用于物理层安全的中继波束成形策略

用于保密通信的协作中继波束形成

Collaborative Relay Beamforming for Secrecy

在本文中，协作使用中继形成一个波束成形系统，并提供物理层的安全性进行了研究。特别是，解码和转发（DF）和放大和转发（AF）中继波束成形设计下的总和个人中继功率约束的研究与保密率最大化的目标时，完美的信道状态信息（CSI）是可用的。在DF方案中，总功率约束导致封闭形式的解决方案，并且在这种情况下，最佳波束形成结构被确定在低和高信噪比（SNR）制度。波束成形设计下的个人中继功率约束的最优化问题，这是很容易解决的，使用两种不同的方法，即半定规划和二阶锥规划。一个简化的和次优的技术，降低了计算复杂度下的个人功率约束。在AF方案中，没有解析解的最优波束形成设计下的总功率和个人的约束，提出了一种迭代算法，以获得最优的波束形成结构，并最大化的保密率。最后，针对基于DF的中继波束成形，研究了在不理想CSI条件下的稳健波束成形设计，并给出了优化框架

模拟网络编码双向中继系统波束形成的代数解

Algebraic Solution for Beamforming in Two-Way Relay Systems with Analog Network Coding

针对采用模拟网络编码（ANC）的具有理想信道状态信息（CSI）的双向中继（TWR）系统，将其最优波束形成问题简化为一对二元代数方程组，并利用数值方法对其进行求解。该解决方案大大降低了复杂性相比，以前的精确解通过半定规划（SDP）。与（Aziz和Thron，2014）中描述的线性化鲁棒解决方案一起，它为双向中继提供了高性能、低复杂度的鲁棒波束成形解决方案。

用于保密通信的协作中继波束形成

Collaborative Relay Beamforming for Secrecy

在本文中，协作使用中继形成一个波束成形系统的帮助下，完善的信道状态信息（CSI），并提供物理层的安全性进行了研究。特别是，解码和转发为基础的中继波束成形设计受到总的和个人的中继功率约束的研究与保密率最大化的目标。结果表明，总功率约束导致一个封闭形式的解决方案。根据个人继电器功率约束的设计制定为一个优化问题，这是很容易解决的，使用两种不同的方法，即半定规划和二阶锥规划。此外，一个简化的和次优的技术，降低了计算复杂度下的个人功率约束。

用于安全广播的协作中继波束成形

Collaborative Relay Beamforming for Secure Broadcasting

在本文中，协作使用中继形成一个波束成形系统的援助，完善的信道状态信息（CSI），并提供通信的物理层安全之间的发送器和两个接收器进行了研究。特别是，我们描述了基于解码和转发的零空间波束形成方案，并联合优化中继权重，以获得最大的保密率区域。此外，通过与外界保密率域的比较，研究了所提方案的最优性

全双工双向放大转发MIMO中继的波束形成设计

Beamforming Design for Full-Duplex Two-Way Amplify-and-Forward MIMO Relay

本文考虑全双工（FD）双向放大转发中继系统，在中继发射功率受限的情况下，研究了中继和接收波束联合设计以最小化均方误差的问题。由于信道估计误差和模数转换器的局限性，无法完全消除扩频码间干扰。中继站处的多个天线可以帮助抑制残留SI，但是需要波束成形来平衡残留SI抑制和期望的信号传输。此外，中继波束成形矩阵应该在每个时隙更新，因为前一时隙中的残余SI被当前波束成形矩阵放大并被添加到当前时隙中来自两个源的接收信号。我们推导出最佳平衡的中继波束形成和接收波束形成矩阵的封闭形式的基础上最小均方误差，考虑到传播的残留的CMOSSI从第一个到当前的时隙。我们还提出了波束成形设计，只使用的m个最新的时隙，而不是从第一个时隙的信道。根据我们的数值结果，我们还确定FD是有益的，并提出FD和半双工之间的选择，根据信号噪声比和干扰噪声比。

基于人工噪声的不可信中继节点安全通信波束形成

Beamforming for Secure Communication via Untrusted Relay Nodes Using Artificial Noise

提出了一种用于非可信中继节点保密通信的两阶段波束形成方案。为了阻止中继节点的窃听尝试，我们故意在源消息中引入人工噪声。在指出我们的模型在某些情况下评估保密率的不一致性后，我们提供了一个基于信噪比的安全通信框架。我们打算将每个不可信中继节点处的SNR降低到某个预定义阈值以下，而使用波束成形，我们希望提高目的地处的SNR。利用此动机，最佳缩放向量被评估用于波束形成阶段，其不仅使初始传输的人工噪声无效，而且使目的地处的SNR最大化。我们讨论了总的和个人的功率约束的情况下，并为他们提供了分析解决方案。

双向放大转发中继系统中的全分集波束形成方案

A Full-Diversity Beamforming Scheme in Two-Way Amplified-and-Forward Relay Systems

考虑一个简单的双向中继信道，其中两个单天线源通过多天线中继交换信息。针对这种情况，现有的能够实现全分集阶数的方法都是基于天线/中继选择的，其中波束形成的难点在于单个波束形成器需要服务于两个目的地。在本文中，我们提出了一种新的全分集波束形成方案，确保中继信号在两个目的地的相干组合。分析和数值结果表明，该方案可以优于现有的一个基于天线选择。

