Outage Analysis of Multi-Relay Selection for Cognitive Radio with Imperfect Spectrum Sensing
在本文中，我们研究了认知中继网络的中断性能，这是由一个辅助发射机（ST），多个解码和转发（DF）中继和一个辅助目的地（SD）。我们提出了一个多中继选择方案的认知中继网络，其中多个中继被选择并用于参与转发从ST到SD的二次传输。在瑞利衰落环境下，推导出了非理想频谱感知下多中继选择的中断概率的封闭表达式。为了比较的目的，传统的直接传输和最佳中继选择也被认为是基准。数值结果表明，随着检测概率的增加和虚警概率的降低，频谱感知性能提高，所提出的多中继选择方案、直接传输方案和最佳中继选择方案的中断概率都相应降低.它也表明，建议的多中继选择显着优于传统的方法在中断概率。
2014-11-02 cs.IT math.IT
On the Capacity of Wireless Powered Cognitive Relay Network with Interference Alignment
本文研究了一种具有干扰对齐的两跳解码转发认知无线电系统。中继节点是能量受限的，并且从干扰信号中清除能量。在文献中，有两个主要的能量收集协议，即时间切换继电保护和功率分裂继电保护。我们首先演示了如何设计所考虑的主网络和辅助网络的波束成形矩阵。在此基础上，考虑时间切换和功率分配协议的不同部分，对信道状态信息完备和不完备情况下的系统容量进行了估计。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Capacity to within 3 bits for a class of Gaussian Interference Channels with a Cognitive Relay
具有认知中继的干扰信道（IFC-CR）由经典的两用户干扰信道组成，其中两个独立的消息在认知中继节点处也是非因果已知的。在这项工作中，一类特殊的IFC-CR的来源不创建干扰在非预期的目的地进行了分析。这种特殊的模型导致具有两个非干扰点对点信道的信道，其传输由带内认知中继辅助，这因此被称为具有认知中继的并行信道（PC-CR）。对于所有信道参数，我们确定PC-CR信道的容量在3比特/秒/赫兹内。特别是，我们提出了几个新的外边界，我们实现了一个恒定的间隙内通过适当选择高斯输入分布在一个简单的速率分裂和叠加编码为基础的内界。内边界和外边界的数值计算表明，实际的差距可以远远小于3位/秒/赫兹。
2011-02-16 cs.IT math.IT
Indirect Channel Sensing for Cognitive Amplify-and-Forward Relay Networks
在认知无线电网络中，主信道信息是有益的。但在认知系统中，直接进行信道估计无法获得较好的性能.只有一种可能的方式是主接收机将主信道信息广播给认知用户，但这需要对主接收机进行改造，并增加宝贵的频谱资源。协作通信也是一种很有前途的技术。针对认知放大转发（AF）中继网络的主信道，提出了一种间接信道感知方法。由于主AF中继节点重传的信号中包含信道效应，认知无线电可以接收主AF中继节点的重传信号，并从中提取信道信息。然后，最小二乘信道估计和稀疏信道估计可以分别用于解决密集和稀疏多径信道。数值实验表明，所提出的间接信道检测方法具有可接受的性能。
2011-07-08 cs.IT math.IT
FDMA with Layers-based Optimized Mobile Relays Subsets Algorithm in B5G/6G Cognitive IoT Networks
鉴于未来B5 G/6 G（如认知物联网、天地一体化网络等）通信性能的显著提升，基于中继选择的协作通信（CC）分集技术被广泛研究，以显著改善通信质量，但目前仍有大量潜在的优化工作要做。本文针对子集中继选择的NP-难问题，进一步研究了K层功率分配标准下的中继子集选择定理，以探索B5 G/6 G认知物联网中更好的性能（物联网）网络，针对全双工非正交多址接入（NOMA）系统，提出了一种基于统一分层的移动中继子集优化算法，大大提高了系统的传输速率。在揭示和考虑中继节点状态、中继位置、衰落特性等基本特性的基础上，提出了基于这些中继特性的FD-NOMA优化算法，以提高中继节点的传输有效性，并推导和证明了一系列相关的中继子集定理，然后估计了最大传输速率的最小上界，得到了FD-NOMA的双向均衡最优传输结论。总体而言，所提出的通用和优化算法可用于未来B5 G/6 G网络（如认知物联网）中的多种协作通信场景。仿真结果表明，该方案的传输速率是其他经典中继选择算法的数倍
2020-09-14 cs.IT math.IT
Error Performance of Wireless Powered Cognitive Relay Networks with Interference Alignment
研究了一种采用干扰对齐技术的两跳解码转发认知无线电系统。能量受限的中继节点通过功率分配（PS）中继协议从干扰信号中收获能量。首先，主要和次要网络的波束形成矩阵的设计进行了演示。然后，计算了PS协议在理想和不理想信道状态信息（CSI）情况下系统的比特出错率（BER）性能。最后，仿真了CSI失配参数对系统误码率性能的影响。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Analytic Performance Evaluation of Underlay Relay Cognitive Networks with Channel Estimation Errors
该文研究了在瑞利衰落信道下，采用译码转发（DF）中继的中继认知网络在任意跳数下的出错率（BER）性能。为了便于性能评估分析，我们推导出一种新的精确的封闭形式表示相应的误码率，通过广泛的比较与蒙特卡洛模拟的结果进行验证。所提出的表达式涉及众所周知的基本和特殊的功能，使其计算实现相当简单和直接。因此，可以最终省略对费力、耗能和耗时的计算机模拟的需要。大量的研究结果表明，中继认知网络的性能是，如预期的那样，显着下降的信道估计误差，这是高度依赖于网络拓扑结构和跳数。
