Performance Analysis of Two-Hop Cooperative MIMO transmission with Relay Selection in Rayleigh Fading Channel
无线中继是克服信道损伤和提供高数据率覆盖的一种有前途的解决方案，出现在后3G移动通信中。在本文中，我们提出了一个端到端的BER性能分析的双跳无线通信系统配备了多个解码和转发中继在瑞利衰落信道与中继选择。我们根据端到端的信道条件选择最佳中继。在信源端采用正交空时分组编码（OSTBC），并分析了信源端多天线对端到端误码性能的影响。这种中间中继技术将覆盖远距离，其中目的地是从源到达。
2009-11-08 cs.NI
Variance Based Scheduling Algorithm with Relay Selection and Resource Allocation in Cooperative OFDMA Networks
如今，若干标准的无线电接口利用诸如OFDMA的先进技术和诸如中继的扩展技术来增强。随着下一代无线通信技术的发展，调度问题变得更加重要和具有挑战性。在我们的工作中，我们的目标是最大限度地提高整个系统的容量，同时选择最合适的中继站之间的用户和中继站之间的公平性约束，提出了一个基于间隙的调度。该模型考虑了信道状态信息和两跳链路的不均衡速率容量。仿真结果表明，我们的方法在公平性和整体系统性能的有效性。
2013-10-23 cs.NI
Optimal Time Reuse in Cooperative D2D Relaying Networks
设备到设备（D2D）通信已经成为5G蜂窝网络的一个重要部分，特别是由于基于邻近的应用（例如，D2D中继）的蓬勃发展。然而，D2D中继可能对附近用户产生强干扰。因此，具有D2D中继的蜂窝网络中的干扰管理是关键的。在本文中，我们研究了最佳的时间复用模式在蜂窝网络与合作D2D中继，并得出相应的优化中继策略。由于二进制关联约束和可行的时间复用模式的总数随着服务器的数量呈指数增长的事实，我们有一个大规模的整数规划问题，这是艰巨的解决。然而，我们表明，我们只需要激活几个时间重用模式的用户数量的顺序。因此，提出了一种低复杂度的算法来找到一组活动的时间重用模式，并以近似的方式解决这个问题。仿真结果表明，该方案能够有效地分配时间资源，确定中继策略。此外，所提出的计划提供了显着的增益相对于现有的。
2017-06-13 cs.NI
Whether and Where to Code in the Wireless Relay Channel
对于有线和无线擦除网络，已经广泛地研究了随机线性网络码的吞吐量益处。通常假设网络中的所有节点都执行编码操作。然而，在能量受限的系统中，应选择编码子图来控制编码节点的数量，同时保持吞吐量。在本文中，我们探讨了网络编码在无线数据包擦除中继信道的吞吐量和能量指标的战略使用。在中继信道中，单个信源通过半双工中继与单个信宿通信。流体流模型被用来描述的情况下，源和中继编码，和马尔可夫链模型被提出来描述数据包的演变，如果只有源或只有中继编码。除了传输能量，我们还考虑了编码和接收能量。我们表明，编码在中继单独操作，而在无速率的方式既不是吞吐量也不节能。给定一组系统参数，我们的分析确定中继应参与传输的最佳时间量，以及应在何处执行编码。
2012-06-01 cs.NI
Analysis of Network Coding in a Slotted ALOHA-based Two-Way Relay Network
本文讨论了一种基于时隙ALOHA协议的双向中继网络（TWRN），该协议利用网络编码来交换分组。我们提出了一种分析方法来研究这种网络的行为和网络编码的吞吐量，功率和中继节点的转发延迟的影响。此外，当端节点不饱和时，我们的方法使我们能够在不同的情况下实现网络的稳定区域。最后，我们进行了一些模拟，以确认所提出的分析方法的有效性。
2016-02-05 cs.NI
On the Stable Throughput of Cooperative Cognitive Radio Networks with Finite Relaying Buffer
