Resource Allocation for Wireless Fading Relay Channels: Max-Min Solution
作为衰落中继信道的基本信息论模型，本文首先研究了并行中继信道，推导了并行中继信道容量的上下界。对于具有退化子信道的并行中继信道，建立了容量，并通过高斯情况进一步证明，获得了同步和同步容量。分析了源节点和中继节点在子信道间实现功率分配的能力。衰落中继信道，然后研究，其中资源分配，最大限度地提高可实现的速率获得全双工和半双工的情况下。容量建立衰落中继信道，满足一定的条件。
2007-07-06 cs.IT math.IT
Opportunistic DF-AF Selection Relaying with Optimal Relay Selection in Nakagami-m Fading Environments
本文研究了一种在目的端具有最大接收信噪比的机会DF-AF选择中继方案。分析了Nakagami-m衰落信道下机会DF-AF选择中继方案的中断概率，得到了其闭合解。我们在高信噪比域中进行了中断概率的渐近分析。得到了编码增益和分集阶数。为了进行比较，还利用压缩定理对Nakagami-m衰落信道中的机会AF方案进行了渐近分析。此外，我们证明了机会DF方案和机会AF方案相比，机会DF-AF选择中继方案具有更好的中断性能。
2013-01-01 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Infinite Constellations in MIMO Fading Channels
本文研究了无限星座维数与其所能达到的最佳分集阶数之间的本质联系。在这项工作的第一部分中，我们开发了一个上界的IC的分集阶为任何尺寸和任何数量的发射和接收天线。通过选择正确的尺寸，我们证明在这项工作的第二部分，IC的一般和晶格，特别是可以实现最佳的分集复用有限星座的折衷。这项工作给出了一个框架，用于设计格多天线信道使用格解码。
2013-05-14 cs.IT math.IT
Relay-Assisted Mixed FSO/RF Systems over Málaga-$\mathcal{M}$ and $κ$-$μ$ Shadowed Fading Channels
这封信提出了一个统一的分析框架，中继辅助混合FSO/RF传输。除了考虑不同的FSO检测技术，数学模型提供了一个双重统一的混合FSO/RF系统考虑混合Málaga- $\mathcal{M}$ / $κ$ - $μ$阴影衰落，其中包括作为特殊情况下，几乎所有的线性湍流/衰落模型中采用的公开文献。
2017-06-07 cs.IT math.IT
Error Performance of Multidimensional Lattice Constellations-Part II: Evaluation over Fading Channels
这是一个两部分组成的系列论文的第二部分，在那里的多维格星座与信号空间分集（SSD）的错误性能进行了研究。在第一部分中，我们采用了一种基于平行六面体几何的组合几何方法，给出了加性高斯白噪声（AWGN）中误符号概率（SEP）的精确解析表达式和两个封闭形式的界。在本第二部分中，我们扩展了分析，并提出了一种新的解析表达式的帧错误概率（FEP）的多维格星座在Nakagami-m衰落信道。由于无限格型星座的FEP是由球下界（SLB）的下界，我们提出了球上界（SLB）的块衰落信道。此外，提出了块衰落信道下多维格型星座的FEP的两个新的界，称为多球下界（MSLB）和多球上界（MLB）。SLB和MLB的表达式以封闭形式给出，而MSLB和MLB的相应表达式以酉块长度的封闭形式给出。数值和仿真结果表明，所提出的界限的紧密性，并表明它们可以有效地用于设置任意结构，尺寸和秩的格星座的FEP的性能限制。
2012-07-03 cs.IT math.IT
Secrecy Rate Study in Two-Hop Relay Channel with Finite Constellations
在无线环境下，带窃听者的两跳安全通信是一个热门的研究方向。其基本思想是，目的地，同时与源，发送一个干扰信号，干扰窃听附近或与中继共处一处。与物理层网络编码类似，友好干扰信号将阻止窃听者检测源自源的有用信息，并且在已知干扰信号存在的情况下不会影响目的地检测源信息。然而，现有的研究仅限于高斯分布的信号，这是很少在实际系统中使用。当应用有限星座信号时，保密率的行为变得非常不同。例如，保密率取决于具有有限星座的输入信号之间的相位差，这在高斯信号中是观察不到的。在本文中，我们研究了两跳中继模型的保密容量，并推导出其上限，通过假设一个窃听器附近的中继和广泛使用的M-PSK调制。在此基础上，给出了高信噪比区的最佳相位差和最差相位差。数值研究验证了我们的分析，并表明导出的上限是比较紧的。
2013-10-02 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
Constant Envelope Precoding with Adaptive Receiver Constellation in MISO Fading Channel
恒包络预编码是一种能够实现高功率放大器效率的传输技术。对于单用户多输入单输出（MISO）信道中的CE预编码，当且仅当期望的星座可以被缩放为位于环形中时，期望的星座在接收器处是可行的，环形的边界由瞬时信道实现表征。因此，如果固定的接收机星座被用于衰落信道中的CE预编码，其中环是时变的，则通常存在遇到使得CE预编码不可行的信道的非零概率，从而导致高概率的错误。针对这一问题，本文研究了在单用户MISO平坦衰落信道中，发射端具有任意数量天线的CE预编码的自适应接收星座设计。我们首先研究固定速率自适应接收机星座设计，以最大限度地减少符号出错率（SER）。具体而言，提出了一种有效的算法，找到最佳的幅度和相移键控（APSK）星座与两个环，这是可行的，最大的最小欧几里德距离（MED），对于任何给定的星座大小和瞬时信道实现。数值结果表明，通过使用优化的固定速率自适应接收星座，我们提出的方案实现了显着改善的SER性能比CE预编码与固定的接收星座。基于最优固定速率自适应双环APSK星座集族，提出了一种可变速率CE传输方案，并进行了数值分析。