2016-12-29 cs.IT math.IT
Outer Bounds for the Interference Channel with a Cognitive Relay
在本文中，我们首先提出了一个外边界的一般干扰信道与认知中继，即，具有在干扰信道中发送的两个独立消息的非因果知识的中继。该外部边界通过对某些信道输入进行置零而减小到确定性广播信道和确定性认知干扰信道的容量区域。然而，它并没有减少到某些确定性干扰信道的容量是已知的。因此，我们随后收紧其输出满足“可逆性”条件的通道的界限。该第二外部界限现在减少到这种特殊类别的确定性干扰信道的容量。利用干扰的特殊结构，进一步收紧了具有认知中继的高斯干扰信道的高信噪比确定性近似的第二个外界。我们提供了一个例子，表明这第三界是紧密的，至少在某些参数制度的高信噪比确定性近似的高斯信道。另一个例子表明，在非认知发射机之间没有直接链路的特殊情况下，第三个界限是容量。
2010-05-18 cs.IT math.IT
Aligned Interference Neutralization and the Degrees of Freedom of the 2 User Interference Channel with Instantaneous Relay
众所周知，经典的2用户高斯干扰信道只有1个自由度（DoF），这可以通过2个用户之间的正交时分来实现。还已知的是，相对于源和目的地之间的直接路径引入至少一个符号持续时间的处理延迟的传统中继的使用不会增加2用户干扰信道的DoF。已经针对单用户点对点设置探索了瞬时中继（无延迟中继）的使用，并且已知的是，即使在中继处具有无记忆转发，这种中继也可以实现比传统中继更高的容量。在这项工作中，我们表明，2用户干扰信道与瞬时中继，实现3/2自由度。因此，瞬时中继不仅增加了容量，而且增加了2用户干扰信道的DoF。可实现的方案受到最近针对2X2 X2干扰信道提出的对准干扰中和方案的启发。值得注意的是，DoF增益是通过无记忆继电器实现的，即，其中中继器不具有过去接收的符号的记忆。
2011-02-18 cs.IT math.IT
The Generalized Degrees of Freedom of the Interference Relay Channel with Strong Interference
研究了强干扰下的干扰中继信道。一个高信号噪声比（SNR）的广义自由度（GDoF）的能力的表征。为此，一个新的GDoF上界推导出基于基因辅助的方法。GDoF的可扩展性基于协作干扰抵消。事实证明，即使中继-目的地链路较弱，中继也会增加GDoF。此外，与标准干扰信道相比，在强干扰状态下，GDoF不是干扰强度的单调递增函数。
2013-10-04 cs.IT math.IT
Performance of Adaptive Link Selection with Buffer-Aided Relays in Underlay Cognitive Networks
在本文中，我们研究了一个三节点的双跳认知无线电网络（CRN）的性能与半双工（HD）解码和转发（DF）缓冲辅助中继。我们推导出的平均速率和符号出错率（SER）性能的自适应链路选择基于信道感知缓冲辅助中继（CABR）计划，施加峰值功率和峰值干扰的限制，对次要节点，并将它们与传统的非缓冲辅助中继（CNBR）和传统的缓冲辅助中继（CBR）计划的延迟容忍系统。对于有限延迟系统，我们分析了固定速率传输的修改后的基于阈值的方案的性能，并证明了使用后进先出缓冲区在某些情况下是有利的。我们提出了延迟，吞吐量和SER之间的权衡。计算机模拟结果证明推导的表达式的准确性。
2016-09-03 cs.IT math.IT
The Degrees of Freedom of the Interference Channel with a Cognitive Relay under Delayed Feedback
研究了延迟反馈下认知中继系统的干扰信道特性。研究了三种类型的延迟反馈：发送端的延迟信道状态信息（CSIT）、延迟输出反馈和延迟香农反馈。外边界推导出的DoF区域的两个用户多输入多输出（MIMO）ICCR延迟反馈以及没有反馈。对于单输入单输出（SISO）场景，提出了基于回溯干扰对齐的最优方案。结果表明，虽然没有反馈的认知中继不能在两用户SISO干扰信道中将和DoF扩展到$1$之外，但在相同的场景中延迟反馈可以将和DoF扩展到$4/3$。对于MIMO的情况下，可实现的计划，通过追溯干扰对齐的扩展，导致DoF区域，满足各自的上限。
2015-07-24 cs.IT math.IT
Securing Physical-Layer Communications for Cognitive Radio Networks
针对认知无线电（CR）网络通信和组网的弱点，研究其物理层安全问题。我们首先回顾了CR网络中的一系列物理层攻击，包括主用户模拟、感知伪造、情报泄露、干扰和窃听攻击。然后，我们重点研究了认知无线电网络的物理层安全性，并从保密中断概率的角度分析了认知通信的保密性能。我们进一步考虑使用中继提高CR的安全性，防止窃听，并提出了一个机会主义的中继方案，其中一个中继节点，使CR通信最耐窃听被选择参与协助传输从认知源到其目的地。结果表明，通过增加中继节点的数量，CR通信的物理层保密性可以得到显著提高，从而显示出利用中继节点的安全性优势.最后，我们提出了一些开放的挑战，在中继辅助CR网络的物理层安全领域。
2015-07-02 cs.IT math.IT
On the Ergodic Capacity of Underlay Cognitive Dual-Hop AF Relayed Systems under Non-Identical Generalized-K Fading Channels
分析了认知（次）双跳中继系统的遍历容量。具体而言，放大和转发传输协议被认为是，而接收到的信号经历多径衰落和阴影与非相同的统计。为了有效地描述这种复合类型的衰落，使用公知的广义$K$衰落模型。利用Meijer的- $G$函数的有限和级数，得到了端到端通信的遍历容量的新的解析表达式和相当精确的封闭形式近似.借助计算机模拟对分析结果进行了验证，同时也揭示了一些有用的见解。
2015-08-31 cs.IT math.IT
