Effects of Relay Selection Strategies on the Spectral Efficiency of Wireless Systems with Half- and Full-duplex Nodes
这项工作提出了一个分析框架，研究如何中继选择策略执行在半双工和全双工部署相结合的更新理论和随机几何。具体而言，我们假设网络节点-在半或全双工模式下工作-根据二维齐次泊松点过程分散，通过使用半马尔可夫过程来计算中继选择成本。我们的结果显示：（$i$）固定继电器在任何一种情况下都优于无功选择，（$ii$）反应性中继策略和固定中继策略两者的性能取决于全双工场景中的自干扰衰减，表明它们何时优于半双工选项，以及（$iii$）反应式中继选择受到以跳为基础选择中继的影响，而固定中继选择最受益于全双工通信。
2017-01-29 cs.IT math.IT
Capacity of the State-Dependent Half-Duplex Relay Channel Without Source-Destination Link
推导了无源-目的链路的状态依赖半双工中继信道的容量。状态相关的半双工中继信道的输出取决于源中继和中继目的地链路的随机变化的信道状态，这是已知的因果关系在所有三个节点。对于这个信道，我们证明了一个逆，并显示了基于自适应链路选择的缓冲区辅助中继协议的容量的可扩展性。该协议根据信道状态在每个时隙中选择一个码字在源中继或中继目的地信道上传输。我们的逆证明表明，状态相关的半双工中继网络提供了一个额外的自由度，这是以前被忽视的。即，半双工中继选择何时接收和何时发送的自由。
2014-02-23 cs.IT math.IT
On Min-Cut Algorithms for Half-Duplex Relay Networks
计算半双工中继网络的割集界是一个具有挑战性的优化问题，因为它需要找到割集最优的半双工调度。这个子问题通常涉及指数数量的变量，因为将每个节点分配到发送器或接收器模式的方式的数量在节点数量中是指数的。我们提出了一种通用的技术，利用特定的结构，在一个给定的网络的拓扑结构，并允许我们降低计算的半双工时间表，最大限度地提高了割集界（i.i.d.）的复杂性。输入分配）。在某些类别的网络拓扑结构，我们的方法产生多项式时间算法。我们使用模拟来显示运行时间的改进，在不同的SNR制度，并比较各种半双工调度方法的性能。
2013-05-12 cs.IT math.IT
Bidirectional Integrated Sensing and Communication: Full-Duplex or Half-Duplex?
本文提出双向ISAC系统，针对窄带和宽带场景设计全双工与半双工操作及波束成形优化算法，揭示了感知干扰对双工性能的影响及信号复用差异。
2024-01-03 cs.IT math.IT
Analysis of Statistical QoS in Half Duplex and Full Duplex Dense Heterogeneous Cellular Networks
统计QoS供应作为一个重要的性能指标，在分析下一代移动蜂窝网络，又名5G的研究。在这种情况下，通过量化的有效容量方面的性能，我们引入了一个下界的系统性能，有利于有效的分析。基于提出的下限，这主要是建立在每资源块分析，我们建立了一个基本的数学框架来分析在超密集异构蜂窝网络的有效容量。我们使用我们提出的可扩展的方法来提供见解的统计QoS体验的最终用户，如果异构蜂窝网络迁移从传统的半双工到一个不完美的全双工操作模式的可能增强。数值结果和分析提供，网络建模为一个Matern点过程。结果表明，该方案的准确性和计算效率，特别是在大规模的无线系统。此外，最低水平的自干扰消除全双工系统开始优于其半双工对应的调查。
2017-07-25 cs.IT math.IT
DMT of Multi-hop Cooperative Networks - Part II: Half-Duplex Networks with Full-Duplex Performance
我们考虑单源单汇（ss-ss）多跳中继网络，慢衰落链路和单天线半双工中继节点。在一个配套文件中，我们建立了一些基本的结果奠定了基础，在这里提出的结果。在本文中，我们考虑两个家庭的网络的半双工网络。KPP网络可以看作是K个节点不相交的并行中继路径的联合。这些网络的推广包括KPP（I）网络和KPP（D）网络，KPP（I）网络允许路径之间的干扰，KPP（D）网络在源和宿之间拥有直接链路。我们的特点，这些家庭的网络的DMT完全，并表明，他们可以实现割集界，从而证明，全双工性能可以得到，即使在存在的半双工约束。然后，我们考虑分层网络，并证明了最大分集和最大复用增益之间的线性DMT是可以实现的。本文中的所有协议都是显式的，并且只使用放大转发中继。我们还构造代码，实现所有建议的计划的最佳DMT。两个关键的影响，在该文件中的结果是，半双工约束不需要任何速率损失的一大类合作网络和AF协议往往是最佳的。
2008-08-02 cs.IT math.IT
Full Duplex Emulation via Spatial Separation of Half Duplex Nodes in a Planar Cellular Network
