Improper Signaling for Virtual Full-Duplex Relay Systems
虚拟全双工（VFD）是一种功能强大的解决方案，可以补偿半双工中继的速率损失，而无需具有全双工能力的节点。中继间干扰（IRI）对VFD中继系统的运行提出了挑战。最近，在VFD的两个继电器处采用不适当的信令，以通过对两个继电器施加相同的信号特性来减轻IRI。为了进一步提高可达速率性能，采用了非对称分时VFD中继系统，在半双工中继上采用不同的非正常信号。这三个设计参数的联合调整提高了在不同IRI范围和不同中继位置处的可实现速率性能。广泛的仿真结果和分析，以显示所提出的系统的可实现的速率增益，并了解系统的行为。
2017-02-14 cs.IT math.IT
Half-Duplex or Full-Duplex Relaying: A Capacity Analysis under Self-Interference
本文从可达速率的角度比较了多天线半双工和全双工中继。全中继操作需要中继处的额外资源，诸如天线和RF链，以用于自干扰消除。使用残余自干扰的实际模型，计算中继具有与半双工情况相同数量的天线或相同数量的RF链的情况下的全双工可实现速率和自由度，并与它们的半双工对应物进行比较。结果表明，在中继功率缩放是必要的，以最大限度地提高自由度在全双工模式。
2013-03-11 cs.IT math.IT
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。
2017-08-13 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
Impact of Received Signal on Self-interference Channel Estimation and Achievable Rates in In-band Full-duplex Transceivers
在本文中，我们分析了影响的校准周期，或缺乏，在数字域的带内全双工无线电收发机的自干扰信道估计。特别地，我们考虑必须在没有单独的校准周期的情况下执行信道估计的情况，这意味着从估计的角度来看，感兴趣的接收信号将充当额外的噪声源。我们将明确分析其影响，并量化参数估计方差或样本量的增加，如果要实现与单独校准周期类似的信道估计精度。此外，我们还将分析校准周期或校准周期的缺失如何影响总体可实现速率。全波形模拟，然后用于确定所获得的结果的有效性，以及提供有关的可实现的速率的数值结果。它示出，即使在参数样本量的大幅增加是必需的，如果没有校准期，可实现的速率仍然是可比的两种情况。
2014-09-04 cs.IT math.IT
Optimal Signaling of MISO Full-Duplex Two-Way Wireless Channel
我们在一个多输入单输出（MISO）全双工双向信道的自干扰模型，并评估可实现的速率区域。我们制定的边界的可实现率区域称为帕累托边界的一个家庭的耦合，非凸优化问题。我们的主要贡献是解耦和重新制定原来的非凸优化问题的一个家庭的凸半定规划问题。对于MISO全双工双向信道，我们证明了波束成形是一种最优的传输策略，可以达到帕累托边界上的任何点。此外，我们提出了一个封闭形式的表达的最佳波束成形的权重。在我们的数值例子中，我们量化的增益在所提出的波束成形的可实现的速率在迫零波束成形。
2015-01-17 cs.IT math.IT
Sum Secrecy Rate in MISO Full-Duplex Wiretap Channel with Imperfect CSI
本文研究了在MISO（multiple-input-single-output）{ \em full-duplex}窃听信道中，存在被动窃听者和不完全信道状态信息（CSI）时的可达和保密率.我们假设参与全双工通信的用户具有多个发射天线，并且用户和窃听者各自具有单个接收天线。用户具有各自的发射功率约束。它们还发射干扰信号以提高保密率。通过最大化最坏情况下的和保密率，得到了可实现的完美保密率域。我们还得到了相应的发送协方差矩阵与消息信号和干扰信号。数值结果表明，不完美的CSI上的可实现的保密率区域的影响。
2015-03-25 cs.IT math.IT
Achievable Sum Rates of Half- and Full-Duplex Bidirectional OFDM Communication Links
虽然全双工（FD）传输具有使系统容量加倍的潜力，但其实质性益处可能被实际收发器的自干扰（SI）和非理想性所抵消。在本文中，我们研究了半双工（HD）和FD传输的正交频分复用（OFDM），其中的非理想性考虑的可达和速率（ASR）。考虑了四种传输策略，即具有均匀功率分配（UPA）的HD、具有非UPA（NUPA）的HD、具有UPA的FD和具有NUPA的FD。对于四种传输策略中的每一种，制定优化问题以最大化其ASR，并相应地导出具有低复杂度的（次优/最优）解决方案。针对对称频率平坦/选择性信道和非对称频率选择性信道这三种典型信道进行了性能评估和比较。结果表明，所提出的解决方案的HD和FD传输可以实现接近最佳的性能。对于FD传动，在典型条件下可以得到最优解。此外，几个观察上的ASR性能的HD和FD传输。
