Capacity of Linear Two-hop Mesh Networks with Rate Splitting, Decode-and-forward Relaying and Cooperation
考虑线性网状网络，其中每个小区的单个用户经由专用中继（两跳通信）与本地基站通信。利用可能相关的小区间信道增益，在两个跳中连续取消的速率分割被研究作为一个有前途的解决方案，以提高基本单速率通信的速率。然后，提出了一种替代解决方案，该方案试图通过中继站之间的协作传输来提高第二跳（从中继站到基站）的性能。协作方案利用中继站获得的公共信息作为在第一跳中使用速率分割的副产品。数值结果带来洞察的条件下（网络拓扑结构和功率约束），速率分裂，可能的中继合作，是有益的。多小区处理（在基站处的联合解码）也被考虑用于参考。
2007-10-12 cs.IT math.IT
Wireless Network-Level Partial Relay Cooperation: A Stable Throughput Analysis
在这项工作中，我们研究部分中继合作的好处。我们考虑一个两节点的系统组成的一个源和一个中继节点传输信息到一个共同的目的地。源和中继具有外部业务，此外，中继配备有流控制器以调节来自源节点的传入业务。合作是在网络层面进行的。考虑了带擦除的碰撞信道。我们提供了一个精确的表征系统的稳定区域，我们也证明了部分合作的系统总是更好的或至少等于系统没有流量控制器。
2017-08-21 cs.IT cs.NI math.IT
Opportunistic Cooperation Strategies for Multiple Access Relay Channels with Compute-and-Forward
本文研究了计算转发技术在多址中继信道（MARC）中的应用。尽管计算并转发在提高网络吞吐量方面有很大的优势，但将其应用于MARC并不简单。本文提出了两种有效的机读目录与计算转发的协作策略。这两个建议的策略是机会主义的意义上说，中继和目的地之间的合作，只有当它是为了高传输效率的需要进行。在第一种策略中，中继通过发送其局部最优整数系数向量来帮助目的地，而不考虑目的地处的所得整数系数矩阵是满秩的。相比之下，在第二种策略中，中继转发其"最佳"系数向量，其总是确保在目的地处的满秩系数矩阵。这两种策略都能在高信噪比下实现两倍于现有策略的网络吞吐量。它们也具有较低的中断概率，独立于中继位置。此外，第一种策略几乎实现了二阶分集增益，而第二种策略恰好实现了二阶分集增益，这是现有策略无法实现的。
2020-08-08 cs.IT math.IT
On the Benefit of Cooperation in Relay Networks
这项工作解决了合作促进者（CF）模型，其中网络节点通过速率受限的通信设备进行协调。对于独立的多址接入信道（MAC）编码器，CF模型是已知的，以显示显着的速率的好处，即使当合作的速率可以忽略不计。具体地，作为协作速率$C_{CF}$的函数的MAC总速率的益处有时在$C_{CF}=0$处具有无限斜率。这项工作研究的问题，通过CF合作是否可以产生类似的无限斜率的好处时，适用于内部网络编码器，其中MAC发射机之间的依赖关系，可以建立没有CF的帮助。为此，这项工作研究CF模型时，适用于中继节点的单源，单终端，钻石网络组成的广播信道，然后由MAC。在中继信道与正交接收机组件，仔细推广的部分解码转发/压缩转发的CF模型的下限产生的无限斜率的好处的充分条件。其他结果包括衍生的钻石网络的无限斜率率效益直接从相应的MAC组件的属性时，孤立地研究了一个家庭。
2022-02-03 cs.IT math.IT
The Impact of CSI and Power Allocation on Relay Channel Capacity and Cooperation Strategies
在中继网络中，合作的节点是靠近在一起的发射机和接收机合作的容量增益进行比较。准静态相位衰落下，当所有节点具有相等的平均发射功率以及完整的信道状态信息（CSI），它表明，发射机合作优于接收机合作，而相反的是真实的，当功率最优分配的合作节点之间，但只有CSI在接收机（CSIR）是可用的。当节点具有相同的功率与CSIR只，合作方案被证明提供没有能力的改善，在相同的网络功率约束下的非合作。当系统处于最优功率分配下，信道状态信息完整时，解码转发发送协作速率接近其割集容量上界，优于压缩转发接收协作。在高SNR区域中的快速瑞利衰落下，得出类似的结论。合作系统提供弹性衰落信道幅度，然而，容量变得更敏感的功率分配，和合作节点需要更紧密地在一起的解码和转发方案是容量实现。此外，为了实现容量的提高，完整的CSI是必要的发射机合作，而在接收机合作的最佳功率分配是必不可少的。
2008-11-01 cs.IT math.IT
Secure Data Transmission in Cooperative Modes: Relay and MAC
云中的合作为5G无线网络提供了一种有前途的技术，支持更高的数据率。通过无线云传输数据的安全性可能会对设备造成限制;是否合作。因此，我们的目标是提供分析框架的物理层上的安全性，这样的设置，并定义与合作体现在小尺寸的无线云的约束。在本文中，两个合法的发射机爱丽丝和约翰合作，以增加由他们共同的合法接收机鲍勃，其中一个窃听者，夏娃存在的可靠传输速率。我们提供了可实现的安全数据传输速率与合作中继，当没有合作存在创建一个多址接入信道（MAC）。本文考虑了不同的合作场景的分析：有两个中继设备的合作场景，没有中继的合作场景，非合作场景，从一方的合作。我们推导出最优功率分配的解析表达式，最大限度地提高可实现的保密率的不同的情况下，可实现的保密率的合作的影响进行了分析。我们提出了一种分布式算法，允许设备选择是否合作或不合作，并选择他们的最佳功率分配的基础上选择的合作框架。此外，我们还定义了距离约束，以加强无线云中设备之间的合作。
2014-05-14 cs.IT math.IT
