低信噪比中继信道下的压缩转发性能

具有SNR不平衡和信道估计误差的中继辅助协作OSTBC通信

Relay Assisted Cooperative OSTBC Communication with SNR Imbalance and Channel Estimation Errors

针对蜂窝系统下行链路通信，提出了一种两跳中继辅助的协作正交空时分组码（OSTBC）传输方案，其中基站（BS）和中继站（RS）协作，以分布式方式向用户设备（UE）发送数据。我们分析了BS-UE和RS-UE链路之间的SNR不平衡的影响，以及在UE接收器处的不完美的信道估计。在瑞利平坦衰落条件下分析了该算法的性能，结果表明信噪比不平衡对空间分集阶数没有影响。另一方面，信道估计误差对系统性能有较大的影响。仿真结果证实了分析的正确性。

o（log（SNR））内无线网络的容量-中继、反馈、协作和全双工操作的影响

Capacity of Wireless Networks within o(log(SNR)) - the Impact of Relays, Feedback, Cooperation and Full-Duplex Operation

最近的工作已经表征了$o(\log({SNR}))$内的时变/频率选择性无线干扰网络和$X$网络的总容量，即，在高SNR（信噪比）下精度接近100%。在本文中，我们寻求类似的容量特性的无线网络中继，反馈，全双工操作，通过嘈杂的信道和发射机/接收机的合作。首先，我们考虑一个网络与$S$源节点，$R$中继节点和$D$目的地节点与随机时变/频率选择性信道系数和全局信道知识在所有节点。我们允许在所有节点的全双工操作，以及因果无噪声反馈的所有接收到的信号的所有源和中继节点。该网络的总容量被表征为$\frac{SD}{S+D-1}\log({SNR})+o(\log({SNR}))$。其结果的含义是，中继，因果反馈，通过物理信道和全双工操作的发射机/接收机的合作的能力的好处成为一个可以忽略不计的一部分，在高信噪比的网络容量。文中还指出了这一结果的一些例外。其次，我们考虑一个网络与$K$全双工节点与一个独立的消息从每个节点到每个其他节点的网络。我们发现，该网络的总容量是有界的下由$\frac{K(K-1)}{2K-2}+o(\log({SNR}))$和$\frac{K(K-1)}{2K-3}+o(\log({SNR}))$上界。

在低SNR并行中继网络中使用叠加码本和部分译码转发

Using Superposition Codebooks and Partial Decode and Forward in Low SNR Parallel Relay Networks

提出了一种基于中继节点叠加编码和部分译码的高斯并行中继网络通信方案。提出了其中两个码本层被叠加的一些具体示例。第一级码本由来自二进制或三进制字母表的符号构成，而第二级码本由用高斯符号选择的码字组成。新的通信方案是解码转发、放大转发和突发放大转发的推广。渐近低信噪比制度研究使用可实现的速率和最小能量每比特的性能指标。它表明，新的计划优于所有以前已知的计划，某些信道和参数范围。

有限输入星座衰落中继信道的速率界

Bounds on the Achievable Rate for the Fading Relay Channel with Finite Input Constellations

本文研究了有限复输入星座的无线瑞利衰落中继信道。假设全球知识的信道状态信息和完美的同步，上界和下界的可实现的速率，全双工中继，以及更实际的半双工中继（其中中继不能同时发送和接收），进行了研究。假设在源节点和中继节点的功率约束是相等的，在直接传输（没有中继）通过使用中继提供的速率的增益进行了研究。结果表明，对于有限复输入星座的情况下，中继增益达到最大值在一个特定的SNR和更高的SNR中继增益趋于零。由于实际方案总是使用有限的复数输入星座，上述结果意味着当我们在特定SNR下操作时，中继提供了优于直接传输的最大优势，并且在非常高的SNR下没有提供优势。这与已知的具有高斯输入字母表的中继信道的结果相反。

AWGN多路中继信道的容量定理

Capacity Theorems for the AWGN Multi-Way Relay Channel

研究了L用户加性高斯白噪声多路中继信道，多个用户通过一个中继站以相同的速率进行信息交换。现有的编码策略，即，完全解码前向和压缩前向被示出为在高信噪比（SNR）处远离割集上界。已知的是，在高SNR处，压缩转发速率与容量上限之间的间隙是恒定的，并且在高SNR处，完全解码转发速率与上限之间的间隙随着SNR而增加。本文提出了一种函数-解码-前向编码策略。结果表明，当L >= 3时，完全解码转发在SNR <= 0 dB时达到最大容量，而功能解码转发在SNR >= 0 dB时达到最大容量。对于L=$，函数解码前向实现的容量渐近SNR的增加。

衰落中继信道在低SNR体制下的中断容量

Outage Capacity of the Fading Relay Channel in the Low SNR Regime

在慢衰落场景中，节点之间的合作可以增加通信的分集量。通过分析慢衰落中继信道的中断容量，我们研究了在这种情况下的性能极限。我们的重点是低信噪比和低中断概率制度，衰落的不利影响是最大的，但合作的潜在收益。我们表明，虽然标准的放大转发协议在这种情况下表现非常差，但我们称之为突发放大转发协议的修改版本是最佳的，并实现了网络的中断容量。此外，这种性能可以在接收机处没有先验信道知识的情况下实现。相比之下，解码转发协议在这种情况下是严格次优的。我们的结果直接产生单位能量的衰落中继信道的中断容量。

