Robust Transceiver Design for MIMO Decode-and-Forward Full-Duplex Relay
针对不可分辨的系统不确定性的鲁棒收发器设计对于可靠通信至关重要。例如，全双工通信在消除自干扰时遭受这种不确定性，因为残余自干扰（RSI）由于不完善的信道知识而保持未被消除。我们考虑一个MIMO多跳系统，其中的源，中继和目的地都配备了多个天线。我们允许多流波束赋形授予MIMO技术，而不限制传输到单流。中继可以在半双工或全双工模式下工作，并根据RSI强度改变模式。此外，中继被假定为执行解码和转发（DF）策略。我们研究了一个鲁棒的收发器设计问题，最大化的吞吐率最坏情况下的RSI信道不确定性约束。该问题是一个非凸优化问题。我们提出了一个有效的算法来迭代地获得局部最优解。最后，我们得到的见解在中继输入前端和输出前端的最佳天线分配，中继接收和传输，分别。有趣的是，在源处的天线数量少于目的地处的天线数量的情况下，在中继输入前端处应当使用比中继输出前端处更多数量的天线。
2019-01-25 cs.IT math.IT
Joint Transceiver Design Algorithms for Multiuser MISO Relay Systems with Energy Harvesting
在本文中，我们研究了一个多用户中继系统，同时无线信息和功率传输。假设基站（BS）和中继站（RS）都配备有多根天线，研究了BS波束赋形向量、RS放大和前向变换矩阵以及单天线接收机功率分配比的联合收发机设计问题。首先，提出了一种基于交替优化（AO）的迭代算法，并保证收敛性，以连续优化的收发器系数。其次，提出了一种基于切换中继（SR）的设计方案，该方案在保持相同性能的同时，显著降低了基于AO的设计的计算复杂性和开销。在所提出的SR方案中，RS配备有置换矩阵的码本。对于每个置换矩阵，设计了一个潜在的收发器，它由BS波束成形向量，最佳缩放的RS置换矩阵和接收机PS比。对于给定的CSI，选择具有最低总功耗的最佳收发器进行传输。我们提出了一个基于凹凸过程和次梯度型迭代算法的非鲁棒和鲁棒的潜在收发器的设计。仿真结果验证了所提算法的有效性。
2015-08-26 cs.IT math.IT
Joint Transceiver and Power Splitter Design Over Two-Way Relaying Channel with Lattice Codes and Energy Harvesting
这封信认为，计算和转发的双向中继信道，同时无线信息和功率传输。具体而言，两个单天线用户交换信息，通过多天线中继站的基础上嵌套格码。同时，无线能量从中继流向用户，用于电路消耗和上行链路传输。在此基础上，提出了一个在保证每个用户最小传输速率的前提下，最小化中继站发射功率的优化问题。针对这一问题，提出了一种基于半定松弛和半定规划的联合优化发射机、接收机和功率分配器的迭代算法。中继传输功率的数值结果验证了我们的分析。
2016-10-31 cs.IT math.IT
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。
2014-12-04 cs.IT math.IT
Impact of Transceiver Impairments on the Capacity of Dual-Hop Relay Massive MIMO Systems
尽管通信系统上的硬件损伤的有害影响，大多数先前的作品没有调查广泛使用的中继系统的影响。最重要的是，廉价的收发器的应用，易于硬件损伤，是最具成本效益的方式来实现大规模多输入多输出（MIMO）系统。因此，本文的方向是对MIMO中继网络与大量的天线的硬件损伤的影响的调查。具体来说，我们得到了双跳（DH）放大转发（AF）中继系统的遍历容量的一般表达式。接下来，由于自由概率（FP）理论的优势，与其他已知的技术相比，在该地区的大型随机矩阵理论，我们追求一个大的限制分析的天线和用户的数量，通过揭示中继系统的行为所造成的硬件损伤。
2015-09-15 cs.IT math.IT
Robust Transceiver Design for Full-Duplex Decode-and-Forward Relay-Assisted MIMO Systems
针对不可分辨的系统不确定性的鲁棒收发器设计对于可靠通信至关重要。例如，全双工通信在消除自干扰时遭受这样的不确定性，因为一些残余自干扰（RSI）由于不完善的信道知识而保持未被消除。我们考虑一个MIMO多跳系统，其中的源，中继和目的地都配备了多个天线。所考虑的解码和转发（DF）混合中继可以工作在半双工或全双工模式，和模式的变化自适应地依赖于RSI强度。我们研究了一个鲁棒的收发器设计问题，最大化的吞吐率的最坏情况下的自干扰信道的不确定性约束。所得到的问题是一个非凸优化问题，其中非凸目标是在半定矩阵锥上优化的。在不失一般性的前提下，我们利用优化理论将问题简化为多个标量参数的优化问题。此外，我们提出了一个有效的算法，以获得局部最优解迭代。最后，我们得到的见解在中继输入前端和输出前端的最佳天线分配，中继接收和传输，分别。有趣的是，给定中继器处的天线数量，如果分配给接收的天线多于分配给传输的天线，则鲁棒性提高。