全双工基站（FD-BS）可以用于同时服务两个半双工（HD）移动站（MS），一个分别工作在上行链路中，一个工作在下行链路中。相同的功能可以通过具有两个互连且空间分离的半双工基站（HD-BS）来实现，这是一种称为\emph{CoMPflex}（用于带内无线全双工的CoMP）的方案。FD-BS可以被看作是间隔距离为零的CoMPflex的特殊情况。在本文中，我们研究了CoMPflex的性能在一个二维的蜂窝场景中使用随机几何和比较它所实现的FD-BS。通过推导出的累积分布函数，我们表明，CoMPflex使BS更接近他们所服务的MS，同时增加了MS和干扰MS之间的距离。此外，结果表明，在通信可靠性方面，CoMPflex带来的好处超过FD-BS。顺应无线网络密集化的趋势，CoMPflex可以被视为一种具有巨大潜力的有效利用密集HD部署的方法。
2016-05-08 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff of the Half-Duplex Relay Channel
我们发现，分集复用权衡的半双工单中继信道具有相同分布的瑞利衰落信道增益满足2 × 1 MISO界。我们概括的情况下，当有N个非干扰中继的分集复用的权衡是等于N + 1的1 MISO界的结果。
2008-10-12 cs.IT math.IT
Throughput and Coverage for a Mixed Full and Half Duplex Small Cell Network
自干扰消除的最新进展使无线电能够同时在相同频率上发送和接收。由于这种全双工无线电能够提高无线系统的频谱效率，因此被认为是下一代无线网络的潜在候选。在本文中，全双工无线电在小型蜂窝系统中的性能进行了分析，假设全双工能力的基站和半双工用户设备。然而，仅使用全双工基站会增加干扰，从而导致中断。因此，我们提出了一种混合的多小区系统，由全双工和半双工小区。一个随机几何为基础的模型，建议的混合系统，这使我们能够推导出这样一个系统的中断和区域频谱效率。在不同的网络参数设置下，全双工小区对混合系统性能的影响。我们表明，具有全双工基站的小区的分数可以被用作网络运营商的设计参数，以针对混合系统中的区域频谱效率和中断之间的最佳权衡。
2016-07-15 cs.IT math.IT
Capacity of the Degraded Half-Duplex Relay Channel
离散无记忆半双工中继信道由从源到中继和目的地的广播信道和从源和中继到目的地的多址接入信道构成。当中继侦听时，信道以广播模式操作。当中继发送时，信道切换到多址模式。如果广播分量信道在物理上降级，则半双工中继信道也将被称为物理降级。这种退化的半双工中继信道的容量进行检查。它表明，块马尔可夫编码建议在开创性的论文由封面和El Gamal可以修改，以实现容量的退化半双工中继信道。在码构造中，中继的重复发送调度取决于要发送的消息，因此调度本身携带信息。如果时间表被限制为确定性的，它表明，可以通过简单的管理跨广播和多址接入组件信道的信息流来实现的能力。
2007-08-16 cs.IT math.IT
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。
2008-05-17 cs.IT math.IT
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。
2014-01-14 cs.IT math.IT
A New Hybrid Half-Duplex/Full-Duplex Relaying System with Antenna Diversity
混合半双工/全双工（HD/FD）中继方案是克服全双工（FD）中继模式自干扰的一种有效方法。然而，传统的HD/FD混合方案没有考虑系统工作在HD模式时FD节点的多个天线所带来的分集增益，导致系统资源的浪费。本文提出了一种新的混合HD/FD中继方案，当系统工作在HD模式时，该方案利用FD中继节点的两根天线进行接收和发送。在多天线情况下，中继节点采用最大比合并/最大比传输的方式对信号进行处理。基于此方案，我们推导出精确的封闭形式的系统中断概率，并进行各种数值模拟。仿真结果表明，与传统方案相比，该方案显著改善了系统中断性能，能够更有效地缓解剩余自干扰的不利影响。
2018-02-21 cs.IT math.IT
Harvesting Full-Duplex Rate Gains in Cellular Networks with Half-Duplex User Terminals
全双工（FD）收发器在所有用户终端中实现的复杂度、功耗和价格方面可能是昂贵的。因此，需要利用与FD基站（BS）和半双工（HD）用户设备（UE）的带内全双工通信的技术。在这种情况下，最近已经提出了3节点拓扑（3NT），用于FD BS与同一小区内的HD终端重用上行链路（UL）和下行链路（DL）信道。在本文中，我们提出了一个易于处理的数学框架，基于随机几何，蜂窝网络中的3NT。为此，我们提出了一个设计范例，通过脉冲整形和UL和DL信道之间的部分重叠，以最大限度地提高收获的速率增益在3NT。结果表明，3NT实现了与具有FD BS和FD UE的网络（由2节点拓扑（2NT）网络表示）接近的性能。当3NT与具有有效自干扰消除（SIC）的2NT相比时，报告最大5个$\%$速率损失。如果2NT中的SIC不是有效的，则3NT大大优于2NT。因此，我们得出结论，不管UE的调度方案如何，具有FD BS来收获FD速率增益就足够了。
2016-02-28 cs.IT math.IT