Performance of Two-Hop Cooperative Cognitive Networks with an Energy Harvesting Relay
本文研究了一种基于能量收集（EH）多天线中继的协作认知无线电网络（CCRN），研究了在峰值干扰功率控制下，时间切换（TS）和功率分配（PS）协议的中断和吞吐量性能。我们假设中继分别在第一跳和第二跳中使用最大比合并和发射天线选择。与其他文献不同，我们最佳地结合了直接和中继信号在目的地，并证明，由于随机性质的信道和功率控制，有相当大的改善性能。我们还分析了EH-CCRN的性能与增量中继，{解析量化吞吐量的增益{上} EH-CCRN}。对于少量的天线在中继，吞吐量性能的EH-CCRN实际上是劣于一个使用的直接链路没有中继，而增量方案总是优越的。我们建立，存在EH参数的最佳值，导致TS和PS EH协议的最大吞吐量。在某些特殊情况下，我们推导出这些封闭形式的表达式。计算机模拟用于验证推导的表达式。
2020-09-21 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Spectrum Sharing Energy Harvesting Cognitive Relays in Nakagami-$m$ Channels
能量收集（EH）认知中继是解决频谱利用效率低下问题的一个令人兴奋的解决方案，同时实现绿色通信和空间多样性。在频谱共享的情况下，我们调查的认知中继网络的性能，其中一个次要的源与其目的地通过Nakagami- $m$信道通过解码和转发EH中继通信，同时保持低于预定义的阈值的主用户的中断概率。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达二次中断概率，并表明它是一个功能的概率EH中继有足够的能量进行中继，这反过来又取决于能量收集和消费率的EH中继和主要中断概率阈值。我们还表明，放松主要中断约束可能并不总是有利于认知EH中继网络由于中继的发射功率的能量约束的限制。
2015-08-30 cs.IT cs.NI math.IT
Buffer-Aided Relaying For The Two-Hop Full-Duplex Relay Channel With Self-Interference
在本文中，我们研究了两跳全双工（FD）中继信道的自干扰和衰落，这是由一个源，一个FD中继，和一个目的地，其中不存在直接的源-目的地链路和FD中继被削弱的自干扰。对于这个信道，我们提出了三个缓冲器辅助中继方案与自适应接收-发送在FD中继的情况下，当源和中继都执行自适应功率分配，固定功率分配，和固定速率传输，分别。所提出的缓冲器辅助中继方案通过使FD中继能够基于接收、发送和自干扰信道的质量在给定时隙中自适应地选择接收、发送或同时接收和发送，显著地提高了所考虑的中继信道的可实现速率和吞吐量。我们的数值计算结果表明，显着的性能增益，实现使用建议的缓冲区辅助中继计划相比，传统的FD中继，其中FD中继被迫总是同时接收和发送，和缓冲区辅助半双工中继，其中半双工中继不能同时接收和发送。
2017-04-11 cs.IT math.IT
Relay-Selection Improves the Security-Reliability Trade-off in Cognitive Radio Systems
我们考虑一个认知无线电（CR）网络，包括一个二级发射机（ST），一个二级目的地（SD）和多个二级中继（SR）在窃听者的存在。我们依赖于仔细的中继选择保护ST-SD传输对窃听者的帮助下，单中继和多中继选择。具体地，在单中继选择中仅选择"最佳" SR以用于辅助二次传输，而多中继选择调用多个SR以用于同时将ST的传输转发到SD。我们分析了拦截概率和中断概率的建议单中继和多中继选择方案的二次传输依赖于现实的频谱感知。我们还评估了经典的直接传输和人工噪声为基础的方法与建议的中继选择方案的比较的目的的性能。结果表明，随着拦截概率要求的放宽，中断性能的直接传输，人工噪声为基础的和中继选择方案的改善，反之亦然。这意味着在存在窃听攻击的情况下在二次传输的安全性和可靠性之间进行权衡，这被称为安全性-可靠性权衡（SRT）。此外，我们证明了单中继和多中继选择方案的SRT一般优于经典的直接传输。此外，随着SR数量的增加，所提出的单中继和多中继选择方法的SRT显著提高。最后，我们的数值结果表明，正如预期的那样，多中继选择方案实现了更好的SRT性能比单中继选择。
2014-11-29 cs.IT math.IT
Cooperative Beamforming in Cognitive Radio Relay Networks Using Amplify-and-Forward Relaying Technique
在这项工作中，我们研究的问题中继波束形成的认知无线电中继网络使用放大转发（AF）中继技术。我们考虑一个认知无线电网络，由单一的主要和多个次要的发射机/接收机。此外，还有几个中继节点可以帮助主网络和辅助网络。提出了一种新的中继站波束赋形方法，其中中继站的波束赋形权值是一个优化问题的解。优化问题的目标是最大化在辅接收机（SU-RX）处的最坏情况的信号与干扰加噪声比（SINR），并且约束是主接收机（PU-RX）上的干扰功率和中继节点的总发送功率。我们表明，波束形成问题可以转化为二阶锥规划（SOCP）问题，并解决了二分法搜索方法。我们的仿真结果表明，性能的改善作为一个功能的大小和功率的中继网络。
2019-10-18 cs.IT eess.SP math.IT
On the Deployment of Cognitive Relay as Underlay Systems
本文的目的是扩展认知中继（CR）的想法。CR作为次要用户，遵循一种可扩展的范例，以支持室内设备对频谱的次要使用。寻找一个空间的机会，即，决定其在主用户信道上的传输，CR对其部署场景以及主接收器和室内设备的移动进行建模。建模有利于理论分析，但它也是重要的，以确保CR在一个真实的场景中的性能。我们认为简要地，同时部署这样一个系统的硬件原型所涉及的挑战。
2014-04-18 cs.IT math.IT
Transmission Techniques for Relay-Interference Networks