2016-07-15 cs.IT math.IT
A New Scaling Law on Throughput and Delay Performance of Wireless Mobile Relay Networks over Parallel Fading Channels
在本文中，利用中继缓冲区，我们提出了一个机会解码等待和转发中继方案的点对点通信系统与半包围中继网络，以更好地利用时间分集和中继移动性。例如，我们分析了密集中继网络中两种情况下的渐近吞吐量-延迟权衡：（1）固定中继与\textit{microscopic fading}信道（多径信道），以及（2）移动中继与\textit{macroscopic fading}信道（路径损耗）。在第一种情况下，所提出的方案可以更好地利用\textit{multi-relay diversity}，在这个意义上，与$K$固定中继和$\mathcal{O}(K)$的平均端到端分组延迟的成本，它可以实现相同的最佳渐近平均吞吐量与现有的设计（如常规解码和转发中继方案）与$K^2$固定中继。在第二种情况下，所提出的方案实现了最大的吞吐量的$Θ(\log K)$在$\mathcal{O}(K/q)$平均端到端的分组延迟的成本，其中$0<q\leq {1/2}$测量中继的移动性的速度。该系统吞吐量是现有中继移动性较低的设计所无法达到的，本文提出的中继方案可以更有效地利用中继的移动性。
2009-08-07 cs.IT math.IT
Optimum Power Allocations for Fading Decode-and-Forward Relay Channel
在本文中，对于衰落解码和转发全双工中继信道，我们解析地推导出最佳功率分配。个别电源和继电器的功率约束的假设和相关的优化问题进行了分析，为两种情况。首先，对源功率、中继功率以及源和中继的发射信号之间的相关系数进行优化。然后，对于相关系数的固定值，优化问题进行了分析。它也被证明，优化问题是凸的这两种情况。最后，通过模拟每个场景的理论结果的影响进行了讨论。
2012-02-06 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
Achievable Rates and Optimal Resource Allocation for Imperfectly-Known Fading Relay Channels
本文研究了已知衰落中继信道下的可达速率和最优资源分配策略。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，考虑了不同协作程度的放大转发和解码转发中继方案，得到了相应的可达速率表达式。解决了三个资源分配问题：1）数据和训练符号之间的功率分配; 2）到中继的时间/带宽分配; 3）在存在总功率约束的情况下源和中继之间的功率分配。利用可达速率表达式确定最优资源分配策略。最后，通过研究在低信噪比制度的比特能量需求的能量效率进行了研究。
2008-03-13 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
Constellation Design for Non-Coherent Fast-Forward Relays to Mitigate Full-Duplex Jamming Attacks
随着短分组通信的潜在应用，我们解决了在快速衰落信道下的反应式干扰的存在下，低延迟消息的通信。与传统的干扰机，我们假设一个全双工（FD）干扰机能够检测预先存在的对策，并随后改变目标频带。为了促进可靠的通信中一个强大的对手，我们提出了非相干的快进全双工中继方案，其中受害者使用一个助手在其附近的快速转发其消息到基站，除了确保对策是未被检测到的FD对手。为了设计星座的建议计划，我们确定现有的非相干星座的快衰落信道是不适用的，由于合作性质的快进计划。其结果是，我们制定了一个优化问题，设计的非相干星座在受害者和助手，使符号错误的概率在基站被最小化。我们从理论上分析了优化问题，并提出了几种策略来计算接近最优的星座的基础上的助手的数据速率和快速转发能力。我们表明，建议的星座提供接近最佳的错误性能，并帮助受害者逃避干扰。最后，我们还证明了该方案的欺骗干扰机的对抗检测器的有效性。
2022-05-26 cs.IT math.IT
Dispersion Analysis of Infinite Constellations in Ergodic Fading Channels
本论文研究衰落信道中的无限星座，在接收端没有功率约束，且信道状态信息完全可用的情况下。无限星座是Poltyrev提出的用于分析编码调制码的框架。Poltyrev的容量是每单位体积的码字的最高可实现的归一化对数密度（NLD），在可能的大块长度下，其保证了消失的错误概率。对于给定的有限块长度和固定的错误概率，在最高可实现的NLD和Poltyrev的容量之间存在差距。色散分析渐近量化这一差距。本文首先分析了标量衰落信道中无限星座的色散特性。随后，我们将分析扩展到多输入多输出衰落信道的情况。在其他信道中，我们表明，最高可实现的NLD和Poltyrev的容量之间的差距，渐近消失的块长度的信道色散的平方根，乘以允许的错误概率的逆Q函数。此外，Poltyrev的容量和信道色散的精确条款，推导出的论文。文中还讨论了在功率受限的衰落信道中，与幅度和功率受限的衰落信道的关系，特别是与容量、信道色散和差错指数的关系。这些关系表明，在典型的情况下，无约束模型可以被解释为约束模型的极限，当信噪比趋于无穷大。