在本文中，我们研究了认知无线电系统中的协作通信问题，其中次用户有有限的中继空间的偷听主数据包。更具体地说，我们的特点是稳定的吞吐量区域的认知无线电网络与有限的中继缓冲区在次要用户。为了实现这一目标，我们制定了一个约束优化问题，最大限度地提高次要用户的吞吐量，同时保证稳定的主要用户队列。我们考虑一个一般的合作政策，其中的数据包准入和队列选择概率，在二级用户，都依赖于有限的中继缓冲区的状态（长度）。尽管纯粹的优化问题的复杂性，由于其非凸性，我们将其转换为一个线性规划。我们的数值结果揭示了一些有价值的见解，例如，就扩展稳定吞吐量区域而言，在传递主分组时进行合作总是互利的。此外，该系统的稳定吞吐量区域，相比无限中继队列容量的情况下，边际收缩有限中继队列容量。
2014-10-09 cs.NI
Generalized Instantly Decodable Network Coding for Relay-Assisted Networks
在本文中，我们研究的问题，最小化的帧完成延迟的即时解码网络编码（IDN）在中继辅助的无线多播网络。我们首先提出了一个数据包恢复算法在单中继拓扑，采用广义IDNC，而不是严格的IDNC以前提出的文献中相同的中继辅助拓扑。通过示出它是严格IDNC方案的超集来支持广义IDNC的这种使用，并且因此可以生成在减少平均完成延迟方面至少与严格IDNC一样有效的编码组合。然后，我们将我们的研究扩展到多中继拓扑结构，并提出了一个联合广义IDNC和中继选择算法。该算法利用多个中继节点的接收分集，进一步降低了网络中的平均完成时延。仿真结果表明，我们提出的解决方案实现了更好的性能相比，以前的解决方案在文献中。
2014-10-09 cs.NI
Positioning based information technique in cooperative MIMO-OFDM systems
未来的通信网络正趋向于多样化的无线网络世界，其中定位信息（PI）可以在诸如动态资源分配的不同技术中是有帮助的。另一方面，PI可以广泛用于中继和/或路由选择过程中的协作技术。在本文中，我们建议使用PI在选择的中继，然后应用一个有效的双层分布式空时分组码（DLSTBC）计划之间的不同的中继。使用放大和转发（AF）技术，我们表明，无论发射功率是非常有效的建议的代码。此外，我们表明，中继选择过程的基础上PI产生非常强大的结果相比，随机中继选择（RS）过程
2010-01-19 cs.NI
On Cooperative Relay Networks with Video Applications
在本文中，我们研究了协作中继在CR网络进一步提高网络性能的问题。特别是，我们专注于两个代表性的合作中继策略，并开发最佳频谱感知和$p$ -持久的CSMA频谱接入。然后，我们研究了CR网络中视频流的协作中继问题。我们将干扰对齐，使发射机协同发送编码信号的所有CR用户。在一个单一的许可信道和多个许可信道的情况下，信道绑定，我们开发了一个最佳的分布式算法证明收敛和收敛速度。在多信道无信道绑定的情况下，我们提出了一种性能有界的贪心算法。
2012-10-19 cs.IT cs.NI math.IT
Queue-Architecture and Stability Analysis in Cooperative Relay Networks
使用通过数据速率耦合的比特管道的物理层编码的抽象不足以捕获诸如协作中继网络中的节点协作的概念。因此，基于这种抽象的网络稳定性分析是有效的非合作计划单独和合作计划的意义。从这一点出发，本文开发了一个框架，将信息理论的编码方案与网络稳定性分析。该框架不将系统约束于任何特定的可实现方案，即，中继器可以使用其选择的任何协作编码策略，无论是放大/压缩/解码还是任何交替转发方案。本文重点研究了相干持续时间与分组/码字持续时间具有相同数量级、信道分布未知和衰落状态仅为因果关系已知的情况。本文的主要贡献是两方面的：首先，它开发了一个低复杂度的交换架构，使合作中继网络的稳定运行，第二，它建立了一个简单的网络算法，利用这种交换架构的吞吐量最优。
2010-07-07 cs.IT cs.NI math.IT
Multihop Relaying in Millimeter Wave Networks: A Proportionally Fair Cooperative Network Formation Game