2016-04-26 cs.IT math.IT
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。
2015-04-23 cs.IT math.IT
Full Duplex Wireless Communications for Cognitive Radio Networks
动态频谱接入作为认知无线电网络（CRN）中的一个关键技术，需要对动态频谱接入进行精心设计，以最小化对\emph{primary}（licensed）用户的干扰和时延。动态频谱接入中的主要挑战之一是确定\emph{secondary}（未许可）用户何时可以使用频谱。特别地，当次用户正在使用频谱时，如果主用户变得活跃以使用频谱，则次用户通常难以即时检测到主用户，从而对主用户造成意外的干扰和延迟。次用户不能立即检测到主用户的存在，因为次用户不能在其传输的同时检测到频谱。为了解决这个问题，我们提出了全双工无线通信方案的CRN。特别是，我们采用的干扰消除（AC），射频干扰消除（RIC），和数字干扰消除（DIC）技术的次要用户，使次要用户可以扫描活动的主要用户，而它正在发送。一旦检测到主用户的存在，次用户将立即释放频谱，以避免对主用户的干扰和延迟。分析了全双工无线CRN中主用户的丢包率，并与半双工无线CRN中主用户的丢包率进行了比较。我们的分析和模拟表明，使用我们开发的无线全双工CRN，与使用半双工CRN的主用户相比，主用户的分组丢失率可以显着降低。
2011-04-30 cs.IT math.IT
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。
2010-01-03 cs.IT math.IT
Adaptive Full Duplex Communications in Cognitive Radio Networks
在本文中，我们提出了一种新的自适应方案，在认知无线电网络中的二次用户（SU）的全双工通信。次级网络以三种模式操作：协作感测（CS）、全双工发送和感测（FDTS）以及全双工发送和接收（FDTR）。在CS模式下，次节点通过一种新的协作MAC协议检测主用户（PU）的活动，并决定系统在随后的频谱空洞中的操作模式。在FDTS模式中，SU之一在向另一节点发送的同时连续地感测PU活动。在FDTR模式中，SU将以异步全双工（FD）方式双向通信，具有减小的最大和平均冲突持续时间。推导了SU网络的冲突概率、平均冲突持续时间和累积冲突持续时间以及吞吐量的解析闭合形式，并通过仿真验证了所提出的协议在上述度量方面的性能、其有效性以及与传统的感知和传输方法相比的优势
2017-10-16 cs.IT cs.NI math.IT
Full-Duplex Relay Selection in Cognitive Underlay Networks
在这项工作中，我们分析了频谱共享网络中全双工中继选择（FDRS）的性能。与半双工中继相反，全双工中继（FDR）使得能够在辅助中继处同时监听/转发，从而允许更高的频谱效率。然而，由于源和中继同时在FDR中发送，所以它们在主接收机处的叠加信号现在应该满足现有的干扰约束，这可以显著地限制辅网络吞吐量。在这方面，中继选择可以提供足够的解决方案来提高次级吞吐量，同时满足强加的干扰限制。我们首先分析了机会FDRS与残余自干扰（RSI）的性能，推导出精确的累积分布函数的端到端的信号与干扰加噪声比Nakagami-m衰落。我们还评估了提供的中继选择不同的全双工合作计划中存在/不存在的直接源-目的地链路的分集增益。当所采用的RSI链路增益模型是次线性的中继功率，这与最近的研究结果相一致，我们表明，显着的分集增益可以恢复，即使在存在干扰的直接链路。其次，我们评估端到端的FDRS的性能与干扰的限制，由于存在一个主接收机。最后，通过数值模拟验证了所提出的精确的理论结果。
2017-09-30 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
Distributed MAC Protocol Design for Full-Duplex Cognitive Radio Networks
在本文中，我们考虑全双工认知无线电网络（FDCRN）的媒体访问控制（MAC）协议设计。我们的设计利用了这样一个事实，即全双工（FD）次要用户（SU）可以同时执行频谱感测和接入，这使他们能够在传输过程中检测主用户（PU）的活动。所开发的FD MAC协议采用与802.11 MAC协议中相同的标准退避机制。然而，我们建议在数据传输阶段采用帧分段来及时检测活动PU，其中每个数据分组被分成多个片段，并且活动SU在每个数据片段的末尾进行感测检测。然后，我们开发了一个数学模型来分析所提出的FD MAC协议的吞吐量性能。此外，我们提出了一种算法来配置的MAC协议，使有效的自干扰管理和感知开销控制可以实现。最后，数值结果来评估我们的设计的性能，并证明了吞吐量的提高相比，现有的半双工（HD）认知MAC协议。