2015-09-05 cs.IT math.IT
Ergodic Capacity Analysis of Wireless Powered AF Relaying Systems over $α$-$μ$ Fading Channels
在本文中，我们考虑了两跳放大转发（AF）中继系统，其中中继节点是能量受限的，并从源节点收获能量。在文献中，有三种主要的能量收集（EH）协议，即时间切换中继（TSR），功率分配（PS）中继（PSR）和理想中继接收机（IRR）。与现有的研究不同，本文考虑了$α$ - $μ$衰落信道。在这方面，我们推导出准确的统一解析表达式的遍历能力，上述协议在独立的，但不相同的分布（i.n.i.d）$α$ - $μ$衰落信道。研究了$α$ - $μ$模型的三种特殊情况，即瑞利衰落信道、Nakagami-mandWeibull衰落信道。我们的分析是通过数值和模拟结果进行验证。结果表明，找到最佳值的PS因子的PSR协议和EH时间分数的TSR协议是实现最佳网络性能的关键一步。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Opportunistic Relay Selection over Generalized Fading and Inverse Gamma Composite Fading Mixed Multicast Channels: A Secrecy Tradeoff
多径效应和阴影效应的同时出现会严重影响真实无线多播场景的保密性能。为了解决这一安全威胁，在这项工作中，提出了一个机会主义的中继为基础的双跳无线组播框架，在该框架中，源发送机密信息的一堆接收器下，通过中间中继窃听多个窃听者的尝试。两种情况下，即非视线（NLOS）和视线（LOS）通信以及乘法和LOS阴影被认为是其中第一种情况下假设的eta-mu和eta-mu/逆伽马（IG）复合衰落信道和后一个如下kappa-mu和kappa-mu/IG复合衰落信道作为源中继和中继接收机的以及窃听者的链路，分别。秘密分析是通过推导三个常见的保密措施，即安全中断概率组播，概率非零保密组播容量，遍历保密组播容量的封闭形式的表达式。我们进一步利用这些表达式来观察所有系统参数的影响，这些参数通过Monte-Carlo模拟再次得到证实。我们的观察表明，可以建立一个秘密的中继和接收器，窃听器和阴影参数的数量之间的权衡，以保持可接受的安全级别，通过减少衰落，阴影，组播接收器和窃听器的数量的不利影响。
2021-12-08 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
Opportunistic Relay in Multicast Channels with Generalized Shadowed Fading Effects: A Physical Layer Security Perspective
由于无线信道的衰落和遮蔽的同时存在，通过无线多播网络的普通传输受到极大的阻碍，可以通过适当地利用传播介质的随机属性来增强安全传输。本研究的重点是利用这些属性，以提高物理层安全（PLS）性能的双跳无线多播网络在kappa-mu阴影衰落信道下的窃听尝试多个窃听。为了提高系统的保密性，在多个中继节点中采用最优中继节点选择策略。通过对多播中继网络的非零保密容量概率、安全中断概率和遍历保密容量的解析表达式进行数学建模，对多播中继网络的性能进行了分析。利用这些表达式，系统参数，即，研究了衰落、阴影、天线数目、目的接收器、窃听器和中继对保密性能的影响。数值结果表明，衰落和阴影所造成的不利影响，可以显着减轻著名的机会中继技术。此外，该模型统一了几个经典模型的保密性分析，从而表现出巨大的通用性比现有的作品。
2021-11-14 cs.IT math.IT
A Case For Amplify-Forward Relaying in the Block-Fading Multi-Access Channel
本文论证了在慢衰落环境中，多址用户共享一个放大转发中继可以获得显著的增益。建议的协议，即多接入中继放大转发，允许一个低复杂度的中继，并实现了最佳的分集复用权衡高复用增益。协议的分析表明，它均匀地占主导地位的压缩转发策略，并进一步优于动态解码转发协议在高复用增益。所提出的协议的一个有趣的特点是，在高复用增益，它类似于一个多输入单输出系统，并在低复用增益，它为每个用户提供了相同的分集复用权衡，如果没有竞争的中继从其他用户。
2007-01-08 cs.IT math.IT
All-Optical FSO Relaying Under Mixture-Gamma Fading Channels and Pointing Errors
对全光双跳中继自由空间光通信系统的性能进行了分析和评价。我们考虑的情况下，当总接收到的信号经历相干性引起的信道衰落，由通用的混合伽马分布建模。此外，由于指向误差的存在引起的误对准引起的衰落在所附的分析中被共同考虑。研究了外差检测时放大转发和解码转发中继传输的性能。新的封闭形式的表达式推导出有关的一些关键性能指标的考虑系统，即系统中断概率和平均比特出错率。
2018-10-15 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
Analytic performance evaluation of M-QAM based decode-and-forward relay networks over enriched multipath fading channels