毫米波信道在信源和目的地之间的非视距（NLOS）时，信道质量会显著下降。因此，多跳中继有望改善源和目的地之间的通信。这是通过将信号发送到中继序列来实现的，其中视线（LOS）信号存在于沿着路径的两个节点之间，或者更一般地，当信号比直接从源到目的地的发送信号更好时。在本文中，我们考虑一个毫米波网络组成的多个源-目的地对和一组部署中继。我们制定的问题，多跳中继作为一个合作的网络形成游戏中，每个中继选择的源-目的地对协助，以提高端到端的性能，即源和目的地之间的多跳延迟。此外，我们提出了一个算法的基础上的纳什谈判解决方案，以确保不同的源-目的地对之间的公平性，并评估其效率的数值模拟。
2015-10-27 cs.GT cs.NI
Relay Selection in Wireless Powered Cooperative Networks with Energy Storage
本文研究了无线供电协作网络中的中继选择问题，其中空间随机中继配备有能量存储设备，电池.与传统技术相比，为了降低复杂性，中继节点可以从源信号中获取能量（在未充电电池的情况下）或尝试解码并转发它（在充电电池的情况下）。提出了几种中继选择方案，对应于不同的状态信息的要求和实现的复杂性。电池的充电/放电行为被建模为一个两状态马尔可夫链和解析表达式的稳态分布和中断概率性能推导出每个继电器选择方案。我们证明，能量存储显着影响系统的性能，并在高信噪比的零分集增益的结果;收敛地板取决于稳态分布的电池，并通过使用适当的近似推导出封闭的形式。所提出的中继选择方案被推广到具有多个接入点（AP）的大规模网络，其中中继协助最近的AP并遭受多用户干扰。
2015-09-18 cs.IT cs.NI math.IT
Age-Oriented Opportunistic Relaying in Cooperative Status Update Systems with Stochastic Arrivals
本文研究了一个协作状态更新系统，其目标是在中继的帮助下尽可能及时地将随机生成的状态更新发送到指定的目的地。我们采用了最近提出的概念，信息时代（AoI），以表征状态更新的及时性。我们提出了一个面向年龄的机会中继（AoR）协议，以减少所考虑的系统的AoI。具体地，中继机会性地替换源以转发尚未正确递送到目的地的成功接收的状态更新，但是中继的重传可以被到达源的新状态更新抢占。通过仔细分析AoI的演变，我们推导出一个封闭形式的平均AoI的表达式，建议AoR协议。我们进一步最小化的平均AoI通过优化在源的状态更新的生成概率。仿真结果验证了我们的理论分析，并表明，所提出的AoR协议的平均AoI性能优于非合作系统。
2020-01-13 cs.IT cs.NI math.IT
Performance Analysis of a Cooperative Wireless Network with Adaptive Relays
在这项工作中，我们研究了时隙时间中继辅助多包（MPR）接收能力的合作随机接入无线网络。MPR指的是无线节点成功接收来自在相同时隙同时发送的两个以上其他模式的分组的能力。我们考虑一个网络的$N$饱和源，传输数据包到一个共同的目的地节点的合作，两个无限容量的中继节点。中继通过转发未能到达目的地的数据包来帮助源。此外，中继也有自己的数据包要传输到目的地。我们进一步假设中继采用状态相关的重传控制机制。特别地，中继节点基于另一中继的状态相应地适配其传输概率。这样的协议是朝向自我感知的网络，并导致在延迟方面的实质性性能增益。我们研究了完整MPR模型的稳定区域和吞吐量性能。此外，对于非对称两源两中继情形，我们借助于边值问题理论导出了定常联合长度分布的母函数。对于对称的情况下，我们得到了明确的表达式，在一个中继节点的平均延迟没有解决边值问题。大量的数值例子，并提供系统性能的见解。
2019-07-15 cs.IT cs.NI math.IT
Outage Analysis in SWIPT Enabled Cooperative AF/DF Relay Assisted Two-Way Spectrum Sharing Communication
研究了蜂窝网络中支持设备到设备（D2D）通信的多天线协作认知无线电网络（CCRN）中解码转发（DF）和放大转发（AF）中继的相对性能。在这项工作中，蜂窝系统被认为是主要的和物联网设备（IoD），从事D2D通信，被认为是次要的系统。设备通过双向主通信中的协作来接入许可频谱。此外，IoD通过使用同步无线信息和功率传输（SWIPT）协议从射频（RF）信号收集能量来供电。推导了蜂窝和D2D通信的中断概率的封闭形式表达式，并研究了AF和DF中继技术的各种设计参数的影响。基于仿真结果，它被发现，建议的频谱共享协议，DF中继和AF中继方案，优于另一个类似的网络架构的频谱效率。它也被观察到，所提出的系统使用DF中继的性能优于AF中继方案在相同的发射功率的能量效率方面。