2015-06-27 cs.IT cs.NI math.IT
On the Gaussian Interference Channel with Half-Duplex Causal Cognition
本文研究了半双工因果认知的两用户高斯干扰信道。该信道模型由共享公共无线信道的两个源-目的地对组成。其中一个源（称为认知源）通过噪声链路无意中听到另一个源（称为主源），因此可以帮助发送主源的数据。由于实际的限制，认知源被假定为工作在半双工模式，也就是说，它不能同时发送和接收。该模型比经典的信息论认知信道模型更适用于实际的认知无线电系统，其中认知源被假设为具有主消息的非因果知识。考虑不同的网络拓扑，对应于不同的干扰场景：（i）干扰对称场景，其中两个目的地都在两个源的覆盖区域中，因此受到干扰，以及（ii）干扰非对称场景，其中一个目的地不受干扰。对于每种拓扑结构，通过首先导出广义自由度（gDoF）或高SNR机制中的“和容量预对数”，然后示出相对简单的编码方案来研究和速率性能，所述编码方案对于任何SNR在恒定比特数内实现和速率上限。最后，将信道的gDoF与非合作干扰信道的gDoF和非因果认知信道的gDoF进行比较，以分别确定半双工因果认知在实践中无用或达到其理想极限的参数范围。
2014-02-07 cs.IT math.IT
Achievable Rates of Buffer-Aided Full-Duplex Gaussian Relay Channels
我们推导出封闭形式的表达式的缓冲器辅助全双工（FD）多输入多输出（MIMO）高斯中继信道的可达速率。在应用自干扰抑制技术之后，FD中继仍然遭受残余自干扰（RSI）。我们调查两种情况下的一个慢RSI信道的RSI是固定的整个码字，和一个快速RSI信道的RSI从一个符号持续时间内的码字改变到另一个。我们表明，RSI可以完全消除慢RSI的情况下，FD继电器配备有缓冲器，而快速RSI不能被消除。对于固定速率的数据传输场景，我们推导出最佳的传输策略，应采取的源节点和中继节点，以最大限度地提高系统的吞吐量。我们通过模拟验证我们的分析结果。
2017-08-02 cs.IT cs.NI math.IT
Achievable rate regions for bi-directional relaying
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。在本文中，我们推导出四个新的半双工协议，并比较这些现有的半双工协议和外部边界的可实现的速率区域。在时间上，我们的协议包括两个或三个阶段。在两阶段协议中，两个用户在第一阶段期间同时发送，并且中继器在第二阶段期间单独发送，而在三阶段协议中，两个用户顺序地发送，随后是来自中继器的发送。中继可以转发信息的四种方式之一，我们概述了现有的放大和转发（AF），解码和转发（DF）和压缩和转发（CF）中继方案，并介绍了新的混合转发方案。后者是一个方向上的CF和另一个方向上的DF的组合。我们得出可实现的速率区域的CF和混合中继方案的两个和三个阶段的协议。在这项工作的最后一部分，我们提供了一个全面的治疗8可能的半双工双向中继协议在高斯噪声，获得各自的可实现的速率区域，外边界，以及它们的相对性能在不同的SNR和中继几何。
2009-05-15 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
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
2011-07-29 cs.IT math.IT
Full-Duplex Cooperative Cognitive Radio Networks with Wireless Energy Harvesting
提出并分析了一种新的具有无线能量收集功能的全双工协作认知无线电网络。我们认为次级接收器配备有FD无线电并且充当FD混合接入点（HAP），其旨在从其相关联的EH次级发射器（ST）收集信息并且中继信号。假设ST配备有EH单元和可充电电池，使得其可以从由主发射器（PT）和HAP发射的射频（RF）信号收集和积累能量。我们开发了一种新的合作频谱共享（CSS）协议所考虑的系统。在所提出的协议中，由于其FD能力，HAP可以同时接收PT的信号并发送能量承载信号以给ST充电，或者同时转发PT的信号并接收ST的信号。我们推导出解析表达式的可实现的吞吐量的主要和次要的链接通过表征的ST电池的动态充电/放电行为作为一个有限状态马尔可夫链。我们提出的数值结果来验证我们的理论分析，并证明了所提出的协议的优点，其非合作对应。
2017-03-20 cs.IT math.IT
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。