2019-12-30 cs.IT math.IT
Transceiver Design For SC-FDE Based MIMO Relay Systems
在本文中，我们提出了一个联合收发器的设计单载波频域均衡（SC-FDE）为基础的多输入多输出（MIMO）中继系统。为此，我们首先推导出最佳的最小均方误差线性和判决反馈频域均衡滤波器在目的地随着相应的误差协方差矩阵在均衡器的输出。随后，我们制定的源和中继预编码矩阵的设计问题，作为一个家庭的舒尔凸和舒尔凹函数的均方误差的均衡器的输出下单独的功率约束的源和中继的最小化。通过利用误差协方差矩阵的性质和优势化理论的结果，我们推导出源和中继预编码矩阵的最优结构，这使得我们能够将矩阵优化问题转化为标量功率优化问题。采用高信噪比近似的目标函数，我们得到的功率分配变量的全局最优解。仿真结果表明，该系统的优良性能和传统的正交频分复用的MIMO中继系统相比，其优越性。
2012-10-14 cs.IT math.IT
A General Robust Linear Transceiver Design for Multi-Hop Amplify-and-Forward MIMO Relaying Systems
研究了高斯分布信道估计误差下多跳放大转发（AF）多输入多输出（MIMO）中继系统的线性收发机设计问题。常用的收发器设计准则，包括加权均方误差（MSE）最小化，容量最大化，最坏的MSE/MAX-MSE最小化和加权和速率最大化，被认为是统一到一个单一的矩阵变量优化问题。提出了一种通用的鲁棒设计算法来解决统一问题。具体地说，利用优化理论和矩阵变量函数的性质，最佳结构的鲁棒收发机时，无论是从发射机侧看到的信道估计误差的协方差矩阵或从接收机侧看到的相应的协方差矩阵是成比例的单位矩阵。基于最优结构，原来的收发器的设计问题减少到更简单的问题，只有标量变量，其解决方案很容易通过迭代注水算法获得。一些现有的收发器设计算法被发现是所提出的解决方案的特殊情况。本文还详细讨论了我们的工作与现有相关工作之间的差异。仿真结果证明了所提出的鲁棒设计的性能优势。
2013-02-25 cs.IT math.IT
Transceiver Design for Dual-Hop Non-regenerative MIMO-OFDM Relay Systems Under Channel Uncertainties
本文研究了信道估计误差下双跳非再生（放大转发）MIMO-OFDM系统的线性收发机设计。首先推导了两跳信道估计误差的二阶矩。然后基于贝叶斯框架，提出了在信道估计误差下中继节点线性转发矩阵和目的节点均衡器的联合设计，以最小化目的节点输出信号的总均方误差（MSE）。相关和不相关的信道估计误差的最优设计被认为是。还公开了与现有算法的关系。此外，这种设计扩展到联合设计涉及源预编码器的设计。仿真结果表明，所提出的设计优于仅基于估计的信道状态信息的设计。
2012-09-18 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
Integer Forcing-and-Forward Transceiver Design for MIMO Multi-Pair Two-Way Relaying
在本文中，我们提出了一种新的传输方案，命名为多对多天线用户之间的通信，其中每一对交换他们的消息的帮助下，在多址和广播阶段的一个单一的多天线中继，强迫和转发（IFF）。所提出的方案在中继处利用迫压线性接收机（IFLR），其使用等式，即，消息的线性整数组合，以利用对内干扰。因此，我们提出了基于均方误差（MSE）的收发器的设计，包括中继和用户的预编码器和投影矩阵，假设完美的信道状态信息（CSI）是可用的。在这方面，在多址接入阶段，我们为相关的预编码和滤波器设计引入了两个新的MSE准则，即，等式MSE的和（Sum-Equation MSE）和等式MSE的最大值（Max-Equation MSE），以利用继电器中的等式。此外，所提出的准则的收敛性也得到了证明。此外，在广播阶段，我们使用两个传统的均方误差准则，即用户均方误差之和（Sum MSE）和用户均方误差最大值（Max MSE），设计相关的预编码和滤波器，由用户恢复中继方程。然后，我们考虑一个更实际的情况下，不完美的CSI。针对这种情况，对IFLR接收机进行了改进，提出了另一种考虑信道估计误差影响的收发机设计方案。我们评估了我们提出的策略的性能，并将结果与传统的放大和转发（AF）和去噪和转发（DF）策略相同的情况下。结果表明，所提出的策略的中断概率和和率方面的显着优势。
