多输入多输出双向继电保护的空分方法

通过时间切换实现能量收集的MIMO中继

Energy Harvesting Enabled MIMO Relaying through Time Switching

这封信认为同时无线信息和功率传输（SWIPT）的多输入多输出（MIMO）中继系统。继电器通过经由时间切换（TS）从源收集能量来供电，并且利用所收集的能量来转发信息信号。我们的目标是在源节点和中继节点的功率约束下最大化系统的速率。在第一种情况下，其中的源协方差矩阵是一个单位矩阵，我们提出了联合最佳的解决方案，中继和TS比的封闭形式。然后提出了一种迭代方案，用于联合优化源和中继矩阵和TS比。

空间耦合LDPC码在BEC上的两个相关源的解码转发中继

Spatially-Coupled LDPC Codes for Decode-and-Forward Relaying of Two Correlated Sources over the BEC

我们提出了一种解码和转发传输方案的基础上空间耦合低密度奇偶校验（SC-LDPC）码的网络组成的两个（可能相关）的源，一个中继，和一个目的地。节点之间的链路被建模为二进制擦除信道。联合信源-信道编码与联合信道解码被用来利用相关性。中继执行网络编码。我们推导了相关信源的二进制擦除时分多址中继信道的可达速率的解析界。然后，我们设计双层SC-LDPC码，并分析其渐近性能的这种情况下。我们证明了分析所提出的编码方案达到了对称信道条件和不相关源的理论极限。使用密度演化，我们进一步证明，我们的计划也接近理论极限的非对称信道条件下，当源相关，我们观察到的阈值饱和效应，这是典型的空间耦合系统。最后，我们给出了大块长的仿真结果，验证了DE分析。

大规模MIMO中继系统物理层安全的秘密中断容量研究

On the Secrecy Outage Capacity of Physical Layer Security in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI

研究了大规模多输入多输出（LS-MIMO）中继系统的物理层安全问题。LS-MIMO中继系统的优势被用来提高无线安全性和频谱效率。特别是，短拦截距离引起的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息（CSI）两种情况下，研究了不完全CSI对两种典型中继系统的影响，放大和转发（AF）和解码和转发（DF）系统，并获得显式表达式的保密中断能力的两种情况。最后，数值结果验证了我们的理论结论.

具有MMSE收发器的MIMO AF中继系统的可交换分集率折衷

Achievable Diversity-Rate Tradeoff of MIMO AF Relaying Systems with MMSE Transceivers

研究了多输入多输出放大转发中继系统中基于最小均方误差（MMSE）的最优收发器的分集阶数。虽然分集复用折衷（DMT）分析准确地预测了MMSE接收机对于正复用增益的行为，但事实证明，对于固定速率的情况，通过DMT的性能是非常不可预测的，因为MMSE策略表现出复杂的速率相关行为。在本文中，我们建立了MIMO AF中继系统的分集率权衡性能的MMSE收发机作为一个封闭的形式为所有固定的速率，从而提供了一个完整的表征的分集阶数与DMT的早期工作。

Max-min Fairness of K-user Cooperative Rate-Splitting in MISO Broadcast Channel with User Relaying

Cooperative Rate-Splitting (CRS) strategy, relying on linearly precoded rate-splitting at the transmitter and opportunistic transmission of the common message by the relaying user, has recently been shown to outperform typical Non-cooperative Rate-Splitting (NRS), Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access (C-NOMA) and Space Division Multiple Access (SDMA) in a two-user Multiple Input Single Output (MISO) Broadcast Channel (BC) with user relaying. In this work, the existing two-user CRS transmission strategy is generalized to the K-user case. We study the problem of jointly optimizing the prec…

Decode-Forward Transmission for the Two-Way Relay Channels

We propose composite decode-forward (DF) schemes for the two-way relay channel in both the full- and half-duplex modes by combining coherent relaying, independent relaying and partial relaying strategies. For the full-duplex mode, the relay partially decodes each user's information in each block and forwards this partial information coherently with the source user to the destination user in the next block as in block Markov coding. In addition, the relay independently broadcasts a binning index of both users' decoded information parts in the next block as in independent network coding. Each te…

采用迫零中继和网络编码中继的无线MIMO交换

Wireless MIMO Switching with Zero-forcing Relaying and Network-coded Relaying

具有多个天线的无线中继被称为多输入多输出（MIMO）交换机，如果它使用“预编码和转发”将其输入链路映射到其输出链路。也就是说，MIMO开关使用用于在下行链路中传输的某个矩阵来预编码上行链路中的接收信号向量。本文研究了具有完整信道状态信息的$K$站点和MIMO交换机的场景。MIMO交换机处的预编码器是迫零矩阵或网络编码矩阵。利用迫零预编码器，每个目的站仅接收其具有增强的噪声但没有干扰的期望信号。利用网络编码的预编码器，每个站不仅接收其期望的信号和噪声，而且可能还接收自干扰，其可以被完美地消除。预编码器的设计优化接收信号的信噪比在目的地进行了研究。对于迫零中继，在两个用户的情况下，在封闭的形式解决了这个问题，而在更多的用户的情况下，提出了有效的算法，并示出接近可以实现广泛的随机搜索。对于网络编码中继，我们提出了有效的迭代算法，可以进一步提高吞吐量。