多天线信源不平衡波束形成对不可信中继的安全利用

Imbalanced Beamforming by a Multi-antenna Source for Secure Utilization of an Untrusted Relay

我们调查的中继网络中，多天线源可以潜在地利用未经认证（不可信）的中继，以增加其直接传输的机密消息的目的地。由于中继是不可信的，因此希望保护机密数据免受其影响，同时利用它来增加传输的可靠性。我们提出了一个低复杂度的计划表示为不平衡波束成形的基础上线性波束成形和星座映射，确保完美的物理层的安全性，即使在利用不可信的中继。此外，该方案的安全性举行，即使中继采用传统的decodeand-forward协议，不同于以往的工作。仿真结果表明，所提出的不平衡信令保持恒定的BER为0.5在窃听器在任何SNR和源天线的数量，同时保持或提高检测性能的目的地相比，不利用中继或现有的安全方法。

双向中继网络分布式波束形成设计研究

On Design of Distributed Beamforming for Two-Way Relay Networks

我们考虑一个双向中继网络，其中两个源节点，S1和S2，通过中继节点的集群交换信息。中继节点在第一时隙中接收来自S1和S2的和信号。在第二时隙中，每个中继节点将其接收到的信号乘以复系数，并将信号重传到两个源节点，这导致分布式双向波束成形系统。通过应用模拟网络编码的原理，S1和S2处的每个接收机消除来自中继集群的接收信号中的“自干扰”，并对消息进行解码。本文研究了具有分布式波束形成的双向中继网络的二维可达速率域。在源-中继和中继-源信道之间的信道互易性的不同假设下，可达速率区域的特征在于两种设置。首先，与互易信道，我们调查的可达速率区域时，中继集群是受总功率约束或个人功率约束。我们表明，从解决加权和逆SNR最小化（WSISMin）问题获得的最佳波束形成向量是足够的特征，相应的可实现的速率区域。此外，我们推导出这些最佳波束形成向量的封闭形式的解决方案，从而提出了部分分布式算法来实现最佳波束形成，其中每个中继节点只需要本地信道信息和一个全局参数。其次，与非互易信道，可实现的速率区域的特点也为总功率约束的情况下和单独的功率约束的情况下。虽然没有封闭形式的解决方案，在此设置下，我们提出了有效的算法来计算最佳波束形成向量，这是通过解决SDP问题后，半定松弛。

Secure Beamforming and Ergodic Secrecy Rate Analysis for Amplify-and-Forward Relay Networks with Wireless Powered Jammer

In this correspondence, we consider an amplify-and-forward relay network in which relayed information is overheard by an eavesdropper. In order to confound the eavesdropper, a wireless-powered jammer is also considered which harvests energy from a multiple-antenna source. We proposed a new secure beamforming scheme in which beamforming vector is a linear combination of the energy beamforming (EB) and information beamforming (IB) vectors. We also present a new closed-form solution for the proposed beamforming vector which is shown to achieve a higher secrecy rate as compared to the trivial EB a…

双向中继网络协同波束形成设计研究

On Design of Collaborative Beamforming for Two-Way Relay Networks

我们考虑一个双向中继网络，其中两个源节点，S1和S2，通过中继节点的集群交换信息。中继节点在第一时隙中接收来自S1和S2的和信号。在第二时隙中，每个中继节点将其接收到的信号乘以复系数，并将信号重传到两个源节点，这导致协作双向波束成形系统。通过应用模拟网络编码的原理，S1和S2处的每个接收机消除来自中继集群的接收信号中的“自干扰”，并对消息进行解码。本文研究了具有协作波束形成的双向中继网络的二维可达速率域。在源-中继和中继-源信道之间的信道互易性的不同假设下，可达速率区域的特征在于两种设置。首先，与互易信道，我们调查的可达速率区域时，中继集群是受总功率约束或个人功率约束。我们表明，从解决加权和逆SNR最小化（WSISMin）问题获得的最佳波束形成向量是足够的特征，相应的可实现的速率区域。此外，我们推导出这些最佳波束形成向量的封闭形式的解决方案，从而提出了部分分布式算法来实现最佳波束形成，其中每个中继节点只需要本地信道信息和一个全局参数。其次，与非互易信道，可实现的速率区域的特点也为总功率约束的情况下和单独的功率约束的情况下。虽然没有封闭形式的解决方案，在此设置下，我们提出了有效的数值算法。

全双工SWIPT系统双向中继波束形成优化

Two-way relay beamforming optimization for full-duplex SWIPT systems

在本文中，我们研究了双向中继波束赋形优化问题，以最大限度地提高可实现的和速率的同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统与全双工（FD）多输入多输出（MIMO）放大和转发（AF）中继。特别是，我们解决的最佳联合设计的接收机功率分配（PS）比和波束成形矩阵在中继节点给定的信道状态信息（CSI）。我们的贡献是一个迭代算法的基础上的差异凸（DC）规划和一维搜索，以实现联合最优解。仿真结果证明了该算法的有效性。

Alternate Distributed Beamforming for Decode-and-Forward Multi-Relay Systems Using Buffers