Beamforming for Secure Communication via Untrusted Relay Nodes Using Artificial Noise

A two-phase beamforming solution for secure communication using untrusted relay nodes is presented. To thwart eavesdropping attempts of relay nodes, we deliberately introduce artificial noise in the source message. After pointing out the incongruity in evaluating secrecy rate in our model for certain scenarios, we provide an SNR based frame work for secure communication. We intend to bring down the SNR at each of the untrusted relay nodes below a certain predefined threshold, whereas, using beamforming we want to boost the SNR at the destination. With this motive optimal scaling vector is eval…

双向中继中物理层编码和网络编码的联合算法

Joint Physical Layer Coding and Network Coding for Bi-Directional Relaying

我们考虑两个发射机希望通过中间的中继交换信息的问题。假设发射机和中继之间的信道是同步的、平均功率受限的加性高斯白噪声信道，其具有信噪比（SNR）为1/2的实输入。容量的上限是双向中继信道的媒体访问阶段和广播阶段的每次使用每个发射机1/2 log（1+ 1）比特。我们表明，使用格码和格解码，我们可以获得1/2 log（0.5 + 100）位每发射机，这是在高信噪比基本上是最佳的速率。其主要思想是解码的码字的总和模的晶格在中继，随后由广播阶段，执行Slepian-Wolf编码与结构化代码。对于渐近低SNR的，联合解码的两个传输在中继（MAC信道）被证明是最佳的。我们还表明，如果这两个发射机使用相同的格子与最小角度解码，我们可以实现相同的速率的1/2 log（0.5 +）。所提出的方案可以被认为是一个联合的物理层，网络层的代码，它优于其他最近提出的模拟网络编码方案。

基于拍卖的多中继异步协作网络资源分配

Auction-based Resource Allocation for Multi-relay Asynchronous Cooperative Networks

研究了多中继无线网络中协作传输的资源分配问题。提出了两种拍卖机制，SNR拍卖和功率拍卖，用于分布式协调多个中继之间的功率分配。在SNR拍卖中，用户选择具有最低加权价格的中继。在电力拍卖中，用户可以选择同时使用多个继电器，这取决于网络拓扑和继电器的价格。给出了纳什均衡的存在性（在两种拍卖中）和唯一性（在信噪比拍卖中）的充分条件。进一步讨论了SNR拍卖的公平性和功率拍卖的有效性。它也被证明，用户可以达到唯一的纳什均衡分布式通过最佳反应更新在一个完全异步的方式。

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.

Compute-and-Forward Two-Way Relaying

In this paper, a new two-way relaying scheme based on compute-and-forward (CMF) framework and relay selection strategies is proposed, which provides a higher throughput than the conventional two-way relaying schemes. Two cases of relays with or without feedback transmission capability are considered. An upper bound on the computation rate of each relay is derived, and based on that, a lower bound on the outage probability of the system is presented assuming block Rayleigh fading channels. Numerical results show that while the average sum rate of the system without feedback, named as Max Comput…

非对称AWGN双向中继信道的速率可调域

On Achievable Rate Regions of the Asymmetric AWGN Two-Way Relay Channel

本文研究了加性高斯白噪声双向中继信道，其中两个用户通过中继交换消息。非对称信道被认为是用户可以以不同的速率和不同的功率电平发送数据。我们修改和改进现有的编码方案，以获得三个新的可实现的速率区域。比较了四种下行链路最优编码方案，结果表明：当两个用户都在低信噪比（SNR）下传输时，和速率性能最好的方案是完全译码前向编码方案，当两个用户都在高信噪比下传输时，和速率性能最好的方案是嵌套格码的函数译码前向编码方案，当两个用户都在低信噪比下传输时，和速率性能最好的方案是完全译码前向编码方案。（iii）当一个用户以低SNR发送而另一个用户以中高SNR发送时，具有速率分割和时分复用的功能解码转发。

时分双工多址网络中中继与用户协作的研究

Relay vs. User Cooperation in Time-Duplexed Multiaccess Networks

在多接入网络中的用户合作的性能进行比较，使用无线中继。使用总的发送和处理功率消耗在所有节点作为成本度量，中断概率实现动态解码和转发（DDF）和放大和转发（AF）的两个网络进行比较。结合区域平均数值模拟的几何包容性高信噪比（SNR）中断分析表明，对于K用户多址网络，在DDF和AF下，用户和中继协作分别实现最大分集K和2。然而，当考虑处理和通信的能量成本时，中继协作可以比用户协作更节能，即，中继协作实现了编码（SNR）增益，特别是在低SNR状态中，其超越了用户协作的分集优势。