具有ZFR/ZFT处理的多对双向AF全双工大容量MIMO中继

Multi-Pair Two Way AF Full-Duplex Massive MIMO Relaying with ZFR/ZFT Processing

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。我们推导出封闭形式的频谱效率与迫零处理的中继，通过使用最小均方误差信道估计。本文所考虑的系统模型的迫零下限，这是有效的任意数量的天线，尚未推导出在大规模MIMO中继文献。我们数值上证明了推导出的下界的准确性和使用迫零处理实现的性能改善。我们还数值演示了一个全双工系统实现的频谱增益超过一个半双工的各种天线制度。

支持用户中继的可重构智能表面（RIS）全双工通信中的速率分割多址技术

Rate-Splitting Multiple Access for RIS-Enabled Full-Duplex Communications with User Relaying

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。

通过形成中继广播信道增强非正交多址接入

Enhancing Non-Orthogonal Multiple Access By Forming Relaying Broadcast Channels

在本文中，使用中继广播信道（RBC）作为非正交多址（NOMA）的组成信道，提出了提高单输入单输出（SISO）蜂窝下行链路系统中的NOMA的性能。为了分析所提出的方案的性能，一个可实现的速率区域的RBC与压缩转发（CF）中继新推导出的基础上，最近的工作噪声网络编码（NNC）。基于对RBC在发送端采用解码转发（DF）中继、CF中继和CF中继与脏纸编码（DPC）的情况下的可达速率域的分析，研究了配备RBC分量信道的NOMA系统的整体性能。结果表明，NOMA与RBC-DF产生边际增益和NOMA与RBC-CF/DPC产生急剧的增益比简单的NOMA的基础上广播分量信道在一个实际的系统设置。通过超越简单的广播信道（BC）/连续干扰消除（SIC）到包括DPC和CF/NNC的高级多终端编码，可以为NOMA获得大得多的增益。

协作中继MIMO系统中的自适应时延容忍DSTBC

Adaptive Delay-Tolerant DSTBC in Opportunistic Relaying Cooperative MIMO Systems

针对两跳协作多输入多输出（MIMO）网络，采用放大转发策略和机会中继算法，提出了一种带反馈的自适应容迟分布式空时编码（DSTC）方案。最大似然接收机和可调码矩阵被认为是受功率约束。在所提出的延迟容忍DSTC方案中，中继节点采用可调的编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。随机梯度算法被开发以降低计算复杂性来估计码矩阵的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益和解决延迟问题的合作MIMO系统相比，现有的DSTC方案。

MIMO-OFDM频率选择性信道中全双工中继的最优自适应滤波

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。

多对大容量MIMO双向保护在硬件损伤下的频谱效率

Spectral Efficiency of Multipair Massive MIMO Two-Way Relaying with Hardware Impairments

我们考虑一个多对大规模多输入多输出（MIMO）双向中继系统，其中多对单天线设备交换数据的帮助下，中继采用大量的天线$N$。继电器由低成本的组件，遭受硬件损伤。推导了最大比（MR）处理下的频谱效率（SE）的大尺度近似的封闭形式，该近似是紧的，近似为$N \to \infty$。结果表明，对于一个固定的硬件质量，当$N$变大时，硬件损伤的影响渐近消失。此外，如果满足缩放定律，则当硬件质量随着$N$逐渐降低时，损伤的影响甚至可以消失。最后，数值结果验证了多对大规模MIMO双向中继系统对中继端硬件损伤的鲁棒性。

非渐近性 oblivious 中继与可变长度噪声失真信源编码

Nonasymptotic Oblivious Relaying and Variable-Length Noisy Lossy Source Coding

研究了信息瓶颈信道的有限块长可实现性，探讨了固定长度和可变长度编码对信息瓶颈第二阶版本的影响，并引入了新的非渐近性可变长度噪声失真信源编码结果。

自干扰下部分双工放大转发中继的频谱效率分析

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。

基于主、次服务质量满意度的合作认知中继

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。

大规模MIMO中继系统中安全通信的节能功率分配

Energy-Efficient Power Allocation for Secure Communications in Large-Scale MIMO Relaying Systems

在本文中，我们解决的问题，能量有效的功率分配安全通信放大转发（AF）的大规模多输入多输出（LS-MIMO）中继系统中存在一个被动窃听。利用AF LS-MIMO中继的优点来显著提高保密性能，特别是保密能量效率（比特每焦耳）。首先分析了中继节点发射功率对保密中断容量的影响，证明了在非常实际的假设条件下，即无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法CSI的情况下，保密中断容量是发射功率的凹函数.然后，我们提出了一种能量有效的功率分配方案，以最大限度地提高保密能量效率。最后，仿真结果验证了所提出的能量有效的计划相比，容量最大化计划的优势。

物理层安全的大规模MIMO中继技术：AF还是DF？

Large-Scale MIMO Relaying Techniques for Physical Layer Security: AF or DF?

