换速率和外界

Achievable Rates and Outer Bound for the Half-Duplex MAC with Generalized Feedback

本文给出了广义反馈半双工多址信道（MAC-GF）的综合编码和外界。两个用户使用时分在离散无记忆信道上与一个目的地通信。每个传输块被分成3个时隙，具有可变的持续时间：目的地总是处于接收模式，而每个用户在前2个时隙期间交替发送和接收，然后在最后一个时隙期间两者合作发送信息。本文提出了两种基于解码-前向的编码方案，分析了它们的速率域，并推导了两个与可达域相似的速率约束外界。这两种方案都不需要块Makovity，允许目的地在每个块的末尾解码而没有任何延迟。在第一方案中，第三时隙中的码字叠加在前两个时隙的码字上，而在第二方案中，这些码字是独立的。虽然第二种方案更简单，但第一种方案有助于强调在目的地处的多个时隙之间联合解码超过单独解码的重要性。对于高斯信道，具有联合解码的两个方案是等价的，两个外边界也是等价的。对于物理退化的高斯信道，所提出的方案实现的容量。提供了对m用户半双工MAC-GF的扩展。高斯信道的数值结果表明，与经典MAC相比，速率区域有了显著的改善，并且随着用户间链路质量的提高，外部边界变得越来越紧

适用于半双工中继信道的双层LDPC卷积码

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。

全双工继电器与半双工继电器

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。

半双工MIMO高斯菱形信道的容量

On the Capacity of the Half-Duplex MIMO Gaussian Diamond Channel

在本文中，我们分析了2中继多输入多输出（MIMO）高斯菱形信道。我们表明，多跳解码和转发多址接入（MDF-MAC）协议实现速率在一个恒定的间隙容量时，信道参数$Δ$大于零。我们还确定了传输协方差矩阵将使用的每个中继在多址接入（MAC）状态的MDF-MAC协议。如针对单天线2中继高斯菱形信道所做的那样，信道参数$Δ$被定义为从源到两个中继的链路的容量的乘积与从两个中继到目的地的链路的容量的乘积之间的差。

广义量化转发方案在多址中继信道中的性能

Performance of the Generalized Quantize-and-Forward Scheme over the Multiple-Access Relay Channel

研究了在慢衰落多址接入中继信道（MARC）中基于广义量化转发（GQF）方案的半双工（HD）中继，其中中继节点不知道中继到目的链路的信道状态信息（CSI）。中继器在传输块的第一时隙中监听信道，并在第二时隙中协作地向目的地传输。为了研究GQF的性能，我们采取了以下步骤：1）GQF方案被应用于建立离散无记忆半双工MARC和相应的加性高斯白噪声信道的可达速率区域。该方案是基于量化和转发（QF）方案和单块两个时隙编码结构的推广。2)作为慢衰落信道的一般性能度量，GQF方案的公共中断概率和期望和速率（总吞吐量）已经被表征。数值算例表明，当中继站不能访问中继站-目的地链路的CSI时，GQF方案优于其他中继方案，例如，经典的压缩转发（CF）、解码转发（DF）和放大转发（AF）。3)对于具有异构用户信道和服务质量（QoS）要求的MAC信道，也获得了GQF方案的个体中断概率和总吞吐量，并显示出优于经典CF方案。

半双工协作信道中分集-复用的折衷

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。

多天线中继信道中的发射信号和带宽优化

Transmit Signal and Bandwidth Optimization in Multiple-Antenna Relay Channels

在多天线中继信道中考虑了发射信号和带宽的优化。假设所有终端都有信道状态信息，全双工中继下的割集容量上界和解码转发速率通过将它们表示为凸优化问题来评估。对于半双工中继，带宽分配和发送信号联合优化。此外，可实现的速率的基础上的压缩和转发传输策略，使用率失真和Wyner-Ziv压缩方案。据观察，当中继接近源，解码和转发几乎是最佳的，而压缩和转发实现良好的性能时，中继接近目的地。

MIMO-OFDM频率选择性信道中全双工中继的最优自适应滤波

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。

全双工MIMO中继：有限动态范围下的速率可调

Full-Duplex MIMO Relaying: Achievable Rates under Limited Dynamic Range

在本文中，我们考虑的问题，全双工多输入多输出（MIMO）中继多天线的源和目的节点之间。实现这种系统的主要困难在于，由于中继器的发射和接收天线阵列之间的有限衰减，中继器的输出信号可能压倒其有限动态范围的输入电路，使得难以--如果不是不可能的话--恢复所需的输入信号。在明确建模发送器/接收器动态范围限制和信道估计误差的同时，我们推导出基于解码和转发的全双工MIMO中继系统的端到端可实现速率的严格上界和下界，并提出了一种基于最大化下界的传输方案。最大化要求我们（数值）解决一个非凸优化问题，为此，我们详细介绍了一种新的方法，基于对分搜索和梯度投影。为了深入了解系统设计的权衡，我们还推导出一个解析近似的可实现的速率和数值证明其准确性。然后，我们使用优化的半双工信令作为基线，研究可实现速率作为信噪比、干扰噪声比、发射机/接收机动态范围、天线数量和训练长度的函数的行为。

全双工中继网络的最优功率分配策略

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。

半双工中继网络的广义分集复用折衷

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。

采用干扰网络的多级中继

Multistage Relaying Using Interference Networks

具有从源向目的地中继信息的多个节点的无线网络被期望部署在许多应用中。因此，了解它们在实际约束条件下的设计和性能非常重要。在这项工作中，我们提出并研究了三个多跳解码和转发协议的多级半双工中继网络的源和目的节点之间没有直接的链接。在所有三个协议中，我们假设没有合作的中继节点的编码和解码。在说明性的例子网络和廉价的中继割集界半双工网络的比较数值评估表明，建议的中继协议的方法在一定范围内的信道增益的能力。协议设计的主要思想是在半双工网络的不同状态或模式下创建的干扰网络中使用编码。我们的研究结果表明，多级半双工中继与合作的实际约束是点对点链路和全双工中继网络，如果有多个非重叠的路径从源到目的地，如果采用适当的编码干扰网络状态。