2015-02-09 cs.IT math.IT
Interference-Assisted Wireless Energy Harvesting in Cognitive Relay Network with Multiple Primary Transceivers
我们考虑一个频谱共享的情况下，一个次要的网络与多个收发器的主要网络共存。次级网络由能量受限的解码转发次级中继器组成，该次级中继器在存在来自多个初级发射器的干扰的情况下辅助次级发射器与目的地之间的通信。次中继从接收到的射频信号中获取能量，该射频信号包括来自次发射机的信息信号和主干扰。然后，所收集的能量被用于解码次级信息并将其转发到次级目的地。在中继器处，我们采用时间切换策略，由于其简单性，可以随着时间的推移在能量收集和信息解码之间切换。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达下的主要中断约束和峰值功率约束下的二次发射机和中继的二次中断概率。此外，我们调查的最佳能量收集持续时间，最大限度地减少二次中断概率的主收发器的数量的效果。通过在能量收集阶段利用主干扰作为有用的能量源，次级网络实现了更好的中断性能。
2015-09-02 cs.IT cs.NI math.IT
Robust Transceiver Design for IRS-Assisted Cascaded MIMO Systems
针对无法解决的系统不确定性的稳健收发器设计对于可靠通信至关重要。我们考虑一个MIMO多跳系统，其中的源，中继，和目的地配备了多个天线。此外，智能可重构表面（IRS）的建立，以消除RSI尽可能。所考虑的解码和转发（DF）混合中继可以工作在半双工或全双工模式，和模式的变化自适应地依赖于RSI强度。我们研究了一个强大的收发器的设计问题，最大限度地提高吞吐率对应的最坏情况下的RSI下的自干扰信道的不确定性约束。据我们所知，这是第一个工作，使用IRS的RSI消除MIMO全双工DF中继系统。所得到的问题是一个非凸优化问题，其中非凸目标是在半定矩阵锥上优化的。我们提出了一个封闭的下限IRS最坏情况下的RSI取消。最后，我们展示了一个重要的结果，对于最坏的情况下，IRS可以是有益的，只有当IRS元素的数量至少是一样大的干扰信道的大小。此外，提出了一种新的方法，基于优化理论的最佳响应的发射机和继电器对最坏情况的RSI。此外，我们提出了一个多层次的注水算法，以获得一个局部最优解迭代。最后，我们得到的见解在中继输入前端和输出前端的最佳天线分配，中继接收和传输，分别。
2022-08-04 cs.IT math.IT
Robust Beamforming for Amplify-and-Forward MIMO Relay Systems Based on Quadratic Matrix Programming
研究了基于最小均方误差（MMSE）准则的双跳放大转发MIMO中继系统的鲁棒收发机设计问题。信道估计误差被建模为高斯随机变量，然后将其影响纳入基于贝叶斯框架的鲁棒收发器。提出了一种迭代算法来联合设计源端的预编码器、中继端的前向矩阵和目的端的均衡器，并利用二次矩阵规划（QMP）方法有效地解决了联合设计问题。
2010-05-31 cs.IT math.IT
Cellular Multi-User Two-Way MIMO AF Relaying via Signal Space Alignment: Minimum Weighted SINR Maximization
在本文中，我们考虑线性MIMO收发器的设计蜂窝双向放大转发中继系统组成的一个单一的多天线基站，一个单一的多天线中继站，和多个多天线移动台（MS）。由于双向传输，移动台可能遭受巨大的多用户干扰。我们应用干扰管理模型，利用信号空间对齐，并提出了一种收发器的设计算法，它允许减轻由于半双工操作的频谱效率的损失，并提供灵活的性能优化占每个用户的服务质量的优先级。与基于双向信道反转和仅空分多址处理的传统双向中继方案的数值比较表明，该方案实现了优越的出错率和平均数据率性能。
2012-05-13 cs.IT math.IT
Interference-Aided Energy Harvesting: Cognitive Relaying with Multiple Primary Transceivers