在本文中，我们研究的中继干扰无线网络中，中继（助手）节点是为了促进竞争的信息流在无线网络中。我们研究这一点的背景下，确定性的无线交互模型，消除了信道噪声，并专注于信号的相互作用。利用这个模型，我们表明，几乎所有的已知方案，如干扰抑制，干扰对齐和干扰分离是必要的中继干扰网络。此外，我们发现了一种新的干扰管理技术，我们称之为干扰中和，它允许在空中干扰消除，而没有发射机完全访问干扰信号。我们表明，干扰分离，抑制和中和出现在一个基本的方式，因为我们表现出完整的特征的继电器干扰网络的特殊配置。
2008-12-09 cs.IT math.IT
A New Achievable Scheme for Interference Relay Channels
我们建立了一个可实现的速率区域的离散无记忆干扰中继信道，包括两个源-目的地对和一个或多个中继。我们开发了一个可实现的方案结合汉小林和嘈杂的网络编码方案。我们将我们的可解释性应用于两种情况。首先，我们描述了一类离散无记忆干扰中继信道的容量区域。该类自然地推广了El Gamal和Costa的单射确定性离散无记忆干扰信道和Kim的具有正交接收器组件的确定性离散无记忆中继信道。此外，对于高斯干扰中继信道与正交接收机组件，我们表明，我们的计划取得了更好的和速率比噪声网络编码。
2013-03-05 cs.IT math.IT
Relay Selection and Resource Allocation for Two Way DF-AF Cognitive Radio Networks
研究了双向中继认知无线电网络中采用半双工解码转发（DF）和放大转发（AF）系统的最优资源功率分配和中继选择问题。假设主网络和辅网络同时接入频谱，使得由辅网络引起的引入到主网络的干扰应该低于某个干扰阈值。此外，在不影响主网络的服务质量的情况下，根据所获得的辅助总和速率来应用AF和DF方案之间的选择策略。基于遗传算法的次优方法也提出了解决我们的问题。仿真结果表明，所提出的次优算法的性能接近最优解的性能，具有相当大的复杂度节省。
2013-05-19 cs.IT math.IT
Interference Alignment with Power Splitting Relays in Multi-User Multi-Relay Networks
在本文中，我们研究了一个多用户多中继干扰信道网络，其中能量受限的中继从源的射频（RF）信号中获取能量，并使用所获取的能量将信息转发到目的地。我们采用干扰对齐（IA）技术来解决干扰的问题，并提出了一种新的传输方案与IA在源和功率分裂（PS）在中继。以网络总速率最大化为目标，提出了一种分布式迭代算法来求解最优PS比。仿真结果验证了分析的正确性。我们的研究结果表明，所提出的方案与优化设计显着提高了网络的性能。
2017-05-23 cs.IT math.IT
On Achievable Schemes of Interference Alignment in Constant Channels via Finite Amplify-and-Forward Relays
本文阐述了在恒定信道中通过有限放大转发（AF）中继实现干扰对齐的方案。考虑$K$源与$K$目的地通信，除了中继连接之外没有直接链路。继电器的总数是有限的。目标是实现所有用户对的干扰对齐，以获得其无干扰自由度的一半。一般来说，采用两种策略：在边缘编码和在中间编码，其中继电器表现出不同的角色。的贡献是，两个基本的和关键的元素被捕获，使在这个网络中的干扰对齐：信道随机性或相关性;子空间维度抑制。
2012-11-18 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
Capacity of Strong and Very Strong Gaussian Interference Relay-without-delay Channels
本文研究了无延迟干扰中继信道，它是一种有中继辅助通信的干扰信道。我们假设中继的发送符号不仅取决于其过去接收的符号，但也取决于其当前接收的符号，这是一个适当的模型，用于研究放大和转发型中继时，整体延迟扩展远小于带宽的倒数。对于离散无记忆干扰中继无延迟信道，我们使用基因辅助外界给出了一个外界。针对高斯干扰无延迟中继信道，定义了强干扰和极强干扰无延迟中继信道，提出了一种基于瞬时放大转发（AF）中继的可实现方案。我们还提出了两个外边界的强和非常强的情况下。利用所提出的可实现方案和外部边界，我们表明，我们的计划可以实现的容量时，中继的发射功率大于一定的阈值。这是令人惊讶的，因为传统的AF中继通常只是渐近最优的，而不是完全最优的。由于其最优性和简单性，该方案在许多实际情况下都是有用的。
2011-08-14 cs.IT math.IT
Modeling and Analysis of Energy Efficiency and Interference for Cellular Relay Deployment
通过依赖于无线回程链路，中继站以较低的基础设施成本增强了蜂窝网络的性能，但同时，它们可能加剧干扰问题。在本文中，我们分析了几个中继编码方案的中继提供的最大能量增益，同时考虑到额外的中继产生的干扰相邻小区。首先，我们定义了对数正态阴影环境中中继效率的空间区域，并提出了三个易于计算和易于处理的模型。这些模型允许预测1）能量高效中继的概率，2）小区内能量消耗的空间分布，以及3）中继产生的平均干扰。其次，我们定义了一个新的性能指标，共同捕捉能量和干扰的两个方面，并表征中继的最佳数量和位置。这些结果是可获得的显着降低复杂性和执行时间时，应用所提出的模型相比，系统simulation.We强调，节能中继部署并不一定会导致干扰减少，相反，干扰感知部署是次优的能源消耗。然后，我们提出了一个地图，显示在整个小区的中继编码方案的最佳利用率。该映射将两跳中继和能量优化的部分解码转发组合为它们各自的电路消耗的函数。这样的组合不仅消除了干扰问题，而且还减少了相同性能所需的中继器的数量。
2015-03-20 cs.IT math.IT
Optimal Transmit Power Allocation for MIMO Two-Way Cognitive Relay Networks with Multiple Relays