In this paper, link selection for half-duplex buffer-aided relay systems is revisited. A new fixed scheduling policy referred as alternate distributed beamforming (ADB) is proposed, in which the relays are divided into two groups, with one group receiving the same information broadcast from the source and the other group transmitting the common messages to the destination via distributed beamforming in each time slot. It is worth noting that the relays used for reception and transmission are determined without the need of instantaneous channel state information (CSI). Theoretical analysis of t…

“中继波束形成网络波束形成告警方案的半定松弛和近似分析”的证明、推导和进一步的仿真结果

Some Proof Derivations and Further Simulation Results for "Semidefinite Relaxation and Approximation Analysis of a Beamformed Alamouti Scheme for Relay Beamforming Networks"

这是主文稿“中继波束形成网络波束形成告警方案的半定松弛和近似分析”的配套技术报告。该报告提供了引理1-2在主要手稿，这是太长，以包括在后者的详细推导。此外，更多的模拟结果，以验证的BF Alamerican AF计划中开发的主要手稿的可行性。

双跳放大转发多天线中继蜂窝网络中的协作波束形成

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。

双向中继信道中同时进行无线信息和功率传输的波束成形

Beamforming for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer in Two-Way Relay Channels

研究了双向中继信道下的无线信息功率同步传输系统。这里，两个源节点经由功率分割（PS）从由多天线中继节点发送的信号中同时接收信息和能量。我们的目标是在服务质量（QoS）约束和中继功率约束下，最大化两个源节点的能量加权和。三个众所周知的和实用的双向中继策略被认为是，即，放大转发（AF）、基于比特级XOR的解码转发（DF-XOR）和基于符号级叠加编码的DF（DF-XOR）。对于每个中继策略，我们制定联合能量发射波束成形和PS比优化作为一个非凸二次约束问题。为了找到一个封闭形式的解决方案制定的问题，我们解耦的原始问题分为两个子问题。在第一个问题中，我们打算针对给定的PS比优化波束成形向量。在第二子问题中，我们优化PS比与给定的波束形成向量。值得注意的是，虽然相应的子问题是非凸的，但每个子问题的最优解仍然可以通过使用某些技巧来找到。我们提供的数值结果表明，适应不同的中继策略和加权因子，以收获能量在双向中继信道的优势。

Joint Relay Selection and Link Adaptation for Distributed Beamforming in Regenerative Cooperative Networks

Relay selection enhances the performance of the cooperative networks by selecting the links with higher capacity. Meanwhile link adaptation improves the spectral efficiency of wireless data-centric networks through adapting the modulation and coding schemes (MCS) to the current link condition. In this paper, relay selection is combined with link adaptation for distributed beamforming in a two-hop regenerative cooperative system. A novel signaling mechanism and related optimal algorithms are proposed for joint relay selection and link adaptation. In the proposed scheme, there is no need to feed…

无线供电不可信中继网络中的联合功率分配和安全波束形成设计

Joint Power Splitting and Secure Beamforming Design in the Wireless-powered Untrusted Relay Networks

在这项工作中，我们最大限度地提高保密率的无线供电的不可信中继网络，通过联合设计功率分配（PS）比和中继波束成形与建议的全局最优算法（GOA）和局部最优算法（LOA）。与文献不同的是，目的节点发送的人工噪声不仅降低了窃听者的信道条件，提高了保密率，而且成为了基于PS的不可信中继的新能源。因此，与文献相比，利用硝酸铵具有较高的经济效益和效率。仿真结果表明，LOA算法与GOA算法相比，具有较好的保密率性能，但计算时间较短。

多播中继网络中的秩二波束成形与功率分配

Rank-Two Beamforming and Power Allocation in Multicasting Relay Networks

针对单组多播放大转发中继网络，提出利用两路联合处理、Alamouti 编码和直连链路的秩二波束成形与功率分配迭代算法，显著提升最低接收服务质量。

双向多天线中继信道的最优波束赋形

Optimal Beamforming for Two-Way Multi-Antenna Relay Channel with Analogue Network Coding

本文研究了无线双向中继信道（TWRC），其中两个源节点S1和S2通过一个辅助中继节点R进行信息交换。假设R在一个时隙中接收来自S1和S2的和信号，然后在下一个时隙中放大并将接收到的信号转发到S1和S2。通过应用模拟网络（ANC）的原理，S1和S2中的每一个消除来自R的接收信号中的所谓“自干扰”，然后解码所需的消息。假设S1和S2均配备单天线，R配备多天线，本文分析了在R处采用线性处理（波束成形）的基于ANC的TWRC的容量区域。容量区域包含在S1、S2和R处的给定发射功率约束下S1和S2的所有可实现双向速率对。我们提出了最佳中继波束形成结构，以及一个有效的算法来计算基于凸优化技术的最佳波束形成矩阵。低复杂度的次优中继波束形成方案也提出了，和他们的可实现的速率与最佳方案的容量进行比较。

多用户MIMO毫米波中继系统的混合模拟-数字波束形成

Hybrid Analog-Digital Beamforming for Multiuser MIMO Millimeter Wave Relay Systems

