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
Wireless Information and Power Transfer with Full Duplex Relaying
考虑了一个能量受限的全双工双跳中继系统，其中中继节点由来自源端的射频信号供电，采用时间交换结构，研究了放大转发和解码转发两种中继协议。具体而言，我们提供了三种不同的通信模式，即瞬时传输，延迟约束传输和延迟容忍传输的可实现的吞吐量的分析表征。此外，还研究了不同传输模式下的最佳时间分配。我们的研究结果表明，当时间分割优化，全双工中继可以大大提高系统吞吐量相比，传统的半双工中继架构的所有三种传输模式。此外，它表明，瞬时传输模式达到最高的吞吐量。然而，与延迟约束传输模式相比，吞吐量差距相当小。与需要瞬时信道状态信息的瞬时时间分割优化不同，延迟约束传输模式中的最优时间分割仅取决于信道的统计信息，因此适合于实际实现。
2014-09-13 cs.IT math.IT
Technical Report: Outage Performance of Full-Duplex MIMO DF Relaying using Zero-Forcing Beamforming
本文研究了多天线终端的解码转发协作网络中全双工中继的性能。更具体地说，通过分析端到端的统计，我们推导出精确的封闭形式的表达式的端到端中断概率的发送和接收ZFBF计划在瑞利衰落环境。一些选定的结果显示了一些有趣的观察有用的系统设计者。具体来说，我们观察到中断性能可以通过采用不同的天线配置的联合ZF为基础的预编码得到改善。
2017-03-09 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
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
Physical-Layer Security of a Buffer-Aided Full-Duplex Relaying~System
这封信提出了一种新的混合半/全双工中继方案，以提高中继信道的安全性。源节点（Alice）在存在缓冲器辅助全双工中继节点（Rooney）和潜在窃听者（Eve）的情况下与她的目的地节点（Bob）通信。为了提高合法系统的安全性，Rooney采用了随机转发和解码转发两种不同的中继策略。在第一种中继策略中，Rooney使用的码本与Alice不同。在第二种中继策略中，鲁尼和爱丽丝使用相同的码本。此外，Rooney在半双工和全双工模式之间切换，进一步增强了合法系统的安全性。数值结果表明，我们提出的方案实现了显着的平均保密端到端的吞吐量相对于传统的无缓冲全双工中继方案的改善。
2016-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Full-Duplex Massive MIMO Multi-Pair Two-Way AF Relaying: Energy Efficiency Optimization
我们考虑双向放大和转发中继，其中多个全双工用户对通过共享的全双工大规模多输入多输出（MIMO）中继交换信息。大多数以前的大规模MIMO中继工作最大化频谱效率（SE）。相比之下，我们最大限度地提高非凸能源效率（EE）度量近似为一个伪凹问题，然后使用经典的Dinkelbach方法解决。我们还最大化的最低能效的用户依赖于最大最小的方法的EE。为了解决这些优化问题，我们推导出封闭形式的下限遍历可实现的速率最大比合并和迫零处理在中继，通过使用最小均方误差信道估计。我们数值特征的准确性的下界。我们还将拟议设计的SE和EE与现有全双工系统的SE和EE进行比较，并量化拟议算法所实现的显着改进。我们还比较了所提出的全双工系统的EE的半双工同行，并表征自环和用户间干扰制度，所提出的全双工系统成功地优于半双工的。
2017-10-04 cs.IT math.IT
Cooperative Strategies for the Half-Duplex Gaussian Parallel Relay Channel: Simultaneous Relaying versus Successive Relaying
研究了在加性高斯白噪声环境下，两个半双工并联继电器组成的网络的通信问题。两个协议，即，提出了与两种可能的中继排序相关联的\emph{Simultaneous}和\emph{Successive}中继。同时中继协议基于\emph{Dynamic Decode and Forward (DDF)}方案。对于连续中继协议：（i）考虑基于\emph{Dirty Paper Coding (DPC)}的\emph{Non-Cooperative}方案，以及（ii）考虑基于\emph{Block Markov Encoding (BME)}的\emph{Cooperative}方案。此外，与\emph{Cooperative}方案相比，在一个中继器处采用BME而在另一个中继器处采用DPC的复合方案总是实现更好的速率。还提出了一种\emph{"Simultaneous-Successive Relaying based on Dirty paper coding scheme" (SSRD)}。中继的最佳顺序，从而在低和高的信号噪声比（SNR）的情况下，半双工高斯并行中继信道的容量推导。在低信噪比的情况下，它揭示了在一定的条件下的信道系数，基于DDF的同时中继的可达速率的割集界的比值趋于1。另一方面，当信噪比趋于无穷大时，证明了基于DPC的连续中继渐近地达到网络的容量。