我们考虑一个频谱共享的情况下，一个次级发射机（ST）通过解码和转发次级中继（SR）与其目的地通信的干扰存在下，从多个主发射机。SR从接收到的包括主要干扰的射频信号中获取能量，并使用它将信息转发到次要目的地。继电器采用时间切换策略，随着时间的推移在能量收集和信息解码之间切换。在ST和SR的主要中断约束和峰值功率约束下，为了确定平均次级吞吐量，我们推导出精确的次级中断概率和遍历容量的解析表达式，分别表征延迟限制和延迟容忍传输。我们还研究了主收发器的数量和峰值功率约束对最佳能量收集时间的影响，最大限度地提高了次级吞吐量。通过利用主干扰作为能量源，与为了能量收集目的而忽略主干扰的情况相比，次级网络实现了更好的吞吐量性能。最后，我们考虑的情况下，ST也收获能量从主传输和比较其吞吐量性能与非能量收获ST的情况下。
2017-07-14 cs.IT cs.NI math.IT
A Matrix-Field Weighted Mean-Square-Error Model for MIMO Transceiver Designs
在这封信中，我们调查一个重要的和著名的问题，即加权均方误差（MSE）最小化收发器的设计。在我们的工作中，收发器的设计提出了一种新的加权MSE模型，它被定义为一个线性矩阵函数相对于传统的数据检测MSE矩阵。新模型可以解释为加权运算从向量场到矩阵场的推广。基于所提出的加权操作，提出了一种通用的收发器设计，其目的是最小化前一线性矩阵函数的输出的递增矩阵单调函数。最优解的结构也被导出。此外，还详细讨论了矩阵单调函数的两个重要特例。这两个问题分别等价于双跳放大转发MIMO中继系统的和MSE最小化和容量最大化的收发器设计。最后得出结论，AF中继无疑是这种加权操作。
2013-02-27 cs.IT math.IT
Robust Multi-Branch Tomlinson-Harashima Precoding in Cooperative MIMO Relay Systems
针对基于多分支（MB）策略的放大转发（AF）多输入多输出（MIMO）中继系统，提出了一种基于Tomlinson-Harashima预编码（THP）的鲁棒收发器设计方法。MB策略在配备有不同排序模式的若干并行分支上采用连续干扰消除（SIC），使得每个分支通过利用某个排序模式来产生发射信号。对于每个并行分支，所提出的鲁棒非线性收发器的设计包括THP在源随着线性预编码器在中继和线性最小均方误差（MMSE）接收器在目的地。通过考虑信道的不确定性，源和中继预编码器联合优化，以最小化均方误差（MSE）。然后，我们采用对角化方法以及矩阵单调函数的一些属性，将矩阵变量的优化问题转化为标量变量的优化问题。我们采用迭代法通过Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件获得中继和源预编码器的解。设计了一个合适的选择规则来选择与最佳支路相对应的非线性收发器进行数据传输。仿真结果表明，所提出的MB-THP方案能够减轻信道状态信息（CSI）错误的影响，提高系统的鲁棒性。
2014-09-21 cs.IT math.IT
Rate Performance of Adaptive Link Selection in Buffer-Aided Cognitive Relay Networks
我们研究了一个两跳认知中继网络的性能与缓冲解码和转发（DF）中继。我们推导出表达式的速率性能的自适应链路选择缓冲中继（ALSBR）计划的峰值功率和峰值干扰的限制，对次要节点，并比较其性能与传统的无缓冲中继（CUBR）和传统的缓冲中继（CBR）计划。缓冲中继与自适应链路选择的使用被证明是特别有利的认知无线电网络。所开发的见解对系统设计人员具有重要意义，因为认知无线电框架正在探索用于5G系统。计算机模拟结果证明了推导的表达式的准确性。
2016-07-01 cs.IT math.IT
Generalized Degrees of Freedom of the Interference Channel with a Signal Cognitive Relay
研究了信号认知中继的干扰信道。信号认知中继非因果地知道源的发射信号（但不知道消息），并试图帮助它们与各自的目的地进行通信。我们推导出上界，并提供可实现的计划，这个通道。从广义自由度的观点来看，这些上界和下界是紧的。最后给出了信号认知中继干扰信道广义自由度的一个特征。
2010-01-13 cs.IT math.IT
Secure Relay Beamforming over Cognitive Radio Channels
本文考虑了认知中继信道，研究了存在窃听者和主用户的放大转发中继波束形成设计。我们的目标是优化认知中继波束形成系统的性能，同时限制在主接收器的方向上的干扰，并保持传输的信号从窃听者的秘密。我们表明，在总功率和个人功率约束下，该问题成为一个拟凸优化问题，可以用内点法求解。我们还提出了两个次优的零空间波束形成方案，这是在一个更有效的计算方式。
2010-09-30 cs.IT math.IT