Optimal Hybrid Full-Duplex/Half-Duplex Scheme for Buffer Aided Relay Systems
全双工（FD）通信由于具有使频谱效率加倍的潜力，近年来受到极大的关注。然而，如何减轻由FD模式引起的残余自干扰（RSI）的不利影响仍然是一个具有挑战性的问题。在本文中，着眼于统计吞吐量最大化，我们提出了一个最佳的混合FD/半双工（HD）的单向FD缓冲辅助中继系统的方案。为了解决这个问题，我们将系统分为四种不同的传输模式，并制定了一个二进制整数规划问题。通过将二元变量松弛为连续变量，我们使用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）最优条件来解决问题。我们得到的选择概率的基础上的瞬时信道中断状态的每个模式。该方案不仅实现了FD或HD模式的最优选择，而且实现了自适应的源到中继或中继到目的链路选择。仿真结果表明，该方案提供了95%的最大增益比HD同行。
2018-03-05 cs.IT math.IT
Capacity Bounds of Half-Duplex Gaussian Cooperative Interference Channel
本文研究了两用户高斯干扰信道下的半双工协作通信方案。我们开发的情况下，当系统允许发射机或接收机合作的可实现的区域和外边界。我们表明，通过使用我们的发射机合作计划，有显着的容量改善相比，以前的结果，特别是当合作链路是强的。此外，如果合作信道增益是无穷大，我们的发射机和接收机的合作率达到各自的外边界。它还表明，发射机合作提供更大的可实现的区域比接收机合作在相同的信道和功率条件下。
2009-01-17 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff for the MIMO Static Half-Duplex Relay
在这项工作中，我们研究了多天线（MIMO）静态半双工中继信道的分集复用折衷（DMT）。在一定的假设下，推导出DMT上界的一般表达式，该上界可以通过中继处的压缩转发协议来实现。DMT表达式一般作为最小化问题的解给出，并且当中继信道关于天线数目对称时，即源和目的地每个具有n个天线，并且中继具有m个天线时，找到了显式表达式。观察到，当中继具有单个天线时，静态半双工DMT与全双工DMT匹配，并且当中继具有多个天线时，静态半双工DMT严格低于全双工DMT。此外，上界的推导涉及到球面积分（即关于酉群U（n）上Haar测度的积分）的新的渐近研究，这本身就是一个数学兴趣的话题。
2009-11-08 cs.IT math.IT
Large Antenna Analysis of Multi-Cell Full-Duplex Networks
我们研究了一个多小区多用户MIMO全双工网络，其中每个基站（BS）有多个天线与全双工能力支持单天线用户与全双工或半双工无线电。我们的特点的情况下，线性预编码器和接收器的上行链路和下行链路遍历可实现的速率。速率分析包括实际的约束，如不完美的自干扰消除，信道估计误差，训练开销和导频污染。我们表明，在半双工系统的全双工的2倍增益保持在渐近制度的BS天线的数量增长无限大。我们数值评估有限的SNR和天线性能，这表明全双工网络可以使用更少的天线，以实现频谱效率增益超过半双工同行。此外，尽管在全双工网络中引入了增加的干扰，但是在现实的3GPP多小区网络设置下可以实现总体全双工增益。
2016-06-16 cs.IT math.IT
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。
2008-02-05 cs.IT math.IT
Interference Channels with Half-Duplex Source Cooperation
研究了高斯干扰信道下允许半双工信源协作的性能增益。源协作是{ \em带内}，这意味着每个源可以监听另一个源的传输，但是在源之间不存在独立（或正交）信道。半双工约束假设在每个时刻，源可以发送或侦听，但不能两者都做。我们的主要结果是一个表征的总和容量时，合作是双向的，信道增益是对称的。通过单向合作，我们基本上有一个认知无线电信道。通过要求主节点实现接近其链路容量的速率，辅节点的最佳可能速率被表征为在常数内。新的内部和外部边界的一部分，这些特征。
2014-02-04 cs.IT math.IT
Best Relay Selection in Gaussian Half-Duplex Diamond Networks
本文考虑高斯半双工菱形$n$ -中继网络，其中源与目的地通过跳频信息通过一层的$n$非通信中继，工作在半双工。主要的焦点包括调查以下问题：什么是一个单一的继电器对整个网络的近似容量的贡献？具体地，近似容量指的是在仅取决于$n$并且与信道参数无关的加性间隙内近似香农容量的量。本文回答了上述问题，提供了一个基本的约束之间的比率的近似容量的最高性能的单个中继和整个网络的近似容量，为任何数量$n$。令人惊讶的是，示出了这样的比率保证是$f = 1/(2+2\cos(2π/(n+2)))$，其是$n$的正弦函数，其随着$n$的增加而减小。还表明，上述比率保证是严格的，即，存在高斯半双工菱形$n$ -中继网络，其中最高性能中继的近似容量等于整个网络的近似容量的$f$部分。
2020-01-09 cs.IT math.IT