提出了一种新的用于多用户毫米波中继系统的模数混合波束形成方法。对于这个系统，我们考虑一个和率最大化问题。所提出的混合波束形成的设计间接考虑了和均方误差（MSE）最小化问题，同时利用数字波束形成的解决方案。为此，我们假设数字波束形成利用众所周知的块对角化（BD）方法。在这种假设下，我们解决我们的问题如下：首先，我们制定的和速率最大化问题的混合和数字波束成形设计的接收信号之间的MSE最小化。然后利用压缩感知技术设计了源、中继和各目的节点的混合波束赋形。仿真结果表明，所提出的混合波束形成设计的性能非常接近的数字之一。此外，我们还研究了射频（RF）链和路径的数量以及到达角（AoA）和离开角（AoD）估计器的精度对混合波束成形设计的总速率的影响。计算机模拟揭示，当RF链和路径的数量增加（或AoA（AoD）估计器的精度提高）时，混合波束成形的总和速率增加。

鲁棒协作中继波束形成

Robust Cooperative Relay Beamforming

在本文中，鲁棒分布式中继波束形成问题的解决方案已涉及到，因为信道知识的不确定性的影响，服务质量（QoS）的约束，使用最坏情况下的方法。结果表明，原来的鲁棒设计，这是一个非凸的半无限问题（SIP），可以放松和改革的半定问题（SDP）。Monte-Carlo仿真验证了我们提出的鲁棒问题的性能改善现有的强大和非强大的问题，在发射功率和符号错误概率。

Cooperative Beamforming in Cognitive Radio Relay Networks Using Amplify-and-Forward Relaying Technique

In this work, we study the problem of relay beamforming for an underlay cognitive radio relay network using amplify-and-forward (AF) relaying technique. We consider a cognitive radio network consisting of single primary and multiple secondary transmitters/receivers. In addition, there are several relay nodes that help both primary and secondary networks. We propose a new beamforming method for relays' transmission, in which the beamforming weights at the relays are the solution of an optimization problem. The objective of the optimization problem is maximizing the worst case signal to interfer…

ARQ下行蜂窝网络中MIMO共享中继的最优波束成形

Optimal Beamforming for MIMO Shared Relaying in Downlink Cellular Networks with ARQ

在本文中，我们研究了自动重传请求（ARQ）和半双工解码和转发共享中继的蜂窝网络的下行链路的性能。在该系统中，两个多输入多输出（MIMO）基站服务于两个单天线用户。MIMO共享中继将丢失的分组重传给目标用户。首先，我们研究了基站直接重传的系统，导出了系统中断概率的封闭表达式，证明了直接重传可以克服衰落，但不能克服干扰。在此之后，我们调用共享中继和设计的中继波束成形矩阵，使信号干扰噪声比（SINR）的改善，在中继功率约束的用户。当只有一个用户的传输失败的情况下，我们推导出一个封闭的形式解决方案的中继波束形成器。另一方面，当两个传输失败时，我们提出的波束形成问题作为一个序列的非凸可行性问题。我们使用半定松弛（SDR）将每个可行性问题转化为凸优化问题。我们确保秩一的解决方案，因此，在SDR中没有最优性的损失。仿真结果表明，所提出的中继波束形成策略相比，直接ARQ系统的中断概率的优越性能。

不可信中继下MIMO双向通信的安全波束形成

Secure Beamforming for MIMO Two-Way Communications with an Untrusted Relay

本文研究了多天线三节点系统中两个源节点在一个不可信中继节点的帮助下进行消息交换的安全波束形成设计。中继器既充当必要的信号转发器，又充当潜在的窃听器。两相和三相双向继电器的策略被认为是。我们的目标是共同优化的源和中继波束形成器，以最大限度地提高保密率的双向通信。我们首先推导出最佳中继波束形成器结构。然后，迭代算法提出了交替优化的基础上找到源和中继波束形成器联合。此外，我们进行了渐近分析的最大保密和率。我们的分析表明，当所有的发射功率接近无穷大，两阶段的双向中继方案实现最大的保密和速率，如果源波束形成器的设计，使接收信号在中继对准在同一方向。这揭示了信号对齐技术在防窃听方面的一个重要优势。当电源功率接近零时，三相方案的性能最好，而两相方案甚至比直接传输更差。仿真结果验证了安全波束形成算法的有效性以及分析结果。

Alternate Distributed Beamforming for Buffer-Aided Multi-Antenna Relay Systems

In this paper, link selection is investigated in half-duplex (HD) dual-hop cooperative systems with multiple antennas at the relays. Alternate distributed beamforming (ADB) scheme is revisited for buffer-aided multi-antenna relay systems, in which the relays are divided into two groups, with one group receiving the same information broadcast from the source and the other group transmitting the common messages to the destination via distributed beamforming in each time slot. It is worth noting that the relays used for reception and transmission are determined without the need of instantaneous c…

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。

具有MIMO中继的双向多对网络：波束成形策略和无对偶性

Bidirectional multi-pair network with a MIMO relay: Beamforming strategies and lack of duality

我们解决了多用户中继网络的问题，其中多个单天线节点对希望通过使用多天线中继节点交换信息。由于中继的半双工约束，信息交换分两步进行。在第一步中，节点将它们的数据发送到中继站，而在第二步中，中继站通过使用线性和非线性预编码策略来广播数据。本文重点介绍了第二步。我们首先考虑的问题，最大限度地提高可实现的整体速率使用线性和脏纸型预编码策略在中继。然后，我们考虑在中继站使用相同的策略，以最小化总功率的中继站受到个人的SINR约束。我们表明，下行链路-上行链路的二元性不适用于这里考虑的设置，这是一个有点令人惊讶的结果。我们还表明，在单对情况下是最佳的波束形成策略在多对情况下，实际相关的SNR表现非常好。数值模拟的结果表明。