本文研究了在丰富多径衰落信道下的再生式多节点双跳协作系统。推导了译码转发中继系统中$M{-}$正交调制信号在独立同分布和独立非同分布Nakagami ${-}$ q（Hoyt）衰落信道下的符号误码率的解析表达式。推导出的表达式是基于矩生成函数的方法，并给出在广义劳里塞拉级数的封闭形式。通过与计算机模拟结果的比较，所提供的结果得到了广泛的验证，并且在再生协作中继通信系统的分析性能评估中是有用的。为此，它示出的合作系统的性能，如预期的那样，所采用的中继的数量以及由衰落参数$q$，这占\textit{pre-Rayleigh}衰落条件下，经常遇到的移动蜂窝无线电系统的值的影响。
2016-12-29 cs.IT math.IT
Dispersion of Infinite Constellations in Fast Fading Channels
在这项工作中，我们扩展了Poltyrev提出的无功率约束的通信设置，在接收机处具有信道状态信息（CSI）的快衰落信道。最佳码字密度，或实际上最佳归一化对数密度（NLD），被认为是。Poltyrev的容量为这个通道是最高的可实现的NLD，在可能的大块长度，保证消失的错误概率。对于给定的有限块长度n和固定的错误概率，在最高可实现的NLD和Poltyrev的容量之间存在差距。与其他信道一样，该间隙随着信道色散V在n上的平方根乘以允许误差概率的逆Q函数而渐近消失。在高信噪比条件下，该色散等于功率受限快衰落信道的色散。连接的峰值功率受限衰落信道的误差指数也进行了讨论。
2014-04-20 cs.IT math.IT
Outage Probability of Energy Harvesting Relay-aided Cooperative Networks Over Rayleigh Fading Channel
能量收集技术具有部署灵活性和降低维护费用的优点，是协作网络中中继节点能量供应的一种潜在方式。与传统的功率源不同，这种情况下的中继节点可能会以一定的概率耗尽能量，这会降低中继辅助协作传输的效益。本文研究了慢衰落信道中能量收集中继节点辅助下的协作网络的中断行为，并尝试推导出该协作协议的中断概率的封闭表达式。通过与传统的直接传输协议的比较，得出了两个结论：1）除了能量耗尽概率为零的极端情况外，分集增益不会增加; 2）在最小化中断概率的前提下，可以获得一个用于提高系统性能的乘法增益。
2014-09-01 cs.IT math.IT
Differential Dual-Hop Relaying over Time-Varying Rayleigh-Fading Channels
本文研究了时变瑞利衰落信道下采用差分M-PSK调制和非相干检测的双跳放大转发中继。对于“双符号”检测的情况，一阶时间序列模型被用来表征级联信道的时变性质。基于该模型，推导出了精确的出错率表达式，并通过仿真验证了该表达式的正确性。该表达式表明，误码率与级联信道的自相关性有关，并且在高发射功率下存在不可约的误码平层。为了克服快速衰落所带来的错误平层，还提出了一种近似最优的多符号差分球检测（MSDSD）。仿真结果表明，MSDSD的错误性能在不同的衰落情况下。
2014-03-21 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Multi-Antenna Relay Networks over Nakagami-m Fading Channel
在本章中，作者提出了独立同分布（i.i.d）Nakagami-m衰落信道下的多天线选择性合并解码转发（SC-DF）中继网络的性能。利用信噪比统计特性，推导了中断概率、矩生成函数、误符号概率和平均信道容量的解析表达式。在此之后，作者制定的中断概率问题，优化它与一个近似的问题，然后解决它的解析。最后，为了与解析公式进行比较，作者进行了一些Monte-Carlo模拟。
2014-07-29 cs.IT math.IT
On the Performance of Secure Full-Duplex Relaying under Composite Fading Channels
我们假设一个全双工（FD）合作网络受到恶意攻击，并经历复合衰落信道。我们关注两种情况：\textit{a)}，发射机具有完整的CSI，为此我们推导出\textit{average secrecy rate}的封闭形式表达式;以及\textit{b)}，发射机仅知道合法节点的CSI，为此我们获得\textit{secrecy outage probability}的封闭形式表达式。我们表明，安全FD中继是可行的，即使在强自干扰和复杂的多天线窃听者的存在下。
2014-11-21 cs.IT math.IT
Diversity Multiplexing Tradeoff of the Half-duplex Slow Fading Multiple Access Channel based on Generalized Quantize-and-Forward Scheme
研究了半双工慢衰落多址接入中继信道（HD-MARC）下广义量化转发（GQF）中继方案的分集复用折衷（DMT）问题。压缩和转发（CF）方案已被证明，以实现最佳的DMT时，中继的目的地链路的信道状态信息（CSI）是在中继。然而，由于无线系统的实际考虑，在中继处具有中继-目的地链路的CSI并不总是可能的。相比之下，在这项工作中，DMT的GQF方案推导没有中继目的地链路CSI在中继。它示出，即使没有知识的中继目的地CSI，GQF计划实现相同的DMT，实现CF计划与CSI的全部知识。
2014-06-20 cs.IT math.IT
Alternative Awaiting and Broadcast for Two-Way Relay Fading Channels