Security-Reliability Trade-off Analysis of Multi-Relay Aided Decode-and-Forward Cooperation Systems
我们考虑一个合作的无线网络，包括一个源，一个目的地和多个中继操作的窃听者，试图挖掘的源-目的地传输的存在。我们提出了多中继选择方案，以保护源免受窃听。更具体地，多中继选择允许多个中继同时将源的传输转发到目的地，这不同于传统的单中继选择，在传统的单中继选择中，仅选择最佳中继来帮助从源到目的地的传输。为了比较的目的，我们考虑经典的直接传输和单中继选择作为基准计划。我们推导出封闭形式的表达式的拦截概率和中断概率的直接传输，以及单中继和多中继选择方案在瑞利衰落信道。结果表明，随着中断要求的放宽，三种方案的拦截性能提高，反之亦然，这意味着有一个\emph{security versus reliability trade-off}（SRT）。我们还表明，无论是单中继和多中继选择方案优于直接传输的SRT方面，证明了中继选择方案的优势，保护源的传输免受窃听攻击。最后，在增加中继器的数量时，单中继器和多中继器选择方案的SRT都显著提高，并且如预期的那样，多中继器选择优于单中继器选择。
2015-07-05 cs.IT math.IT
Secrecy in Cooperative Relay Broadcast Channels
通过考虑协作中继广播信道，研究了用户协作对广播信道保密性的影响。我们表明，用户合作可以增加可实现的保密区域。我们提出了一个可实现的方案，结合马顿的编码方案的广播信道和覆盖和埃尔贾迈勒的压缩和转发方案的中继信道。我们推导出外部边界的速率模糊区域使用辅助随机变量的单字母。最后，我们考虑高斯信道，并表明，两个用户可以有积极的保密率，这是不可能的标量高斯广播信道没有合作。
2008-11-09 cs.IT math.IT
Relay-Reconfigurable Intelligent Surface Cooperation for Energy-Efficient Multiuser Systems
可重构智能表面（RIS）由于其可控的散射元件，能够引导电磁波到所需的方向，最近引起了相当大的关注。虽然RISs与继电器有一些相似之处，但两者有影响其性能的根本差异。为了利用中继和RIS的优点，本文提出了一种多用户通信系统，其中中继和RIS合作，以提高性能的能量效率。为了有效地利用RIS，RIS元件的离散相移与发射机和中继器处的波束成形矩阵一起被优化，目标是服从服务质量（QoS）约束的总发射功率的最小化。然后，两个次优有效的解决方案，提出了所产生的离散和非凸的问题，一个是基于奇异值分解（SVD）和上行链路-下行链路的对偶，另一个是基于SVD结合迫零。仿真结果表明，所提出的解决方案优于一个系统，无论是中继或RIS只有，特别是当两者都更接近用户比基站。
2021-04-07 cs.IT math.IT
Achievable Rates for a Two-Relay Network with Relays-Transmitter Feedbacks
我们考虑一个具有两个中继和两个从中继到发送者的反馈链路的中继网络。为了获得可扩展性的结果，我们使用的压缩和转发和解码和转发的策略，以扩展设施和合作的模拟所提出的封面和El Gamal的中继信道。除了随机装箱，我们使用确定性装箱执行限制解码。我们展示了如何使用反馈链路的发送方和中继之间的合作来传输的信息，这是压缩在发送方和中继。
2011-11-10 cs.IT math.IT
Cooperation with an Untrusted Relay: A Secrecy Perspective
我们考虑的通信场景中，一个源-目的地对希望保持从中继节点的信息的秘密，尽管想要争取它的帮助。对于这种情况，一个有趣的问题是是否应该部署中继节点。也就是说，与不受信任的中继节点的合作是否可能是有益的。我们首先提供了一个可实现的保密率一般不可信的中继信道，并着手调查这个问题的两种类型的中继网络的正交组件。对于第一种模型，存在从源到中继的正交链路。对于第二种模型，存在从中继到目的地的正交链路。对于第一个模型，我们找到了模糊能力域，并证明了答案是否定的。相比之下，对于第二个模型，我们发现答案是肯定的。具体来说，我们通过压缩和转发的基础上实现的保密率，即，通过要求不可信的中继节点中继信息，我们可以实现更高的保密率比只是把中继作为一个窃听。对于第二个模型的一个特殊的类，中继不干扰自己，我们推导出一个上限的保密率使用的参数，其净效果是从中继分离窃听。新的上限的优点是证明了两个通道，属于这个特殊的类。上面提到的第二个模型的高斯情况受益于这种方法，因为新的上限改进了先前已知的界限。对于Cover-Kim确定性中继信道，新的上界通过与我们提出的可达速率相匹配，找到了源-目的链路不比源-中继链路差时的保密容量。
2009-10-08 cs.IT math.IT
Probabilistic Cooperation of a Full-Duplex Relay in Random Access Networks
在这项工作中，我们分析了概率合作的全双工中继在多用户随机接入网络。继电器配备有接收器和发射器独立的开/关模式。这些模式被建模为接收器和发射器被激活的概率。我们提供的中继队列的性能，如到达率和服务率，稳定性条件，和平均队列大小的解析表达式。我们优化中继的操作设置，以最大限度地提高全网络的吞吐量，同时，我们保持中继的队列稳定，并最大限度地减少消耗的能量。此外，我们研究了SINR阈值和自干扰（SI）系数对每个用户和全网吞吐量的影响。对于低信干噪比阈值，我们表明在何种情况下，它是有益的，完全关闭中继，或关闭中继的接收机只。
2016-07-07 cs.IT cs.NI math.IT
Split-Extended LDPC codes for coded cooperation