Joint Spectrum Sensing and Resource Allocation for OFDM-based Transmission with a Cognitive Relay
在本文中，我们研究了联合频谱感知和资源分配问题，以最大限度地提高基于OFDM的认知无线电链路的吞吐量与认知中继。通过应用使用解码和转发（D&F）的认知中继，我们实现了更可靠的通信，产生更少的干扰（通过需要更少的发射功率）和更多的分集增益。为了解决频谱感知中的缺陷，提出的方案联合修改能量检测器阈值，并将发射功率分配给所有认知无线电（CR）子载波，同时为次级用户（SU）和认知中继分配子载波对。该问题被转换为约束优化问题，其具有以下约束：（1）由SU和认知中继引入到PU的干扰;（2）误检和虚警概率;（3）用于在SU发射机和认知中继上传输的子载波配对;以及（4）每个CR子载波的最小服务质量（QoS）。我们提出了一个最优和两个次优的计划，所有这些都是比较文献中的其他计划。仿真结果表明，所提出的方案实现显着更高的吞吐量比其他方案在文献中不同的中继情况。
2015-11-12 cs.IT math.IT
Towards the Asymptotic Sum Capacity of the MIMO Cellular Two-Way Relay Channel
在本文中，我们考虑的收发器和中继设计的多输入多输出（MIMO）蜂窝双向中继信道（cTWRC），其中多天线基站（BS）通过多天线中继站（RS）与多个多天线移动站交换信息。我们提出了一种新的双向中继方案，以接近MIMO cTWRC的总容量。
2014-06-18 cs.IT math.IT
Downlink transceiver beamforming and admission control for massive MIMO cognitive radio networks
提出了一种大规模MIMO认知无线电网络中收发机波束赋形和接纳控制联合优化框架。优化问题的目标是支持最大数量的次级用户在下行链路传输的总功率分配给用户的约束，在次级用户和在主节点的干扰达到的速率。所提出的框架考虑到次级和主节点之间的信道的不完善的知识，也减轻了在次级接收器的主用户所造成的干扰。为了解决潜在的NP-难问题，我们提出了一个三步算法，两个备选方案的功率分配，即：等功率和等速率。此外，我们提供了一个解决方案，通过减少问题的一个线性规划（ILP）。在不同的约束条件下，等速率，等功率，和ILP方法的性能进行了研究。
2019-03-18 cs.IT math.IT
Protocol design and stability/delay analysis of half-duplex buffered cognitive relay systems
在本文中，我们量化的好处，采用中继站在大覆盖范围的认知无线电系统，机会主义地访问授权频谱的一些小覆盖范围内分散的主系统。通过分析研究，我们表明，即使是一个简单的解码和转发（SDF）中继，它只能容纳一个数据包，提供显着的路径损耗增益的空间传输机会和链路的可靠性。然而，这样的方案未能捕获的时空突发性的主要活动，即，当源-中继（SR）链路或中继-目的地（RD）链路被阻塞的主要活动，认知频谱接入停止。为了克服这个障碍，我们进一步提出了缓冲解码转发（BDF）协议。通过利用中继站的无限长缓冲区，节省了SR或RD链路上的阻塞时间用于认知频谱接入。分析表明，缓冲器增益提高了认知中继系统的稳定域和平均端到端时延性能。
2010-01-03 cs.IT math.IT
The Capacity of the Interference Channel with a Cognitive Relay in Very Strong Interference
具有认知中继的干扰信道由具有两个源-目的地对的经典干扰信道和具有源的消息的先验知识并辅助源的传输的附加认知中继组成。我们推导出一个新的外边界为这个通道使用的参数最初设计的“更有能力”的广播信道，并显示在“非常强的干扰”制度，一类的渠道，如果两个目的地解码两个消息的最优性没有损失的建议的外边界的可扩展性。该结果类似于经典干扰信道和认知干扰信道的“非常强干扰”容量结果，并且是具有认知中继的一般干扰信道的第一容量已知容量结果。
2011-02-16 cs.IT math.IT
Joint Beamforming Design and Power Allocation for Full-Duplex NOMA Cognitive Relay Systems