2014-11-21 cs.IT math.IT
Resource Allocation for IRS-assisted Full-Duplex Cognitive Radio Systems
本文研究了智能反射面辅助全双工认知无线电系统的资源分配设计。具体地，辅网络采用FD基站（BS）来同时服务多个半双工下行链路（DL）和上行链路（UL）用户。部署IRS以增强次级网络的性能，同时帮助减轻对主用户（PU）造成的干扰。联合优化FD BS处的DL发射波束成形向量和UL接收波束成形向量、UL用户的发射功率以及IRS处的相移矩阵，以最大化次系统的总和速率。考虑到PU的信道状态信息（CSI）和它们的最大干扰容限的不完全知识，设计任务被制定为非凸优化问题。由于最大干涉公差约束是棘手的，我们应用一个安全的近似转换成凸约束。为了有效地处理由此产生的近似优化问题，这仍然是非凸的，我们开发了一个迭代块坐标下降（BCD）为基础的算法。该算法利用半定松弛，惩罚方法，和逐次凸逼近，并保证收敛到一个稳定点的近似优化问题。我们的仿真结果不仅表明，所提出的方案产生了显着更高的系统和率的次级系统比几个基线方案，但也证实了其对CSI的不确定性的鲁棒性。此外，我们的研究结果说明了巨大的潜力，IRS管理各种类型的FD认知无线电网络中出现的干扰。
2020-03-16 cs.IT math.IT
Signaling Design of Two-Way MIMO Full-Duplex Channel: Optimality Under Imperfect Transmit Front-End Chain
我们推导出最佳的多输入多输出（MIMO）全双工双向信道下的不完美的发射前端链的信令。我们使用博弈论的方法，在那里我们专注于帕累托边界的可实现的速率区域和纳什均衡（NE）的通道的双向速率的特征。对于MISO全双工双向信道，我们证明了波束成形是一种最优的传输策略，可以达到帕累托边界上的任何点。此外，我们提出了一个封闭形式的表达的最佳波束成形的权重。在我们的数值例子中，我们量化的增益在所提出的波束成形的可实现的速率在迫零波束成形。对于一般的MIMO全双工信道，我们建立了NE的存在性和NE的唯一性的条件。然后，我们提出了一个迭代注水算法，这是能够达到NE。通过仿真，找到了自干扰电平的阈值，在该阈值以下，全双工网元的性能优于半双工TDMA。
2015-06-01 cs.IT math.IT
Optimizing DF Cognitive Radio Networks with Full-Duplex-Enabled Energy Access Points
随着射频能量收集技术的发展，无线供电的协作认知无线电网络（CCRN）在提高频谱利用率的同时，也激发了主、次系统之间的联合信息和能量合作，引起了人们极大的兴趣。专用能量波束成形（EB）旨在弥补无线功率传输（WPT）的低效率，然而，这引起带外EH阶段，从而导致低协作效率。为了解决这个问题，在本文中，我们考虑了一种新的RF EH CCRN辅助全双工（FD）使能的能量接入点（EAP），可以合作无线充电的次级发射机（ST），同时在第一传输阶段接收主发射机（PT）的信号，并在第二传输阶段执行解码和转发（DF）中继。我们研究了一个加权和速率最大化问题的发射功率约束以及总成本约束，使用连续凸逼近（SCA）技术。一个迫零（ZF）为基础的次优方案，只需要本地CSI的EAP，以获得其最佳的接收波束成形。各种权衡之间的加权和率和其他系统参数提供的数值结果，以证实所提出的解决方案对基准的有效性。
2017-03-28 cs.IT math.IT
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。
2005-06-07 cs.IT math.IT
Design and Optimal Configuration of Full-Duplex MAC Protocol for Cognitive Radio Networks Considering Self-Interference
在本文中，我们提出了一种自适应媒体访问控制（MAC）协议的全双工（FD）认知无线电网络中，FD次要用户（SU）执行信道竞争，其次是并发的频谱感知和传输，传输只有最大功率在两个不同的阶段（称为FD感测和传输阶段，分别）在每个竞争和访问周期。提出的FD认知MAC（FDC-MAC）协议不需要SU之间的同步，它有效地利用频谱，并减轻FD收发器中的自干扰。然后，我们开发了一个数学模型来分析FDC-MAC协议的吞吐量性能，其中半双工（HD）传输（HDTx）和FD传输（FDTx）模式被认为是在传输阶段。然后，我们研究了FDC-MAC配置优化通过自适应控制频谱感知持续时间和发射功率电平在FD感测阶段，我们证明了存在最佳的感测时间和发射功率，以实现最大的吞吐量，我们开发了一种算法来配置建议FDC-MAC协议。大量的数值结果来说明最佳FDC-MAC配置的特性和协议参数和自干扰消除质量对吞吐量性能的影响。此外，我们证明了显着的吞吐量增益的FDC-MAC协议相对于现有的半双工MAC（HD MAC）和单级FD MAC协议。