多个非再生无线供电中继网络中的联合功率分配和安全波束形成设计

Joint Power Splitting and Secure Beamforming Design in the Multiple Non-regenerative Wireless-powered Relay Networks

研究了多个非再生无线供电中继（WPR）网络中的物理层安全问题，其中空闲中继被视为潜在的窃听者。为了保证安全通信，基于目的地的人工噪声被发送以降低窃听者的接收，并且它也成为一种新的能量来源，为中继器提供能量以通过功率分裂（PS）技术转发信息。我们提出了一个有效的算法的基础上分块罚函数的方法来联合优化PS比和波束形成，以最大限度地提高保密率。尽管所考虑的问题的非凸性，所提出的算法是数值有效的，并被证明收敛到局部最优解。仿真结果表明，该算法优于基准方法。

双向MIMO中继网络中基于QL-QR分解的低复杂度波束形成设计

Low-Complexity QL-QR Decomposition Based Beamforming Design for Two-Way MIMO Relay Networks

研究了双向放大转发多输入多输出中继系统中信源和中继联合波束形成矩阵的优化问题。系统由两个源节点和两个中继节点组成，两个接收端均采用线性最小均方误差（MMSE）。我们假设个人继电器功率约束和研究一个重要的设计问题，一个所谓的行列式最大化（DM）问题。由于这个DM问题是非凸的，我们考虑一个有效的迭代算法，通过使用MSE平衡的结果，以获得至少一个局部最优解。该算法是基于QL，QR和Choleskey分解，这在复杂度和性能不同的基础上开发的。分析和仿真结果表明，与现有的双向中继系统相比，该算法可以显著降低计算复杂性，并且具有与基于正则块对角（RBD）方案的奇异值分解（SVD）相当的误比特率（BER）性能。

分布式传感器/中继网络中能量有效的确定性自适应波束形成算法

Energy-Efficient Deterministic Adaptive Beamforming Algorithms for Distributed Sensor/Relay Networks

在这项研究中，能量有效的确定性自适应波束形成算法提出了分布式传感器/中继网络。具体来说，DBSA，D-QESA，D-QESA-E，和混合算法，混合QESA，它结合了确定性和随机自适应波束形成算法的优点，提出。严格的收敛性分析，我们提出的所有算法和收敛到全局最优解，我们提出的所有算法。通过大量的数值模拟，我们证明了优越的性能，我们提出的DBSA和D-QESA随机自适应波束形成算法的静态信道。令人惊讶的是，D-QESA也比随机自适应波束形成算法对随机节点移除更鲁棒。对于时变信道，混合QESA确实实现了最佳性能，因为它结合了两种类型的自适应波束形成算法的优点。总之，我们提出的确定性算法在收敛时间和对信道和网络不确定性的鲁棒性方面都表现出优越的性能。

具有无线供电中继节点的分布式波束形成

Distributed Beamforming with Wirelessly Powered Relay Nodes

本文研究了一种系统，其中一组$N$中继节点从从源接收的信号中收集能量，以便在通过分布式波束成形将源的数据转发到目的地节点时利用该能量。为此，我们推导出（近似）解析表达式的平均SNR在目的节点时，中继采用：i）基于时间切换的能量收集策略，ii）基于功率分配的能量收集策略。所得到的结果有利于研究能量收集参数和同步误差之间的相互作用，以及它们对平均SNR的综合影响。仿真结果表明：i）即使对于小的$N$（例如，$N=15$），ii）中继的时间切换策略比功率分配策略好至少$3$ dB。

具有秘密和非秘密消息的解码转发中继波束形成

Decode-and-Forward Relay Beamforming with Secret and Non-Secret Messages

在本文中，我们研究波束成形解码转发（DF）中继使用多个中继，源节点发送秘密消息以及非秘密消息的目的地节点在存在多个非合谋窃听。非秘密消息以固定速率$R_{0}$传输，并且不需要保护以防止窃听者，而秘密消息需要保护以防止窃听者。电源和继电器在总功率约束下工作。我们找到了最佳的源功率和权重的秘密和非秘密的消息，最大限度地提高最坏情况下的秘密消息的保密率，以及满足信息速率约束$R_{0}$的非秘密消息的中继。我们解决这个问题的情况下，（$i$）完美的信道状态信息（CSI）的所有链路是已知的，和（$ii$）只有统计CSI的窃听链路和完美的CSI的其他链路是已知的。

MIMO放大转发中继中的格拉斯曼波束形成

Grassmannian Beamforming for MIMO Amplify-and-Forward Relaying

本文推导了多输入多输出放大转发中继信道的最优发射/接收波束形成向量和中继加权矩阵。分析分两步完成。在第一步中，发送器（Tx）和接收器（Rx）之间的直接链接被忽略，我们表明，发送器和中继器应该将它们的信号映射到Tx-中继器和中继器-Rx信道的最强右奇异向量。基于这些向量对于独立同分布（i.i.d.）瑞利信道中，格拉斯曼码本用于量化并将信道信息发送回发射机和中继。仿真结果表明，即使是少量的比特也可以在比特出错率方面显著增加链路可靠性。对于第二步，在问题模型中考虑直接链路，并且我们导出识别最佳Tx波束成形向量的优化问题。对于i.i.d瑞利信道，我们表明，这个问题的解决方案是均匀分布的单位球，我们证明了适当的格拉斯曼码本（用于确定最佳波束成形矢量），无论是分析和仿真。最后，提出了一种改进的量化方案，它引入了一个可以忽略不计的系统性能下降，但显着减少了所需的反馈位数。