Classes of Full-Duplex Channels with Capacity Achieved Without Adaptation
全双工通信允许终端同时发送和接收信号，并且因此，通常使发送适应于接收到的信号是有帮助的。然而，这往往需要负担不起的复杂性。这项工作的重点是简单的非自适应传输，并提供了两类信道的香农的信息容量区域实现无适应。第一种是单射半确定性双向信道，其包括具有各种类型的噪声建模无线、同轴电缆和其他设置的加性信道。另一个是泊松双向通道，我们表明，非自适应传输是渐近最佳的高暗电流制度。
2020-03-14 cs.IT math.IT
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。
2007-12-21 cs.IT math.IT
Joint User Scheduling and Power optimization in Full-Duplex Cells with Successive Interference Cancellation
本文考虑了一个具有全双工基站和半双工用户的蜂窝系统。基站可以在上行链路或下行链路中激活一个用户（半双工模式），或者同时在每个方向上激活两个不同的用户（全双工模式）。上行链路和下行链路中的同时传输在基站处引起自干扰，并且在下行链路用户处引起上行链路到下行链路干扰。虽然上行链路到下行链路的干扰通常被视为噪声，它表明，连续的干扰解码和消除（SIC模式）可以导致显着改善网络效用，特别是当用户分布集中在几个热点。所提出的时间公平用户调度算法和相应的功率优化利用全双工和SIC模式，以及半双工传输的基础上对网络效用的影响。仿真结果表明，该策略可以实现高达95%的平均小区吞吐量的改善，在典型的室内场景相对于传统的网络中，基站是半双工的。
2017-12-04 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
Half-Duplex Base Station with Adaptive Scheduling of the in-Band Uplink-Receptions and Downlink-Transmissions
在本文中，我们提出了一种新的接收/发送方案的半双工基站（BS）。特别是，我们提出了一个半双工BS，采用带内上行链路接收从用户1和下行链路传输到用户2，这发生在不同的时隙。此外，我们提出了最佳的自适应调度的带内上行链路接收和下行链路传输的BS，使上行链路-下行链路的速率/吞吐量区域被最大化，上行链路和下行链路信道的中断概率被最小化。实际上，这导致根据带内上行链路接收和下行链路传输信道的质量来选择在给定时隙中BS应该从用户1接收还是向用户2发送。与利用传统全双工划分（FDD）基站实现的性能相比，可以突出两个主要增益：1）增加的上行链路-下行链路速率/吞吐量区域; 2）上行链路和下行链路信道两者的分集增益加倍。
2019-09-07 cs.IT math.IT
Effective capacity maximization of two-way full-duplex and half-duplex relays with finite block length packets transmission
为了满足通信系统对时延的要求，本文提出了一种在瑞利衰落信道下进行短分组传输的协作网络。期望的中继可以实现为双向半双工（HD）或双向全双工（FD）。此外，为了更准确地满足和减少通信延迟，考虑使用短分组进行发送和接收。有效容量适当地测量延迟约束下的传输速率。因此，在此将其视为性能评估标准。通过双向中继，两个节点同时使用中继彼此交换数据。两个节点的优先级和要求不一定相同。因此，为了提高性能，系统被建模和解决作为一个多目标问题。通过这种方式，网络中的可用功率在中继和两个节点之间分配，并且两个节点的有效容量被最大化。根据不同的条件，分配给中继和节点的最佳功率量的计算。然而，由于计算的复杂性和耗时，提出了一种近似的方法，以加快计算。近似解具有非常接近的性能的最优分配功率。最后，在不同的条件下，对双向HD和双向FD继电器的性能进行了各种比较。多目标功率分配的改善已经被示出，特别是当中继不位于两个节点的中间。
2022-01-08 cs.IT math.IT
Half-Duplex or Full-Duplex Communications: Degrees of Freedom Analysis under Self-Interference
带内全双工（FD）通信由于增加的频谱效率和容量而为无线系统的半双工（HD）提供了有前景的替代方案。在本文中，HD和FD无线电实现的双向，两跳和双向两跳通信的自由度（DoF）在一个现实的剩余自干扰（SI）模型下进行了比较。针对HD、天线节省（AC）和RF链节省（RC）FD无线电实现的每个通信场景执行DoF分析。DoF分析表明，对于双向信道，具有不完美SI消除的可实现AC FD严格地在HD以下执行，并且当SI可以被充分消除时，RC FD DoF权衡是优越的。对于两跳信道，当中继具有大量天线和足够的SI消除时，FD是更好的。对于双向两跳信道，当两个节点需要相似的吞吐量时，FD的可实现DoF对的性能并不优于HD。FD仍然可以实现比HD更好的DoF对，只要中继具有足够数量的天线和SI抑制。
2017-11-14 cs.IT math.IT
Scalar Quantize-and-Forward for Symmetric Half-duplex Two-Way Relay Channels