我们提出了一种新的代码设计，旨在分发LDPC码的中继信道。它基于分裂和扩展方法，该方法允许中继将连接到LDPC码的某个奇偶校验的比特集合分裂成两个或多个子集。随后，以重复累积的方式使用每个子集内的比特的总和，以便生成从中继器向目的地发送的额外比特。我们表明，所提出的设计产生LDPC码具有增强的纠错能力，并可以有利地应用于现有的代码，这使得解决合作问题不断发展的标准。最后，我们推导出密度演化方程的建议的设计，我们表明分裂扩展LDPC码可以非常接近的高斯中继信道的容量。
2010-04-29 cs.IT math.IT
Information and Energy Cooperation in OFDM Relaying: Protocols and Optimization
在能量受限的无线网络中，将功率传输集成到无线通信中以支持同时无线信息和功率传输（SWIPT）是一种很有前途的技术。虽然大多数关于SWIPT的现有工作集中在容量-能量特性上，但是对SWIPT的合作传输的益处的研究要少得多。在本文中，我们考虑在正交频分复用（OFDM）中继系统中的SWIPT，其中源节点传输信息和功率的一部分同时到中继节点，和中继节点使用从源节点的收获功率转发源信息到目的地。为了支持同时的信息和能量合作，我们首先提出了一种传输协议，假设源和目的地之间的直接链路不存在，即功率分裂（PS）中继协议，其中中继节点在第一跳的接收信号功率分成两个单独的部分，一个用于信息解码和其他用于能量收集。然后，我们考虑的情况下，源和目的地之间的直接链路是可用的，并提出了传输模式自适应（TMA）协议，其中的传输可以同时完成合作模式和直接模式（在不同的子载波）。在直接模式中，当源向目的地发送信号时，目的地接收信号作为信息，并且中继节点同时接收信号以用于能量收集。联合资源分配问题制定最大化的系统吞吐量。利用拉格朗日对偶方法，我们发展了求解非凸优化问题的有效算法。
2015-06-23 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
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。
2011-02-12 cs.IT math.IT
On the Performance of Selection Cooperation with Imperfect Channel Estimation
在本文中，我们研究了选择合作的性能存在不完美的信道估计。特别是，我们考虑了合作的情况下，多个中继和放大转发协议在频率平坦衰落信道。在选择方案中，仅选择使接收机端的有效信噪比（SNR）最大化的“最佳”中继。我们目前的有效SNR的下限和上限，并推导出封闭形式的表达式的平均符号出错率（ASER），中断概率和平均容量的接收信号的带宽中存在的信道估计错误。仿真研究证实了分析结果，并证明了中继选择与不完美的信道估计的性能。
2011-01-01 cs.IT math.IT
On the Performance of Selection Cooperation with Outdated CSI and Channel Estimation Errors
在本文中，我们研究了选择合作的性能存在不完美的信道估计。特别是，我们考虑了合作的情况下，多个中继和放大转发协议在频率平坦衰落信道。在选择方案中，仅选择使接收机端的有效信噪比（SNR）最大化的“最佳”中继。我们目前的有效SNR的下限和上限，并推导出封闭形式的表达式的平均符号出错率（ASER），中断概率和平均容量的接收信号的带宽中存在的信道估计错误。仿真研究证实了分析结果，并证明了中继选择与不完美的信道估计的性能。
2011-01-04 cs.IT math.IT
Cooperative Binning for Semi-deterministic Channels with Non-causal State Information
研究了仅在编码器和解码器处具有非因果信道状态信息的半确定性中继信道（SD-RC）的容量。容量是通过一个计划的基础上合作箱转发。该方案允许发射机和中继之间的合作，而不需要由中继解码消息的一部分。传输被划分为块，并且信道的每个确定性输出（由中继器观察到）被映射到bin。编码器和中继器使用bin索引来选择下一个传输块中的协作码字。在因果关系中，合作是独立于国家的。在\emph{non-causal}设置中，中继的传输和状态之间的依赖性可以增加传输速率。编码器隐式地将部分状态信息传递给中继。特别地，它使用下一个块的状态并相应地选择协作码字，并且中继传输取决于协作码字，因此也取决于状态。我们还认为，多址接入信道的部分cribbing作为一个半确定性信道。该方案实现了非因果CSI信道的容量区域。检查结果在几种情况下，我们引入了一个新的问题的点对点（PTP）信道的状态提供给发射机的状态编码器。有趣的是，即使CSI在接收器处也是可用的，我们提供了一个示例，该示例示出了在状态编码器处具有非因果CSI的容量严格大于具有因果CSI的容量。
2017-04-02 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
Convolutional Network-Coded Cooperation in Multi-Source Networks with a Multi-Antenna Relay
我们提出了一种新的合作传输方案，称为“卷积网络编码合作”（CNCC）的网络，包括N个源，一个M天线中继，和一个共同的目的地。假设源-中继（S-R）信道为Nakagami-m衰落，而源-目的（S-D）和中继-目的（R-D）信道为瑞利衰落。CNCC方案利用良好的（N+ M '，N，v）系统卷积码的生成矩阵，其中在GF（2）上设计d_free的自由距离，作为由网络的节点运行的网络编码矩阵，使得系统符号直接从源发送，并且奇偶校验符号由中继的最佳天线发送。获得了源的BER的上界，从而获得了所实现的分集阶数。数值结果表明，CNCC方案优于其他合作计划考虑，在分集阶数和网络吞吐量。仿真结果验证了理论分析的正确性。