在这封信中，我们考虑了一个多输入多输出的双向认知无线电系统下的频谱共享的情况下，主用户和次用户在同一频带上工作。次级终端旨在使用多个中继来彼此交换不同的消息，其中每个中继采用放大转发策略。我们的工作的主要目标是最大限度地提高二次和率允许共享频谱与主用户尊重主用户容忍干扰阈值。在这种情况下，我们推导出一个封闭形式的表达式分配给每个天线的终端的最佳功率。然后，我们讨论了一些系统参数对性能的影响，在数值结果部分。
2013-11-04 cs.IT cs.NI math.IT
Interference Channel with a Half-Duplex Out-of-Band Relay
考虑了半双工中继辅助下的高斯干扰信道（IC），其中中继在与IC正交的频带中接收和发送。因此，该系统由两个并行信道组成，即IC和中继活动的信道，该信道被称为带外中继信道（OBRC）。OBRC通过分离从源到中继的多址接入阶段和从中继到目的地的广播阶段来操作。识别在总容量方面的最佳操作需要中继器进行信号中继和/或干扰转发的条件。这些条件还评估了IC和OBRC上的可分离或不可分离传输的最优性。具体而言，信号中继和可分离编码的最优性建立的场景中，中继到目的地的信道设置的性能瓶颈相对于源到中继信道上的OBRC。在特殊情况下，还建立了干扰转发和不可分离操作的最优性。
2010-05-13 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Energy Harvesting Underlay Cooperative Cognitive Radio Relay Networks with Randomly Located Nodes
研究了主用户泊松场存在时能量收集协作认知无线电网络（CRN）的成功数据通信概率.我们考虑的情况下，收获能量后，从主发射机（PT），次发射机（ST）将发送其符号向次要目的地（SD）通过一个合适的辅助中继从一组随机分散的空闲节点在一个圆形区域内。我们已经考虑了几个中继选择标准，在我们的工作中，一个更好的中继节点选择。我们还分析了二次发射机的性能成功的符号传输的概率。通过详细的分析，研究了ST的性能与PU的密度、PT的发射功率和ST所需的发射功率等网络实体之间的关系。在本工作中，已经探索了能量收集的益处和来自PT的干扰之间的非平凡的权衡。数值结果验证了推导出的解析表达式的精度。
2019-03-04 cs.IT math.IT
Multi-Way Information Exchange Over Completely-Connected Interference Networks with a Multi-Antenna Relay
本文考虑了一个带有中继的全连接干扰网络，在该网络中，多个单天线用户希望通过共享多天线中继与网络中的其他用户交换多个单播消息。对于这样的网络，自由度（DoF）通过考虑各种消息交换场景来导出：多用户全连接Y信道、具有中继的两对双向干扰信道以及具有中继的两对双向X信道。此外，考虑分布式中继采用单天线在双向干扰信道和三用户全连接Y信道，可实现的总和自由度也推导出在双向干扰信道和三用户全连接Y信道。导出的DoF结果的一个主要含义是，当考虑多个定向信息流时，具有多个天线的中继或采用单个天线的多个中继增加了多用户干扰网络的容量缩放定律，即使网络是完全连接的并且所有节点以半双工方式操作。这些结果表明，中继是有用的多路干扰网络与实际考虑。
2013-02-04 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
Partial-Duplex Amplify-and-Forward Relaying: Spectral Efficiency Analysis under Self-Interference
我们提出了一种新的放大转发继电器的操作模式，其中继电器的输入和输出信号的频谱部分重叠。该部分双工中继模式包括作为特定情况的半双工和全双工。通过将部分双工中继视为一个带宽保持的线性周期时变系统，分析了存在自干扰时的频谱效率。与以前的作品相比，自干扰被认为是一个有用的信息承载组件，而不是简单地同化为噪声。这种方法表明，之前关于自干扰对（全双工）中继性能影响的结果过于悲观。基于频域解释的自干扰的影响，一些次优解码架构在目的节点也进行了讨论。据发现，部分双工中继模式可以提供一个有吸引力的折衷之间的频谱效率和接收机的复杂性。
2017-08-21 cs.IT math.IT
Energy Efficient Cooperative Strategies for Relay-Assisted Downlink Cellular Systems, Part I: Theoretical Framework
考虑认知对多个中继辅助基站传输的下行蜂窝系统能量效率的影响。该问题的动机是中继辅助解决方案在移动网络中的实际重要性，例如LTE-A，其中中继之间的合作有望大大提高系统的能量效率。我们研究了在基站的功耗和中继节点的合作和认知水平之间的根本权衡。通过将相同的消息分发给多个中继站，基站消耗更多的功率，但它使中继站之间的合作，从而使中继站之间的传输到目的地的多用户认知信道。由于干扰管理和相干合并增益，中继之间的协作允许用于从中继向终端用户发送的功率的降低。这些增益甚至在部分或单向发射机协作的情况下也存在，这是在认知信道（诸如认知干扰信道和具有认知中继的干扰信道）中的情况。因此，我们解决的问题，确定在继电器的最佳合作水平，从而导致最小的总功耗时，占由于认知的功率降低。一个实际的设计实例和数值模拟在配套文件（第二部分）。
2013-03-29 cs.IT math.IT
Relay Channel with Orthogonal Components and Structured Interference Known at the Source