在本文中，我们考虑了一个大规模的多输入多输出（LS-MIMO）中继系统，其中信息源发送消息到其预期的目的地的辅助下，LS-MIMO中继，而一个被动窃听者试图拦截中继转发的信息。利用大规模天线阵列的优势来提高频谱效率并增强无线安全性。特别是，短距离拦截所带来的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在中继站没有窃听者信道状态信息和不完全合法信道状态信息的情况下，对两种经典的中继技术，放大转发（AF）和解码转发（DF）。此外，渐近分析进行这样的LS-MIMO中继系统的保密性能提供清晰的见解。我们表明，在大的发射功率下，AF是一个更好的选择比DF从保密性能和实现复杂性的角度来看，并证明存在一个最佳的发射功率在中等制度，最大限度地提高保密中断容量。

Resource Allocation for Massive MIMO HetNets with Quantize-Forward Relaying

We investigate how massive MIMO impacts the uplink transmission design in a heterogeneous network (HetNet) where multiple users communicate with a macro-cell base station (MCBS) with the help of a small-cell BS (SCBS) with zero-forcing (ZF) detection at each BS. We first analyze the quantize-forward (QF) relaying scheme with joint decoding (JD) at the MCBS. To maximize the rate region, we optimize the quantization of all user data streams at the SCBS by developing a novel water-filling algorithm that is based on the Descartes' rule of signs. Our result shows that as a user link to the SCBS bec…

混合处理的大容量MIMO中继

Massive MIMO Relaying with Hybrid Processing

大规模多输入多输出（MIMO）中继是一种很有前途的技术范式，可以提供高频谱效率和显著改善的覆盖范围。然而，这些配置在数字信号处理（DSP）功耗和电路复杂性方面面临一些艰巨的挑战，因为射频（RF）链的数量可以随着中继站处的天线数量而缩放。在本文中，我们主张在模拟域中执行一部分功率密集型DSP，使用简单的移相器并减少RF路径的数量，可以解决这些挑战。特别是，我们考虑一个多对放大转发（AF）中继系统与最大比合并/传输（MRC/MRT），我们确定这种混合模拟/数字架构的渐近频谱效率。在此之后，我们扩展我们的分析结果，占大量量化的模拟移相器，并显示与2量化位的性能损失只有10%。

大规模MIMO中继系统中不完全CSI的无线信息和功率安全传输

Secure Wireless Information and Power Transfer in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI

在本文中，我们解决的问题，安全的无线信息和功率传输的大规模多输入多输出（LS-MIMO）放大转发（AF）中继系统。利用LS-MIMO中继的优势来提高无线安全性、传输速率和能量效率。特别是，短拦截距离和长传输距离带来的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息的情况下，研究了不完全CSI对保密中断容量的影响，得到了保密中断容量与发射功率和信道条件的显式关系。然后，我们提出了一个最佳的功率分配方案，在中继，以最大限度地提高保密中断容量。最后，我们的理论索赔进行了验证仿真结果。

分布式空时编码协作MIMO中继系统的最小BER功率调整及接收机设计

Minimum BER Power Adjustment and Receiver Design for Distributed Space-Time Coded Cooperative MIMO Relaying Systems

针对协作多输入多输出（MIMO）网络，提出了一种基于最小出错率准则的自适应联合功率分配（JPA）和线性接收机设计算法。该系统采用多个中继与分布式空时编码（DSTC）计划和放大转发（AF）的策略。它是根据一个联合约束优化算法来确定每个发送符号的最小误码率功率分配参数和接收滤波器参数。仿真结果表明，与等功率分配系统和最小均方误差（MMSE）设计相比，该算法获得了性能增益。

两跳非再生MIMO-OFDM中继网络的无线信息和能量传输

Wireless Information and Energy Transfer for Two-Hop Non-Regenerative MIMO-OFDM Relay Networks

研究了非再生多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）中继系统中的无线信息和能量同步传输问题。通过考虑两种实际的接收机结构，我们提出了两种协议，基于时间切换的中继（TSR）和基于功率分配的中继（PSR）。为了探索系统的性能极限，我们制定了两个优化问题，以最大限度地提高端到端的可实现的信息速率与完整的信道状态信息（CSI）的假设。由于这两个问题都是非凸的，且没有已知的求解方法，我们首先通过理论分析得到了一些显式的结果，然后设计了有效的算法。数值结果表明，这两个协议的性能有很大的影响中继位置。其中，PSR和TSR对继电器位置的变化表现出非常不同的行为。PSR的可达信息速率随着中继从源节点向目的节点移动而单调下降，而TSR的性能随着中继位于源节点和目的节点中间而变差。这是第一次观察到这样的现象。此外，它也表明，PSR总是优于TSR在这样的MIMO-OFDM中继系统。此外，还讨论了天线数和子载波数对系统性能的影响。