双向中继信道的译码前向和计算前向编码方案

Decode-forward and Compute-forward Coding Schemes for the Two-Way Relay Channel

我们考虑全双工双向中继信道与两个用户之间的直接链接，并提出了两种编码方案：部分解码转发方案，和解码转发和计算转发的组合方案。这两种方案在每个用户处使用速率分裂和叠加编码，并且独立地为每个节点生成码字。在高斯信道中，部分译码转发比译码转发严格地增加了速率域，这与单向中继信道相反。该组合方案使用高斯码和格码的叠加编码，以允许中继器解码高斯部分并计算格部分。该方案还可以实现新的速率，并优于解码前向和计算前向。这些方案是理解最佳编码的步骤。

Mimicking Full-Duplex Secure Communications for Buffer-Aided Multi-Relay Systems

This paper considers secure communication in buffer-aided cooperative wireless networks in the presence of one eavesdropper, which can intercept the data transmission from both the source and relay nodes. A new max-ratio relaying protocol is proposed, in which different relays are chosen for reception and transmission according to the ratio of the legitimate channels to the eavesdropper channels, so that the relay selected for reception and the relay selected for transmission can receive and transmit at the same time. It is worth noting that the relay employs a randomize-and-forward (RF) strat…

衰落译码转发中继信道的最优功率分配

Optimum Power Allocations for Fading Decode-and-Forward Relay Channel

在本文中，对于衰落解码和转发全双工中继信道，我们解析地推导出最佳功率分配。个别电源和继电器的功率约束的假设和相关的优化问题进行了分析，为两种情况。首先，对源功率、中继功率以及源和中继的发射信号之间的相关系数进行优化。然后，对于相关系数的固定值，优化问题进行了分析。它也被证明，优化问题是凸的这两种情况。最后，通过模拟每个场景的理论结果的影响进行了讨论。

全双工中继辅助OFDM D2D系统的多载波中继选择

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。

Multi-Antenna Relaying and Reconfigurable Intelligent Surfaces: End-to-End SNR and Achievable Rate

In this report, we summarize the end-to-end signal-to-noise ratio and the rate of half-duplex, full-duplex, amplify-and-forward, and decode-and-forward relay-aided communications, and well as the signal-to-noise ratio and the rate of the emerging technology known as reconfigurable intelligent surfaces.

无线供电多天线全双工中继系统的吞吐量分析与优化

Throughput Analysis and Optimization of Wireless-Powered Multiple Antenna Full-Duplex Relay Systems

我们考虑一个全双工（FD）解码和转发系统，其中的时间交换协议是由多天线中继接收能量从源和发送信息到目的地。瞬时吞吐量最大化，通过优化接收和发送波束形成器在中继和时间分割参数。我们研究最优和次优方案。在某些情况下，最优方案中的重新表达的问题在发射波束形成器方面实现了封闭形式的解决方案。在其他情况下，优化问题被制定为半定松弛问题，并且总是保证秩一最优解。在次优方案中，波束形成器使用最大比合并、迫零和最大比传输来获得。当波束形成器有封闭形式的解决方案，可实现的瞬时和延迟约束的吞吐量的分析特征。我们的研究结果表明，波束成形增加了FD中继的能量收集和环路干扰抑制能力。此外，仿真结果表明，选择的线性处理方案以及时间分裂起着关键作用，在确定FD增益。

全双工干扰限制中继信道的中断概率

On the Outage Probability of the Full-Duplex Interference-Limited Relay Channel

在本文中，我们研究的性能，在渐近错误概率方面，一个用户与一个目的地的全双工带内中继的帮助下进行通信。我们认为网络是干扰受限的，干扰用户分布作为一个泊松点过程。在这种情况下，渐近错误概率的上界中断概率（OP）。我们研究了著名的合作计划，即，解码和转发（DF）和压缩和转发（CF）考虑衰落和路径损耗的中断行为。对于DF，我们确定确切的OP和开发的上界是紧在典型的操作条件。此外，我们找到了源和中继信号之间的相关系数，最小化的OP时的密度是小的。对于CF，可实现的速率由干扰的空间相关性确定，并且直接分析是不可能的。为了解决这个问题，我们证明了相关噪声的速率最多比不相关噪声差一位，从而找到了CF性能的上限。这些结果是有用的评估性能和优化中继方案的上下文中的全双工无线网络。

具有全双工压缩转发中继和协作基站的蜂窝系统

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。

多天线协作无线系统：分集复用折衷观点

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。

基于编码时隙ALOHA的车联网全对全广播

All-to-all Broadcast for Vehicular Networks Based on Coded Slotted ALOHA

提出了一种基于编码时隙ALOHA（CSA）的车载网络周期性消息的非协调全对全广播协议。与经典CSA不同，每个用户在半双工模式下既充当发射机又充当接收机。在CSA中，每个用户将其数据包传输多次。半双工模式产生了一个有趣的设计权衡：用户重复其数据包的次数越多，该数据包被其他用户解码的概率就越高，但该用户解码来自其他用户的数据包的概率就越低。我们比较所提出的协议与载波侦听多路访问与碰撞避免，目前采用的多路访问协议的车辆网络。结果表明，所提出的协议大大增加了网络中的用户，可靠地相互通信的数量。我们还提供了分析工具来预测所提出的协议的性能。