研究了双向中继信道的标量量化和前向（QF）方案。不同的QF方法进行了比较，在速率以及中继和解码器的复杂性。提出了一种在中继端不需要Slepian-Wolf编码的编码方案，并给出了相应的和速率优化问题的性质。一个数值方案类似的Blahut-Arimoto算法的推导，指导优化量化器的设计。模拟结果支持。
2013-01-27 cs.IT math.IT
Half-duplex communication complexity with adversary can be less than the classical communication complexity
本文构造了一个函数，证明含对手的半双工通信复杂度可严格小于经典通信复杂度，回答了两种模型复杂度是否不同的问题。
2024-05-27 cs.CC cs.IT math.IT
Capacity of the Gaussian Two-Hop Full-Duplex Relay Channel with Residual Self-Interference
本文研究了具有残余自干扰的高斯两跳全双工中继信道的容量。该信道由源、FD中继器和目的地组成，其中不存在直接的源-目的地链路，并且FD中继器受到残余自干扰的损害。我们采用最坏情况下的线性自干扰模型的信道容量，和模型的剩余自干扰作为一个高斯随机变量，其方差取决于发送符号的中继的幅度。对于这个信道，我们推导出的容量，并提出了一个明确的容量实现编码方案。因此，我们表明，在源的最佳输入分布是高斯和它的方差依赖于中继的发送符号的幅度。另一方面，在中继的最佳输入分布是离散的或高斯的，其中后一种情况只发生在中继-目的地链路是瓶颈链路时。推导出的容量收敛到没有自干扰的两跳理想FD中继信道的容量和两跳半双工（HD）中继信道的容量在极限情况下，当剩余自干扰分别为零和无限大。我们的数值结果表明，显着的性能增益实现与建议的容量实现编码方案相比，可实现的传统HD中继和/或传统FD中继率。
2016-11-16 cs.IT math.IT
Hybrid Full-/Half-Duplex System Analysis in Heterogeneous Wireless Networks
全双工（FD）无线电已经被引入用于在相同的时间和频谱资源上的双向通信，以便最大化频谱效率。在本文中，在FD无线电的最新进展的动机，我们提供了一个基础的混合双工异构网络（HDHN），由多层网络的混合接入点（AP），工作在双向FD模式或下行链路半双工（HD）模式。具体地，我们表征来自FD模式小区的网络干扰，并且通过考虑AP空间密度、自干扰消除（IC）能力以及AP和用户的传输功率来推导HDHN吞吐量。通过量化HDHN吞吐量，我们给出了网络参数和自IC能力对HDHN吞吐量的影响，并显示了FD模式在较大AP密度（即，更大的网络干扰和更短的通信距离）或更高的自IC能力。此外，我们的研究结果表明，在FD或HD中操作所有AP实现了更高的吞吐量相比，在每一层网络中的两种模式的AP的混合，并引入混合双工不同层网络提高了异构网络吞吐量。
2015-02-01 cs.IT math.IT
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。
2010-02-02 cs.IT math.IT
Coding Strategies for Noise-Free Relay Cascades with Half-Duplex Constraint
两种类型的无噪声继电器级联进行了研究。源通过级联的半双工约束中继与远端接收器通信的网络，以及不仅源而且单个中继节点都打算向同一目的地传输信息的网络。我们引入两个中继信道模型，捕获半双工约束，并在这些模型的框架内的容量被确定为第一种网络类型。事实证明，容量明显高于直接分时方法可实现的速率。提出了一种容量实现编码策略，该策略根据节点先前接收的数据分配节点的发送和接收时隙。对于第二类网络，从割集界导出了速率区域的上界。此外，截集界在单中继的情况下，给定的源速率超过一定的最小值的可扩展性。
2008-05-02 cs.IT math.IT
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。
2015-01-30 cs.IT math.IT
Inter-User Interference Coordination in Full-Duplex Systems Based on Geographical Context Information
我们提出了一种协调方案，以最大限度地减少用户之间的干扰，在蜂窝网络中的全双工基站和半双工用户设备。我们的计划利用信号衰减的障碍物之间的用户（i）提取空间隔离的区域从无线电地图和（ii）分配同时同信道上行链路和下行链路传输给用户在这些地区，使用户间的干扰最小化。虽然为现有部署增加了低计算复杂性和微不足道的信令开销，但与传统的半双工和全双工操作相比，使用真实覆盖数据评估我们的解决方案显示出令人印象深刻的收益。
2016-03-04 cs.IT math.IT
Capacity of a Full-Duplex Wirelessly Powered Communication System with Self-Interference and Processing Cost