块衰落多址信道中的放大转发中继

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。

Efficient Beamforming for MIMO Relaying Broadcast Channel with Imperfect Channel Estimation

We consider a multiple-input multiple-output (MIMO) relaying boardcast channel in downlink cellular networks, where the base station and the relay stations are both equipped with multiple antennas, and each user terminal has only a single antenna. In practical scenarios, channel estimation is imperfect at the receivers. Aiming at maximizing the SINR at each user, we develop two robust linear beamforming schemes respectively for the single relay case and the multi-relay case. The two proposed schemes are based on sigular value decomposition (SVD), minimum mean square error (MMSE) and regularize…

Multi-Pair Two-Way Massive MIMO DF Relaying Over Rician Fading Channels Under Imperfect CSI

We investigate a multi-pair two-way decode-andforward relaying aided massive multiple-input multiple-output antenna system under Rician fading channels, in which multiple pairs of users exchange information through a relay station having multiple antennas. Imperfect channel state information is considered in the context of maximum-ratio processing. Closedform expressions are derived for approximating the sum spectral efficiency (SE) of the system. Moreover, we obtain the powerscaling laws at the users and the relay station to satisfy a certain SE requirement in three typical scenarios. Finally…

蜂窝系统中非再生非对称双向中继的线性预编码器

Linear Precoders for Non-Regenerative Asymmetric Two-way Relaying in Cellular Systems

双向中继（TWR）减少了传统半双工中继中造成的频谱效率损失。当两个节点通过中继同时交换数据时，TWR是可能的。在蜂窝系统中，基站（BS）和用户之间的数据交换通常不是同时的，用户（TUE）在多址（MAC）阶段期间具有要发送的上行链路数据，但在广播（BC）阶段期间没有要接收的下行链路数据。这种非同时数据交换将TWR减少到频谱效率低的传统半双工中继。在基础设施中继中，多个用户通过中继进行通信，提出了一种新的传输协议来恢复频谱损失。TUE的MAC阶段之后的BC阶段现在由中继器用于向另一用户（RUE）发送下行链路数据。RUE将不能消除反向传播干扰。在多天线中继器处设计结构化预编码器以消除这种干扰。对于多输入多输出（MIMO）节点，所提出的预编码器还对复合MAC和BC相位MIMO信道进行三角测量。信道三角剖分将加权和速率优化问题转化为功率分配问题，并将其转化为几何规划问题。仿真结果表明，该协议的有效性比传统的解决方案。

非理想信道增益OSTBC双向AF MIMO中继性能分析

Performance Analysis of Two-Way AF MIMO Relaying of OSTBCs with Imperfect Channel Gains

本文研究了基于信道状态信息（CSI）估计的双向放大转发（AF）多输入多输出（MIMO）中继系统中正交空时分组码（OSTBC）的中继问题。一个简单的四阶段协议用于训练和OSTBC数据传输。在用户终端处对OSTBC数据的解码是通过在最大似然解码器中用估计的CSI替换精确的CSI来执行的。矩母函数（m.g.f.）的紧近似通过忽略高阶噪声项，推导了瑞利衰落下用户端接收信噪比的计算公式。所考虑的合作方案的分析平均误差性能推导出使用m.g.f.表情此外，所考虑的方案的分析多样性秩序也得到了一定的系统配置。仿真和分析表明，信道估计不影响基于OSTBC的双向AF MIMO中继系统的分集阶数。

SWIPT的安全全双工双向中继

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。

Nakagami-m衰落信道下译码转发中继方案的比较研究

A Comparative Study of Relaying Schemes with Decode-and-Forward over Nakagami-m Fading Channels

利用中继技术来改善无线系统的性能是一个很有前途的途径。然而，它是至关重要的，以了解什么类型的中继方案应用于实现不同的性能目标，在现实的衰落条件下。在本文中，我们提出了一个通用的框架建模和评估的中继方案的性能的基础上解码和转发（DF）协议在独立的，不一定相同分布（INID）Nakagami-m衰落信道。特别是，我们提出了封闭形式的表达式的瞬时输出信噪比的统计数据的四个重要的中继方案DF;两个基于重复传输和其他两个基于中继选择（RS）。然后，这些表达式被用来获得封闭形式的表达式中断概率和平均符号错误概率的几个调制的所有考虑中继方案在INID Nakagami-m衰落。重要的是，它表明，当RS的信道状态信息是完美的，基于RS的传输方案总是优于重复的。此外，当源节点和目的地节点之间的直接链路足够强时，中继可能不会导致任何增益，并且在这种情况下，中继应该被关闭。