2008-10-26 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
In this paper, a symbol-level selective transmission for full-duplex (FD) relaying networks is proposed to mitigate error propagation effects and improve system spectral efficiency. The idea is to allow the FD relay node to predict the correctly decoded symbols of each frame, based on the generalized square deviation method, and discard the erroneously decoded symbols, resulting in fewer errors being forwarded to the destination node. Using the capability for simultaneous transmission and reception at the FD relay node, our proposed strategy can improve the transmission efficiency without extr…
2018-06-02 cs.IT math.IT
Square Deviation Based Symbol-Level Selection for Virtual Full-Duplex Relaying Networks
提出了一种虚拟全双工中继网络中符号级选择性传输的方法，旨在减轻错误传播效应，提高系统频谱效率。这个想法是允许两个半双工中继，模仿FD中继，交替作为发送器和接收器转发源的消息。在这种情况下，每个中继站基于广义平方偏差方法预测其接收到的帧的正确解码的符号，并且丢弃错误解码的符号，从而导致更少的错误被转发到目的地。然后，在目的地处提供修改的最大\textit{a posteriori}接收器以消除帧间干扰并识别来自中继的丢弃符号的位置。此外，分集复用权衡（DMT），我们提出的方案也进行了分析。研究发现，我们提出的方案优于传统的选择性解码和转发（S-DF）中继方案，如基于循环冗余校验的S-DF和基于阈值的S-DF，在DMT。此外，误码率性能也进行了模拟，以确认DMT的结果。
2017-11-02 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
Full-Duplex MIMO Relaying Powered by Wireless Energy Transfer
我们考虑一个全双工解码和转发系统，其中无线供电中继采用时间交换协议从源接收功率，然后将信息传输到目的地。假设中继节点配备有两组天线以实现全双工通信。研究了三种不同的干扰抑制方案，即1）最佳2）迫零和3）最大比合并/最大比传输。我们开发了新的中断概率表达式来研究这些方案的延迟约束传输吞吐量。我们的分析表明，有趣的性能比较所考虑的预编码方案不同的系统和链路参数。
2015-05-01 cs.IT math.IT
Relay Control for Full-Duplex Relaying with Wireless Information and Energy Transfer
本研究探讨双跳放大转发全双工中继系统的无线信息与能量传输。通过将能量效率（EE）最大化问题转化为传输功率的凹分式规划，分别设计了三种中继控制方案，实现能量收集和全双工信息中继.在Rician衰落模型下，给出了最大中继、信干噪比（SINR）中继和目标中继的中断概率和各态历经容量的解析表达式。证明了最大继电器的EE最大化问题对于时间开关因子是凹的，从而应用二分法得到最优值。通过结合瞬时信道信息，SINR中继与附带的时间切换因子实现了改进的EE在延迟限制和延迟容忍传输中的最大中继。在不需要第二跳的信道信息的情况下，目标中继确保了中断概率，遍历容量和EE的竞争性能。与直接源-目的地传输相比，数值结果表明，所提出的中继方案是有益的，在实现低速率延迟限制传输的可比EE。
2015-11-01 cs.IT math.IT
X-duplex Relaying: Adaptive Antenna Configuration
在这封信中，我们提出了一个联合传输模式和发送/接收（Tx/Rx）天线配置方案称为X双工中继网络中的一个源，一个放大转发（AF）中继和一个目的地。中继器配备有两个天线，每个天线都能够接收和发送。在所提出的方案中，中继自适应地选择其Tx和Rx天线，在全双工（FD）或半双工（HD）模式下操作。所提出的方案是基于最小化中继系统的符号出错率（SER）。推导了累积分布函数（CDF）对端到端信干噪比（SINR）、平均误码率（SER）和分集阶数的渐近表达式，并通过仿真进行了验证。结果表明，X双工方案实现了额外的空间分集，显著降低了高信噪比下的性能地板，提高了系统性能。
2017-01-25 cs.IT math.IT
Full-duplex Amplify-and-Forward Relaying: Power and Location Optimization