基于二次矩阵规划的放大转发MIMO中继系统鲁棒波束形成

Robust Beamforming for Amplify-and-Forward MIMO Relay Systems Based on Quadratic Matrix Programming

研究了基于最小均方误差（MMSE）准则的双跳放大转发MIMO中继系统的鲁棒收发机设计问题。信道估计误差被建模为高斯随机变量，然后将其影响纳入基于贝叶斯框架的鲁棒收发器。提出了一种迭代算法来联合设计源端的预编码器、中继端的前向矩阵和目的端的均衡器，并利用二次矩阵规划（QMP）方法有效地解决了联合设计问题。

能量有效双向多中继通信中的联合功率分配和波束成形

Joint Power Allocation and Beamforming for Energy-Efficient Two-Way Multi-Relay Communications

研究了中继通信中用户功率分配和中继波束赋形的联合设计问题，多对单天线用户在两个时隙内通过多天线中继进行信息交换。所有用户在第一时隙中向中继站发送其信号，而中继站在第二时隙中向所有用户广播波束成形信号。其目的是最大限度地提高系统的能源效率（EE）的服务质量（QoS）的限制，在交换吞吐量的要求。QoS约束是非凸的，有许多非线性交叉项，所以找到一个可行点已经是计算上的挑战。总吞吐量出现在分子中，而总消耗功率出现在EE目标函数的分母中。前者是一个非凹函数，后者是一个非凸函数，使分式规划无用的EE优化。然而，开发了低复杂度的有效迭代以获得其优化解。通过对多用户多中继网络在不同场景下的性能评估，验证了本文的研究成果。

全双工MIMO双向中继信道的联合波束赋形优化和功率控制

Joint Beamforming Optimization and Power Control for Full-Duplex MIMO Two-way Relay Channel

在本文中，我们探讨了使用全双工无线电，以提高频谱效率的双向中继信道中，两个源交换信息，通过多天线中继，和所有的节点工作在全双工模式。全双工操作可以将整个通信减少到仅一个相位，但是遭受自干扰。而不是纯粹的抑制自干扰，我们的目标是最大限度地提高端到端的性能，通过联合优化波束成形矩阵在中继使用放大和转发协议，以及在源的功率控制。具体而言，我们提出了迭代算法和一维搜索来解决两个问题：找到可达速率区域和最大化总速率。在每一次迭代中，得到解析解或凸公式。我们比较了建议的全双工双向中继与传统的半双工双向中继，全双工单向中继和性能上限。数值结果表明，提出的全双工方案显着提高了可实现的数据率比传统的计划。

全双工NOMA认知中继系统的联合波束成形设计与功率分配

Joint Beamforming Design and Power Allocation for Full-Duplex NOMA Cognitive Relay Systems

在本文中，我们考虑了一个非正交多址接入认知无线电网络，其中一个全双工多天线中继协助从基站（BS）到一个认知远用户的传输，而在同一时间，BS发送到一个认知近用户。我们的目标是扩大远-近用户速率区域，通过在远用户速率高于某个阈值的约束下最大化近用户速率。为此，一个非凸联合优化问题的中继波束成形和在BS和认知中继的发射功率解决作为一个半定松弛问题，结合一个有效的可解线搜索方法。为了比较，我们还考虑了低复杂度的固定波束形成器设计，其中BS和认知中继之间的最佳功率分配被解决。我们的研究结果表明，所提出的联合优化可以显着减少的影响，在FD中继和用户间干扰的近用户的情况下，在残留的自干扰。

基于CCI的双向固定增益放大转发中继系统波束形成

Beamforming in Two-Way Fixed Gain Amplify-and-Forward Relay Systems with CCI

我们分析了一个双向固定增益放大转发（AF）中继系统的中断性能与波束成形，任意天线相关性，共信道干扰（CCI）。假设CCI在中继，我们得到确切的个人用户中断概率的封闭形式。此外，在忽略CCI的情况下，我们还研究了所考虑的网络的系统中断概率，如果两个用户中的任何一个处于传输中断，则该概率被声明。我们的研究结果表明，在这个系统中，中继的位置起着重要的作用，在确定用户以及系统中断概率通过这样的参数，如信号噪声不平衡，天线配置，空间相关性，和CCI功率。为了进一步了解天线相关性和共时干扰对分集和阵列增益的影响，还推导了一个渐近表达式，该表达式严格收敛于精确结果。

个体SINR约束下MIMO中继广播信道的联合波束成形和功率分配

Joint Beamforming and Power Allocation for MIMO Relay Broadcast Channel with Individual SINR Constraints