放大前向MIMO中继系统中Tomlinson-Harashima预编码的鲁棒收发器

Robust Transceiver with Tomlinson-Harashima Precoding for Amplify-and-Forward MIMO Relaying Systems

研究了多跳放大转发多输入多输出中继系统中基于Tomlinson-Harashima预编码的鲁棒收发机设计问题。在源节点，采用THP来抑制空间码间干扰。然而，由于其非线性性质，THP对信道估计误差非常敏感。为了减小信道估计误差的影响，提出了一种信源端THP、中继端线性转发矩阵和目的端线性均衡器的联合贝叶斯鲁棒设计。利用乘性凸性和矩阵单调函数的优良特性，首次推导出非线性收发器的最优结构。基于导出的结构，收发器的设计问题减少到一个简单得多，只有标量变量，可以有效地解决。最后，仿真结果表明，所提出的鲁棒设计的性能优势，非鲁棒设计。

全双工大容量MIMO多对双向AF继电保护：能量效率优化

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。

如何提高多路大容量MIMO中继的频谱效率？

How to Scale Up the Spectral Efficiency of Multi-way Massive MIMO Relaying?

本文研究了一种解码转发（DF）多路大规模多输入多输出（MIMO）中继系统，在该系统中，多个用户通过一个具有大规模天线阵列的中继站进行数据交换。我们提出了一种新的传输协议，利用连续的取消解码和迫零（ZF）在用户。利用大规模MIMO的特性，推导出频谱效率的一个严格解析近似。我们表明，我们提出的方案只使用传统方案（时隙数等于用户数[1]）所需的一半时隙，在不同的用户之间交换数据。因此，我们提出的方案的总和频谱效率是传统方案的近两倍，从而将多路大规模MIMO的性能提升到前所未有的水平。

通过PS实现能量收集的MIMO中继

Energy Harvesting Enabled MIMO Relaying through PS

本文研究了一种具有能量收集中继节点的多输入多输出（MIMO）中继系统。所有节点都配备有多个天线，并且中继节点依赖于从接收到的信号中收获的能量来支持信息转发。特别地，中继节点部署基于功率分配的能量收集方案。在源节点和中继节点的功率约束下的容量最大化问题被认为是固定的源协方差矩阵和最佳源协方差矩阵的情况下。而不是使用现有的软件求解器，使用对偶分解技术的迭代方法开发的最佳中继预编码和源协方差矩阵的结构的基础上。仿真结果表明，相对于固定的源协方差矩阵的情况下，联合优化的性能增益。

Efficient Linear Transmission Strategy for MIMO Relaying Broadcast Channels with Direct Links

In this letter, a novel linear transmission strategy to design the linear precoding matrix~(PM) at base station~(BS) and the beamforming matrix~(BM) at relay station~(RS) for multiple-input multiple-output~(MIMO) relaying broadcast channels with direct channel (DC) is proposed, in which a linear PM is designed at BS based on DC, and the RS utilizes the PM, the backward channel and the forward channel to design the linear BM. We then give a quite tight lower bound of the achievable sum-rate of the network with the proposed strategy to measure the performance. The sum-rates achieved by the propo…

Full-Duplex Amplify-and-Forward MIMO Relaying: Impairments Aware Design and Performance Analysis

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 …

MIMO多路全数据交换中继：信号空间对准和自由度

MIMO Multiway Relaying with Clustered Full Data Exchange: Signal Space Alignment and Degrees of Freedom

我们调查可实现的自由度（DoF）的多输入多输出（MIMO）多路中继信道（mRC）与$L$集群和每个集群的$K$用户。每个用户配备有$M$天线，中继器配备有$N$天线。我们假设一个新的数据交换模型，称为\emph{clustered full data exchange}，即，集群中的每个用户都希望获知同一集群中所有其他用户的消息。新的信号对齐技术的发展，系统地构建波束形成矩阵的用户和中继有效的物理层网络编码。在此基础上，我们推导出具有任意网络配置$L$和$K$以及任意天线配置$M$和$N$的MIMO mRC的可实现DoF。我们表明，我们提出的方案实现的自由度容量时，$\frac{M}{N} \leq \frac{1}{LK-1}$和$\frac{M}{N} \geq \frac{(K-1)L+1}{KL}$。