在本文中，我们考虑了全双工（FD）放大转发（AF）中继系统，并优化其功率分配和中继位置，以最小化系统的符号出错率（SER）。首先，我们推导出的渐进表达式的中断概率和SER性能，考虑到残留自干扰（RSI）的FD系统。然后，我们制定的最小SER标准的基础上的优化问题。分析和数值计算结果表明，优化中继位置和功率分配可以显著提高系统误码率性能，通过优化中继位置和功率分配可以显著降低由中继干扰引起的系统性能地板。
2017-03-21 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
Cellular Systems with Full-Duplex Amplify-and-Forward Relaying and Cooperative Base-Stations
在本文中提供的好处，由移动终端，通过专用的中继终端（RT）接收到的信号发送的多小区处理进行评估。与以前的作品不同，每个RT在这里被假定为能够全双工操作，并接收相邻的中继终端的传输。针对小区内TDMA和非衰落信道，考虑了Wyner提出的简化上行链路蜂窝模型。该框架有利于多小区和常规单小区接收机的每小区和速率的分析推导。特别是，分析是基于观察，在基站接收到的信号可以被解释为一个二维线性时不变系统的结果。数值结果提供，以及为了提供进一步的洞察多细胞处理与中继的性能优势。
2007-05-07 cs.IT math.IT
Secure Full-Duplex Two-Way Relaying for SWIPT
这封信研究双向安全信息交换的同时无线信息和电力传输（SWIPT）系统，使全双工（FD）多输入多输出（MIMO）放大转发（AF）继电器。AF中继器注入人工噪声（AN）以迷惑窃听者。具体来说，我们假设一个迫零（ZF）的解决方案的约束，以消除残留的自干扰（RSI）。因此，我们解决的ZF矩阵和AN协方差矩阵在中继节点以及在源的发射功率的最佳联合设计。我们提出了一个交替算法，利用半定规划（SDP）技术和一维搜索，以实现最优解。仿真结果证明了该算法的有效性。
2017-09-24 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Relaying: Achievable Rates under Limited Dynamic Range
在本文中，我们考虑的问题，全双工多输入多输出（MIMO）中继多天线的源和目的节点之间。实现这种系统的主要困难在于，由于中继器的发射和接收天线阵列之间的有限衰减，中继器的输出信号可能压倒其有限动态范围的输入电路，使得难以--如果不是不可能的话--恢复所需的输入信号。在明确建模发送器/接收器动态范围限制和信道估计误差的同时，我们推导出基于解码和转发的全双工MIMO中继系统的端到端可实现速率的严格上界和下界，并提出了一种基于最大化下界的传输方案。最大化要求我们（数值）解决一个非凸优化问题，为此，我们详细介绍了一种新的方法，基于对分搜索和梯度投影。为了深入了解系统设计的权衡，我们还推导出一个解析近似的可实现的速率和数值证明其准确性。然后，我们使用优化的半双工信令作为基线，研究可实现速率作为信噪比、干扰噪声比、发射机/接收机动态范围、天线数量和训练长度的函数的行为。
2012-05-17 cs.IT math.IT
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
Full-Duplex Relaying with Improper Gaussian Signaling over Nakagami-m Fading Channels
本文研究了在Nakagami-m衰落信道下，非正常高斯信号（IGS）在具有不可忽略的残余自干扰（RSI）的全双工中继（FDR）中的应用。IGS最近被证明优于传统的适当的高斯信号（PGS）在几个干扰有限的设置。在这项工作中，IGS是作为一种尝试，以减轻RSI。我们使用两个性能指标，即中断概率和遍历率。首先，我们提供了上界和下界的中继发射功率和循环系数，衡量信号的不当的系统性能。然后，我们数值优化中继信号参数的基础上，仅信道统计，以提高系统的性能。根据分析，IGS允许FDR即使在高RSI下也能工作。结果表明，IGS可以利用更高的功率预算，以提高性能，同时它减轻了RSI的影响，通过调整信号的不适当。有趣的是，具有最大中继功率的圆形系数的一维优化提供了与联合优化相似的性能，这降低了优化复杂度。从吞吐量的角度来看，它表明，IGS-FDR可以优于不仅PGS-FDR，但也半双工中继与/无最大比组合在某些区域的目标源速率。
2017-09-26 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
Hardware Impairments Aware Transceiver for Full-Duplex Massive MIMO Relaying
本文研究了大规模MIMO全双工中继（MM-FDR），其中多个源-目的对在一个配备超大天线阵列的全双工中继的帮助下同时通信。与传统的MM-FDR协议不同，本文提出了一种允许源/目的地配置多天线的通用模型。与传统的MIMO系统相比，大规模MIMO系统必须使用易于受到硬件损害的低成本组件来构建。在本文中，硬件损伤的影响被考虑在内，并使用发送/接收失真噪声建模。我们提出了一种低复杂度的硬件损伤感知收发器方案（命名为HIA方案），以减轻失真噪声，利用统计知识的信道和天线阵列在源和目的地。为了进一步优化基于HIA的MM-FDR的频谱效率，提出了一种自由度和功率联合优化算法。仿真结果表明，如果源端和目的端的天线数与中继端的天线数成比例，HIA方案可以有效地抑制传统MM-FDR协议中出现的"天花板效应"。