研究了中继信道中正交分量受干扰信号影响的情况，该干扰信号仅在源处非因果可用。干扰信号具有这样的结构，即它是由与其自身目的地通信的另一发射机产生的。此外，干扰方不愿意调整其通信策略以使干扰最小化。源可以例如通过利用发送方的链路上的HARQ重传来获取发送方的信号的知识。然后，源可以利用中继站不仅用于传送其自己的消息，而且用于通过向中继站通知干扰信号来在目的地处进行协作干扰减轻。建议的传输策略是基于部分解码转发（PDF）中继和利用干扰结构。离散无记忆模型，高斯和莱斯衰落信道的可扩展计划。此外，在一些特殊的情况下，最优策略被确定。最后，数值结果带来的优势，利用干扰结构的源，中继或目的地的洞察。
2012-02-20 cs.IT math.IT
The DoF of the K-user Interference Channel with a Cognitive Relay
最近表明，具有认知中继的2用户干扰信道（IC-CR）几乎肯定具有全自由度（DoF），即2 DoF。这项工作的目的是检查由$K$用户对和认知中继组成的$K$用户IC-CR的DoF是否遵循2用户情况的直接扩展。事实证明，情况并非如此。当信道时变时，如果$K>2$，则$K$ -用户IC-CR被示出为具有$2K/3$ DoF，使用干扰对准可实现。因此，虽然具有时变信道系数的基本$K$ -用户IC对于所有$K$具有每用户1/2DoF，但是如果K=2，则具有变化信道的$K$ -用户IC-CR具有每用户1 DoF，并且如果$K>2$，则具有变化信道的$K$ -用户IC-CR具有每用户2/3DoF。此外，3用户IC-CR与恒定信道的DoF区域的特点是使用干扰中和，并给出了一个新的上限的2用户IC-CR的总容量。
2012-07-02 cs.IT math.IT
Virtual Full-Duplex Buffer-Aided Relaying in the Presence of Inter-Relay Interference
在本文中，我们研究了虚拟全双工（FD）缓冲辅助中继，以恢复在多中继网络中，其中每个中继都配备了一个缓冲器和多个天线，通过联合机会中继选择（RS）和波束成形（BF）设计的半双工（HD）中继造成的复用增益的损失。虚拟FD缓冲器辅助中继的主要思想是源和一个中继同时将它们自己的信息分别发送到另一个中继和目的地。在这样的网络中，中继间干扰（IRI）是一个至关重要的问题，必须解决的FD中继中的自干扰。在以前的工作中，忽略了IRI，我们提出了联合RS和BF计划考虑到IRI使用多个天线在中继。为了最大化平均端到端速率，我们提出了一个加权和速率最大化策略，假设自适应速率传输采用在源中继和中继到目的链路。然后，我们提出了几个BF方案取消或抑制IRI，以最大限度地提高加权和率。数值结果表明，我们提出的最佳，迫零，最小均方误差BF为基础的RS计划渐近接近理想FD中继上限时，增加天线的数量和/或中继的数量。
2016-01-07 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Interference Channel with a Cognitive Relay
具有认知中继的干扰信道（IFC-CR）由具有两个独立的源-目的地对的经典干扰信道组成，所述源-目的地对的通信由被称为认知中继的附加节点辅助，所述附加节点具有两个源的消息的先验知识。这种先验的消息知识被称为认知，并理想化的中继学习的消息的两个来源，从他们的传输通过无线信道。本文提出了新的内部和外部边界的一般无记忆IFC-CR的容量区域，被证明是紧的某一类通道。新的外界如下参数最初设计的广播信道，其中佐藤的观察，与非合作接收器的信道的容量区域只取决于信道输出条件的边际分布。新的内界包括所有以前提出的编码方案，因此它是迄今为止最大的已知可实现的速率区域。新的内界和外界符合一个子集的信道满足强干扰条件。对于这些通道，如果两个目的地都解码两个消息，则最优性没有损失。这一结果类似的经典IFC和认知IFC的结果，是第一个已知的容量结果一般IFC-CR。数值评估所提出的内部和外部边界的高斯噪声的情况下。
2011-07-22 cs.IT math.IT
On the Capacity Region of the Two-user Interference Channel with a Cognitive Relay
本文考虑了经典的两个用户干扰信道的变化，其中两个干扰源-目的地对的通信是由一个额外的节点，有一个先验知识的消息被发送，这被称为它的认知中继辅助。特别地，对于单射半确定性干扰信道，推导了一般无记忆干扰信道的和速率上界，并进一步收紧了高斯噪声信道在高信噪比下的线性确定性近似（LDA），该近似忽略了噪声并关注用户信号之间的相互作用。对称LDA的容量区域的特点是完全除了制度的适度弱干扰和弱链接从CR到目的地。从LDA的分析中获得的见解，然后被翻译回对称高斯噪声信道（GICCR）。对于对称的GICCR，容量区域的近似表征（在一个恒定的间隙内）提供了一个参数制度，其中容量是以前未知的。近似最优的方案表明，在中继的消息认知是有益的干扰管理，因为它使同时在空中抵消的干扰在两个目的地。
2014-09-08 cs.IT math.IT
The Gaussian Interference Relay Channel: Improved Achievable Rates and Sum Rate Upperbounds Using a Potent Relay
我们认为高斯干扰信道与中间中继作为一个主要的构建块的合作干扰网络。在可扩展性方面，我们考虑基于压缩和转发的策略。具体而言，广义压缩和转发策略，其中的目的地联合解码的压缩索引和源消息，被证明是改善后的压缩和转发策略，顺序解码的压缩索引和源消息，以及最近提出的广义散列和转发策略。我们还构造了一个基于嵌套格码的计算转发中继方案，当直接链路较弱时，该方案的性能优于其他中继方案。在这种情况下，它示出，与中继，干扰链路可以是有用的解码源消息。注意到需要上界的容量为这个通道，我们提出了一种新的技术，可以限制的总和速率。特别是，当中继节点具有丰富的功率时，通过考虑信道，总容量是有上限的，因此被命名为有效的。对于具有强中继的高斯干扰中继信道，研究了强干扰和弱干扰的情况，建立了其总容量，并以此作为有限中继功率GIFRC总容量的上界.数值结果表明，上界比割集界更紧，并且与许多感兴趣的场景中已知的可实现的和率相吻合。此外，当继电器具有大功率时，GIFRC的自由度被示出为2，使用压缩转发可实现。
2011-01-31 cs.IT 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