双向中继信道的容量

The Capacity Of Two Way Relay Channel

本文研究了无线双向中继信道中两个终端节点通过一个中继节点进行信息交换的信道容量。容量在信息论意义上被定义为两个端节点之间的最大信息交换速率。利用割集定理，给出了容量的一个上界。我们证明，这个上界可以接近在低信噪比区域使用“分离”多路访问的上行链路从端节点的中继，其中来自端节点的数据在中继单独解码;和网络编码广播的下行链路从中继到端节点，其中中继转发前混合的信息从端节点。我们进一步证明了容量是接近在高信噪比区域使用物理层网络编码（PNC）的多址接入的上行链路，和网络编码广播的下行链路。从我们的证明和观察，我们推测，上界可以实现与PNC在所有的SNR区域。

双向中继网络中AF MIMO波束成形的统一和误比特率性能分析

Unified Sum-BER Performance Analysis of AF MIMO Beamforming in Two-Way Relay Networks

针对瑞利衰落信道下的放大转发（AF）多输入多输出（MIMO）波束形成（BF）双向中继网络，采用5种不同的中继协议进行了统一的性能分析。因此，一个新的封闭形式的和比特出错率（BER）的表达式，提出了一个统一的表达式，为所有的协议。一个新的封闭形式的高信噪比（SNR）的性能也得到了一个单一的表达式，并提供了一个分析的高信噪比之间的差距表达式的五个协议。我们比较了五个中继协议的性能与适当的归一化速率和功率方面的总和BER，并表明，该协议与四个时隙优于其他协议时，从两个源的发射功率是足够不同的，和一个与三个时隙占主导地位的其他协议时，使用多个中继天线，在高信噪比。

Nakagami-m衰落下固定增益半双工放大转发中继的功率分配策略

Power Allocation Strategies for Fixed-Gain Half-Duplex Amplify-and-Forward Relaying in Nakagami-m Fading

在本文中，我们研究了一个固定增益放大转发中继网络采用多个中继的功率分配策略。我们考虑两个中继网络的优化问题：1）最佳的功率分配，以最大化的端到端的信噪比（SNR）和2）最小化的总消耗功率，同时保持端到端的信噪比超过一个阈值。我们研究这两个问题的两个中继协议的所有参与中继和选择性中继和多种情况下的可用信道状态信息（CSI）在中继。我们表明，SNR最大化问题是凹的，功率最小化问题是凸的所有协议和CSI的情况下考虑。我们获得了封闭形式的表达式，这两个问题的情况下，为全CSI和CSI的所有中继目的地链路在中继和解决问题，通过凸规划时，全CSI或CSI的中继目的地链路在中继不可用。数值结果表明，在两个优化问题的继电器有充分的CSI的好处。然而，他们还表明，CSI开销可以通过在中继器处仅具有部分CSI来减少，而性能仅略有下降。

低信噪比下增量式继电保护的开断能力

Outage Capacity of Incremental Relaying at Low Signal-to-Noise Ratios

研究了在慢瑞利衰落信道下无线协作网络中低信噪比下增量中继的ε中断容量。中继执行解码和转发，并在网络中采用重复编码，这在低信噪比制度下是最佳的。我们推导出一个表达式的最佳中继位置，使ε-中断容量最大化。它示出，这个位置是独立的中断概率和SNR，但只取决于由路径损耗因子表示的信道条件。我们比较了我们的结果与割集界的ε-中断容量，并证明了增量中继的ε-中断容量与割集界的比值在1/ \sqrt{2}和1之间。此外，我们推导了K继电器的情况下的ε-中断容量的下界。

一种适用于衰落中继信道的网格编码调制方案

A Trellis Coded Modulation Scheme for the Fading Relay Channel

针对瑞利衰落环境下的半双工中继信道，提出了一种基于译码转发协议的网格编码调制（TCM）方案。所提出的方案可以实现大于或等于每信道使用一比特（bpcu）的任何频谱效率。提出了一种用于建议TCM方案的近ML解码器。结果表明，这种近ML解码器的高信噪比性能接近最佳ML解码器的性能。这种近ML解码器的高SNR性能与源-中继链路的强度无关，并且接近具有理想源-中继链路的最佳ML解码器的性能。基于导出的成对错误概率（PEP）界，设计准则，以最大限度地提高分集和编码增益。仿真结果表明，所提出的TCM方案的SNR比未编码的通信以及直接传输没有中继有很大的增益。此外，它示出，即使对于未编码的传输方案，在源和中继使用的标签方案（从比特映射到复杂的符号）的选择显着影响BER与SNR性能。我们为$2^l$ -PSK信号集提供了一个很好的标记方案，其中$l\geq 2$是一个整数。

半双工高斯并行中继信道的协作策略：同时中继与相继中继

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。

MIMO中继网络的确定性容量

Deterministic Capacity of MIMO Relay Networks

中继网络的确定性容量是当中继仅限于传输\emph{reliable}信息时网络的容量，即源消息的（渐近）确定性函数。在本文中，它表明，确定性容量的MIMO中继网络的数量可以发现在低功率制度，其中$\SNR\to0$。这是通过推导单个字母的上限并找到这些上限的极限作为$\SNR\to0$来实现的。这种技术的优点是它克服了寻找互信息的最佳分布的困难。

MIMO中继信道的中断概率与分集复用折衷

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。

Nakagami-m衰落环境下最优中继选择的启发式DF-AF选择中继

Opportunistic DF-AF Selection Relaying with Optimal Relay Selection in Nakagami-m Fading Environments