2013-09-01 cs.IT cs.NI math.IT
Decentralized Two-Hop Opportunistic Relaying With Limited Channel State Information
考虑由$n$源-目的地对和$m$中继组成的网络。针对大系统极限（大$n$），研究了瑞利衰落信道下两跳中继协议的吞吐量缩放定律。它示出，在单用户编码-解码方案的实际约束下，和部分信道状态信息（CSI）在发射机（通过从接收机的整数值反馈），最大吞吐量尺度为$\log n$，即使完全中继合作是允许的。此外，一种新的分散的机会中继方案与接收机CSI，部分发射机CSI，没有中继合作，实现最佳吞吐量缩放定律的$\log n$。
2008-04-29 cs.IT math.IT
Network-Level Cooperation in Energy Harvesting Wireless Networks
我们考虑一个由源节点、中继节点和目的节点组成的两跳通信网络，其中源节点和中继节点都有外部业务到达。中继转发源节点的流量的一部分到目的地和合作是在网络级执行。此外，源节点和中继节点都具有能量收集能力和无限电池来存储收集的能量。我们研究了能量约束对稳定区域的影响。具体地说，我们提供了两跳网络的能量收集源和中继的稳定区域上的内部和外部边界。
2013-09-06 cs.IT cs.NI math.IT
On Cooperation and Interference in the Weak Interference Regime (Full Version with Detailed Proofs)
处理干扰是无线网络设计中的主要挑战之一。本文研究了弱干扰（WI）环境下协作干扰管理的应用，重点研究了具有因果中继的Z干扰信道（Z-ICR），当信道系数服从遍历相位衰落，所有传输功率有限，中继为全双工时.为了提供一个全面的了解合作的好处，在WI制度，我们的特点，第一次，两个主要的性能指标遍历相位衰落Z-ICR在WI制度：和率容量和最大广义自由度（GDoF）。在容量分析中，我们得到的信道系数的条件下，遍历相位衰落Z-ICR的总速率容量是通过在每个接收机处将干扰作为噪声来处理来实现的，并且明确地说明了相应的总速率容量。在GDoF分析中，我们推导出信道系数的幅度的指数的条件，在该条件下，将干扰视为噪声实现了最大的GDoF，这是明确的特点。结果表明，在信道系数满足一定条件的情况下，\em中继严格增加了WI体制下各态历经相位衰落Z干扰信道的和速率容量和最大GDoF.我们的研究结果表明，{ \em第一次}的增益中继干扰的存在下，{ \em当干扰是弱的，中继功率是有限的}，无论是在增加的总速率容量和增加的最大GDoF，相比，没有中继的信道。
2017-03-07 cs.IT math.IT
Performance Bounds for Bi-Directional Coded Cooperation Protocols
在编码双向协作中，两个节点希望在中继的帮助下在共享的半双工信道上交换消息。在本文中，我们推导出这个问题的三个协议的性能界限。第一个协议是两阶段协议，两个用户在第一阶段同时发送，中继在第二阶段单独发送。在这个协议中，我们的界限是紧的，从两个用户到中继的多址信道传输，然后从中继到用户的编码广播型传输实现了两阶段容量区域中的所有点。第二个协议考虑从两个用户的顺序传输，然后从中继传输，而第三个协议是前两个协议的混合，并有四个阶段。在后两个协议中，内边界和外边界是不相同的，并且以类似于Cover的中继信道的内边界和外边界的方式不同。数值计算表明，至少在某些感兴趣的情况下，我们的界限没有显着不同。最后，在高斯路径损耗的情况下，我们得出可实现的速率和比较每个协议在不同的制度的相对优点。这种情况在蜂窝系统中是令人感兴趣的。令人惊讶的是，我们发现，在某些情况下，四相协议的可实现速率区域有时包含的点是其他协议的外部边界之外。
2008-06-05 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
Exploring Relay Cooperation Scheme for Load-Balance Control in Two-hop Secure Communication System
研究了在两跳无线网络中，在不知道窃听者信道和位置信息的情况下，通过中继协作实现安全传输协议下中继间的负载均衡控制.现有的物理层保密框架下的两跳安全传输协议不能提供灵活的负载均衡控制，这严重限制了它们的应用范围。本文提出了一种在所有节点对之间的路径损耗相同的情况下的安全传输协议，其中中继是从$k$优先的辅助中继中随机选择的。该协议使得能够通过参数$k$的适当设置来灵活地控制中继之间的负载均衡，并且覆盖作为特殊情况的可用工作，如具有最优中继选择（$k=1$）的工作和具有随机中继选择（$k = n$，即系统节点的数量）的工作。理论分析进一步提供了一个网络可以容忍的窃听者的最大数量，通过应用所提出的协议，以确保所需的性能方面的保密中断概率和传输中断概率。
2012-12-29 cs.CR cs.IT cs.NI
Energy-Efficient Cooperative Protocols for Full-Duplex Relay Channels
在这项工作中，能量有效的合作协议进行了研究，全双工中继（FDR）与干扰。在这些协议中，中继援助只寻求在一定条件下对不同的链路中断，以确保有效的合作。最近，一种能量有效的选择性解码和转发协议被提出用于FDR，并且被证明在中断方面优于现有的方案。在这里，我们提出了一个增量选择性解码和转发协议，提供额外的节能，同时保持相同的中断性能。我们比较了这两种协议的性能方面的端到端的信噪比累积分布函数，通过封闭形式的表达式。最后，我们通过仿真证实了我们的理论结果，并显示了与非选择性协作（无论信道条件如何，中继器都进行协作）相比的相对中继功率节省。
2013-10-17 cs.IT math.IT