2020-07-16 cs.IT cs.NI math.IT
Semantic-Forward Relaying: A Novel Framework Towards 6G Cooperative Communications
Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；University of Houston（休斯顿大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）；IMT-Atlantique（IMT-大西洋）；Japan Advanced Institute of Science Technology（日本先端科学技术大学院大学）；University of Oulu（奥卢大学）
本文提出面向6G的语义转发中继框架，通过提取传输语义特征减少载荷并增强鲁棒性，结合Turbo原理设计联合信源信道编码算法迭代交换外信息，仿真证明即使在恶劣信道下也能有效提升恢复信息质量。
2024-01-12 cs.IT cs.LG cs.NI
Timely Status Update in Relay-Assisted Cooperative Communications
我们调查年龄的信息（AoI）的中继辅助的协作通信系统，其中源节点发送状态更新数据包的目的地节点尽可能及时地与一个中继节点的帮助。对于没有中继的时隙系统，先前的工作已经表明，源应该在每个时隙生成新的分组并将其发送到目的地，以最小化平均AoI，而不管目的地是否已经在前一个时隙中成功地解码了分组。然而，当涉及专用中继时，中继是否可以改善AoI性能需要深入研究。特别地，源的分组生成和传输策略应该被仔细设计以与中继协作。根据源和中继是否被允许同时发送，两个中继辅助方案进行了研究：时分多址（TDMA）和非正交多址（NOMA）方案。推导其理论平均AoI的关键挑战是目的地在不同时隙中成功接收更新分组的概率不同。我们使用马尔可夫链对每个方案进行建模，以获得相应的封闭形式的平均AoI。有趣的是，我们的理论分析表明，中继辅助方案只能优于非中继方案的平均AoI时，源-目的地链路的信噪比低于-2dB。仿真结果表明，TDMA方案具有较低的能量消耗，而NOMA方案通常实现较低的平均AoI。
2023-03-20 cs.IT cs.NI math.IT
Relay-Assisted Cooperative Federated Learning
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
联邦学习（FL）最近已经成为在网络边缘实现人工智能（AI）的有前途的技术，其中分布式移动设备在边缘服务器的协调下协作训练共享AI模型。为了显著提高FL的通信效率，空中计算允许大量移动设备通过利用无线多址信道的叠加特性来并发地上传它们的本地模型。由于无线信道衰落，边缘服务器处的模型聚合误差由所有设备中最弱的信道主导，从而导致严重的离散问题。在本文中，我们提出了一个中继辅助合作FL计划，以有效地解决掉队的问题。特别是，我们部署了多个半双工中继来协作协助设备将本地模型更新上传到边缘服务器。空中计算的性质提出了与传统中继通信系统中的那些不同的系统目标和约束。此外，设计变量之间的强耦合使得此类系统的优化具有挑战性。为了解决这个问题，我们提出了一种基于交替优化的算法来优化收发器和中继操作，具有低复杂度。然后，我们分析了模型聚合误差在一个单一的中继的情况下，我们的中继辅助方案实现了一个较小的误差比一个没有中继提供中继发送功率和中继信道增益是足够大的。分析提供了关键的见解中继部署在实施合作FL。大量的数值结果表明，我们的设计实现了更快的收敛速度相比，国家的最先进的计划。
2022-03-04 cs.IT cs.LG cs.NI
Multi-Source Cooperative Communication with Opportunistic Interference Cancelling Relays