研究了一种基于存储转发的双向中继衰落信道，其中两个源节点希望在中继节点的帮助下交换信息。在时延趋于无穷大的情况下，给出了TWR衰落系统遍历和容量的一个新的上界，并进一步提出了两种可选的等待广播（AAB）方案：SF-I的纯部分译码（PPD）和SF-II的组合译码（CBD），它们在高信噪比下分别在时延无界和有界的情况下逼近新的上界.数值结果表明，所提出的AAB方案显着优于传统的物理层网络编码（PLNC）的方法没有延迟。与传统的TWR方案相比，没有延迟，建议CBD与SF-II方法显着提高了最大和速率，平均延迟只有几十秒的中继缓冲区。
2012-02-08 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Opportunistic Relaying Over Imperfect Non-identical Log-normal Fading Channels
出于这样一个事实，即充分的多样性秩序，实现使用“最佳中继”选择技术，我们考虑机会放大转发和解码转发中继系统。我们专注于这样一个系统的中断概率，然后推导出封闭形式的表达式，这些系统的中断概率在独立的，但不完全相同的对数正态衰落信道。我们认为信道估计误差是一个高斯随机变量。结果，估计的信道分布也不是对数正态的，如在瑞利衰落信道的情况下那样。这正是我们的模拟结果与解析结果不完全吻合的原因。然而，这种差异对于各种各样的情况是可以忽略的。
2015-05-06 cs.IT math.IT
Consumption Factor Optimization for Multihop Relaying over Nakagami-m Fading channels
本文研究了Nakagami- $m$衰落信道下多跳中继的能量有效性。使用“消耗因子”作为评估能量效率的度量，并且对于放大转发和解码转发中继，以封闭形式推导出“消耗因子”。然后，基于所得到的表达式，我们提出了一个功率分配策略最大化的消耗因子。此外，两个次优，低复杂度，功率分配算法提出和分析，并得到的功率分配方案进行比较，在能源效率以及其他常见的性能指标，从文献中的其他功率分配方案。分析和仿真结果证实了我们的推导的准确性，并评估所提出的方法的性能增益。
2014-11-19 cs.IT math.IT
Achievable Rates and Training Optimization for Fading Relay Channels with Memory
本文研究了时间选择性平坦衰落中继信道的传输问题。假设信道衰落系数是未知的先验。传输过程分为两个阶段：网络训练阶段和数据传输阶段。在训练阶段，发送导频符号，接收机采用单导频MMSE估计或非因果维纳滤波器来学习信道。在数据传输阶段考虑了放大转发（AF）和解码转发（DF）技术，得到了可达速率表达式。训练周期，数据和训练功率分配的联合优化，通过使用可实现的速率表达式。数值结果得到考虑高斯-马尔可夫和低通衰落模型。计算可压缩速率，并研究每比特能量的要求。给出了导频符号和数据符号之间的最优功率分配。
2008-12-08 cs.IT math.IT
Asymptotic Capacity of Large Fading Relay Networks with Random Node Failures
为了理解网络对大规模物理攻击的响应，研究了当中继节点数$N$无限大时，具有随机节点故障的半双工衰落中继网络的渐近容量.在本文中，一个简化的独立的攻击模型，假设每个中继节点的失败与一定的概率。被认为是非相干中继方案，这对应于零前向链路信道状态信息（CSI）的情况下，在中继。因此，整个中继网络可以等效为一个瑞利衰落信道，我们推导出$ε$中断容量上限根据多址接入（MAC）割集，和$ε$中断可实现率的放大和转发（AF）和解码和转发（DF）的策略。此外，我们表明，DF策略是渐近最优的中断概率$ε$为零，AF策略严格次优的所有信号噪声比（SNR）制度。关于由于随机攻击而导致的速率损失，AF策略在高SNR区域中遭受的速率损失比DF策略少，而DF策略在低SNR区域中表现出更鲁棒的性能。
2010-01-29 cs.IT math.IT
Selection Combining for Differential Amplify-and-Forward Relaying Over Rayleigh-Fading Channel
本文提出并分析了慢瑞利衰落信道下差分放大前向（D-AF）中继的目的端选择合并（SC）算法。选择组合器选择具有判决变量的最大幅度的链路，用于发送符号的非相干检测。因此，与最大比合并（MRC）相反，在目的地不需要信道信息。精确的平均比特错误率（BER）的建议SC推导和验证与仿真结果。它还表明，SC方法的性能是非常接近的MRC方法，虽然具有较低的复杂度
2014-03-31 cs.IT math.IT
Error Performance of Multidimensional Lattice Constellations-Part I: A Parallelotope Geometry Based Approach for the AWGN Channel
多维格型星座具有信号空间分集（SSD）的特性，在衰落信道下的单天线传输中得到了广泛的研究，重点是其优化设计以获得高分集增益。在这两部分的系列论文中，我们提出了一种新的组合几何方法的基础上平行六面体几何，任意结构，尺寸和秩的多维有限格星座的性能评估。在第一部分中，我们提出了一个多维信号集的精确符号错误概率（SEP）的解析表达式，和两个新的封闭形式的界限，命名为多球下界（MLSB）和多球上界（MPEST）。第二部分将分析扩展到衰落信道上的传输，多维信号集通常用于对抗衰落退化。数值和仿真结果表明，该几何方法得到了精确、严密的表达式，可有效地用于加性高斯白噪声（AWGN）和衰落信道下的多维格形星座的性能评估和设计.