本文研究了移动台在单个信号干扰噪声比约束下的多输入多输出（MIMO）中继广播信道的系统设计问题。通过研究基站和中继站的下行链路和上行链路的对偶结构，提出了基站和中继站联合功率分配和波束赋形设计的两种方案。首先考虑在BS和RS处具有给定SINR目标的实际功率约束下可行解的存在性问题。然后考虑了系统的和幂最小化问题。在凸优化的框架下，利用最优的联合功率分配和波束形成可以有效地解决每个设计问题。我们还表明，在RS的子信道配对，传输功率可以通过信道补偿在任何一跳降低。最后，扩展到更一般的多跳应用程序，以进一步提高功率效率。

双跳MIMO中继网络中基于SIC检测的高效中继波束形成设计

Efficient Relay Beamforming Design with SIC Detection for Dual-Hop MIMO Relay Networks

在本文中，我们考虑了一个双跳多输入多输出（MIMO）中继无线网络中，源-目的地对都配备了多个天线，通过大量的半双工放大转发（AF）中继终端进行通信。针对MIMO中继系统，提出了两种基于匹配滤波器（MF）和正则迫零（RZF）预编码技术的线性波束形成方案。我们着重于中继节点的线性过程，并利用前向信道和后向信道的信道状态信息（CSI）设计新的中继波束形成器。所提出的波束成形设计是基于QR分解（QRD）滤波器在目的节点执行连续干扰消除（SIC），以实现最大的空间复用增益。仿真结果表明，在不同的系统参数下，所提出的波束形成器在满足节点内阵列增益和分布式阵列增益的情况下，其遍历容量优于其他中继方案。

利用具有完全信道信息的中继的网络波束形成

Network Beamforming Using Relays with Perfect Channel Information

本文研究了无线中继网络中的波束赋形问题，在中继器、接收器和发射器处具有完美的信道信息，如果发射器和接收器之间存在直接链路。假设网络中的每个节点都有自己的功率约束。该协议采用两步放大转发协议，发射端和中继端不仅使用匹配滤波器在接收端形成波束，而且根据信道强度信息自适应地调整发射功率。对于具有任意数目的中继和无直接链路的网络，最优功率控制解析求解。找到精确解的复杂性与中继器的数量成线性关系。我们的研究结果表明，发射机应始终使用其最大功率和最佳功率使用在中继不是一个二元函数。它可以取零和其最大发射功率之间的任何值。此外，该值取决于除了中继自身信道之外的所有其他信道的质量。尽管这种耦合的事实，提出了分布式策略，其中，从接收机的低速率广播的帮助下，中继只需要自己的信道信息来实现最佳的功率控制。仿真结果表明，网络波束形成实现了最大分集，并优于其他现有的方案。然后，波束形成网络中的直接链路被认为是。我们表明，当直接链路只存在于第一步，最优功率控制是没有直接链路的网络相同。对于在第二步有直接链路的网络，提出了递归数值算法来解决功率控制问题。仿真结果表明，通过自适应调整发射机和中继的功率，网络性能得到了显著改善。

Efficient Beamforming for MIMO Relaying Broadcast Channel with Imperfect Channel Estimation

We consider a multiple-input multiple-output (MIMO) relaying boardcast channel in downlink cellular networks, where the base station and the relay stations are both equipped with multiple antennas, and each user terminal has only a single antenna. In practical scenarios, channel estimation is imperfect at the receivers. Aiming at maximizing the SINR at each user, we develop two robust linear beamforming schemes respectively for the single relay case and the multi-relay case. The two proposed schemes are based on sigular value decomposition (SVD), minimum mean square error (MMSE) and regularize…

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 …

Joint Beamforming Design for Multiuser MISO Downlink Aided by a Reconfigurable Intelligent Surface and a Relay

Reconfigurable intelligent surfaces (RIS) have drawn considerable attention recently due to their controllable scattering elements that are able to direct electromagnetic waves into desirable directions. Although RISs share some similarities with relays, the two have fundamental differences impacting their performance. To harness the benefits of both relaying and RISs, a multi-user communication system is proposed in this paper wherein a relay and an RIS cooperate to improve performance in terms of energy efficiency. Using singular value decomposition (SVD), semidefinite programming (SDP), and…

Capacity Performance of Relay Beamformings for MIMO Multi-Relay Networks with Imperfect R-D CSI at Relays

In this paper, we consider a dual-hop Multiple Input Multiple Output (MIMO) wireless relay network in the presence of imperfect channel state information (CSI), in which a source-destination pair both equipped with multiple antennas communicates through a large number of half-duplex amplify-and-forward (AF) relay terminals. We investigate the performance of three linear beamforming schemes when the CSI of relay-to-destination (R-D) link is not perfect at the relay nodes. The three efficient linear beamforming schemes are based on the matched-filter (MF), zero-forcing (ZF) precoding and regular…

协作多源对通过多天线中继的双向通信研究

On Two-way Communications for Cooperative Multiple Source Pairs Through a Multi-antenna Relay

本文研究了多源对双向中继中的转发转发（AF）技术。每个源具有单天线，中继具有多天线。推导出了在多源对情况下，实现最大信干噪比的最优波束形成矩阵结构。然后，我们提出了两个新的非迫零为基础的波束形成方案的TWR，它考虑到保留所需的信号和抑制之间的不同源对干扰之间的权衡。针对中继节点信噪比（SNR）较低、源节点总数较多的情况，提出了一种联合分组和波束形成的方法，以获得较好的信干噪比（SINR）。