2015-09-18 cs.IT math.IT
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
In this paper, a novel cooperative non-orthogonal multiple access (NOMA) system is proposed, where one near user is employed as decode-and-forward (DF) relaying switching between full-duplex (FD) and half-duplex (HD) mode to help a far user. Two representative cooperative relaying scenarios are investigated insightfully. The \emph{first scenario} is that no direct link exists between the base station (BS) and far user. The \emph{second scenario} is that the direct link exists between the BS and far user. To characterize the performance of potential gains brought by FD NOMA in two considered sc…
2018-12-18 cs.IT math.IT
Diversity of Linear Transceivers in MIMO AF Half-duplex Relaying Channels
在MIMO放大转发（AF）中继系统中，中继站和目的站之间的线性切换方案由于实现复杂度低而引起了人们的广泛兴趣。本文对线性迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE）收发器的分集阶数进行了全面的分析。首先，我们得到了一个紧凑的封闭形式的表达分集复用折衷（DMT）通过严格的上限和下限。虽然我们的DMT分析准确地预测了ZF收发器的性能，但观察到MMSE收发器表现出复杂的速率相关行为，因此对于有限速率情况，通过DMT是非常不可预测的。其次，我们强调MMSE收发器的这种有趣的行为，并在所有有限速率的分集阶数的特征。这导致了一个封闭形式的表达的分集率权衡（DRT），揭示了分集，速率和天线的数量在每个节点之间的关系。我们的DRT分析补充我们以前的工作DMT，从而提供了一个完整的理解MIMO AF中继信道的线性交织方案的分集阶数。
2014-03-09 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
Analysis and Design of Two-Hop Diffusion-Based Molecular Communication Networks
在本文中，我们考虑了一个两跳分子通信网络组成的一个纳米发射器，一个纳米接收器，和一个纳米收发器作为中继。我们考虑了两种不同的中继方案，以提高基于扩散的分子通信的范围。在第一种方案中，在中继节点处利用两种不同类型的信使分子进行传输和检测。在第二种方案中，我们假设只有一种类型的分子可用作信息载体。我们确定自干扰的性能限制效果的第二个中继方案。当继电器必须检测到它也发射的相同类型的分子时，就会发生自干扰。此外，我们考虑类似于在无线通信系统中使用的中继模式的两种中继模式，即，全双工和半双工。特别是，虽然我们的主要重点是全双工中继，半双工中继是作为一种手段，以减轻自干扰。此外，我们提出了适应的决策阈值作为一种有效的机制，以减轻自干扰的中继全双工传输。我们推导出封闭形式的表达式的预期错误概率的网络考虑中继方案。
2014-10-09 cs.IT math.IT
Effective Capacity of Buffer-Aided Full-Duplex Relay Systems with Selection Relaying
在这项工作中，三节点中继系统与选择中继统计延迟约束下，施加的最大端到端的延迟违规概率的限制，可达到的速率进行了研究。假设在源节点和中继节点处都存在无限大小的队列，并且源节点可以选择中继节点或目的地节点进行数据接收。在给定选择中继策略的情况下，推导了队列到达中继站的有效带宽。然后，最大恒定到达率可以被确定为最大有效容量，作为统计端到端时延约束、源和中继处的信噪比（SNR）、链路的衰落分布和中继策略的函数。随后，提出了一种中继策略，其中包括统计延迟约束。结果表明，建议的中继策略可以实现更好的性能比现有的协议。此外，它表明，缓冲中继模型仍然可以帮助提高中继系统的吞吐量存在统计延迟约束和源-目的链路。
2015-10-13 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