无线供电的MIMO中继网络的中继策略

Relaying Strategies for Wireless-Powered MIMO Relay Networks

本文研究了放大转发多输入多输出中继网络中的中继方案，其中能量受限的中继从源信息流中收获无线功率，并且可以进一步通过在目的地以无线功率传输的形式的能量流（EF）来辅助。然而，中继矩阵和源预编码器的能量流辅助（EFA）和非EFA（NEFA）计划的联合优化是棘手的。将原速率最大化问题转化为等价的加权均方误差最小化问题并迭代优化，其中非凸信源预编码子问题的全局最优解通过半定松弛和降秩实现.迭代算法最终收敛。然后，基于信道对角化，提出了简化的EFA和NEFA方案，使矩阵优化问题简化为功率优化问题。可以实现封闭形式的解决方案。仿真结果表明，EFA方案的性能优于NEFA方案。此外，在中继器处部署更多天线增加了中继器处的信号空间的维度。利用额外的维度，信息检测块中的EF泄漏可以几乎与信息信号分离，使得EF泄漏可以以小的系数被放大。

全双工MIMO中继：有限动态范围下的速率可调

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。

具有导频数据传输覆盖的多对大容量MIMO中继

Multipair Massive MIMO Relaying with Pilot-Data Transmission Overlay

我们提出了一个多对大规模多输入多输出（MIMO）中继系统采用半双工或全双工（HD或FD）通信在中继站（RS）的导频数据传输覆盖计划。在所提出的方案中，导频与数据部分重叠发送，以减少信道估计开销。RS可以利用大规模MIMO信道的渐近正交性，以最小的目的地导频干扰检测源数据。然后，在目的信道估计中借助于检测到的源数据，可以有效地抑制导频数据干扰。由于传输重叠，有效的数据周期被延长，从而提高系统吞吐量。理论和仿真结果表明，在有限相干时间间隔的情况下，所提出的导频数据覆盖方案优于传统的分离导频数据设计。此外，在高和低信噪比区域的渐近分析表明，所提出的方案的优越性，无论相干间隔的长度。由于同时传输，适当分配源数据传输和中继数据转发功率可以进一步提高系统性能。因此，一个功率分配问题，制定和逐次凸逼近方法，提出了解决非凸优化问题的FD导频数据传输覆盖。

采用无蜂窝大规模 MIMO 的多对双向 DF 中继

Multipair Two-Way DF Relaying with Cell-Free Massive MIMO

针对不完美 CSI 下的多对双向 DF 中继，论文提出 CF mMIMO 架构，闭式推导和 SE 与功率缩放定律，并设计最大化和 SE 的功率分配方案。

三相固定速率双向DF保护的最优功率分配

Optimal Power Allocation for Three-phase Bidirectional DF Relaying with Fixed Rates

携带延迟敏感信息（诸如语音和/或视频信号）的无线系统通常以固定的数据率进行传输，但是可能偶尔遭受由衰落信道的随机特性引起的传输中断。如果发射机具有可用的瞬时信道状态信息（CSI），则它可以通过利用功率分配来补偿这些中断的显著部分。在本文中，我们考虑了传统的双跳双向解码转发（DF）中继系统的最优功率分配与三相传输协议。所提出的策略最小化的平均功率消耗的终端节点和中继，受到一些最大允许的系统中断概率（OP），或等效地，最小化的系统OP，同时满足平均功率约束在终端节点和中继。我们表明，在建议的功率分配方案，终端节点和继电器调整其输出功率所需的最低水平，以避免停电，但有时会沉默，以节省电力，延长其寿命。对于所提出的方案，端节点使用其各自的源中继链路的瞬时CSI，并且中继使用两个链路的瞬时CSI。

基于不经意中继的云无线接入网容量研究

On the Capacity of Cloud Radio Access Networks with Oblivious Relaying

我们研究了网络上的传输，其中用户通过中继节点将信息发送到远程目的地，中继节点通过有限容量的无差错链路连接到目的地，即，云无线接入网络。中继器被约束为在不知道用户的码本的情况下操作，即，它们执行不经意的处理--然而，目的地或中央处理器被告知用户的码本。我们建立了一类离散无记忆信道的容量区域的单字母特征，其中在中继节点的输出是独立的用户的输入。我们表明，无论是中继à-la覆盖萨尔瓦多贾迈勒，即，具有联合解压缩和解码的压缩和转发以及"噪声网络编码"是最佳的。逆部分的证明建立并利用了与对数损失失真测度下的首席执行官（CEO）信源编码问题的联系。一般离散无记忆通道的扩展也进行了研究。在这种情况下，我们在容量区域上建立内部和外部边界。对于无记忆高斯信道内的研究类的信道，我们的特征高斯信道输入下的容量。

MIMO-AF-Relay和Direct链路下高斯多址信道的可压缩和速率

Achievable Sum-Rates in Gaussian Multiple-Access Channels with MIMO-AF-Relay and Direct Links

我们考虑一个单天线高斯多址接入信道（MAC）与多天线放大转发（AF）中继，其中，与许多以前的作品，也考虑到发射机和接收机之间的直接链接。对于这个通道，我们研究两种传输方案：发送和中继所有信号联合或使用时分多址（TDMA）结构，只有一个发射机使用的信道在同一时间。虽然最佳的中继矩阵和时隙持续时间被发现后一个计划，我们提供了上界和下界的可实现的和速率为前一个。这些边界通过蒙特卡罗模拟进行评估，结果表明它们彼此非常接近。此外，这些界限进行比较，通过TDMA方案实现的和速率。对于高可用的发射功率在中继的渐近情况下，给出了一个解析表达式，它允许确定优越的计划。