在本文中，我们考虑了一个非正交多址接入认知无线电网络，其中一个全双工多天线中继协助从基站（BS）到一个认知远用户的传输，而在同一时间，BS发送到一个认知近用户。我们的目标是扩大远-近用户速率区域，通过在远用户速率高于某个阈值的约束下最大化近用户速率。为此，一个非凸联合优化问题的中继波束成形和在BS和认知中继的发射功率解决作为一个半定松弛问题，结合一个有效的可解线搜索方法。为了比较，我们还考虑了低复杂度的固定波束形成器设计，其中BS和认知中继之间的最佳功率分配被解决。我们的研究结果表明，所提出的联合优化可以显着减少的影响，在FD中继和用户间干扰的近用户的情况下，在残留的自干扰。
2017-08-13 cs.IT math.IT
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
Hybrid Analog-Digital Transceiver Designs for Cognitive Large-Scale Antenna Array Systems
毫米波（mmWave）频带移动通信可以是对现代无线系统中持续增长的业务需求的解决方案。即使毫米波频段几乎没有被占用，前景收发器的设计也应该保证与这些频段中的现有服务有效共存。为此，在本文中，提出了两个双认知收发器的设计，使毫米波频谱接入，同时控制干扰现任用户。毫米波系统通常需要大的天线阵列来实现令人满意的性能，因此，由于硬件复杂性和功耗的高要求，它们不能支持全数字收发器设计。因此，为了开发有效的解决方案，所提出的方法是基于混合模拟-数字预编码架构。在这种混合设计中，整个波束形成器可以分解为应用于基带的低维数字对应物和应用于RF域的模拟对应物。本文提出的第一种认知解决方案是在干扰、功率和硬件限制条件下，通过最大化两端之间的互信息来设计认知混合预编码器。第二种解决方案旨在降低复杂性要求，从而通过最小化其差异的Frobenious范数来导出混合预编码器到最佳数字仅一个。基于硬件约束的最小均方误差准则，提出了一种认知接收端后编码器的新方案。仿真结果表明，这两种混合方法的性能非常接近典型无线环境中的全数字解决方案之一。
2016-12-09 cs.IT math.IT
Energy Efficient Precoding Design for SWIPT in MIMO Two-Way Relay Networks
本文研究了多输入多输出（MIMO）双向中继网络中的能量效率（EE）最大化问题。该网络由一个多天线放大转发中继节点组成，在两个多天线收发节点之间提供双向通信
2017-03-21 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
Degrees of Freedom for MIMO Two-Way X Relay Channel
研究了多输入多输出（MIMO）双向X中继信道的自由度，其中有两组源节点和一个中继节点，每组源节点配备多个天线，一组源节点中的两个源节点通过中继节点与另一组源节点交换独立消息.假设每个源节点配备有M个天线，而中继器配备有N个天线。我们首先表明，该网络的总自由度的上限是2 min {2 M，N}，然后集中在N \leq 2 M的情况下，使自由度的上限由中继的天线数。通过应用信号对齐网络编码和联合收发器设计的干扰消除，我们表明，这个上限可以实现时，N \leq 8 M/5。我们还表明，只有信号对齐，但没有联合收发器的设计，上界是可以实现的，当N \leq 4 M/3。仿真结果证实了理论结果，并证明了所提出的方案在有限的信号-噪声比制度的性能。
2012-12-18 cs.IT math.IT
Cognitive Non-Orthogonal Multiple Access with Cooperative Relaying: A New Wireless Frontier for 5G Spectrum Sharing
两种面向5G无线网络的新兴技术，即非正交多址（NOMA）和认知无线电（CR），将在未来提供更有效的无线频谱利用。在这篇文章中，我们将NOMA与CR集成到一个整体系统中，即认知NOMA网络，以实现更智能的频谱共享。认知NOMA网络的设计原则完全符合5G无线网络的功能要求，例如高频谱效率，大规模连接，低延迟和更好的公平性。提出了三种不同的认知NOMA结构，包括NOMA网络，覆盖NOMA网络和CR启发的NOMA网络。针对认知NOMA网络中网络间和网络内干扰严重影响网络性能的问题，提出了协作中继策略。对于每一个认知NOMA架构，我们提出的合作中继策略显示出其潜在的显着降低中断概率。此外，我们还讨论了认知NOMA网络实现面临的挑战和未来的研究方向。
2018-01-12 cs.IT math.IT
Resource Allocation for MC-NOMA Systems with Cognitive Relaying