Full-Duplex (FD) Amplify-and-Forward (AF) Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) relaying has been the focus of several recent studies, due to the potential for achieving a higher spectral efficiency and lower latency, together with inherent processing simplicity. However, when the impact of hardware distortions are considered, such relays suffer from a distortion-amplification loop, due to the inter-dependent nature of the relay transmit signal covariance and the residual self-interference covariance. The aforementioned behavior leads to a significant performance degradation for a system with …
2020-08-13 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relaying in MIMO-OFDM Frequency-Selective Channels with Optimal Adaptive Filtering
当与传统的半双工或带外全双工对应物相比时，带内全双工传输允许中继站通过在相同频带中同时接收和发送而在理论上使其频谱效率加倍。因此，中继站所遭受的感应自干扰可能达到相当大的功率电平，这降低了解码转发（DF）中继站中的信号与干扰加噪声比（SINR），导致中继站性能下降。提出了一种宽带多输入多输出（MIMO）中继中自干扰问题的解决方法。所提出的方法在DF中继中使用时域消除，其中干扰信号的副本借助于估计干扰频率选择性信道的递归最小二乘（RLS）算法来创建。仿真结果表明，与典型的正交频分复用（OFDM）序列长度相比，其收敛平均时间可以忽略不计。此外，在OFDM传输的误码率（BER）和SINR进行评估，确认所提出的方法显着扩展的自干扰功率的范围，中继是有弹性的，当与其他缓解方案相比。
2015-07-29 cs.IT math.IT
In this work, we address reliable communication of low-latency packets in the presence of a full-duplex adversary that is capable of executing a jamming attack while also being able to measure the power levels on various frequency bands. Due to the presence of a strong adversary, first, we point out that traditional frequency-hopping does not help since unused frequency bands may not be available, and moreover, the victim's transition between the frequency bands would be detected by the full-duplex adversary. Identifying these challenges, we propose a new cooperative mitigation strategy, refer…
2020-05-29 cs.IT 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
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
Multi-hop Relaying with Mixed Half and Full Duplex Relays for Offloading to MEC
本文研究能量受限设备通过多跳中继向MEC服务器卸载计算任务的问题，提出混合半双工与全双工的多跳中继方案，证明问题为凸优化问题，并在任务按时完成概率和能耗方面均优于现有方案。
2024-01-12 cs.IT cs.NI math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for RIS-Enabled Full-Duplex Communications with User Relaying
College of Information Science and Technology, Donghua University（东华大学信息科学与技术学院）；Department of Information and Computer Science, Keio University（庆应义塾大学信息计算机科学系）；Department of Engineering, Nottingham Trent University（诺丁汉特伦特大学工程系）
本文提出由RIS和用户中继辅助的协作RSMA传输框架，通过联合优化基站与RIS的波束成形，实现了优于多种对比方案的总速率性能。
2026-10-14 cs.IT math.IT
Multipair Two-way Half-Duplex Relaying with Massive Arrays and Imperfect CSI