放大转发SIMO多址接入信道病态第二跳的大系统分析

Large System Analysis for Amplify & Forward SIMO Multiple Access Channel with Ill-conditioned Second Hop

在过去的几十年里，中继技术得到了广泛的研究，并在无线通信中得到了许多应用。在MIMO多址接入系统中，当两跳都是高斯衰落信道时，最简单的中继方法，即放大转发，已经显示出潜力。然而，在某些情况下，条件不良的信道可能出现在第二跳上。例如，这种损害可能影响具有微波链路回程的协作BS系统，其涉及具有不充分散射的强视线信道。在本文中，我们考虑了一个大的系统分析，如模型集中在最佳联合解码和联合MMSE滤波接收机。给出了基于自由概率的遍历吞吐量、最小均方误差和平均信干噪比的计算方法。此外，考虑到第二跳损害，如病态和秩不足的系统吞吐量的性能退化进行评估，而高和低SNR的限制计算所考虑的性能指标。最后，将协作基站系统与传统的信道资源划分策略进行了比较，并提出了合适的工作点。

MIMO双向中继的容量扩展

Capacity Scaling for MIMO Two-Way Relaying

考虑了一种多输入多输出（MIMO）双向中继信道，其中两个信源希望使用多个中继节点相互交换消息，并且信源和中继节点都配备有多个天线。假设两个源具有相等数量的天线，并且对于MIMO双向中继信道的所有信道具有完美的信道状态信息（CSI），然而，假设每个中继节点对于其发送和接收信道具有CSI（相干情况）或者对于任何信道都没有CSI（非相干情况）。本文的主要结果是在MIMO双向中继信道的容量区域的缩放行为随着中继节点的数量增加。在相干的情况下，MIMO双向中继信道的容量区域示出成比例线性与源节点处的天线的数量和grammically与中继节点的数量。在非相干的情况下，示出的容量区域与源节点处的天线的数量成线性比例，并且与信噪比成线性比例。

On the Capacity of Cloud Radio Access Networks with Oblivious Relaying

We study the transmission over a network in which users send information to a remote destination through relay nodes that are connected to the destination via finite-capacity error-free links, i.e., a cloud radio access network. The relays are constrained to operate without knowledge of the users' codebooks, i.e., they perform oblivious processing. The destination, or central processor, however, is informed about the users' codebooks. We establish a single-letter characterization of the capacity region of this model for a class of discrete memoryless channels in which the outputs at the relay …

安全MIMO中继网络：一种人工噪声辅助鲁棒设计方法

Secure MIMO Relaying Network: An Artificial Noise Aided Robust Design Approach

由于中继辅助和设备到设备（D2D）通信的脆弱性，从物理层信号处理的角度提高无线安全性正吸引越来越多的兴趣。因此，我们解决的中继辅助网络中的安全传输的问题，其中一对合法的用户设备（UE）进行通信的多输入多输出（MIMO）中继的帮助下，在存在多个窃听者（eves）。假设不完全的知识的眼睛的信道，我们联合优化的源UE的功率，放大和转发（AF）中继矩阵和人工噪声（AN）的中继传输的协方差，以最大限度地提高接收信号干扰噪声比（SINR）在目的地，同时施加一组强大的保密约束。为了解决由此产生的非凸优化问题，提出了一种基于双层优化框架的全局最优解，但具有较高的复杂性。然后，一个低复杂度的次优方法依赖于一个新的惩罚差分凸（DC）算法框架，这是专门为非凸半定规划（SDP）设计的。我们展示了如何惩罚DC框架可以调用解决我们强大的安全中继问题证明收敛。我们广泛的仿真结果表明，这两种解决方案都能够确保中继辅助传输的保密性，并显着提高对眼睛的信道不确定性的鲁棒性相比，非鲁棒的同行。它还表明，惩罚DC为基础的方法主张产生的性能接近全局最优解。

Mixed-ADC/DAC Multipair Massive MIMO Relaying Systems: Performance Analysis and Power Optimization

High power consumption and expensive hardware are two bottlenecks for practical massive multiple-input multiple-output (mMIMO) systems. One promising solution is to employ low-resolution analog-to-digital converters (ADCs) and digital-to-analog converters (DACs). In this paper, we consider a general multipair mMIMO relaying system with a mixed-ADC/DAC architecture, in which some antennas are connected to low-resolution ADCs/DACs, while the rest of the antennas are connected to high-resolution ADCs/DACs. Leveraging on the additive quantization noise model, both exact and approximate closed-form…