Generalized Optimal Two-way Relays Subsets Pairings in Cloud-based Region Cognitive Networks
随着5G通信技术的快速发展，提高通信可靠性是认知网络的重要研究需求之一。本文提出了一种基于云的认知网络双跳区域中继子集配对模型，该模型揭示了云协作网络中邻近区域的三个中继节点的特性：A子集，只需要接收第一跳; B子集，只需要接收转发; C子集，只需要转发。此外，当A、B和C子集被作为特殊选择值时，该广义模型可以转换为各种经典的中继选择算法[表II]。提出了提高通信可靠性的最小中断概率（OP）的最优中继子集配对和替换算法流程，并通过与其他常用中继选择方案的比较，证明了最优中继子集配对（A，B，C）能更好地保证通信可靠性。仿真结果表明，存在最优的继电器配对子集，与其他选择算法相比，该算法大大降低了OP。
2020-09-14 cs.DC cs.IT math.IT
Guiding Blind Transmitters: Degrees of Freedom Optimal Interference Alignment Using Relays
发射机处的信道状态信息（CSI）（CSIT）对于干扰对齐方案以实现无线网络的最佳自由度（DoF）是重要的。本文研究了当发射机在没有ISIT可用的意义上是盲的时，半双工中继对X信道和干扰信道的自由度（DoF）的影响。特别是，它示出，添加具有全球CSI的中继节点的通信模型是足以恢复的自由度，这是最佳的这些模型与全球CSI在发射机。中继节点本质上帮助引导所发送的信号的方向，以促进干扰对准，从而利用CSIT实现最佳DoF。研究了一般的MxN X中继信道和K用户干扰信道，建立了在CSIT下实现最优DoF所需的中继天线数和中继数目的充分条件.使用中继，可以在有限信道使用中实现最佳DoF。中继只有延迟CSI的情况下的自由度也进行了研究，它表明，延迟CSI在中继的最佳自由度与全CSIT不能实现。研究了X通道和干扰通道的特殊情况，以获得进一步的设计见解。
2013-04-21 cs.IT math.IT
Incremental Relaying for the Gaussian Interference Channel with a Degraded Broadcasting Relay
本文研究了带内接收带外发送中继的两用户高斯中继干扰信道的增量中继策略，其中中继和两个接收机之间的链路被建模为退化的广播信道。结果表明，广义散列和转发（GHF）可以实现该信道的容量区域内的一个恒定的比特数在一定的弱中继制度，其中的发射机到中继链路增益不是无限强于发射机和接收机之间的干扰链路。GHF中继策略理想地适合于广播中继，因为它可以以增量方式实现，即，到一个接收机的中继消息是到另一个接收机的消息的降级版本。在高信噪比（SNR）状态下的广义自由度（GDoF）分析表明，在对称信道设置中，每个公共中继比特可以根据操作状态渐进地将和速率提高大约一个比特或两个比特，并且速率增益可以被解释为仅来自公共消息速率的提高，或者可替换地，在非常弱的干扰状态下，仅仅来自私有消息的速率改进。此外，本文研究了一个不对称的情况下，中继只有一个单一的链接到一个目的地。结果表明，只有一个中继目的地链路，近似容量区域可以建立一个较大的政权的信道参数。此外，从GDoF的角度来看，由于中继的总容量增益现在可以被认为是仅来自信号中继或仅来自干扰转发。
2012-12-12 cs.IT math.IT
On the DoF region of the two-user Interference Channel with an Instantaneous Relay
本文研究了具有{ \em瞬时中继}或无延迟中继的两用户多天线高斯干扰信道的自由度，其中中继发送的信号在信道使用$t$时可以依赖于直到并包括信道使用$t$时的所有接收信号。假设两个发送器和两个接收器具有$M$天线，而中继器通过$N$天线接收并且通过$L$天线发送。对于$(M,N,L)$的所有可能值，基于中继器处的无记忆线性传输策略导出可实现的DoF区域，该无记忆线性传输策略旨在{ \it中和}接收器处尽可能多的干扰。所提出的计划，以达到最大的总和自由度之间的所有无记忆的线性传输策略在中继和实际上是最佳的某些值的$(M,N,L)$。
2015-06-22 cs.IT math.IT
Cognitive MIMO-RF/FSO Cooperative Relay Communication with Mobile Nodes and Imperfect Channel State Information
本文分析了一种基于认知无线电的解码转发混合多输入多输出（MIMO）射频/自由空间光（RF/FSO）协作中继系统的性能，该系统具有多个移动主、副用户节点。由于信道估计误差而引起的不完美信道状态信息（CSI）的影响也在次级用户发射机（SU-TX）处被考虑并且分别中继在功率控制和符号检测过程上。这项工作的一个独特的方面是，固定和成比例的干扰功率约束，以限制在主用户接收机（PU-RX）的干扰。分析结果得出上述系统的准确和渐近中断和误比特概率的特征节点的移动性和不完善的CSI的实际条件下，连同光信道的损伤，如路径损耗，大气湍流，和指向错误，每个SU-TX和中继之间的正交空时分组编码传输。最后，仿真结果产生各种有趣的见解系统的性能，如一个midamble与前导码的信道估计的好处。
2018-05-14 cs.IT math.IT
Decentralized Dynamic Hop Selection and Power Control in Cognitive Multi-hop Relay Systems
本文研究了一种认知多跳中继次用户系统，该系统与多个主用户共享频谱。在多跳SU系统中，认知中继的发射功率和跳数选择可以根据瞬时信道状态信息（CSI）的局部（和因果）知识进行动态自适应。我们将确定一个低复杂度，分散的算法，以最大限度地提高平均端到端的吞吐量的SU系统与动态空间重用。该问题是具有挑战性的，由于分散的需求，以及因果关系约束的知识CSI。此外，该问题属于随机网络效用最大化（NUM）问题，这是相当具有挑战性的。我们利用PU活动和CSI波动之间的时间尺度差异，并将问题分解为一个主问题和子问题。我们推导出一个渐近最优的低复杂度的解决方案，使用分治，并说明了显着的性能增益，可以通过动态跳数选择和功率控制。该算法的最坏情况复杂度和内存需求分别为O（M^2）和O（M^3），其中$M$是SU的数量。