在本文中，我们调查的能力，点对点，全双工（FD），无线供电的通信系统受到自干扰。该系统由能量发射器（ET）和能量收集用户（EHU）组成，两者都在FD模式下操作。ET向EHU传输能量。EHU收集这些能量并将其用于将信息传输回ET。由于FD模式，两个节点都受到自干扰的影响。自干扰在两个节点处具有不同的影响：它损害在ET处接收到的信号的解码，然而，它为EHU提供了额外的能量源。本文推导了这种通信系统的容量假设处理成本在EHU和加性高斯白噪声信道块衰落。因此，我们表明，容量实现方案是相对简单的，因此适用于资源有限的设备。此外，我们的数值计算结果表明，在数据率方面的显着改善时，采用的容量实现策略相比，半双工传输。此外，我们显示了积极和消极的影响，自我干扰在EHU和ET，分别。此外，我们显示的加工成本的严重影响，并表明，不考虑它给人一个错误的印象，在可实现的速度。
2017-10-06 cs.IT math.IT
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。
2013-11-25 cs.IT math.IT
Statistical QoS Analysis of Full Duplex and Half Duplex Heterogeneous Cellular Networks
本文研究了下一代异构移动蜂窝网络中的统计服务质量配置。为此，蜂窝网络的任何活动实体被视为排队系统，其统计QoS要求取决于特定的应用。在这种情况下，通过量化的有效容量方面的性能，我们引入了一个下界的系统性能，有利于有效的分析。我们利用这一分析框架，让用户所经历的统计QoS的可能改善的见解，如果当前的异构蜂窝网络架构从半双工迁移到全双工操作模式。数值结果和分析，网络被建模为一个Matérn点过程的硬核距离。结果表明，该方案的准确性和计算效率，特别是在大规模的无线系统。
2016-04-03 cs.IT cs.NI math.IT
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。
2011-02-25 cs.IT math.IT
Full-Duplex Systems Using Multi-Reconfigurable Antennas
如果自干扰信号可以被显著地减轻，则全双工系统被期望相对于半双工系统实现100%的速率改进。在本文中，我们提出了第一个全双工系统，利用多可重构天线（MRA）与？与半双工系统相比，速率提高了90%。MRA是一种动态可重构的天线结构，能够根据特定的输入配置改变其特性。在典型的室内环境中进行了全面的实验分析，以表征系统的性能。使用制造的MRA进行实验，该MRA具有4096个可配置的辐射图案。研究了基于MRA的无源自干扰抑制方法，并对MRA训练开销进行了详细分析。此外，还提出了一种基于启发式的方法来减少MRA训练开销。实验结果表明，在典型的室内环境下，在1%的训练开销下，自干扰消除效果达到95dB。实验表明，95dB的自干扰消除是足够的90%的全双工速率改善相比，半双工系统。
2014-05-29 cs.IT math.IT
Generalized Diversity-Multiplexing Tradeoff of Half-Duplex Relay Networks
分集复用权衡已被广泛研究，以量化的错误和速率性能方面的不同中继策略的好处。然而，即使在一个单一的半双工继电器的情况下，这似乎充分的特点，影响并不清楚。当假设系统中的所有信道都是独立且相同的衰落时，已知中继侦听通信总持续时间的一半并发送与量化映射和转发中继（静态QMF）相结合的第二半的固定调度来实现全双工性能[1]。然而，当源和目的地之间没有直接链路时，需要动态解码转发（DDF）策略[2]。我们不清楚这两个结论中的哪一个会适用于一个不那么理想化的设置，在这个设置中，直接联系既不可能像其他联系那样强，也不可能完全不存在。在本文中，我们提供了一个广义的分集复用权衡的半双工中继信道，占不同的信道强度和恢复两个早期的结果作为两个特殊情况。我们表明，这两种策略是足够的，以实现跨所有信道配置的分集复用的权衡，通过表征最好的可实现的权衡时，信道状态信息（CSI）是唯一可用的接收机（CSIR）。然而，对于一般的中继网络，我们表明，这两个计划通过一个动态QMF策略的泛化需要达到最佳性能。
2013-05-15 cs.IT math.IT
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。
2016-02-08 cs.IT math.IT
Efficiently Finding Simple Schedules in Gaussian Half-Duplex Relay Line Networks
由于需要考虑的收听/发送网络状态的指数数量，最优地操作高斯半双工（HD）中继网络的问题是具有挑战性的。最近的结果表明，对于具有N个中继的高斯HD网络类，总是存在一个简单的调度，即，具有至多N +1个活动状态，这对于近似（即，直到恒定间隙）容量表征。本文研究如何有效地找到这样一个简单的时间表线网络。为此，多项式时间算法的设计和证明输出一个简单的时间表，达到近似的能力。该算法的关键成分是利用HD中的网络状态和图中的边着色之间的相似性。它还表明，该算法允许导出一个封闭形式的表达的近似能力的高斯线网络，可以评估分配和线性时间。此外，它是使用这种封闭形式，半双工路由问题是NP-难。
2017-06-21 cs.IT math.IT