2012-07-03 cs.IT math.IT
Differential Modulation for Asynchronous Two-Way-Relay Systems over Frequency-Selective Fading Channels
针对用户和中继都不知道信道状态信息的异步多中继双向中继（MR-TWR）系统，提出了两种方案。在MR-TWR系统中，两个用户在$N_R$中继的帮助下交换他们的消息。大多数基于差分调制的MR-TWR系统的现有工作都假设所有通信节点之间具有完美的符号级同步。然而，这一假设在许多实际系统中并不成立，这使得差分调制方案的设计更具挑战性。因此，我们设计差分调制方案，可以容忍频率选择性衰落下的定时失调。我们调查所提出的方案的性能，无论是比特错误概率或成对错误概率。通过数值例子，我们表明，所提出的计划优于现有的竞争解决方案在文献中，特别是高信号噪声比（SNR）值。
2016-10-24 cs.IT math.IT
MmWaves Cellular V2X for Cooperative Diversity Relay Fast Fading Channels
在这项工作中，我们提出了一个框架分析毫米波（mmWaves）车载通信系统。车辆之间的通信通过协作中继器进行，该协作中继器充当中间基站（BS）。中继器配备有多个发射和接收天线，并采用解码转发（DF）来处理信号。此外，中继分别应用最大比合并（MRC）和最大比传输（MRT）来接收和转发信号。当车辆的速度相对较高时，信道经历快速衰落，并且该时间变化遵循Jakes的自相关模型来建模。我们还假设窄带衰落信道。导出了中断概率、差错概率和信道容量等可靠性度量的闭式表达式。利用这些性能，我们得到的容量的低功率和高功率制度，和高信号干扰噪声比（SINR）的渐近线中断和错误概率，以充分了解系统增益，如分集和编码增益。
2020-10-23 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Decode-and-Forward Relaying in Gamma-Gamma Fading Channels
研究了基于自由空间光链路的解码转发协作通信。我们分析了DF协议的性能在FSO链路以下的伽玛-伽玛分布。推导了一个包含Gamma-Gamma和高斯混合随机变量的随机变量的累积分布函数和概率密度函数。利用推导出的CDF和PDF，得到了DF中继的平均误比特率出错率。
2012-05-02 cs.IT math.IT
Multidimensional Coded Modulation in Block-Fading Channnels
研究了Nakagami- $m$块衰落信道中多维信号集上编码调制方案的构造问题。特别是，我们认为最佳的分集可靠性指数的错误概率时，得到的多维星座旋转的经典复平面信号星座。我们表明，多维旋转的全维实现最佳多样性的可靠性指数，也实现了高斯星座。全维度的多维旋转引起大的解码复杂度，并且在某些情况下，使用较小维度的多个旋转可能是有益的。我们还研究了在这种情况下的多样性的可靠性指数，这产生了最佳的速率分集复杂度在块衰落信道与离散输入的权衡。
2007-11-26 cs.IT math.IT
Deep Learning-Based Constellation Optimization for Physical Network Coding in Two-Way Relay Networks
Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL)（三菱电机研究实验室）；Yokohama National University（横滨国立大学）
研究了深度学习（DL）在物理层网络编码（PNC）双向中继星座图优化中的新应用，其中在每个终端和中继节点处采用基于深度神经网络（DNN）的调制和解调。我们训练DNN，使得交叉熵损失直接最小化，因此它最大化了可能性，而不是考虑星座的欧几里得距离。所提出的方案可以扩展到更高级别的星座与DNN结构的轻微修改。仿真结果表明，一个显着的性能增益方面的可实现的和速率超过传统的中继方案。此外，由于我们的DNN解调器直接输出逐位概率，因此可以直接与软判决信道解码级联。
2019-03-09 cs.IT cs.LG eess.SP
Optimal Throughput-Diversity-Delay Tradeoff in MIMO ARQ Block-Fading Channels
在本文中，我们考虑了一个自动重传请求（ARQ）重传协议信令块衰落多输入多输出（MIMO）信道。与以前的工作不同，我们允许多个衰落块内的每个传输（ARQ回合），我们约束发射机的固定速率的复杂信号星座图构建的代码。特别是，我们研究了一般情况下的平均输入功率约束的星座，以及实际上重要的有限离散星座的情况。该场景是在MIMO ARQ信道上采用正交频分复用技术的实际无线通信系统的合适模型。两种情况下的衰落动态被认为是，即短期的静态衰落信道衰落增益随机变化的每个ARQ轮，和长期的静态衰落信道衰落增益保持恒定的所有ARQ轮有关的一个给定的消息。作为我们的主要结果，我们证明了对于块衰落MIMO ARQ信道与离散输入信号星座满足短期功率约束，最佳的信噪比（SNR）指数是由一个修改的Singleton界，所有的系统参数。为了证明理论分析的实际意义，我们提出的数值结果表明，实际的Singleton界实现最大距离可分离码实现最佳的SNR指数。
2007-01-20 cs.IT math.IT
Link Regime and Power Savings of Decode-Forward Relaying in Fading Channels
在本文中，我们重新研究中继信道下的解码转发（DF）策略。与块马尔可夫编码始终是速率最优DF策略的既定信念相反，在某些信道条件下（链路机制），源和中继之间的独立信令实现相同的传输速率，而不需要相干信道相位信息。此外，这种独立的信令机制允许中继器节省功率。因此，我们设计了一个复合DF中继策略，实现了相同的速率块马尔可夫DF，但所需的中继功率较少。从链路自适应的角度来看，这一发现是有吸引力的，以适应中继编码和中继功率根据链路状态。我们研究这种链路自适应衰落下完美的信道状态信息（CSI）和实际的CSI，其中节点有完美的接收和长期发送CSI，并得出相应的中继节省功率在这两种情况下。我们还推导出中断概率的复合中继方案，适应信令的链路制度。通过仿真，我们暴露了一个新的权衡中继放置显示，中继保存最多的功率时，更接近的目的地，但实现最大的速率增益时，更接近的源。