2015-12-11 cs.IT cs.NI math.IT
Multi-Antenna Relaying and Reconfigurable Intelligent Surfaces: End-to-End SNR and Achievable Rate
在这份报告中，我们总结了端到端的信噪比和速率的半双工，全双工，放大和转发，解码和转发中继辅助通信，以及信噪比和速率的新兴技术称为可重构智能表面。
2019-08-31 cs.IT eess.SP 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 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
Listen-and-Talk: Full-duplex Cognitive Radio Networks
在传统的认知无线电网络中，次用户（SU）通常通过两阶段“先说后做”（LBT）协议接入主用户（PU）的频谱，即，SU在第一阶段中感知频谱空洞，然后在第二阶段中发送。在本文中，我们提出了一种新的“通话”（LAT）协议的全双工（FD）技术的帮助下，允许SU同时感测和访问的空闲频谱。分析了提出的LAT协议的感知性能和SU的吞吐量。我们发现，由于FD引起的自干扰，增加SU的发射功率并不总是有利于SU的吞吐量，这意味着存在一个功率吞吐量权衡。此外，尽管LAT协议遭受自干扰，但它允许更长的传输时间，而传统LBT协议的性能受到信道空间校正和相对较短的传输周期的限制。为此，我们还提出了一种自适应方案，以提高SU的吞吐量之间的LAT和LBT协议切换。数值结果验证了所提出的方法和理论结果。
2014-07-13 cs.IT cs.NI math.IT
Comments on "Achievable Rates in Cognitive Radio Channels"
在一篇关于两用户认知干扰信道（CIC）的信息论分析的重要论文中，Devroye等人提出了两用户离散无记忆CIC的可实现速率区域。Devroye等人提出的编码方案是正确的，但不幸的是，由于在解码和错误概率分析中出现了一些错误，在导出的可达速率区域中的一些速率项是不正确的（实际上是不完整的）。我们纠正并完成了错误的速率项，从而表明纠正后的可达速率区域包括中给出的速率区域。
2015-09-21 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
Performance Analysis for Training-Based Multi-Pair Two-Way Full-Duplex Relaying with Massive Antennas
研究了一种多对双向放大转发中继系统，其中多对全双工用户通过一个具有大量天线的全双工中继进行服务，中继采用最大比合并/最大比传输（MRC/MRT）处理。首先利用正交导频方案和最小二乘法估计信道状态信息（CSI）。当中继天线的数量是有限的，我们推导出一个近似的和速率表达式，这是一个很好的预测遍历和速率，特别是在大量的天线。然后采用另一种导频方案估计每个用户对的复合CSI，以减少信道估计的导频开销，从而得到相应的可达速率表达式。我们分析了这两种导频方案的可实现速率，然后展示了这两种方法的相对优点。在此基础上，分别基于和速率最大化和最大最小公平性准则，提出了用户和中继的功率分配策略。最后，数值结果验证了分析结果的准确性，并显示所提出的功率分配所取得的性能增益。
2016-12-14 cs.IT math.IT
On the Achievable Rate Regions for a Class of Cognitive Radio Channels: Interference Channel with Degraded Message Sets with Unidirectional Destination Cooperation
本文研究了认知无线电信道中单向目的地协作所带来的容量增益。我们提出了一种新的信道，干扰信道与降级的消息集与单向目的地合作（IC-DMS-UDC），允许认知无线电的接收机（次要用户）参与中继的信息为主系统（合法用户）。我们的主要结果是开发了一个可实现的速率区域，它结合了凝胶的fand-Pinkser编码与部分解码和转发策略中采用的中继信道。在高斯的情况下，该区域的数值评估也提供了证明的改进。
2010-08-05 cs.IT math.IT
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。
2010-09-09 cs.IT math.IT
Power Control and Relay Selection in Full-Duplex Cognitive Relay Networks: Coherent versus Non-coherent Scenarios