Achievable Rates for the Fading Half-Duplex Single Relay Selection Network Using Buffer-Aided Relaying
在包括源、$M$半双工中继和目的地的半双工单中继选择网络中，在任何给定时间只有一个中继是活动的，即，只有一个中继接收或发送，而其它中继是不活动的，即，它们既不接收也不发送。该网络的容量，当所有的链路受到独立的慢时间连续衰落和加性高斯白噪声（AWGN），仍然是未知的，只有可实现的平均速率已在文献中报道到目前为止。在本文中，我们提出了新的可实现的平均速率为这个网络是大于最好的已知的平均速率。这些新的平均速率是通过缓冲器辅助中继协议实现的。由于开发的缓冲区辅助协议引入了无限的延迟，我们还设计了一个缓冲区辅助协议，它限制了在速率下降为代价的延迟。此外，我们讨论了建议的缓冲区辅助中继协议的实际实施，并表明他们不需要更多的资源比现有的中继选择协议的信道状态信息采集。
2015-04-09 cs.IT math.IT
The Diversity-Multiplexing Tradeoff of the Dynamic Decode-and-Forward Protocol on a MIMO Half-Duplex Relay Channel
动态解码转发协议的分集复用折衷的特征在于半双工三终端（m，k，n）中继信道，其中源、中继和目的地终端分别具有m、k和n个天线。它是作为一个简单的，两个变量，凸优化问题的解决方案，并解决了这个问题的特殊类别的中继信道，即（1，k，1）中继信道，（n，1，n）中继信道和（2，k，2）中继信道的封闭形式。此外，用于某类中继信道（诸如（m，k，n>k）信道）的折衷曲线与用于全双工信道的解码和转发协议的折衷曲线相同，而对于其他类信道，它们在高复用增益处略低。我们的研究结果还表明，对于某些类别的中继信道和低复用增益的动态解码和转发协议协议的多样性订单大于静态压缩和转发协议，这反过来又被称为权衡所有{ \em静态}半双工协议的最优。通常，动态解码和转发协议具有与静态压缩和转发协议相当的性能，与动态解码和转发协议不同，静态压缩和转发协议需要中继节点处的全局信道状态信息。其性能也接近于全双工中继信道上的解码转发协议的性能，从而指示半双工约束可以通过中继的动态操作来补偿，其中中继基于源中继信道质量从接收模式切换到发送模式。
2010-08-09 cs.IT math.IT
Bilayer Protograph Codes for Half-Duplex Relay Channels
尽管中继码的设计取得了令人鼓舞的进展，但仍存在一些重要的挑战。许多现有的LDPC中继码是针对固定信道条件严格优化的，并且在没有对码进行广泛的重新优化的情况下不容易适应。一些具有高编码复杂度，并且一些需要长块长度来接近容量。本文提出了一种高性能的基于原型图的LDPC编码方案的半双工中继信道，同时解决几个重要问题：结构化编码，允许易于设计，低编码复杂度，嵌入式结构，方便适应各种信道条件，性能接近容量与合理的块长度。的编码结构的多中继网络的应用程序进行了演示。最后，一个简单的新方法来评估端到端的中继编码系统的错误性能的开发和使用突出的性能所提出的代码。
2013-02-19 cs.IT math.IT
Cooperative Multiplexing in the Multiple Antenna Half Duplex Relay Channel
已经提出了终端之间的协作以提高无线通信的可靠性和吞吐量。虽然最近的工作已经表明，中继合作提供了增加的多样性，增加复用增益超过直接链路提供的，在很大程度上还没有探索。在这项工作中，我们表明，合作复用增益可以通过使用半双工中继实现。我们捕获终端之间的相对距离在高SNR分集复用权衡（DMT）框架。DMT性能的特点，然后为一个网络具有单天线半双工中继之间的单天线源和双天线的目的地。我们的研究结果表明，可实现的复用增益使用合作可以大于直接链路，是源和中继之间的相对距离的函数相比，目的地。此外，对于小于1的复用增益，中继监听1/3时间和发送2/3时间的简单方案可以实现2 × 2 MIMO DMT。
2009-01-15 cs.IT math.IT
The Approximate Optimality of Simple Schedules for Half-Duplex Multi-Relay Networks
在ISIT '12梵天，Özgür和Fragouli证实，在半双工钻石中继网络中，（没有直接源-目的地链路并且具有$N$非干扰中继的高斯噪声网络）近似最优的中继调度（在所有信道增益上均匀地在恒定间隙内实现割集上限）存在至多$N+1$活动状态（在$2^N$可能的中继器重复发送配置中，只有$N+1$具有严格正概率）。这样的中继调度策略被认为是简单的。在ITW '13中，我们证明了简单的中继策略对于任何半双工高斯多中继网络都是最优的，也就是说，简单的调度不是菱形网络稀疏拓扑的结果。在本文中，我们正式证明超越高斯网络的猜想。特别是，对于任何无记忆的半双工$N$-中继网络与独立的噪声和独立的输入是近似最佳的割集上界，最佳的时间表存在与最多$N+1$活动状态。证明的关键步骤是利用次模函数的Lovász扩张写出次模函数的最小值，并利用次模多面体的贪心算法突出最优解的结构性质.这与最小-最大问题的鞍点性质和线性规划中最优基本可行解的存在性一起证明了这一主张。
2014-10-27 cs.IT math.IT