Energy Efficiency Fairness for Multi-Pair Wireless-Powered Relaying Systems

We consider a multi-pair amplify-and-forward relay network where the energy-constrained relays adopting time-switching protocol harvest energy from the radio frequency signals transmitted by the users for assisting user data transmission. Both one-way and two-way relaying techniques are investigated. Aiming at energy efficiency (EE) fairness among the user pairs, we construct an energy consumption model incorporating rate-dependent signal processing power, the dependence on output power level of power amplifiers' efficiency, and nonlinear energy harvesting (EH) circuits. Then we formulate the …

解码转发中继OFDM传输中的联合子载波配对和功率分配

Joint Subcarrier Pairing and Power Allocation for OFDM Transmission with Decode-and-Forward Relaying

在本文中，一个点对点的正交频分复用（OFDM）系统的解码和转发（DF）中继被认为是。传输由两个跳组成。源在第一跳中发送，中继在第二跳中发送。每一跳占用一个时隙。中继是半双工的，并且能够在一个时隙中的特定子载波上解码消息，并且在下一个时隙中的不同子载波上重新编码和转发它。因此，每个消息在两跳中在一对子载波上传输。假设目的地能够组合来自源和中继的关于同一消息的信号。该算法的目标是通过联合优化子载波配对和每跳子载波上的功率分配来最大化系统的加权和速率。速率的加权要考虑不同子载波可以携带用于不同服务的信号的事实。总的和个人的电源和继电器的功率约束进行了研究。对于中继不发送的情况下，在一些子载波上，因为这样做不会提高加权和速率，我们进一步允许源发送新的消息在这些空闲的子载波上。据我们所知，这样的联合优化包括目的地组合尚未在文献中讨论。该问题首先制定为一个混合整数规划问题。然后通过连续松弛法将其转化为凸优化问题，并在对偶区域内求解。基于优化结果，算法，以实现可行的解决方案也被提出。仿真结果表明，该算法几乎达到了最优的加权和速率，并优于现有的方法在各种信道条件下。

MIMO DF双向继电保护的最小功耗和速率最大化：第一部分--继电保护优化

Sum-Rate Maximization with Minimum Power Consumption for MIMO DF Two-Way Relaying: Part I - Relay Optimization

研究了由两个源节点和一个中继节点组成的多输入多输出（MIMO）解码转发（DF）双向中继系统的功率分配问题。结果表明，在这样的系统中，实现最大的和速率并不一定需要在继电器的所有可用功率的消耗。相反，可以通过具有最小功耗的有效功率分配来实现最大和速率。然而，推导这样的功率分配是不平凡的，因为它通常会导致非凸问题。在这两部分的论文的第一部分中，找到了一个最小功耗和速率最大化的功率分配MIMO DF双向中继，其中中继优化自己的功率分配策略给定的源节点的功率分配策略。提出了一种基于相对水位思想的中继最优功率分配算法。所考虑的情况下，由于中继优化其功率分配，而不协调的源节点的事实，具有低复杂度。作为低复杂度的权衡，它表明，可以有浪费的功率在源节点，因为没有中继和源节点之间的协调。仿真结果验证了该算法的性能和非对称性对系统的影响。

异步PAM协作网络中DF和AF中继协议的D-MG折衷

D-MG Tradeoff of DF and AF Relaying Protocols over Asynchronous PAM Cooperative Networks

针对非正交选择解码转发（NSDF）、正交选择解码转发（OSDF）、非正交放大转发（NAF）和正交放大转发（OAF）等中继协议，研究了一般两跳异步协作网络的分集复用折衷。假设发射机节点异步发送脉冲幅度调制（PAM）信号，其中信息符号由成形波形线性调制以发送到目的地。我们考虑两种不同的情况下，在时域中的整形波形的长度。在理论上的情况下，整形波形与无限时间的支持，它示出，双折射不影响DMT性能的系统和相同的DMT作为相应的同步网络获得所有上述协议。在有限长度成形波形的实际情况下，它示出了更好的分集增益可以实现在带宽扩展的代价。在解码和转发（DF）型协议中，异步网络在复用增益的整个范围内提供比相应同步网络更好的分集增益。在放大和转发（AF）类型的协议，异步网络提供相同的DMT的OAF协议下的相应的同步对应物，然而，更好的分集增益下NAF协议实现整个范围内的复用增益。具体地，在单中继异步网络中，NAF协议提供与2 { \times } 1多输入单输出（MISO）信道相同的DMT。

oblivious中继的误差指数及其与有帮助源编码的联系

Error Exponents for Oblivious Relaying and Connections to Source Coding with a Helper

本文研究了 oblivious中继的误差指数，并将其与有帮助源编码问题（WAK问题）联系起来，通过类型覆盖引理设计压缩转发方案，推导了误差指数的上限，并展示了通过排列码可实现 WAK 问题的最佳误差指数。