研究了协作认知中继多载波非正交多址接入（MC-NOMA）系统的资源分配算法设计。特别地，辅基站服务于多个辅用户，并且同时充当辅助主网络中的信息传输的中继。资源分配的目标是通过联合优化主网络和辅网络的功率和子载波分配，同时满足主用户的服务质量要求，来最大化加权系统吞吐量。将算法设计转化为一个混合组合非凸优化问题。我们应用单调最优化理论来解决这个问题，导致最优的资源分配政策。此外，我们开发了一个低复杂度的计划，以找到一个次优的解决方案。我们的仿真结果表明，所提出的次优算法的性能接近的最佳之一。此外，MC-NOMA和认知中继的结合大大提高了系统的吞吐量相比，传统的多载波认知中继系统。
2017-07-20 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
A Framework for Transceiver Designs for Multi-Hop Communications with Covariance Shaping Constraints
对于多输入多输出（MIMO）收发器设计，和功率约束是一个优雅和理想的模型。当考虑到各种实际限制时，峰值功率约束、每天线功率约束等，协方差成形约束将充当有效且合理的模型。在本文中，我们开发了一个框架下的协方差成形约束的多跳通信的收发器设计。特别地，我们专注于多跳放大转发（AF）MIMO中继通信，其被认为是用于下一代无线系统（例如5G）的设备到设备（D2 D）通信的关键使能技术。所提出的框架包括各种线性和非线性收发器设计作为其特殊情况。它揭示了一个有趣的事实，即在每一跳中继操作可以被理解为一个矩阵版本的加权操作。此外，Tomolision-Harashima预编码（THP）和判决反馈均衡器（DFE）的非线性运算也属于此类矩阵版本加权运算的范畴。此外，无论是单纯的形状约束或联合功率约束的情况下，封闭形式的最优解已被导出。在本文的最后，各种设计的性能进行了评估模拟。
2017-02-21 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
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
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
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
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
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
Outage Performance of Multi-UAV Relaying-based Imperfect Hardware Hybrid Satellite-Terrestrial Networks
在本文中，我们考虑了一个不完善的硬件混合卫星地面网络（HALTH）的卫星通信与地面用户设备（UE）的辅助下，多个放大和转发（AF）三维（$3$ D）移动无人机（UAV）中继。在这里，我们认为，所有的收发器节点被损坏的射频硬件损伤（RFHI）。此外，随机混合移动性（MM）模型被用来描述的瞬时位置的$3$ D移动无人机中继在一个圆柱形小区与UE躺在其中心的地面平面。考虑到卫星和无人机中继收发器的聚合RFHI模型和无人机中继-UE链路的随机$3$ D距离为基础的路径损耗，我们研究了系统的中断概率（OP）和相应的渐近中断行为的机会主义中继选择方案下的影子莱斯卫星链路的信道和Nakagami- \emph{m}以及莱斯地面链路的信道的统一形式。我们证实了模拟的理论分析。
2021-06-08 cs.IT eess.SP 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
Power Allocation in Two-Hop Amplify-and-Forward MIMO Relay Systems with QoS requirements
研究了在具有单个非再生中继的两跳多输入多输出网络中，在满足不同服务质量（QoS）要求的同时最小化总功耗的问题.如Y所示。Rong在[1]中，线性和非线性收发器架构的最佳处理矩阵导致源-中继-目的地信道的对角化，使得功率最小化问题简化为在所建立的链路上适当地分配可用功率。不幸的是，找到这个问题的解决方案在数值上是困难的，因为它不是凸形式。为了克服这一困难，现有的解决方案依赖于计算的上限和下限，很难获得或需要放松的QoS约束。在这项工作中，设计了一种新的方法，为线性和非线性收发器架构，它允许密切近似的非凸功率分配问题的解决方案与那些凸的容易计算的封闭形式，通过多步程序的复杂性降低。计算机模拟被用来评估所提出的方法的性能，并与替代品进行比较。
2013-03-12 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