本文研究了一种在目的端具有最大接收信噪比的机会DF-AF选择中继方案。分析了Nakagami-m衰落信道下机会DF-AF选择中继方案的中断概率，得到了其闭合解。我们在高信噪比域中进行了中断概率的渐近分析。得到了编码增益和分集阶数。为了进行比较，还利用压缩定理对Nakagami-m衰落信道中的机会AF方案进行了渐近分析。此外，我们证明了机会DF方案和机会AF方案相比，机会DF-AF选择中继方案具有更好的中断性能。

Statistical Analysis of Multi-Antenna Relay Systems and Power Allocation Algorithms in a Relay with Partial Channel State Information

The performance of a dual-hop MIMO relay network is studied in this paper. The relay is assumed to have access to the statistical channel state information of its preceding and following channels and it is assumed that fading at the antennas of the relay is correlated. The cumulative density function (cdf) of the received SNR at the destination is first studied and closed-form expressions are derived for the asymptotic cases of the fully-correlated and non-correlated scenarios; moreover, the statistical characteristics of the SNR are further studied and an approximate cdf of the SNR is derived…

Performance of a Free Space Optical Relay-Assisted Hybrid RF/FSO System in Generalized M-Distributed Channels

This paper investigates the average symbol error rate (ASER) performance of a dual-hop hybrid relaying system relying on both radio frequency (RF) and free space optical (FSO) links. Specifically, the RF link is used for supporting mobile communication, while the FSO link is adopted as the backhaul of the cellular infrastructure. Considering non-line-of-sight (NLoS) RF transmissions and a generalized atmospheric turbulence (AT) channel, the associated statistical features constituted of both the exact and the asymptotic moment generating functions (MGF) are derived in closed form. They are the…

具有随机节点故障的大衰落中继网络的渐近容量

Asymptotic Capacity of Large Fading Relay Networks with Random Node Failures

为了理解网络对大规模物理攻击的响应，研究了当中继节点数$N$无限大时，具有随机节点故障的半双工衰落中继网络的渐近容量.在本文中，一个简化的独立的攻击模型，假设每个中继节点的失败与一定的概率。被认为是非相干中继方案，这对应于零前向链路信道状态信息（CSI）的情况下，在中继。因此，整个中继网络可以等效为一个瑞利衰落信道，我们推导出$ε$中断容量上限根据多址接入（MAC）割集，和$ε$中断可实现率的放大和转发（AF）和解码和转发（DF）的策略。此外，我们表明，DF策略是渐近最优的中断概率$ε$为零，AF策略严格次优的所有信号噪声比（SNR）制度。关于由于随机攻击而导致的速率损失，AF策略在高SNR区域中遭受的速率损失比DF策略少，而DF策略在低SNR区域中表现出更鲁棒的性能。

协作复用：多天线中继网络中的更高频谱效率

Cooperative Multiplexing: Toward Higher Spectral Efficiency in Multi-antenna Relay Networks

以前关于合作通信的工作主要集中在这种技术的多样性好处上。相反，本文认为，合作通信的复用的好处。首先，对多天线中继网络中传输速率和中断概率之间的基本权衡给出了新的解释。因此，在全双工多天线中继网络中，可以在任何有限的SNR下获得复用增益。因此，中继不仅可以提供更强的链路可靠性，而且还可以提供更高的频谱效率。具体来说，解码和转发协议的应用和网络，有一个源，一个目的地，和多个中继被认为是。在中继，它捕获网络的大规模衰落特性的接收功率增益，也被认为是。结果表明，这种功率增益可以显着影响系统的分集复用权衡任何有限的SNR值。提出了几种中继协议，并示出提供几乎相同的中断概率，如果在源和中继（S）的发射天线是共处一地，给定一定的SNR和接收功率增益在中继。因此，如果目的地具有比源更多的天线，则可以获得比直接链路更高的复用增益。文中的分析对任意信道衰落统计都是有效的。这些结果指出了中继网络作为提供更高频谱效率的手段的观点，而不仅仅是链路可靠性。

Compressed Relaying for Two-Way Relay Networks with Correlated Sources

In this letter, a compressed relaying scheme via Huffman and physical-layer network coding (HPNC) is proposed for two-way relay networks with correlated sources (TWRN-CS). In the HPNC scheme, both sources first transmit the correlated raw source messages to the relay simultaneously. The relay performs physical-layer network coding (PNC) on the received symbols, compresses the PNC-coded symbols using Huffman coding, and broadcasts the compressed symbols to both source nodes. Then, each source decodes the other source's messages by using its own messages as side information. Compression rate and…

干扰约束下基于频谱共享的多跳解码转发中继网络性能分析及中继位置优化

Spectrum Sharing-based Multi-hop Decode-and-Forward Relay Networks under Interference Constraints: Performance Analysis and Relay Position Optimization