On the Secrecy Capacity of a Full-Duplex Wirelessly Powered Communication System
在本文中，我们研究了一个点对点，全双工（FD）无线供电的通信系统中存在一个被动窃听（EVE）的保密能力。所考虑的系统是由一个能量发射器（ET），一个能量收集用户（EHU），和一个被动EVE。ET发射射频能量，用于为EHU供电以及在EVE处产生干扰。EHU使用从ET收集的能量将机密消息传输回ET。由于FD操作模式，EHU和ET都受到自干扰，这在两个节点处具有不同的影响。特别地，自干扰损害了ET处接收到的消息的解码，同时它充当EHU处的附加能量源。对于这个系统模型，我们推导出的保密能力的上限和下限。对于下界，我们提出了一个简单的可扩展性方案。我们的数值计算结果表明显着的改善，可实现的保密率时，所提出的通信方案是针对其半双工对应，即使在ET的实际自干扰值。
2019-08-26 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Wireless Ad Hoc Networks Under A Hybrid Full-/Half-Duplex Receiver Deployment Strategy
本文研究了无线自组织网络中存在大量合法收发机和窃听者的物理层安全问题。提出了一种混合全双工/半双工接收机部署策略，通过让一部分合法接收机工作在全双工（FD）模式下发送干扰信号以迷惑窃听者，并让其他接收机工作在半双工模式下只接收他们想要的信号，来保护合法传输。本文的目的是选择适当的分数FD接收机，以实现最佳的网络安全性能。推导了任意合法链路的连接中断概率和保密中断概率的精确表达式和易于处理的近似表达式，并在此基础上分别优化了区域安全链路数、全网保密吞吐量和全网保密能量效率。进一步发展了对最优分数的各种见解，并在完全自干扰消除或密集网络中导出了其封闭形式的表达式。研究结果表明，FD接收机的数量在可靠性和保密性之间产生了重要的权衡，所提出的策略可以显著提高网络的安全性能。
2017-03-27 cs.IT math.IT
Half-Duplex Routing is NP-hard
路由是一种广泛使用的方法，在许多部署的无线ad-hoc网络中，从源节点到目的地节点传输信息。目前的路由算法都是为了有效地找到具有最大全双工（Full-Duplex，FD）容量的路径/路由，而FD容量是由路径中点对点链路容量中的最小值给出的，如果所选路径中的节点工作在半双工（Half-Duplex，HD）模式，那么这种方法可能是次优的。最近，HD线路网络的容量（直到仅取决于路径中的节点的数量的恒定间隙），即，一条路径）已被证明是等于最小的谐波平均值的两个连续的链路在路径中的容量的一半.本文问的问题，是否有可能设计一个多项式时间的算法，有效地找到路径与最大的HD容量的中继网络。这个寻找路径的问题通常是NP困难的。然而，如果网络中的圈数是节点数的多项式，那么确实可以设计多项式时间算法。
2017-08-10 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Two-Hop Half-Duplex Relay Channel
虽然广泛的调查，两跳半双工（HD）中继信道的容量没有完全理解。特别是，一个容量表达式，可以很容易地评估是不可用的，一个显式的编码方案，实现的能力也是未知的。在本文中，我们推导出一个新的表达式的两跳HD中继信道的容量通过简化先前推导的逆表达式。与以前的结果相比，新的容量表达式可以很容易地评估。此外，我们提出了一个明确的编码方案，实现的能力。为了实现该容量，中继器不仅通过发送携带信息的符号来向目的地发送信息，而且还通过在接收期间由于中继器的静默而产生的零符号来发送信息。作为例子，我们分别计算了源-中继和中继-目的链路都是二进制对称信道（BSC）和加性高斯白噪声（AWGN）信道时两跳HD中继信道的容量，并在数字上将容量与由传统中继实现的速率进行比较，在传统中继中，中继以逐码字的方式接收和发送，以码字的方式发送，并且以严格交替的方式在接收和发送之间切换。我们的数值结果表明，BSC和AWGN链路的两跳HD中继信道的容量显着大于与传统的中继实现的速率。
2015-11-17 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Two-Hop Half-Duplex Relay Channel
虽然广泛的调查，两跳半双工（HD）中继信道的容量没有完全理解。特别是，一个容量表达式，可以直接评估是不可用的，一个显式的编码方案，实现的能力也是未知的。在本文中，我们推导出一个新的表达式的两跳HD中继信道容量的基础上简化的逆。与以前的结果相比，这个容量表达式可以很容易地评估。此外，我们提出了一个明确的编码方案，实现的能力。为了实现该容量，中继器不仅通过发送携带信息的符号来向目的地发送信息，而且还通过在接收期间由于中继器的静默而产生的零符号来发送信息。作为例子，我们分别计算了源-中继和中继-目的链路都是二进制对称信道（BSC）和加性高斯白噪声（AWGN）信道时两跳HD中继信道的容量，并且在数字上将容量与由传统中继实现的速率进行比较，其中中继以码字方式接收和发送，以码字的方式发送，并且以严格交替的方式在接收和发送之间切换。我们的数值结果表明，BSC和AWGN链路的两跳HD中继信道的容量显着大于与传统的中继实现的速率。
2015-10-12 cs.IT math.IT