多中继MIMO-OFDMA蜂窝网络中的联合发送和接收波束成形

Joint Transmit and Receive Beamforming for Multi-Relay MIMO-OFDMA Cellular Networks

针对多用户、多中继、多输入-多输出正交频分多址（MIMO-OFDMA）蜂窝网络，提出了一种基于联合发射和接收波束赋形的传输协议。更具体地说，网络的MIMO信道在数学上被分解成几个有效的多输入单输出（MISO）信道，这些信道被空间复用以进行传输。为了提高可达到的容量，这些MISO信道使用一对新的分组算法进行分组，然后根据它们的性能与复杂度的权衡\footnote{This paper concisely focuses on the transmission protocol proposed in our previous work [1]. For more details, please refer to [1].}进行评估。

Distributed Multi-Stream Beamforming in MIMO Multi-Relay Interference Networks

In this paper, multi-stream transmission in interference networks aided by multiple amplify-and-forward (AF) relays in the presence of direct links is considered. The objective is to minimize the sum power of transmitters and relays by beamforming optimization under the stream signal-to-interference-plus-noise-ratio (SINR) constraints. For transmit beamforming optimization, the problem is a well-known non-convex quadratically constrained quadratic program (QCQP) that is NP-hard to solve. After semi-definite relaxation (SDR), the problem can be optimally solved via alternating direction method …

DEBIT：多路中继网络的分布式能量波束形成和信息传输

DEBIT: Distributed Energy Beamforming and Information Transfer for Multiway Relay Networks

在本文中，我们提出了一种新的分布式能量波束形成和信息传输（DEBIT）计划，实现同时无线信息和功率传输（SWIPT）在多路中继网络（MWRN），其中多个单天线用户通过一个能量受限的单天线中继节点交换信息。我们研究最佳的收发器设计，以最大限度地提高可实现的总和率或收获的功率。由此产生的和率最大化问题是非凸的，全局最优解可以通过三维搜索与传统的凸优化相结合来获得。为了降低计算复杂度，提出了一种次优DEBIT方案，使优化问题转化为线性规划问题。可实现的和速率性能进行了分析，并推导出一个封闭形式的下限MWRN与大量的用户。此外，我们考虑了目标和速率约束下的收获功率最大化问题，并推导出具有大量用户的MWRN的平均收获功率的下界。数值结果表明，DEBIT格式的性能明显优于传统的SWIPT格式，并且得到的下界是紧的。

具有最优发射天线选择的非再生MIMO中继

Nonregenerative MIMO Relaying with Optimal Transmit Antenna Selection

我们推导出最佳信噪比为基础的发射天线选择规则在源和中继的非再生半双工MIMO中继信道。虽然天线选择是波束成形的次优形式，但其具有以下优点：优化是易处理的，并且可以仅利用从目的地到源和中继的几个比特的反馈来实现。我们比较的比特出错率的最佳天线选择在源和中继到其他建议的波束成形技术，并提出执行必要的有限反馈的方法。

混合IRS辅助的AF中继无线网络波束成形设计

Beamforming Design for Hybrid IRS-aided AF Relay Wireless Networks

本文提出一种由无源和有源元件组成的混合IRS辅助AF中继无线网络，并设计了基于逐次凸逼近和分数规划的低复杂度方法（LC-SCA-FP）联合优化波束成形与反射系数矩阵，仿真证明其速率优于基准方案。

Achieving Global Optimality for Joint Source and Relay Beamforming Design in Two-Hop Relay Channels

This paper deals with joint source and relay beamforming (BF) design for an amplify-and-forward (AF) multi-antenna multirelay network. Considering that the channel state information (CSI) from relays to destination is imperfect, we aim to maximize the worst case received signal-to-noise ratio (SNR). The associated optimization problem is then solved in two steps. In the first step, by fixing the source BF vector, a semi-closed form solution of the relay BF matrices is obtained, up to a power allocation factor. In the second step, the global optimal source BF vector is obtained based on the Pol…

无线多用户中继干扰网络中的量化反馈分布式波束形成

Distributed Beamforming in Wireless Multiuser Relay-Interference Networks with Quantized Feedback

我们研究具有任意数量的发射机、中继器和接收机的无线放大转发中继干扰网络中的量化波束成形。我们设计的量化器的信道状态信息，以尽量减少的概率，至少有一个接收机错误地解码其所需的符号（S）。相应地，我们引入了一个广义的多样性措施，封装传统的一阶多样性。此外，它还结合了二阶分集，这与发射机功率相关的对数项，出现在出错率表达式。首先，我们表明，无论量化器和反馈量，使用的中继干扰网络遭受二阶分集损失相比，无干扰网络。然后，两种不同的量化方案进行了研究：第一，使用一个全局量化器，我们表明，一个简单的中继选择方案可以实现最大的多样性。然后，使用本地化方法，我们构建固定长度和可变长度的本地（分布式）量化器（fLQs和vLQs）。我们的fLQ实现了最大的一阶分集，而我们的vLQ实现了最大的分集。此外，我们表明，所有承诺的多样性和阵列增益可以获得任意低的反馈率时，发射机功率足够大。最后，我们通过模拟证实了我们的分析结果。