我们考虑一个双向半双工中继系统，其中多对单天线用户交换信息的多天线中继协助。考虑到不完美的信道估计的实际约束，我们研究了放大转发（AF）和解码转发（DF）协议，假设中继采用简单的最大比处理可实现的和频谱效率。我们推导出一个精确的封闭形式的AF协议和DF协议的频谱效率的总和时，中继天线的数量，$M$，成为足够大的大规模近似的频谱效率的表达式。此外，我们研究了如何发送功率的规模与$M$，以保持所需的服务质量。特别是，我们的研究结果表明，通过使用大量的中继天线，用户，中继和导频符号的发射功率可以按比例缩小到$1/M^α$，$1/M^β$，和$1/M^γ$为某些$α$，$β$，和$γ$，分别。这种优雅的功率缩放定律揭示了用户/中继和导频符号的发射功率之间的基本折衷。最后，利用新的和频谱效率的表达式，新的功率分配方案的设计，以进一步提高和频谱效率。
2016-07-06 cs.IT math.IT
On the Performance of X-Duplex Relaying
在本文中，我们研究了一个X双工中继系统的一个源，一个放大转发（AF）中继和一个目的地，中继配备了一个共享的天线和两个射频（RF）链用于发送或接收。X双工中继可以根据瞬时信道条件自适应地配置其RF链和天线之间的连接，以在HD或FD模式下操作。我们首先推导出信号与干扰加噪声比（SINR）的分布，然后在此基础上，我们分析了中断概率，平均符号出错率（SER），和平均和率。我们还研究了X双工中继与功率分配，并推导出相应的中断概率的下限和上限。分析和仿真结果表明，X双工中继在误码率、中断概率和平均和速率等方面均优于纯FD和HD中继，并且可以通过灵活的RF链路配置消除剩余自干扰造成的性能平层。
2017-01-20 cs.IT cs.NI 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
Cellular Systems with Full-Duplex Compress-and-Forward Relaying and Cooperative Base Stations
在本文中提供的优势，由移动终端（MT）通过专用中继终端（RT）接收的信号发送的多小区处理进行了研究。假设每个RT能够全双工操作并且接收相邻中继终端的传输。针对小区内TDMA和非衰落信道，在Wyner提出的上行链路模型的基础上，提出了一种简化的中继辅助上行链路蜂窝模型。假设一个游牧应用，其中的RT是不经意的MT的码本，一种形式的分布式压缩和转发（CF）方案与解码器侧信息被采用。每细胞的CF计划的和率推导，并给出作为一个简单的不动点方程的解决方案。该可实现的速率揭示了CF方案能够完全消除中继间干扰，并且对于强RT传输功率，它接近“割集样”上界。CF率也示出超过放大和转发方案的速率，通过数值计算的系统参数的范围很广。
2008-05-01 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying at Finite SNR -- Role of Quantize-Map-and-Forward
量化映射和转发（QMF）中继已被证明可以实现任意慢衰落全双工网络以及单中继半双工网络的最佳分集复用权衡（DMT）。一个关键的原因是，在噪声水平的量化足以实现约在加性间隙内的割集界，而不需要任何瞬时信道状态信息（CSI）。然而，DMT仅捕获高SNR性能，并且潜在地，中继处的有限CSI可以在中等SNR下提高性能。在这项工作中，我们提出了一个优化框架QMF中继慢衰落信道。针对矢量高斯量化器，根据中继节点的可用信道状态信息，通过寻找最佳量化电平和中继调度，优化了全双工和半双工单中继节点的中断概率。对于N-中继菱形网络，我们导出了一个通用量化器，该量化器仅使用网络拓扑信息将QMF的加性近似间隙从传统的Θ（N）bits/s/Hz锐化为Θ（log（N））bits/s/Hz。本文还导出了双中继和对称N中继菱形网络的信道感知最优量化器的解析解。此外，我们证明了我们的优化QMF方案与解码转发（DF）或动态DF协议的适当杂交提供了显着的有限SNR增益超过个别计划。
2013-07-17 cs.IT math.IT
In this report, we summarize the end-to-end signal-to-noise ratio and the rate of half-duplex, full-duplex, amplify-and-forward, and decode-and-forward relay-aided communications, and well as the signal-to-noise ratio and the rate of the emerging technology known as reconfigurable intelligent surfaces.
2019-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
Full-Duplex Massive MIMO Relaying Systems with Low-Resolution ADCs