推导了非一致瑞利衰落信道下基于频谱共享的多跳解码转发（DF）中继网络的中断概率和误比特率出错率的精确闭式表达式。我们还提供了系统各态历经容量的近似封闭形式表达式。利用这些易于处理的解析公式，我们可以研究关键网络参数对认知多跳中继网络在干扰约束下的性能的影响。利用线性网络模型，通过数值求解平衡每跳平均信噪比的优化问题，得到了一个最优中继位置方案。数值结果表明，最佳方案导致SNR性能增益超过1 dB。所有的解析表达式都通过Monte-Carlo仿真验证了多跳DF中继网络在认知环境中的优势。

多天线终端空时编码协作中的协作中继

Opportunistic Relaying for Space-Time Coded Cooperation with Multiple Antenna Terminals

本文研究了瑞利衰落信道下多天线终端的无线中继网络，并在放大转发（A&F）模式下应用了分布式空时编码（DSTC）。A&F方案以每个中继器发送接收到的符号的线性组合的缩放版本的方式使用。结果表明，结合中继站的功率分配，A&F DSTC导致机会中继方案，其中仅选择最佳中继站来中继源的空时编码信号。此外，假设在源节点的源中继CSI的知识，我们设计了一个有效的功率分配，优于均匀功率分配的源天线。接下来，假设M-PSK或M-QAM调制，我们分析了所提出的协作分集传输方案在具有多天线源和目的地的无线中继网络中的性能。我们推导出在目的地接收到的SNR的概率密度函数（PDF）。然后，PDF被用来确定符号出错率（SER）在瑞利衰落信道。我们推导出封闭形式的近似的平均SER在高信噪比的情况下，从中我们找到系统的分集阶RminfNs;Ndg，其中R，Ns和Nd是中继，源天线和目的地天线的数量，分别。仿真结果表明，当R = 2，Ns = 2，Nd = 1时，在误码率为10^{-4}时，该系统的信噪比比A&F MIMO DSTC系统提高了6 dB以上。

Opportunistic Multiuser Two-Way Amplify-and-Forward Relaying with a Multi Antenna Relay

We consider the opportunistic multiuser diversity in the multiuser two-way amplify-and-forward (AF) relay channel. The relay, equipped with multiple antennas and a simple zero-forcing beam-forming scheme, selects a set of two way relaying user pairs to enhance the degree of freedom (DoF) and consequently the sum throughput of the system. The proposed channel aligned pair scheduling (CAPS) algorithm reduces the inter-pair interference and keeps the signal to interference plus noise power ratio (SINR) of user pairs relatively interference free in average sense when the number of user pairs becom…

MIMO Multiway Distributed-Relay Channel with Full Data Exchange: An Achievable Rate Perspective

We consider efficient communications over the multiple-input multiple-output (MIMO) multiway distributed relay channel (MDRC) with full data exchange, where each user, equipped with multiple antennas, broadcasts its message to all the other users via the help of a number of distributive relays. We propose a physical-layer network coding (PNC) based scheme involving linear precoding for channel alignment nested lattice coding for PNC, and lattice-based precoding for interference mitigation, We show that, with the proposed scheme, distributed relaying achieves the same sum-rate as cooperative re…

Cover/El Gamal压缩转发中继方案的改进

An Improvement of Cover/El Gamal's Compress-and-Forward Relay Scheme

Cover和El Gamal在1979年提出的压缩转发中继方案在解码过程中作了改进。由于实现了目的地不需要解码中继的压缩观测，因此进行了改进;并且即使要解码压缩观测，也可以通过与原始消息联合解码而不是以连续的方式更容易地完成。还讨论了多个继电器的扩展。

基于实用信道估计的中继选择分集潜力

The Diversity Potential of Relay Selection with Practical Channel Estimation

我们调查的多样性顺序解码和转发中继选择Nakagami-m衰落，在实际的信道估计技术的情况下，适用。在这方面，我们引入了一个统一的模型的不完美的信道估计，噪声，时变信道和反馈延迟的影响被联合考虑。基于该模型，实际信道值和估计信道值之间的相关性ρ被表示为信噪比（SNR）的函数，从而产生作为ρ的函数的总中断概率的封闭形式的表达式。由此得到的分集阶数和功率增益揭示了中继选择的性能对ρ的高SNR行为的高度依赖性，从而揭示了信道估计对整体性能的影响。结果表明，当信道估计不经常更新的应用程序中，涉及时变信道，或当分配给信道估计的功率量是不够高，中继选择的分集潜力严重退化。简而言之，本文的主要贡献在于回答以下问题：当SNR趋于无穷大时，ρ应该多快趋于1，使得中继选择不会经历任何分集损失？

单向和双向中继信道的无Wyner-Ziv合并的前向压缩

Compress-Forward without Wyner-Ziv Binning for the One-Way and Two-Way Relay Channels

我们认为的作用Wyner-Ziv分仓在压缩转发中继通道。在单向中继信道中，我们分析了一个压缩转发方案，没有Wyner-Ziv binning，但与联合解码的消息和压缩索引。它实现了与原始压缩转发方案相同的速率，具有合并和连续解码。因此，合并通过允许连续解码来帮助降低解码复杂度，但是对单向中继信道的可实现速率没有影响。另一方面，无分箱简化了继电器操作。通过扩展压缩转发没有binning双向中继信道，我们可以实现一个更大的速率区域比原来的压缩转发方案时，信道是不对称的两个用户。分箱和连续解码限制压缩率以匹配从中继到两个用户的较弱信道，而没有分箱，这种限制不再适用。与有噪网络编码相比，在高斯信道条件下，压缩-前向编码可以达到相同的码率范围，并且具有更小的延迟。这项工作是朝着理解Wyner-Ziv分箱在压缩转发中继中的作用迈出的一步。