Capacity Theorems for the Fading Interference Channel with a Relay and Feedback Links
处理干扰是无线网络设计中的主要挑战之一。干扰管理的关键方法之一是节点协作，其可以分为两种主要类型：中继和反馈。在这项工作中，我们考虑同时应用这两种合作类型的干扰的存在。我们得到确切的表征瑞利衰落和相位衰落干扰信道的中继和反馈链路的能力区域，在强干扰和非常强的干扰制度。考虑四种反馈配置：（1）从两个接收器到中继器的反馈，（2）从每个接收器到中继器和到发射器之一（对应或相反）的反馈，（3）从接收器之一到中继器的反馈，（4）从接收器之一到中继器和到发射器之一的反馈。我们的研究结果表明，有一个强大的动机，将中继和反馈到无线网络。
2012-07-14 cs.IT math.IT
Degradedness Under Cooperation
本文提出新的退化性概念，证明在特定条件下解码转发是最优策略，并推导了广播信道的容量界限。
2025-12-03 cs.IT math.IT
Analysis of a Cooperative Strategy for a Large Decentralized Wireless Network
本文研究了合作的好处，并提出了一个大型的无线网络与多个发射机的中继激活策略。在这个框架中，一些节点与附近的节点合作，充当中继，使用解码和转发协议，和其他使用直接传输。该网络被建模为一个独立标记的泊松点过程，源节点可以从非活动节点集合中选择中继。虽然合作可能会导致通信对性能的显着改善，但中继会导致网络中的额外干扰，增加其他节点看到的平均噪声。我们调查源节点应该如何平衡合作与干扰，以获得可靠的传输，并为此目的，我们研究和优化的中继激活策略的中断概率。令人惊讶的是，在高可靠性制度，优化策略包括所有继电器的激活或根本没有，这取决于网络参数。我们提供了一个简单的封闭形式的表达式，表示当继电器应该是活跃的，我们引入封闭形式的表达式，量化该方案的性能增益相对于一个网络，只使用直接传输。
2013-06-12 cs.IT math.IT
Cooperative Strategies for Simultaneous and Broadcast Relay Channels
考虑由一组中继信道组成的\emph{simultaneous relay channel}（SRC），其中源希望向每个目的地发送公共和私有信息。这个问题被认为是等同于发送公共和私人信息到几个目的地的帮助中继器的存在，其中每个信道结果成为一个分支的\emph{broadcast relay channel}（BRC）。研究了两个无记忆中继信道的协作方案和容量域。提出的基于\emph{Decode-and-Forward}（DF）和\emph{Compress-and-Forward}（CF）的编码方案必须能够同时向这样的集合中的所有目的地发送信息。根据源到中继和中继到目的地信道的质量，推导出一般BRC的容量的内界。考虑了三种特别令人感兴趣的情况：合作是基于两个用户的发展便利化战略（称为发展便利化-发展便利化区域），合作是基于两个用户的合作便利化战略（称为合作便利化-合作便利化区域），合作是基于一个目的地的发展便利化战略和另一个目的地的合作便利化战略（称为发展便利化-合作便利化区域）。这些结果可以看作是前人工作的推广和统一。还导出了一般BRC容量的外界。容量的结果得到半退化和退化的高斯同时中继信道的特定情况下。速率是针对高斯模型进行评估的，其中源必须保证向两个用户发送最小量的信息，同时向每个用户发送额外的信息。
2012-10-14 cs.IT math.IT
Lossy Source Transmission over the Relay Channel
考虑了中继信道上的有损传输，其中中继可以访问相关的边信息。首先，针对一般离散无记忆信源和信道，提出了一种信源信道联合译码转发方案。然后分析了源和边信息均为高斯分布的高斯中继信道。针对这种高斯模型，介绍了几种新的信源信道协作方案，并从接收端的平方误差失真角度进行了分析。给出了建议的上限与割集下限的比较，可以看出，联合源信道合作显着提高重建质量。此外，联合码的性能接近失真的下限，对于宽范围的源和信道参数。
2008-05-20 cs.IT math.IT
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。
2006-02-14 cs.IT math.IT
Cloud Compute-and-Forward with Relay Cooperation
我们研究了一个具有M个分布式接收天线和L个用户的云网络，这些用户将他们的消息发送到一个集中式解码器（CD），其中M>=L。我们认为云网络应用计算和转发（C&F）协议，其中选择L个天线/中继来解码传输消息的整数方程。在这项工作中，我们专注于最佳中继选择和物理层网络编码（PNC）的中继优化，旨在网络的吞吐量最大化。现有的文献优化PNC用户之间的最小速率的最大化。该策略最大化允许非对称速率的用户的总速率，而最优解的帕累托前沿的帮助下探索。将中继选择问题与一个联盟形成博弈相匹配，中继和CD合作以最大化其利润。提出了有效的联盟形成算法，该算法执行联合中继选择和PNC优化。仿真结果表明，与现有的结果相比，无论是在网络的总和率和球员的利润方面取得了相当大的改善。
2015-02-17 cs.GT cs.IT cs.NI
Multistage Relaying Using Interference Networks
具有从源向目的地中继信息的多个节点的无线网络被期望部署在许多应用中。因此，了解它们在实际约束条件下的设计和性能非常重要。在这项工作中，我们提出并研究了三个多跳解码和转发协议的多级半双工中继网络的源和目的节点之间没有直接的链接。在所有三个协议中，我们假设没有合作的中继节点的编码和解码。在说明性的例子网络和廉价的中继割集界半双工网络的比较数值评估表明，建议的中继协议的方法在一定范围内的信道增益的能力。协议设计的主要思想是在半双工网络的不同状态或模式下创建的干扰网络中使用编码。我们的研究结果表明，多级半双工中继与合作的实际约束是点对点链路和全双工中继网络，如果有多个非重叠的路径从源到目的地，如果采用适当的编码干扰网络状态。