该文研究了全双工认知中继网络中的功率控制和中继选择问题，其中次用户中继可以同时接收和转发来自次用户源的信号。我们研究非连贯和连贯的场景。在非相干情况下，SU中继器转发来自SU源的信号而不调节相位，而在相干情况下，SU中继器在转发信号时调节相位以最小化主用户（PU）接收器处的干扰。我们考虑的问题，最大限度地提高传输速率从SU源到SU目的地的干扰约束在PU接收机和功率约束在SU源和SU中继。我们开发低复杂度和高性能的联合功率控制和中继选择算法。所提出的算法的优越性能进行了确认，使用广泛的数值评估。特别是，我们证明了在SU继电器（即，相干机制相对于非相干机制的增益）。
2017-03-04 cs.IT cs.NI math.IT
An Achievable Rate Region for Cognitive Radio Channel With Common Message
研究了基于公共消息的认知无线电信道（CRCC）.在该信道中，类似于认知无线电信道（CRC），我们有一个认知用户，该认知用户对主消息具有完全的非因果知识，并且类似于具有公共消息的干扰信道（ICC），两个发射机处的信息源在统计上是相关的，并且两个发射机不仅需要向其对应的接收机发送私有消息，而且需要向其对应的接收机发送某些公共消息。通过使用一个特定的组合的叠加编码，合并方案和同时解码，我们提出了一个统一的可实现的速率区域的CRCC，其中包括几个现有的结果CRC，ICC，干扰信道没有公共消息（IC），强干扰信道和复合多址信道与公共信息（SICC和CMACC）。
2011-08-10 cs.IT math.IT
Interference and X Networks with Noisy Cooperation and Feedback
在发射机处没有瞬时信道状态信息（CSI）的情况下，研究了高斯$K$ -用户干扰和$M\times K$ X信道。首先，假设CSI在有限延迟（延迟CSIT）之后被反馈到所有节点，并且此外，发射机以全双工模式操作，即，它们可以同时发送和接收。在上述假设下，这些通道的自由度（DoF）上获得了可验证的结果。观察到，与无CSIT和全CSIT模型相比，当CSIT被延迟时，具有全双工发射机协作的两个信道的可实现DoF大于在没有发射机协作的情况下它们的DoF上的最佳可用可实现结果。我们的研究结果是第一个表明，全双工发射机合作可以潜在地提高延迟CSIT的信道自由度。然后，考虑具有输出反馈的$K$ -用户干扰和$K\times K$ X信道，其中每个接收机的信道输出被因果地反馈到其对应的发射机。当$K$ -用户干扰信道中的$K>5$和$K\times K$ X信道中的$K>2$时，我们的输出反馈可实现的结果证明了与具有全双工延迟CSIT的结果相比的严格的DoF改进。接下来，研究了延迟CSIT和输出反馈的组合，称为香农反馈，并且当K=5或$K>6$时，在$K$ -用户干扰信道中，以及当$K>2$时，在$K\times K$ X信道中，实现了与输出反馈模型相比严格更高的DoF。虽然严格大于1，并随着网络的大小而增加，本文研究的所有模型中的可实现的自由度接近极限值不大于2。
2012-05-16 cs.IT math.IT
Asymmetric Degrees of Freedom of the Full-Duplex MIMO 3-Way Channel with Unicast and Broadcast Messages
在本文中，我们描述了非对称的总自由度（DoF）的多输入多输出（MIMO）3路信道。每个节点都有一个单独的天线全双工MIMO收发器，具有不同数量的天线，其中每个天线可以被配置用于信号发送或接收。我们研究这个系统下的两个消息配置;第一个配置是当每个节点有两个单播消息传递到其他两个节点，而第二个配置是当每个节点有两个单播消息以及一个广播消息传递到其他两个节点。对于每种配置，我们首先推导出系统总自由度的上限。割集界结合基因辅助界推导出可实现的总自由度的特征。之后，我们分析得出的最佳数量的发射和接收天线在每个节点，以最大限度地提高系统的总自由度，在每个节点的天线总数。最后，每个配置的可实现的方案构造。所提出的方案主要是基于迫零和零空间发射波束成形。
2016-07-31 cs.IT math.IT
A Greedy Omnidirectional Relay Scheme
针对全源全播问题，提出了一种贪婪全向中继方案，并得到了相应的可达速率域。首先讨论了一般离散无记忆信道模型，然后应用到加性高斯白噪声（AWGN）模型，全双工和半双工模式。
2009-02-17 cs.IT math.IT
Multi-Channel MAC Protocol for Full-Duplex Cognitive Radio Networks with Optimized Access Control and Load Balancing