本文研究了一种多对放大转发大规模MIMO中继系统，中继端和目的端均采用低分辨率ADC。中继站处的信道状态信息（CSI）经由导频训练获得，其然后被中继站用来执行简单的最大比合并/最大比传输处理。此外，假设目的地使用统计CSI来解码所发送的信号。精确和近似的可实现的和速率的封闭形式的表达式，这使得有效的评估系统的关键参数对系统性能的影响。研究了最优中继功率分配方案，并刻画了功率缩放定律。研究发现，在中继端只有低分辨率ADC的情况下，增加中继天线的数量是补偿粗量化引起的速率损失的有效方法。然而，处理低分辨率ADC在目的地的不利影响变得无效。此外，它表明，部署大规模中继天线阵列仍然可以带来显着的功率节省，即，可以与$1/M$成比例地降低每个源的发射功率，以保持恒定的速率，其中$M$是中继天线的数量。
2017-05-14 cs.IT math.IT
Massive MIMO Full-Duplex Relaying with Optimal Power Allocation for Independent Multipairs
借助带内全双工中继站，可以同时发送和接收来自多个用户的信号。当中继站在发射机和接收机侧都配备有大量天线时，这种系统的性能可以大大提高。在本文中，我们利用大规模阵列的使用，以有效地抑制的解码和转发中继（DF）的干扰（LI）和评估的端到端（E2E）传输的性能。本文假设中继站的信道状态信息是不完整的，设计了一个最小均方误差（MMSE）滤波器来抑制干扰。随后，我们采用迫零（ZF）滤波器的检测和波束形成。这样的系统的性能进行评估的比特出错率（BER）在中继和目的地，并在中继的传输功率的最佳选择。然后，我们提出了一个复杂的有效的最优功率分配（OPA）算法，使用信道统计，计算满足速率约束的每对的最小功率。仿真结果表明，采用最小均方误差滤波和最优功率放大相结合的方法可以获得更好的能量效率。
2015-05-12 cs.IT math.IT
Energy Minimization for the Half-Duplex Relay Channel with Decode-Forward Relaying
我们分析了在中继信道中的能量效率编码在一个固定的源速率。首先，我们提出了一个半双工解码前向编码方案的高斯中继信道。然后，我们推导出三个最优的功率分配，分别最小化网络，中继和源的能量消耗。这些最优功率分配是以封闭形式给出的，到目前为止，这对于最大速率方案来说仍然是隐式的。此外，分析表明，在给定的速率下最小化网络能量消耗并不等同于在给定能量的情况下最大化速率，因为它只覆盖解码转发可实现的所有速率的一部分。因此，我们将网络和中继能量消耗的优化方案组合成一个广义的方案，然后覆盖所有可实现的速率。这种广义的计划不仅是能量最优的所需的源速率，但也速率最优的消耗的能量。结果还给出了详细的了解的功耗制度，并允许一个全面的描述的最佳消息编码和资源分配为每个所需的源速率和信道实现。最后，我们在一个现实的环境中模拟所提出的方案，考虑路径损耗和阴影建模的3GPP标准。通过直接传输和两跳传输，可以获得显著的能量增益，特别是当源远离中继站和目的地时。
2013-03-19 cs.IT math.IT
Multipair Full-Duplex Relaying with Massive Arrays and Linear Processing
我们考虑一个多对解码和转发中继信道，其中多个源同时发送他们的信号到多个目的地的帮助下，一个全双工中继站。我们假设中继站配备了大量的阵列，而所有的源和目的地有一个单一的天线。中继站使用从接收到的导频和迫零（ZF）或最大比组合/最大比传输（MRC/MRT）获得的信道估计来处理信号。为了显著地减少环路干扰效应，我们提出了两种技术：i）使用大规模接收天线阵列;或者ii）在中继站处使用大规模发射天线阵列以及非常低的发射功率。我们推导出一个确切的可实现的速率在封闭形式的MRC/MRT处理和ZF处理的可实现的速率的解析近似。这种近似是非常严格的，特别是对于大量的中继站天线。这些封闭形式的表达式使我们能够确定全双工模式优于半双工模式的区域，以及设计最佳的功率分配方案。这种最优功率分配方案的目标是在中继站和源的峰值功率约束下，在给定的频谱效率和下，最大化能量效率。数值结果验证了最优功率分配方案的有效性。此外，我们表明，通过加倍的发射/接收天线的数量在中继站，每个源和中继站的发射功率可以减少1.5dB，如果导频功率等于信号功率，和3dB，如果导频功率保持固定，同时保持给定的服务质量。
2014-05-05 cs.IT math.IT
Harnessing Self-Interference in Full-Duplex Relaying: An Analog Filter-and-Forward Approach
本文研究了频率选择性信道中的全双工滤波转发（FD-FF）中继系统。传统上，FD继电器处的环回信号被视为有害的自干扰，并且需要通过模拟域和数字域消除来显著抑制。然而，传统的自干扰消除方法的性能从根本上是有限的，由于量化误差所引起的模数转换器（ADC）与有限的动态范围。在本文中，我们考虑一个模拟滤波器和转发设计，以帮助避免量化误差，并令人惊讶地表明，这样的FD-FF中继系统的最大可实现的速率实际上是不考虑在FD中继环回通道。我们的特点是最大可实现的速率，这个信道通过联合优化的发射功率分配频率在源和频率响应的滤波器在中继，受其各自的功率约束。虽然这个问题是非凸的，我们得到了它的最优解应用拉格朗日对偶方法。仿真结果表明，与其他启发式设计相比，联合信源和中继优化算法能够获得更高的速率增益，并且通过将中继环回信号作为自干扰进行消除，特别是当消除后的自干扰仍然很大时，该算法也优于传统方法。
2016-07-02 cs.IT math.IT
Analysis and Design of Multi-Hop Diffusion-Based Molecular Communication Networks