2010-01-21 cs.IT math.IT
Exploring Relay Cooperation for Secure and Reliable Transmission in Two-Hop Wireless Networks
研究了在两跳中继无线网络中，在不知道窃听者信道和位置信息的情况下，通过中继协作实现信息安全可靠传输的问题。以往的工作主要是研究无限网络及其渐近行为和缩放定律的结果，而本文主要研究一个更实际的网络有限个系统节点，并探讨了相应的精确结果窃听者的数目网络可以容忍，以确保所需的保密性和可靠性.我们首先研究的情况下，路径损耗是平等的所有对节点之间，并考虑两个传输协议，一个采用了最佳的，但复杂的中继选择过程，负载平衡能力较低，而其他采用随机的，但简单的中继选择过程，具有良好的负载平衡能力。然后提供理论分析，以确定一个网络可以容忍的窃听者的最大数量，以确保所需的性能方面的保密中断概率和传输中断概率。我们进一步扩展我们的研究，更一般的情况下，每对节点之间的路径损耗也取决于它们之间的距离，一个新的传输协议，更好的中继选择和良好的负载平衡，以及相应的理论分析。
2012-12-03 cs.CR cs.IT cs.NI
Low-Density Graph Codes for slow fading Relay Channels
本文研究了块衰落中继信道下低密度奇偶校验码的迭代译码问题。我们考虑两个用户，采用编码合作，解码和转发的一个变种，具有比后者更小的中断概率。离散星座的中断概率分析表明，只有当编码速率不超过取决于合作水平的最大值时，才能实现全分集。我们推导出一个新的代码结构，通过扩展以前公布的全分集根LDPC码，设计的BF点对点信道，表现出速率兼容性的属性，这是必要的编码合作。我们通过一种新的密度演化分析来估计其渐近性能，并确定了有限长码的字出错率性能。我们表明，我们的代码结构具有近中断极限性能的所有块长度和编码率的范围高达0.5，这是最高的可能的编码率为两个合作用户。
2011-03-28 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access combined with Random Linear Network Coded Cooperation
这封信考虑了两组源节点。每个组通过单跳链路并经由两个组共享的中继节点集群将分组发送到其自己指定的目的地节点。在努力提高可靠性，而不牺牲吞吐量，提出了一种方案，从而在中继节点的数据包使用两种方法相结合，由不同的群体提供的数据包混合使用非正交多址原则，而来自同一组的数据包混合使用随机线性网络编码。一个分析框架，所提出的方案的性能特征的开发，仿真结果和基准对一个对应的计划，是基于正交多址接入。
2017-06-26 cs.IT math.IT
Finite-SNR Analysis of Partial Relaying with Relay Selection in Channel-coded Cooperative Networks
本文研究了由两个信道编码源、多个中继和一个目的节点组成的协作网络的性能。由于频谱效率的限制，我们假设只有一个时隙专用于中继。传统的基于网络编码的协作（NCC）选择最佳中继，使用网络编码同时服务于两个源。然而，NCC的比特出错率（BER）方面的性能在文献中是不可用的。在本文中，我们首先推导出封闭形式的表达式的BER的NCC和分析表明，NCC总是实现多样性的顺序2，无论可用的中继和信道编码的数量。其次，在NCC的多样性损失的动机，我们提出了一种新的中继方案的基础上部分中继合作（PARC），其中两个最好的中继选择，每个转发一半的码字，以帮助一个源。推导了该方案的误码率和系统分集阶数的解析表达式。分析结果表明，PARC的分集阶数是工作信噪比（SNR）和信道码最小距离的函数。更重要的是，PARC中的全分集阶数可以通过适当的信道码实际操作有限SNR来实现。最后，密集的模拟提出了一个巨大的SNR增益的PARC NCC和参考方案没有中继选择。
2015-05-22 cs.IT math.IT
Cooperation for interference management: A GDoF perspective
从广义自由度（GDoF）的角度，研究了无线网络中的对称干扰中继信道（IRC），研究了协作对干扰管理的影响。这是出于这样一个事实，即中继的部署被认为是一种补救措施，以克服目前的系统在可实现的速率方面的瓶颈。这项工作的重点是在该制度中的干扰链路是弱于源中继链路中的IRC。我们的方法对研究GDOF通过线性确定性IRC（LD-IRC）的容量分析。基于Genie辅助方法，建立了LD-IRC的容量和的新上界。这些上界连同一些现有的上界是通过使用四种新的传输方案来实现的。将上界和传输方案扩展到高斯情况下，高斯IRC的GDoF的特征在于上述制度。这就完成了文献中关于对称GDoF的GDoF结果。结果表明，在强干扰制度，在IC相反，GDoF是不是一个单调增加的函数的干扰水平。
2015-05-20 cs.IT math.IT
Cooperative Relay Broadcast Channels
研究了两个中继广播信道（RBC）的容量区域，其中中继链路被纳入标准的两用户广播信道，以支持用户协作。在第一信道，部分协作中继广播信道中，系统中只有一个用户可以充当中继并通过中继链路向另一个用户进行传输。可实现的速率区域推导出基于中继使用解码和转发方案。的能力区域上的一个外边界推导出，并示出比割集界更紧。对于部分合作RBC退化的特殊情况下，可实现的速率区域被示出为紧的，并提供容量区域。进一步研究了高斯部分合作红细胞和反馈部分合作红细胞。在本文所研究的第二种信道模型中，即完全协作中继广播信道中，两个用户都可以充当中继节点，通过中继链路相互传输。这是一个比部分合作RBC更一般的模型。将部分合作RBC的所有结果相应地推广到完全合作RBC。它进一步表明，AWGN完全合作的RBC比AWGN部分合作的RBC具有更大的可实现速率区域。结果表明，中继和用户协作是提高广播信道容量的有力技术。