在本文中，我们提出了一个多信道全双工媒体访问控制（MAC）协议的认知无线电网络（MFDC-MAC）。我们的设计利用的事实，全双工（FD）的次要用户（SU）可以执行频谱感知和访问的同时，我们采用随机动态信道选择的信道之间的负载均衡和标准的退避机制的竞争解决方案在每个可用的信道。然后，我们开发了一个数学模型来分析所提出的MFDC-MAC协议的吞吐量性能。此外，我们研究了协议配置优化，以最大限度地提高网络吞吐量，我们表明，这种优化可以在两个步骤中进行，即优化的接入和传输参数的每个信道和优化的信道选择概率的用户。这种优化旨在实现FD收发器的有效自干扰管理、感测开销控制以及信道之间的负载均衡。数值结果表明不同的协议参数的影响和参数优化的吞吐量性能的重要性，以及显着的性能增益相比，传统的设计所提出的设计。
2016-02-01 cs.DC cs.IT cs.NI
Achievable Rates of FDD Massive MIMO Systems with Spatial Channel Correlation
众所周知，具有i.i.d.与时分双工（TDD）系统相比，由于在发射机处获取信道状态信息（CSIT）的开销过大，因此，在本文中，我们研究了空间相关信道的FDD大规模MIMO系统的可达速率，考虑CSIT捕获维数损失，CSIT的不完善性和正则化迫零线性预编码器。通过合理设计下行信道训练序列和用户CSIT反馈码本，利用多用户空间信道相关性，优化了可达速率。我们比较我们的可实现的速率与TDD大规模MIMO系统，i.i.d. FDD系统和联合空分复用（JSDM）方案，通过基于流行的信道模型导出可实现速率的确定性等效。结果表明，基于所提出的特征空间信道估计方案，FDD系统和TDD系统之间的速率差距显着缩小，甚至在适度数量的基站天线接近。与JSDM方案相比，我们的方案实现了降维信道估计而无需信道预投影，并且在中等数量的天线和中等到大的信道相干时间下具有更高的吞吐量，尽管具有更高的计算复杂性。
2014-06-29 cs.IT math.IT
Power Allocation for Full-Duplex Relay Selection in Underlay Cognitive Radio Networks: Coherent versus Non-Coherent Scenarios
研究了全双工认知中继网络（FDCRNs）中的功率控制和中继选择问题，其中次用户（SU）中继可以同时接收来自SU源的数据并将其转发到SU目的地。我们研究非连贯和连贯的场景。在非相干情况下，SU中继转发来自SU源的信号而不调节相位;而在相干情况下，SU中继在转发信号时调节相位以最小化主用户（PU）接收器处的干扰。我们考虑的问题，最大限度地提高传输速率从SU源到SU目的地的干扰约束在PU接收机和功率约束在SU源和SU中继。然后，我们开发了一个数学模型来分析的数据率性能的FDCRN考虑在FD中继的自干扰效应。我们开发低复杂度和高性能的联合功率控制和中继选择算法。大量的数值结果来说明功率电平参数和自干扰消除质量的速率性能的影响。此外，我们证明了在SU继电器的相位调节的显着增益。
2017-03-04 cs.IT cs.NI math.IT
On Capacity and Optimal Scheduling for the Half-Duplex Multiple-Relay Channel
我们研究了半双工多中继信道（HD-MRC），其中每个节点都可以发送或监听，但不能同时做这两件事。我们得到了一个容量上限的基础上的最大流最小割参数和可实现的传输速率的解码转发（DF）编码策略的基础上，离散无记忆的HD-MRC和相位衰落的HD-MRC。我们发现，上界和可实现的速率的函数的发送/监听状态（描述哪些节点发送和接收）。更准确地说，它们是不同状态的时间分数的函数，我们称之为时间表。我们制定的最优调度问题，找到一个最佳的时间表，最大限度地提高DF率。最优调度问题原来是一个极大极小优化，我们提出了一个算法的解决方案。我们证明了我们的方法在四节点多中继信道，在某些情况下获得封闭形式的解决方案。此外，我们表明，对于接收到的信噪比退化的相位衰落HD-MRC，最优调度问题可以简化为一个最大优化。
2012-07-17 cs.IT math.IT
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。
2012-07-27 cs.IT math.IT
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。
2008-08-14 cs.IT math.IT
The Two-Way Wiretap Channel: Achievable Regions and Experimental Results
这项工作认为，双向窃听信道中，两个合法的用户，爱丽丝和鲍勃，希望交换信息安全的存在下，一个被动的窃听夏娃。在全双工的情况下，每个节点可以同时发送和接收，我们获得了新的可实现的保密率区域的基础上，允许两个用户，以共同优化他们的信道前缀分布和装箱码本，除了密钥共享的想法。新的区域被证明是严格大于已知的一类广泛的离散无记忆和高斯信道。在半双工的情况下，用户只能在任何给定的自由度上发送或接收，我们引入了随机调度的思想，并建立了显着的增益，它提供了可实现的保密和速率。我们进一步开发了基于IEEE 802.15.4启用传感器板的实验设置，并使用该测试平台来表明，可以利用通信的双向性质，通过适当随机化的发射功率电平和传输时间表，在无噪声的前夕引入显着的模糊性。