2015-12-17 cs.IT math.IT
Performance of QAM Schemes with Dual-Hop DF Relaying Systems over Mixed $η$-$μ$ and $κ$-$μ$ Fading Channels
分析了正交幅度调制（QAM）方案在混合$η$ - $μ$和$κ$ - $μ$衰落信道下的双跳解码转发（DF）中继系统的性能。利用基于矩生成函数的方法，得到了一般阶矩形QAM和交叉QAM方案的平均误符号率（ASER）的封闭表达式。导出的表达式是劳里塞拉的$(F_D^{(n)}(\cdot), Φ_1^{(n)}(\cdot))$超几何函数的形式，可以使用积分或级数表示进行数值计算。所获得的ASER表达式包括在文献中作为特殊情况提出的其他混合衰落信道情况，例如混合Hoyt和Rice衰落、混合Nakagami- $m$和Rice衰落。我们进一步得到了渐近ASER的简单表达式，这对于确定在高SNR下控制系统性能的因素是有用的，即，多样性秩序。此外，我们分析了最优功率分配，这提供了一个实用的设计规则，以最佳地分配源和中继之间的总传输功率，以最小化ASER。大量的数值和计算机模拟结果证实了所提出的数学分析的准确性。
2015-09-09 cs.IT math.IT
Performance Analysis of SWIPT Relay Networks over Arbitrary Dependent Fading Channels
本文研究衰落信道相关性对双跳DF SWIPT中继网络性能的影响，利用Copula理论推导相关Nakagami-m信道下遍历容量和中断概率的闭式表达式，经仿真验证正相关链路可显著提升系统性能。
2023-05-06 cs.IT math.IT
Opportunistic Communications in Fading Multiaccess Relay Channels
研究了各态历经衰落正交多址接入中继信道（MARC）中的最优资源分配问题，在MARC中，用户（源）通过一个半双工中继站与目的地通信，该中继站在与发送源正交的信道上进行发送.在假设所有节点都能获得瞬时衰落状态信息的前提下，针对解码转发（DF）中继，给出了最大和速率以及最优用户和中继功率分配（策略）.与观察DF中继的结果在两个多址信道，一个在中继和其他在目的地，一个已知的引理上的两个相交的polymatroids的总和率用于确定DF总和率和最佳的用户和中继策略。该引理还使褪色MARC的广泛拓扑分类成为三种类型之一。第一种类型是一组部分聚类的MARC，其中用户与中继或目的地聚类，使得用户在其瓶颈链路上注水到远端接收器。第二种类型是一组集群的MARC，其中所有用户要么接近中继或目的地，使得机会多用户调度到一个接收器是最佳的。第三种类型由任意聚类的MARC组成，它是前两种类型的组合，对于这种类型，它表明，最优策略是机会主义的非注水解决方案。该分析被扩展到开发K用户正交半双工MARC的速率区域。最后，割集外界被用来表明DF实现的容量区域的一类集群正交半双工MARC。
2009-02-07 cs.IT math.IT
Optimal Constellations for the Low SNR Noncoherent MIMO Block Rayleigh Fading Channel
当每个自由度的信噪比（SNR）较低时，考虑了离散输入/连续输出非相干多输入多输出（MIMO）瑞利块衰落信道中的可靠通信。提出并解决了两个关键问题，以获得最佳的离散输入。在这两个问题中，输入星座的每个空时时隙的平均和峰值功率受到约束。在第一个问题中，输入星座的峰值功率与平均功率比（PPAPR）保持固定，而在第二个问题中，峰值功率独立于平均功率而固定。在第一个PPAPR约束问题中，互信息，其增长为O（SNR ^2），最大化到SNR的二阶。在第二个峰值约束问题中，其中互信息表现为O（SNR），明确表征了直到一阶最优的星座结构，或者等效地，最小化能量/比特的星座结构。此外，在一阶最优的星座中，表征了使互信息最大化到二阶或等效地宽带斜率的星座。在PPAPR约束和峰值约束问题中，最优星座以封闭形式作为非凸优化的解获得，有趣的是，它们被发现是相同的。由于其特殊的结构，通常的解决方案被称为空时正交秩一调制（STORM）。在这两个问题中，可以看出，STORM提供了非相干MIMO容量的行为的尖锐表征。
2008-09-22 cs.IT math.IT
Sum capacity of multi-source linear finite-field relay networks with fading
研究了具有多个源-目的节点对的衰落线性有限域中继网络。由于不同的单播会话所产生的干扰，找到其容量区域的问题通常是困难的。我们观察到，由于信道是时变的，中继可以通过等待适当的信道实现，使目的地可以解码他们的消息没有干扰，以提供他们收到的信号。我们提出了一个块马尔可夫编码和中继方案，利用这样的信道变化。通过推导出一般割集上界和可达到的速率区域，我们表征了一些类的信道分布和网络拓扑结构的总容量。例如，当信道均匀分布时，总容量由分离整个源和目的地的所有切割所构造的信道矩阵的最小平均秩给出。我们还描述了其他情况下的能力的特点。
2009-05-11 cs.IT math.IT
Security Analysis in Multicasting over Shadowed Rician and α-μ Fading Channels: A Dual-hop Hybrid Satellite Terrestrial Relaying Network