2006-05-04 cs.IT math.IT
Error Performance and Diversity Analysis of Multi-Source Multi-Relay Wireless Networks with Binary Network Coding and Cooperative MRC
本文对多源多中继网络编码协作分集协议进行了理论分析、设计和性能评估。这些协议是有用的，以抵消频谱效率低的重复为基础的合作。我们提供了一个通用的分析框架，分析和设计的无线网络使用解调和转发（DemF）协议与二进制网络编码（NC）在中继和合作最大比合并（C-MRC）在目的地。我们的系统模型包括一个任意数量的中继，提供两个合作水平：i）完全合作的中继，推迟自己的数据帧的传输，以帮助通过DemF中继和二进制NC的源的传输;和ii）部分合作的中继，利用NC传输自己的数据帧以及从源接收的数据包。继电器可以适用于NC上的不同子集的源，这是不平等的多样性订单提供的来源。选择要组合的数据包的准则，即，给出了实现所需分集阶数的网络码。我们的研究表明，部分合作中继提供没有贡献的多样性秩序的来源。理论研究结果和设计指导方针进行了验证，通过广泛的蒙特卡罗模拟。
2013-03-21 cs.IT math.IT
Achievable Rate Regions for Cooperative Relay Broadcast Channels with Rate-limited Feedback
提出了速率受限反馈下协作中继广播信道的可扩展速率域。具体来说，我们考虑两个接收机的无记忆广播信道，每个接收机发送反馈信号的发送器通过一个无噪声和速率限制的反馈链路，同时，作为中继传输合作信息到其他接收机。结果表明，建议的速率区域改善已知的区域，考虑中继合作或反馈通信，但不是两者兼而有之。
2016-05-06 cs.IT math.IT
Bounds on the Capacity of the Multiple Access Diamond Channel with Cooperating Base-Stations
一个菱形网络被认为是中央处理器连接，通过回程无噪声链路，多个会议基站，与一个单一的用户在多址信道进行通信。我们提出的编码技术，以及上下限的能力。我们的可扩展性方案使用了基于Wand，Wigger和Zaidi（2018）提出的技术的通用云编码策略，并将其扩展到两个中继之外。我们的上界推广了Bidokhti和Kramer为没有合作的两个中继钻石网络（2016）提出的方法，并为多个中继设置带来了新的界限。专门为我们的上界的两个中继的情况下（合作），我们提供了新的界限，提高国家的最先进的。
2022-05-03 cs.IT math.IT
To Cooperate, or Not to Cooperate in Imperfectly-Known Fading Channels
本文研究了在已知衰落信道下具有不同协作度的通信问题。三节点中继信道被认为是。假设通信开始于网络训练阶段，在该阶段中接收机估计它们各自信道的衰落系数。在数据传输阶段，采用放大转发和解码转发中继方案。对于不同的协作协议，可达到的速率表达式。这些可达到的速率表达式，然后用来找到最佳的资源分配策略。特别地，识别为了最佳性能而需要分配给中继的总时间或带宽的部分。在总功率受限的条件下，研究了源和中继之间的功率最优分配问题。最后，在低功耗制度的位能量需求进行了研究。
2008-12-08 cs.IT math.IT
User Cooperation in Wireless Powered Communication Networks
本文研究了新兴的无线供电通信网络（WPCN）中的用户协作吞吐量优化问题。为了说明的目的，我们考虑一个两用户WPCN，其中一个混合接入点（H-AP）广播无线能量到两个分布式用户在下行链路（DL）和用户发送他们的独立信息使用他们各自收获的能量到H-AP在上行链路（UL）通过时分多址（TDMA）。我们提出了在WPCN中的用户协作，其中离H-AP较近并且具有用于DL能量收集和UL信息传输的更好信道的用户使用其分配的UL时间和DL收集的能量的一部分来帮助将远用户的信息中继到H-AP，以实现更平衡的吞吐量优化。我们最大化的加权和速率（WSR）的两个用户通过共同优化的时间和功率分配在网络中的无线能量传输在DL和无线信息传输和中继在UL。仿真结果表明，所提出的用户协作方案可以有效地提高WPCN的可达吞吐量与期望的用户公平性。
2014-04-07 cs.IT math.IT
Rate Bounds for MIMO Relay Channels
本文研究了多输入多输出（MIMO）中继信道，其中每个终端使用多个天线。与单输入单输出（SISO）中继信道相比，MIMO中继信道引入了额外的自由度，使得最优协作策略的设计和分析更加复杂。本文提出了一种结合发送端消息分裂和块马尔可夫编码的部分协作策略。容量的下限，提高了以前提出的非合作下界推导高斯MIMO中继信道。
2008-05-02 cs.IT math.IT
On the Capacity Region of the Cognitive Interference Channel with Unidirectional Destination Cooperation
具有单向目的地协作的认知干扰信道（CIFC-UDC）是认知干扰信道（CIFC）的变体，其中认知（次要）目的地不仅解码从其发送对偶发送的信息，而且还帮助增强主要用户的通信。该渠道是对原有CIFC的延伸，旨在实现共存条件下的双赢解决方案。CIFC-UDC包括广播信道（BC）、中继信道（RC）以及部分协作中继广播信道（PCRBC），并且可以降级为它们中的任何一个。本文对离散无记忆CIFC-UDC提出了一个新的可达速率区，它改进了以前的结果，包含了BC、RC、PCRBC和CIFC的最大已知速率区.给出了两类CIFC-UDC的一个新的外界，并证明了该外界是紧的，从而刻画了其容量域。