高信噪比非相干衰落中继信道的研究

On Noncoherent Fading Relay Channels at High Signal-to-Noise Ratio

非相干衰落中继信道的容量进行了研究，所有终端都知道的衰落统计，但没有他们的实现。它示出，如果发送器和接收器之间的信道的衰落系数可以更准确地预测从其无限的过去比中继和接收器之间的信道的衰落系数，然后在高的信号噪声比（SNR）的中继不增加容量。它进一步表明，如果发射机和中继之间的信道的衰落系数可以更准确地预测从其无限的过去比中继和接收机之间的信道的衰落系数，然后在高信噪比可以实现通信速率是在一个比特的能力的多输入单输出衰落信道的结果时，发射机和中继可以合作。

一般SNR体制下的模拟网络编码：网络简化性能

Analog Network Coding in General SNR Regime: Performance of Network Simplification

我们考虑一个通信场景，其中源通过有向分层中继网络与目的地通信。每个继电器执行模拟网络编码，其中它缩放并转发在其输入处接收的信号。在这种情况下，我们解决的问题：什么部分的最大端到端可实现的速率可以保持，如果只有一小部分的中继节点在每一层可用？我们考虑，特别是，高斯钻石网络（分层网络与单层中继节点）和一类对称分层网络。对于这些网络，我们证明了每个中继层在有和没有网络简化（在每层中使用k个而不是N个中继，k < N）的情况下增加最佳模拟网络编码性能之间的加性差距不超过log（N/k）^2比特，并且相应的乘法差距不超过（N/k）^2的因子，渐近地（在源功率中）。据我们所知，这项工作提供了第一个表征的性能，网络简化一般分层放大转发中继网络。此外，与大多数目前的近似结果，试图约束最佳速率内的添加剂的差距或乘法的差距，我们的研究结果提出了一个新的速率近似方案，允许同时计算的添加剂和乘法的差距。

Cooperative relaying in a SWIPT network:Asymptotic analysis using extreme value theory for non-identically distributed RVs

This paper derives the distribution of the maximum end-to-end (e2e) signal to noise ratio (SNR) in an opportunistic relay selection based cooperative relaying (CR) network having large number of non-identical relay links between the source and destination node. The source node is assumed to be simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) enabled and the relays are capable of both time splitting (TS) and power splitting (PS) based energy harvesting (EH). Contrary to the majority of literature in communication, which uses extreme value theory (EVT) to derive the statistics of ext…

多用户中继信道中功率-带宽折衷调度算法

Power-Bandwidth Tradeoff in Multiuser Relay Channels with Opportunistic Scheduling

本文的目标是了解多跳中继技术的关键优点，共同在他们的能源效率和频谱效率的优势，在存在多用户分集增益从机会（即，信道感知）调度，并识别中继辅助多用户通信提供优于直接多用户通信的明显优势的机制和条件。为此目的，我们使用香农理论工具来分析在大（但有限）用户数量的渐近状态下具有$K$用户的衰落多用户中继信道上的能量效率和频谱效率之间的权衡（称为功率带宽权衡）（即，密集网络）。受益于\cite{Oyman_isit07}的极值理论的结果，我们描述了功率带宽的权衡和相关的能量和频谱效率的措施，带宽有限的高信噪比（SNR）和功率有限的低信噪比制度，并利用它们在调查的大系统行为的多用户中继信道的用户数和物理信道信噪比的函数。我们的分析结果在大（但有限）的$K$制度，量化能源和频谱效率性能非常准确的封闭形式的公式，并提供见解的影响，多跳中继和多用户分集技术的功率带宽权衡。

基于学习的中继信道压缩转发方案

Learning-Based Compress-and-Forward Schemes for the Relay Channel

针对中继信道容量未知的问题，提出集成学习型任务感知Wyner-Ziv压缩器的神经CF方案，通过端到端训练利用相关目的信号优化中继压缩，速率接近高斯码本可达速率，为实用神经CF中继提供概念验证。

AWGN多路中继信道的双速率容量

On the Equal-Rate Capacity of the AWGN Multiway Relay Channel

研究了L个用户加性高斯白噪声多路中继信道，其中L个用户通过单个中继以相同的速率交换信息。基于函数解码前向编码策略，推导出一个新的可达码率域。对于存在三个或更多个用户并且所有节点以相同功率发送的情况，获得容量。对于中继功率与用户数量成比例的情况下，它示出了压缩转发和功能解码转发实现速率在所有SNR水平的容量的恒定比特数内;此外，功能解码转发优于压缩转发和完全解码转发在高SNR水平。