2011-10-01 cs.IT math.IT
Towards Optimal Schemes for the Half-Duplex Two-Way Relay Channel
研究了小型全连通网络中的受限双向通信问题。该网络由三个节点组成，所有节点都可以访问具有半双工约束的公共信道。两个节点想要建立对话，而第三个节点可以协助双向传输过程。所有节点都事先同意传输协议，并且问题限于不允许对话编码器通过使用先前的接收信号来建立协作。该信道被称为受限半双工双向中继信道。在这里的信道的定义和可实现的速率的外界是由应用割集定理。这表明问题由六个部分组成。我们提出了一个传输协议，它考虑到所有可能的传输-接收配置的网络，并执行部分解码的消息在中继以及顺序解码的对话节点。通过使用随机码和次优译码器，得到了可达速率的两个内界。限制到建议的策略和固定的输入分布，它被认为是可能的，以确定最佳的传输方案相对于各种合理的目标，在低复杂性。与没有中继的双向通信相比，AWGN信道模型的仿真结果表明，可以同时提高两个对话消息的通信速率，并优于忽略可用直接路径的中继策略。
2014-09-04 cs.IT math.IT
Energy-Recycling Full-Duplex Radios for Next-Generation Networks
在这项工作中，一种新的能量回收单天线全双工（FD）无线电的设计，其中一个新的3端口元件，包括一个功率分配器和能量收集器之间的循环器和接收机（RX）链。该新元素的存在在频谱效率和能量消耗方面带来了优于现有技术的优点。特别地，它提供了执行输入信号的任意衰减的手段，这又增加了随后在RX链中采用的最先进的自干扰消除策略的有效性，以及通过非理想环行器泄漏的能量的不可忽略部分的再循环。该架构的性能进行了分析，在一个实际相关的4节点的情况下，其中2个节点工作在FD和2个节点在半双工（HD）。解析近似推导出的FD和HD无线电和FD无线电回收的能量进行传输的可实现的速率。数值模拟结果证实了这些推导的准确性。量化，可实现的速率增益高达40%以上的国家的最先进的替代品，在考虑的情况下，突出显示。此外，在循环器处高达50%的泄漏能量，即，传输信号能量的5%，可以回收利用。
2016-05-18 cs.IT math.IT
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。
2011-02-21 cs.IT math.IT
Uplink and Downlink Rate Analysis of a Full-Duplex C-RAN with Radio Remote Head Association
本文分析了全双工云无线接入网（C-RAN）在所有参与和单个最佳远程无线头端（RRH）关联方案下的上行链路（UL）和下行链路（DL）速率。具体地，假设根据泊松点过程分布的多天线装备的RRH。分别使用UL和DL RRH处的接收和发送波束成形器设计来最大化单个最佳RRH关联方案的UL和DL总和速率。在单一最佳策略的情况下，我们研究了基于最大比合并/最大比传输（MRC/MRT）和迫零/MRT（ZF/MRT）处理的最优和次优方案。数值结果表明，显着的性能改善，可以通过使用全双工模式相比，半双工模式。此外，波束成形设计和RRH关联方案的选择对可实现的全双工增益具有主要影响。
2016-06-01 cs.IT math.IT
Full-Duplex Radio for Uplink/Downlink Transmission with Spatial Randomness
我们考虑具有全双工（FD）接入点（AP）的无线系统，其在下行链路（DL）信道中向调度的用户发送，同时在相同频率上在上行链路（UL）信道中同时从用户接收数据。在该系统中，AP处的干扰（LI）以及上行链路（UL）用户与下行链路（DL）用户之间的用户间干扰会导致性能下降。为了表征LI和用户间干扰的影响，我们推导出系统的中断概率和可达到的和速率的封闭形式的表达式。此外，渐近分析，揭示了系统的行为和性能退化的见解。我们的研究结果表明，在某些条件下，FD传输产生的性能增益超过半双工（HD）的操作模式。
2015-03-29 cs.IT math.IT
STARS-Enabled Full-Duplex Two-Way mMIMO System Under Spatially-Correlated Channels
针对无线覆盖与频谱效率问题，本文提出STARS赋能的FD双向大规模MIMO系统，推导可达SE闭式表达式，通过ProGrAM算法优化被动波束成形，性能优于HD STARS及FD cRIS系统。
2025-02-17 cs.IT math.IT