2011-02-18 cs.IT math.IT
Achievable rate regions and outer bounds for a multi-pair bi-directional relay network
在双向中继信道中，一对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。最近的工作主要考虑了具有两个终端节点（或终端用户）和一个中继的双向中继信道的信息理论限制。在这项工作中，我们考虑一个基站，多个终端节点和一个中继，所有这些都在半双工模式下工作的双向中继。我们假设每个终端节点通过中继以双向方式与基站通信，并且不对用户、中继和基站之间的信道进行任何限制;也就是说，每个节点与每个其他节点都有直接链路。我们的贡献有三个方面：1）引入了四种新的时间协议，它们充分利用了数据的双向特性，并且通过仔细地组合网络编码、随机分箱和利用偷听和自身消息侧信息的用户协作，性能优于简单的路由或多跳通信方案，2）推导了离散无记忆多对双向网络容量域的内外界，以及3）在高斯噪声中对所获得的可达到速率区域和外边界的数值评估，其说明了所提出的协议与更简单的方案、彼此、外边界相比的性能，其突出了通过终端节点之间的网络编码、随机装仓和压缩转发型协作实现的相对增益。
2010-01-31 cs.IT math.IT
Achievable Secrecy Rate for the Relay Eavesdropper Channel with Non-Causal State Available at Transmitter and Relay
本文考虑了一个更一般的具有状态信息的四端无记忆中继-窃听信道（REC-SI），并推导了它的一个可达的完美保密率，我们假设状态信息仅在发送端和中继端是非因果可用的。发送者希望通过中继的帮助与合法接收者建立安全通信，其中机密消息将对被动窃听者保密。我们考虑中继器和发射器之间的积极合作。中继器通过使用解码转发（DF）方案中继消息来帮助发送器。所提出的模型是一些现有的模型的推广和派生的可实现的完美的保密率进行比较的特殊情况。在加性高斯白噪声（AWGN）信道下，数值结果也得到了验证.
2021-10-15 cs.IT math.IT
Transmit Power Minimization for Wireless Networks with Energy Harvesting Relays
能量收集（EH）最近已经成为绿色通信的关键技术，因为它可以用可再生能源为无线网络供电。然而，用EH节点直接取代传统的非EH发射机将是一个挑战。在本文中，我们建议部署额外的EH节点作为中继在现有的非EH网络。具体而言，所考虑的非EH网络由多个源-目的地（S-D）对组成。部署的EH中继器将轮流协助每个S-D对，并且可以实现能量分集以对抗每个EH中继器的低EH率。为了充分利用这些EH中继，与源发送功率最小化的设计目标，我们制定了一个联合功率分配和中继选择问题，然而，这是NP-难的。因此，我们提出了一个通用的框架来开发有效的次优算法，这主要是基于一个充分条件的优化问题的可行性。该条件产生有用的设计见解，也揭示了能量硬化效应，这提供了免除非因果EH信息的要求的可能性。仿真结果表明，所提出的合作策略可以实现接近最优的性能，并提供显着的节能。与只优化当前传输块性能的贪婪协作方法相比，该策略可以用更少的中继实现相同的性能，并且性能差距随着S-D对的数量增加而增大。
2016-01-17 cs.IT math.IT
Information and Energy Cooperation in Cognitive Radio Networks
认知无线电网络中，主系统和次系统之间的协作可以提高频谱利用率。其关键思想是，次系统通过中继帮助提高主系统的性能，并且作为回报，主系统为次系统提供更多的机会来接入频谱。针对现有的大多数研究只考虑信息协同的情况，本文研究了两个系统之间的联合信息和能量协同，即，主发射机发送用于中继的信息，并且还向次系统馈送能量。当次发射机具有到主接收机的良好信道质量但能量受限时，这是特别有用的。我们提出并研究了三个方案，使这种合作。首先，我们假设在两个系统之间存在用于信息和能量传输的理想回程。然后，我们考虑两个无线信息和能量传输方案，从主发射机到二次发射机使用功率分割和时间分割能量采集技术，分别。对于每一个计划，最佳和迫零的解决方案。仿真结果表明，由于额外的能量合作，这两个系统的性能增益很有前途。当能量传输效率足够大时，功率分裂方案比时间分裂方案可以获得更大的速率区域。
2014-03-22 cs.IT math.IT
A Strengthened Cutset Upper Bound on the Capacity of the Relay Channel and Applications
我们开发了一个新的上界的中继信道的容量比以前已知的上界更紧。利用传统的弱逆技术，包括互信息不等式和Gallager型辅助随机变量的显式识别，证明了该上界。我们表明，新的上限是严格的比以前所有的高斯中继信道与非零信道增益的界限。当专门的中继信道与正交接收机组件，绑定解决了猜想金一类确定性中继信道。当进一步专用于具有正交接收器分量的乘积形式中继信道的类时，该界解决了Cover中继信道问题的广义版本，恢复了Wu等人最近的高斯情况的上界，并且改进了Wu等人和Barnes等人最近提出的二元对称情形的边界，这些是使用非传统的几何证明技术获得的。对于一类特殊的中继信道与正交接收机组件，我们开发了另一个上限的容量，利用辅助接收机，并表明它是严格比Tandon和Ulukus的界限。最后，我们通过高斯中继信道与i.i.d.中继输出序列，与辅助接收机的界限可以严格严格比我们的主要界限。
2022-03-31 cs.IT math.IT