协作无线系统中混合中继选择的性能分析

Performance Analysis of Hybrid Relay Selection in Cooperative Wireless Systems

混合中继选择（HRS）方案，自适应地选择放大转发（AF）和解码转发（DF）协议，是非常有效的，以实现无线网络中的鲁棒性能。本文分析了HRS方案在一般协作无线网络中在源节点不使用和使用差错控制编码时的帧出错率。首先，我们开发了一种改进的信噪比（SNR）阈值为基础的FER近似模型。然后，我们推导出一个解析的平均FER表达式，以及在高信噪比的HRS方案的渐近表达式，并推广到其他中继方案。仿真结果与理论分析吻合良好，验证了推导的FER表达式的正确性。

低SNR广播中继信道的最优中继位置和功率分配

Optimal relay location and power allocation for low SNR broadcast relay channels

我们考虑广播中继信道（BRC），其中一个单一的源发送到多个目的地的帮助下，一个中继，在一个大的带宽限制。我们解决的问题，最佳的中继定位和功率分配在源和中继，最大限度地提高组播速率从源到所有目的地。为了解决这样的网络规划问题，我们开发了一个三方面的基础上的信息理论模型，计算几何方面，网络优化工具的方法。首先，假设叠加编码和频率划分之间的源和中继，信息理论框架产生一个超图模型的宽带BRC，它捕获的依赖性，可实现的速率元组的网络拓扑结构。随着中继位置的变化，构成超图的超弧集合也会变化，从而呈现优化问题的组合性质。我们证明了二维平面上所有节点的凸包C可以被划分成对应于不同超弧集的不相交区域。这些集合是通过叠加C的所有k阶Voronoi细分而获得的。我们提出了一个简单而有效的算法来计算所有的超弧集，并证明了它们是多项式有界的。使用切换超图的方法，我们建模的原始问题作为一个连续的但非凸的网络优化程序。最后，利用几何规划和$p$ -范数代理逼近技术，得到了一个良好的凸逼近。我们提供了一个详细的表征共线定位的目的地的问题，然后给出了一个概括的任意位置的目的地。最后，我们表现出强大的收益相比，看似有趣的位置的最佳中继定位。

神经压缩-转发用于原始钻石中继信道

Neural Compress-and-Forward for the Primitive Diamond Relay Channel

本文提出了一种基于神经压缩-转发的多中继系统方案，通过分布式量化器实现高效通信，接近理论界限并保持性能与可解释性。

半双工AWGN单中继信道：全译码还是部分译码？

The Half-Duplex AWGN Single-Relay Channel: Full Decoding or Partial Decoding?

针对半双工高斯单中继信道，比较了部分译码前向编码策略和完全译码前向编码策略。我们分析表明，部分解码转发实现的速率优于更直接的完全解码转发最多12.5%。此外，在以下渐近情况下，部分解码转发速率与完全解码转发速率之间的间隙减小：（i）当中继接近源时，（ii）当中继接近目的地时，以及（iii）当SNR低时。此外，当SNR增加时，该间隙在归一化为完全解码转发速率时也减小。因此，通过优化中继应解码和转发的数据的部分，而不是简单地解码整个源消息，不能实现显著的性能改进。

具有过期CSI的双向AF中继网络的中继选择

Relay Selection for Bidirectional AF Relay Network with Outdated CSI

以往关于双向中继选择（RS）的研究大多假设信道状态信息（CSI）是理想的.然而，在实际系统中，由于信道的时变性而导致的CSI过时是不可忽视的，它会使系统性能恶化。本文研究了过时CSI对双向放大转发RS性能的影响。通过引入过时信道，对最小化符号出错率（SER）的最优单RS方案进行了修正。推导了端到端信噪比（SNR）和符号出错率（SER）的解析表达式，以及高信噪比下的渐近SER表达式。所有的解析表达式都通过Monte-Carlo模拟进行了验证。分析和仿真结果表明，一旦CSI过时，分集阶数从全分集退化为1。在此基础上，提出了一种多RS方案，并验证了该方案是一种可行的解决方案，以补偿过时的CSI造成的分集损失。

一般SNR体制下的模拟网络编码

Analog Network Coding in General SNR Regime

研究了在有向链路的分层无线中继网络中，采用模拟网络编码实现单播通信的最大速率问题。执行模拟网络编码的中继节点缩放并转发在其输入处接收的信号。最近，这个问题已经被认为是在两个假设下：（A）每个中继节点缩放其接收到的信号，其发射功率约束的上限，（B）在特定的子集的网络中的中继节点在高信噪比制度。我们确定假设（A）通常会导致次优的端到端速率。我们还刻画了模拟网络编码在对称分层网络类中的性能，而无需假设（B）。这项工作的主要贡献是一个引理，指出一个全局最优的一组缩放因子的分层中继网络中的节点，最大化的端到端的速率可以逐层计算。具体地，层中的节点的速率最优缩放因子集合是使下一层中的节点的总速率最大化的缩放因子集合。这种关键的洞察力使我们能够表征网络场景中的模拟网络编码性能，这些网络场景超出了使用现有方法可以分析的网络场景。我们说明了这一点，通过计算模拟网络编码在一个特定的分层网络中，在各种通信场景下实现的最大速率。