在本文中，我们提出了一个多用户合作协议的无线网络。两个源同时发送它们的信息块，并且中继采用机会性连续干扰消除（SIC）来努力解码它们。如果解码失败，则在中继器处将自适应解码/放大转发方案应用于解码块或其足够的统计。该协议的主要特点是，SIC被利用在网络中，因为更多的机会出现为每个块被解码作为使用的中继NRU的数量增加。此功能在分集和复用增益方面带来了好处，这些好处在分析中断模型和分集复用权衡（DMT）分析的帮助下得到了证明。在没有任何网络同步和协调的情况下实现性能改进。在这项工作的最后一部分的封闭形式的中断概率模型使用的NRU中继，具有最佳的SIC性能，从大量的NR节点的离线预选的新方法。分析结果证实了广泛的模拟，而该协议相比，在文献中报道的正交和多用户协议。
2015-09-03 cs.IT cs.NI math.IT
Cooperative Cognitive Relaying Under Primary and Secondary Quality of Service Satisfaction
本文提出了一种新的协作协议，它涉及到主用户和次用户之间的合作。我们考虑一个认知设置与一个主要用户和多个次要用户。时间资源被划分为离散的时隙。在每个时隙中，一个次要用户被调度用于根据时分多址进行传输，而其余的次要用户（我们称之为次要中继）尝试对主要分组进行解码。之后，次中继采用协作波束成形来转发主分组，并向被调度用于传输的次源的次目的地提供保护以免受干扰。我们的特点的多样性复用权衡的主要来源下，建议的协议。我们考虑由其所需的吞吐量指定的每个用户的某些服务质量。最优化问题就是在这种条件下提出的。结果表明，优化问题是线性的，可以很容易地解决。我们表明，所需的二次吞吐量的总和必须小于或等于正确的数据包接收的概率。
2014-07-01 cs.IT cs.NI math.IT
A Simple Cooperative Diversity Method Based on Deep-Learning-Aided Relay Selection
German Research Centre for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心（DFKI））；University of Kaiserslautern（凯泽斯劳滕大学）
在慢衰落信道中，协作中继选择（ORS）是移动节点实现协作分集的一种简单而有效的方法。然而，在快时变信道中，过时的信道状态信息（CSI）所引起的最佳中继的错误选择大大降低了其性能。随着高移动性应用的激增以及5G及以后系统中更高频段的采用，过时CSI的问题将变得更加严重。因此，设计一种新的协作方法，不仅适用于慢衰落，而且快衰落是越来越重要的。为此，我们开发并分析了一种深度学习辅助的协作方法，即本文中的预测中继选择（PRS）。该算法通过衰落信道预测显著提高信道状态信息的质量，同时保持了ORS的简单性，通过选择单个机会中继，避免了多中继协调和同步的复杂性。从中断概率和信道容量两个方面进行的信息论分析和数值计算结果表明，PRS在慢衰落无线环境中实现了全分集增益，在快衰落信道中性能明显优于现有方案。
2021-02-05 cs.AI cs.IT cs.LG
Distributed Power Control for Delay Optimization in Energy Harvesting Cooperative Relay Networks
我们考虑与能量收集（EH）中继协作通信，并开发了一个分布式的中继终端的功率控制机制。与主要处理具有饱和业务流的单中继系统的现有技术不同，我们解决了由多个半双工EH中继协作转发的突发数据到达源的情况。我们的目标是优化的长期运行的平均延迟的源数据包的能量中性约束下，每个中继的功耗。虽然EH继电器系统主要使用离线或在线方法进行优化，但我们采用了更现实的学习理论方法。因此，我们的计划可以部署为实时操作，而不假设非因果信息的信道实现，数据/能量到达所需的离线优化，也不依赖于精确的统计系统的过程是在线优化的情况下。我们制定的问题作为一个部分可观察的相同的支付随机博弈（PO-IPSG）与因子控制器，其中每个中继的功率控制策略是自适应的本地源到中继/中继到目的地的信道状态，其本地能量状态以及源缓冲区状态信息。我们推导出一个多智能体强化学习算法，该算法收敛于PO-IPSG的局部最优解。所提出的算法没有显式的中继之间的消息交换，同时只引起很少的源中继信令开销。通过仿真，我们对比了所提出的方法与现有的吞吐量最大化的算法的延迟性能。结果表明，与这些算法相比，本文所采用的系统方法具有较小的次优差距，一旦对一个集中的最优策略武装与完美的统计。
2018-10-24 cs.GT cs.IT cs.NI