2010-07-28 cs.IT math.IT
Stable Throughput of Cooperative Cognitive Networks with Energy Harvesting: Finite Relay Buffer and Finite Battery Capacity
研究了一种协作认知无线电网络的通用模型，其中次用户同时具有有限的中继队列和有限的电池队列。我们的主要目标是表征稳定的吞吐量区域。然而，这种系统的稳定吞吐量区域的完整表征是出了名的困难，因为计算的两个有限队列的二维马尔可夫链（MC）模型的稳态分布是非常复杂的。我们首先提出了一个算法来表征稳定的吞吐量区域的数值，并显示其纯粹的计算复杂性为大队列长度。为了提供易处理性和探索在认知节点的设计参数优化的性质，我们接下来集中在两个更简单的系统，即，有限电池队列与无限中继队列和有限中继队列与无限电池队列（以下分别称为主导系统$1$和$2$）。对于每个建议的主导系统，我们调查的最大服务率的认知节点的稳定性条件。尽管制定的优化问题的复杂性，由于其非凸性，我们利用问题的结构，将其转化为线性规划。因此，我们能够有效地解决他们使用标准的线性规划求解器。我们的数值结果表明，在实际系统中，有限的电池和中继队列实现相同水平的好处的系统具有无限的队列大小，当它们的大小足够大。他们还表明，当能量收集过程的到达率增加时，可实现的稳定吞吐量区域显着扩大。
2018-06-18 cs.IT math.IT
Interference Channel with an Out-of-Band Relay
考虑了带中继的高斯干扰信道。假设中继在相对于底层IC正交的频带上操作，并且整个系统被称为具有带外中继的IC（IC-OBR）。该系统可以被视为在两个并行的干扰受限信道上操作：第一个是标准高斯IC，第二个是高斯中继信道，其特征在于两个源和目的地通过中继通信而没有直接链路。我们将第二并行信道称为OBR信道（OBRC）。这项工作的主要目的是确定条件下的最佳操作，在IC-OBR的容量区域方面，需要通过中继的信号中继和/或干扰转发，与可分离或不可分离的使用两个并行的信道，IC和OBRC。这里，“可分离的”是指在两个组成信道上传输独立的信息。对于一个基本模型，其中的OBRC由四个正交信道从源到中继和从中继到目的地（IC-OBR类型-I），一个条件下，信号中继和可分离的操作是最佳的。当不满足该条件时，识别各种场景，其中干扰转发和不可分离操作是实现最佳性能所必需的。在这些场景中，系统经由干扰转发来利用OBRC上的“过剩容量”，以在特定干扰状态（强或混合）下驱动IC-OBR系统。分析，然后转向一个更复杂的IC-OBR，其中的OBRC只包括两个正交的通道，一个从源到中继，一个从中继到目的地（IC-OBR类型II）。对于这种信道，一些容量的结果，得出平行的结论IC-OBR类型I。
2010-07-01 cs.IT math.IT
Impact of Co-Channel Interference on Performance of Multi-Hop Relaying over Nakagami-$m$ Fading Channels
研究了同频干扰对多跳放大转发中继系统性能的影响。一般而言，沿着连续中继跳的期望信道和所有节点处的CCI经受具有不同形状因子的Nakagami- $m$衰落。研究表明，分集增益仅由期望信道的衰落形状因子决定，而与干扰和中继跳数无关。另一方面，尽管编码增益通常是各种系统参数的复函数，但如果期望信道经受瑞利衰落，则编码增益与目的地处的累积干扰（即，中继跳数和平均干扰噪声比的乘积）成反比，而与CCI的衰落分布无关。
2013-11-30 cs.IT math.IT
Lattice Coding and the Generalized Degrees of Freedom of the Interference Channel with Relay
研究了对称两用户高斯干扰中继信道的广义自由度。虽然已知继电器不会增加IC的DoF，但对于更一般的GDoF，这是未知的。对于GDoF的特征，新的和容量的上界和下界。通过一种新的方案，这是基于功能解码和转发（FDF）的下限。GDoF的特征在于源中继链路比干扰链路弱的制度，干扰链路构成信道参数的整体空间的一半。结果表明，中继确实可以增加的GDoF的IRC，它是通过FDF实现的。
2012-07-02 cs.IT math.IT
Resource Allocation and Outage Analysis for An Adaptive Cognitive Two-Way Relay Network
针对多中继认知无线电网络，研究了一种自适应双向中继协作机制，以提高二次传输性能。推导了仅需统计信道信息时，最小化二次中断概率的功率分配和中继选择方案。在主传输的服务质量服务质量以主中断概率为约束的条件下，推导出了次中断概率的精确闭式表达式。为了更好地理解主用户干扰对二次传输的影响，我们进一步研究了当主用户信噪比趋于无穷大时，二次中继网络的渐近行为，包括功率分配和中断概率。仿真结果说明了所提出的方案的性能。
2017-05-05 cs.IT cs.NI math.IT
On Optimal Spectrum Access of Cognitive Relay With Finite Packet Buffer
我们研究了认知无线电系统中，次用户（SU）中继主用户（PU）分组使用两阶段中继。SU在中继阶段利用分时传输自己的分组，并具有一定的接入概率。PU和SU具有有限容量的队列，这导致当队列满时的分组丢失。利用中继队列状态的知识，SU的目标是最大限度地提高其数据包吞吐量，同时保持PU的丢包率低于阈值。通过利用问题的结构，我们将其表示为一个线性规划，并找到SU的最优访问策略。我们还提出了低复杂度的次优接入策略，即恒定概率传输和步进传输。数值结果比较所提出的方法的性能和研究队列大小对分组吞吐量的影响。
2017-01-22 cs.IT cs.NI math.IT