双向中继信道中的无记忆模拟网络编码

Non-memoryless Analog Network Coding in Two-Way Relay Channel

物理层网络编码（PNC）可以显著提高双向中继信道的吞吐量。PNC的一个有趣的变体是模拟网络编码（ANC）。然而，迄今为止提出的几乎所有ANC方案都以逐符号方式（无记忆）操作，并且不能利用信道编码分组中的冗余信息来增强性能。本文提出了一种无记忆ANC方案。特别是，我们设计了一个软输入软输出解码器的中继节点处理叠加的数据包从两个端节点产生一个估计的MMSE数据包转发回端节点。我们的解码器考虑到由于信道编码，在数据包中的不同符号之间的相关性，并提供了显着改善的MSE性能。我们的分析表明，在中继节点的信噪比改善是下界的1/R（R是码率）与最简单的LDPC码（重复码）。通过LDPC码的数值仿真验证了该方法的信噪比改善效果。我们的研究结果表明，不同程度的LDPC码是首选在不同的SNR区域。一般来说，较小的度数对于较低的SNR是优选的。

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。

星型中继网络的容量界与格型编码

Capacity Bounds and Lattice Coding for the Star Relay Network

考虑一个具有6个横向节点、3个发射机和3个接收机以及一个中央中继的半双工无线网络。发送器希望经由两阶段通信协议向其对应的接收器发送信息。接收器通过使用辅助信息和从中继接收的信号来解码其所需的消息。我们推导出一个外边界上的任何两阶段协议的容量区域以及3个可实现的区域，通过采用不同的中继策略。特别是，我们结合物理层和网络层编码，以利用中继的干扰，例如，使用基于格的代码。然后，我们将结果专门用于汇率。结果表明，对于任意的比特数，格型编码可以在上界的0.5bit以内实现，如果采用三种策略中的最优策略，则在上界的0.34bit以内实现。此外，对于高的误码率，格型编码在上界的log（3）/4 ~ 0.4比特内。

Joint Beamforming and Reconfigurable Intelligent Surface Design for Two-Way Relay Networks

In this paper, we consider a reconfigurable intelligent surface (RIS)-assisted two-way relay network, in which two users exchange information through the base station (BS) with the help of an RIS. By jointly designing the phase shifts at the RIS and beamforming matrix at the BS, our objective is to maximize the minimum signal-to-noise ratio (SNR) of the two users, under the transmit power constraint at the BS. We first consider the single-antenna BS case, and propose two algorithms to design the RIS phase shifts and the BS power amplification parameter, namely the SNR-upper-bound-maximization …

Source and Physical-Layer Network Coding for Correlated Two-Way Relaying

In this paper, we study a half-duplex two-way relay channel (TWRC) with correlated sources exchanging bidirectional information. In the case, when both sources have the knowledge of correlation statistics, a source compression with physical-layer network coding (SCPNC) scheme is proposed to perform the distributed compression at each source node. When only the relay has the knowledge of correlation statistics, we propose a relay compression with physical-layer network coding (RCPNC) scheme to compress the bidirectional messages at the relay. The closed-form block error rate (BLER) expressions …

频率选择性信道下双向中继网络的压缩信道估计

Compressive Channel Estimation for Two-way Relay Network in a Frequency-Selective Channel with Compressed Sensing

为了在无线频率选择性信道上实现高数据率传输，引入了双向中继网络（TWRN）。然而，TWRC不仅需要相干数据检测的信道状态信息（CSI）的知识，而且还为自数据删除。这部分地通过训练基于序列的线性信道估计来实现。然而，传统的线性估计技术忽略了预期的多径信道的稀疏性。与以前的方法不同，我们提出了一种压缩信道估计方法，利用稀疏结构，并提供显着改善MSE性能相比，传统的基于LS的线性信道探测策略。仿真结果证实了所提出的方法。

Short-Packet Two-Way Amplify-and-Forward Relaying

This letter investigates an amplify-and-forward two-way relay network (TWRN) for short-packet communications. We consider a classical three-node TWRN consisting of two sources and one relay. Both two time slots (2TS) scheme and three time slots (3TS) scheme are studied under the finite blocklength regime. We derive approximate closed-form expressions of sum-block error rate (BLER) for both schemes. Simple asymptotic expressions for sum-BLER at high signal-to-noise ratio (SNR) are also derived. Based on the asymptotic expressions, we analytically compare the sum-BLER performance of 2TS and 3TS …

中继信道压缩转发嵌套LDGM-LDPC码的设计

Design of Nested LDGM-LDPC Codes for Compress-and-Forward in Relay Channel

研究了一种具有二进制擦除信道（BEC）的三端中继系统，在该系统中，信源在中继的“协助”下将信息转发到信宿。设计了一种低密度生成矩阵（LDGM）-低密度奇偶校验（LDPC）的嵌套结构，在中继端实现压缩转发（CF）。LDGM编码对接收信号进行了有损压缩，LDPC码实现了Slepian-Wolf编码的合并。首先提出了一种实用的编码方案，在源端和中继端分别采用LDPC码和嵌套LDGM-LDPC码，以达到系统容量的割集界。然后在给定码率界的情况下，对LDGM码和LDPC码的度分布进行优化，保证迭代置信传播（BP）译码算法在目的端的收敛性。最后，仿真结果表明，基于嵌套码实现的性能非常接近Slepian-Wolf理论极限。