在本文中，我们考虑了一个多跳分子通信网络组成的一个纳米发射器，一个纳米接收器，和多个纳米收发器作为中继。我们考虑了三种不同的中继方案，以提高基于扩散的分子通信的范围。在第一种方案中，在多跳网络的每一跳中利用不同类型的信使分子。在第二种和第三种方案中，我们假设两种类型的分子和一种类型的分子在网络中使用，分别。我们确定自干扰，后向符号间干扰（后向ISI），和前向ISI的性能限制的影响，第二和第三中继方案。此外，我们考虑两种中继模式类似于在无线通信系统中使用的，即全双工和半双工中继。我们提出了适应的决策阈值作为一种有效的机制，以减轻自干扰和后向ISI在中继全双工和半双工传输。我们推导出封闭形式的表达式预期的端到端的错误概率的网络考虑三个中继方案。此外，我们推导出封闭形式的表达式的最佳数量的分子释放的nanotransmitter和最佳检测阈值的nanoreceptor的预期错误概率最小化的每一跳。
2014-10-21 cs.IT math.IT
Buffer-Aided Relaying with Adaptive Link Selection - Fixed and Mixed Rate Transmission
我们考虑一个简单的网络组成的源，一个半双工DF中继与缓冲区，和一个目的地。我们假设直接的源-目的地链路不可用，并且所有链路都经历衰落。我们提出了两个新的缓冲器辅助中继方案。在第一种方案中，无论是源还是中继都没有CSIT，因此，两个节点都被迫以固定速率进行传输。相比之下，在第二方案中，源不具有CSIT并且以固定速率发送，但是中继具有CSIT并且相应地调整其传输速率。在没有延迟约束的情况下，对于固定速率和混合速率传输，我们推导出吞吐量最优的缓冲区辅助中继协议，该协议根据源中继和中继目的链路的瞬时SNR选择源或中继进行传输。此外，对于延迟受限的情况下，我们开发的缓冲区辅助中继协议，实现预定义的平均延迟。传统的中继协议，选择发送节点根据一个预定义的时间表独立的链路瞬时信噪比相比，建议的缓冲区辅助协议与自适应链路选择实现大的性能增益。特别是，对于固定速率传输，我们表明，该协议实现了分集增益为2，只要平均延迟超过三个时隙可以提供。此外，对于具有$E{T}$时隙的平均延迟的混合速率传输，实现了$r=1-1/(2E{T})$的复用增益。因此，对于混合速率传输，对于足够大的平均延迟，具有和不具有自适应链路选择的缓冲器辅助的半双工中继与全双工中继相比不会遭受复用增益损失。
2013-02-18 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in Multi-Antenna Multi-Relay Networks: Improvements and Some Optimality Results
本文研究的好处放大转发（AF）中继在多天线无线网络的设置。随机顺序（RS）中继的概念以前在文献中介绍，并表明，它实现了最大的分集增益在一般的多天线网络。在这里，我们表明，随机酉矩阵乘法在中继节点授权RS计划，以实现更好的分集复用权衡（DMT）相比，传统的AF中继。首先，我们研究了多天线全双工单中继两跳网络的情况下，我们表明，RS达到最佳DMT。应用这一结果，我们得到了一个新的可实现的DMT的情况下，多天线半双工并行中继网络。有趣的是，事实证明，RS方案的DMT对于多天线两个并行非干扰半双工中继的情况是最佳的。接下来，我们表明，随机酉矩阵乘法也提高了DMT的非正交AF中继方案的情况下，多天线单中继信道。最后，我们研究了一般情况下的多天线全双工中继网络，并推导出一个新的下界的DMT使用RS计划。
2009-12-20 cs.IT math.IT
Outage probability of selective decode and forward relaying with secrecy constraints
研究了在保密约束条件下解码转发中继中机会中继选择的中断概率。我们推导出封闭形式的中断概率的表达式。基于分析结果，渐近性能进行了研究。仿真结果验证了性能分析的准确性。
2011-11-15 cs.IT math.IT
Hardware Impairments Aware Transceiver Design for Full-Duplex Amplify-and-Forward MIMO Relaying
在这项工作中，我们研究了全双工（FD）和放大转发（AF）中继与多个天线的行为，其中FD中继收发器的硬件损伤被考虑在内。由于每个天线上的发射中继功率和FD-AF中继中的残余自干扰的相互依赖性，当中继动态范围不高时，我们观察到降低系统性能的失真环路。在这方面，我们分析了中继功能存在的硬件不准确性和优化问题，制定最大化的信号失真加噪声比（SDNR），中继和源发射功率的约束下。由于问题的复杂性，我们提出了一个基于梯度投影（GP）的算法来获得最优解。此外，提出了一个非交替的次优解决方案，假设秩为1的中继放大矩阵，并将中继过程的设计分为多个阶段（MuStR 1）。建议MuStR 1方法，然后通过引入一个交替更新的优化变量，表示为AltMuStR 1算法增强。据观察，与GP相比，（Alt）MuStR 1算法显着降低了所需的计算复杂性的代价是轻微的性能下降。最后，所提出的方法进行评估，在各种系统条件下，并与现有文献中的方法进行比较。特别地，观察到随着硬件损伤增加，或者对于具有高发射功率的系统，应用失真感知设计的影响是显著的。
2017-08-15 cs.IT math.IT