在这个5G技术时代，对高数据率的不断增长的需求导致研究人员开发混合卫星-地面（HST）网络作为传统蜂窝地面系统的替代。由于HST网络遭受的掩蔽效应，可以通过采用地面中继策略来减轻，在这项工作中，我们专注于无线组播通过HST中继网络（HSTRN），其中一个卫星发送消息到多个地面节点通过多个中继下的窃听多个窃听者的努力。我们关心的是保护组播消息被窃听利用著名的机会主义中继技术。我们认为卫星链路遵循阴影莱斯衰落，而地面链路经历α-μ衰落。HSTRN模型的保密性能是通过推导非零保密组播容量、遍历保密组播容量和安全中断概率的封闭形式的组播概率表达式来实现的。利用派生的表达式，我们分析了如何可以保持一个完美的保密水平，尽管恶劣的信道条件，也提出了一个保密权衡中继，多播用户和多个窃听者的数量。最后，数值分析证实通过蒙特卡罗模拟。
2021-07-03 cs.IT math.IT
On the Performance of NOMA-Based Cooperative Relaying Systems over Rician Fading Channels
非正交多址接入（NOMA）是第五代（5G）无线通信的一种很有前途的技术。由于具有良好信道条件的用户可以通过连续干扰消除（SIC）作为中继来提高系统性能，NOMA和协作中继的结合近年来引起了越来越多的关注。本文研究了基于NOMA的协作中继系统，并提出了一种评估其性能的分析框架。具体地，研究了莱斯衰落信道下NOMA的性能，推导了平均可达速率的精确表达式。此外，我们还提出了一种近似的方法来计算可达到的速率，通过使用高斯-切比雪夫积分。数值结果证实，我们推导的分析结果与Monte Carlo模拟相匹配。
2017-07-22 cs.IT math.IT
Alternative Awaiting and Broadcast for Two-Way Relay Fading Channels
我们研究了一个双向中继（TWR）衰落信道中，两个源节点希望交换信息的帮助下的中继节点。给定传统的TWR协议，已知两个方向上的传输速率受到具有较低容量的跳的限制，即，上行链路和下行链路之间的最小操作。在本文中，我们提出了一种新的传输协议，命名为交替等待和广播（AAB），以消除在TWR衰落信道中的最小操作。分析了AAB协议的工作原理、遍历和容量的新上界以及信号传输平均时延的收敛性。数值结果表明：1）与传统的TWR协议相比，AAB协议显著提高了可实现的遍历和速率（ESR）; 2）考虑了系统服务（SS）的平均时延，AAB协议的平均速率（ESR）比传统的TWR协议有了明显的提高;（在源缓冲器中），由所提出的AAB协议引起的ST的平均延迟非常小并且可以忽略。
2013-02-03 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Protograph LDPC Codes for Nakagami-$m$ Fading Relay Channels
本文研究了Nakagami- $m$衰落中继信道下原模图（LDPC）码的误码性能。我们首先计算具有不同衰落深度的这种信道上的原模图码的解码阈值（即，不同值的$m$）。进一步，基于PEXIT分析，利用高斯近似，推导了无差错（EF）中继协议和解码转发（DF）中继协议的误码率（BER）表达式。最后将该门限与原模图码的理论误码率和仿真误码率进行了比较。结果表明，DF协议的性能与EF协议基本相同。此外，理论误码率表达式，这是合理的一致性与解码阈值和模拟误码率，能够评估系统性能和预测的解码阈值相比，修改后的PEXIT算法具有较低的复杂度。因此，本文的工作可以为无线通信系统的原型码设计提供参考。
2013-04-24 cs.IT math.IT
Power Allocation Strategies for Fixed-Gain Half-Duplex Amplify-and-Forward Relaying in Nakagami-m Fading
在本文中，我们研究了一个固定增益放大转发中继网络采用多个中继的功率分配策略。我们考虑两个中继网络的优化问题：1）最佳的功率分配，以最大化的端到端的信噪比（SNR）和2）最小化的总消耗功率，同时保持端到端的信噪比超过一个阈值。我们研究这两个问题的两个中继协议的所有参与中继和选择性中继和多种情况下的可用信道状态信息（CSI）在中继。我们表明，SNR最大化问题是凹的，功率最小化问题是凸的所有协议和CSI的情况下考虑。我们获得了封闭形式的表达式，这两个问题的情况下，为全CSI和CSI的所有中继目的地链路在中继和解决问题，通过凸规划时，全CSI或CSI的中继目的地链路在中继不可用。数值结果表明，在两个优化问题的继电器有充分的CSI的好处。然而，他们还表明，CSI开销可以通过在中继器处仅具有部分CSI来减少，而性能仅略有下降。
2012-12-16 cs.IT math.IT
Achievable Rate Region of the Bidirectional Buffer-Aided Relay Channel with Block Fading
双向中继信道是一种简单而又基本实用的网络结构，其中两个用户通过一个中继节点进行通信。在本文中，我们考虑块衰落双向中继信道，并提出有效的传输策略，利用信道的块衰落特性。因此，我们考虑解码和转发中继，并假设两个用户之间的直接链接是不存在的。我们的目标是长期可实现的速率区域的特点，并制定协议，实现所获得的速率区域的所有点。具体地，在双向中继信道中，存在六种可能的传输模式：四种点对点模式（用户1到中继、用户2到中继、中继到用户1、中继到用户2）、多址模式（两个用户到中继）和广播模式（中继到两个用户）。大多数现有的协议假设使用上述传输模式的子集的固定调度。出于这种限制，我们开发的协议不限于遵守预定义的时间表使用的传输模式。实际上，该协议根据所涉及链路的瞬时信道状态信息（CSI），在每个时隙中选择最优传输模式，以最大化长期可达速率区域。因此，我们考虑两种不同类型的发射功率约束：1）针对所有节点的联合长期功率约束，以及2）针对每个节点的固定发射功率。此外，为了能够使用非预定义的调度进行传输模式选择，中继器必须配备有两个缓冲器，用于存储从两个用户接收的信息。由于数据缓冲增加了端到端的延迟，我们考虑延迟无约束和延迟约束的文件传输。
2013-11-18 cs.IT math.IT
