多线对双向继电保护的功率最小化

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

We consider two-way amplify and forward relaying, where multiple full-duplex user pairs exchange information via a shared full-duplex massive multiple-input multiple-output (MIMO) relay. We derive closed-form lower bound for the spectral efficiency with zero-forcing processing at the relay, by using minimum mean squared error channel estimation. The zero-forcing lower bound for the system model considered herein, which is valid for arbitrary number of antennas, is not yet derived in the massive MIMO relaying literature. We numerically demonstrate the accuracy of the derived lower bound and the…

Double-RIS Communication with DF Relaying for Coverage Extension: Is One Relay Enough?

In this work, we investigate the decode-and-forward (DF) relay-aided double reconfigurable intelligent surface (RIS)-assisted networks, where the signal is subject to reflections from two RISs before reaching the destination. Different relay-aided network architectures are considered for maximum achievable rate under a total power constraint. Phase optimization for the double-RIS channels is tackled via the alternating optimization and majorization-minimization (MM) schemes. Moreover, closed-form solutions are obtained for each case. Numerical results indicate that the deployment of two relays…

Nakagami-m衰落下固定增益半双工放大转发中继的功率分配策略

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。

Full-Duplex Massive MIMO Multi-Pair Two-Way AF Relaying: Energy Efficiency Optimization

We consider two-way amplify and forward relaying, where multiple full-duplex user pairs exchange information via a shared full-duplex massive multiple-input multiple-output (MIMO) relay. Most of the previous massive MIMO relaying works maximize the spectral efficiency (SE). By contrast, we maximize the non-convex energy efficiency (EE) metric by approximating it as a pseudo-concave problem, which is then solved using the classic Dinkelbach approach. We also maximize the EE of the least energy-efficient user {relying} on the max-min approach. For solving these optimization problems, we derive c…

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…

Performance Analysis for Training-Based Multi-Pair Two-Way Full-Duplex Relaying with Massive Antennas

This paper considers a multi-pair two-way amplify-and-forward relaying system, where multiple pairs of full-duplex users are served via a full-duplex relay with massive antennas, and the relay adopts maximum-ratio combining/maximum-ratio transmission (MRC/MRT) processing. The orthogonal pilot scheme and the least square method are firstly exploited to estimate the channel state information (CSI). When the number of relay antennas is finite, we derive an approximate sum rate expression which is shown to be a good predictor of the ergodic sum rate, especially in large number of antennas. Then th…

面向MEC卸载的混合半双工与全双工中继的多跳中继

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。

基于OFDM的线性中继网络端到端中断最小化

End-to-End Outage Minimization in OFDM Based Linear Relay Networks

在未来的无线网络中，多跳中继是一种经济有效的覆盖扩展和吞吐量增强的架构。另一方面，OFDM是用于宽带传输的频谱高效的物理层调制技术。作为OFDM与多跳中继相结合的必然结果，每跳子载波功率和每跳传输时间的分配对于优化网络性能至关重要。研究了基于OFDM的线性中继网络中的端到端信息中断问题。我们的目标是找到一个最佳的功率和时间适应策略，以最小化中断概率下的长期总功率约束。我们分两步解决这个问题。首先，对于任何给定的信道实现，我们推导出满足目标传输速率所需的最小短期功率。我们表明，它可以通过两个嵌套的二分法循环。为了减少计算复杂性和信令开销，我们还提出了一个次优算法。在第二步中，我们确定一个功率阈值来控制传输开关，使长期总功率约束得到满足。数值例子来说明所提出的功率和时间自适应方案相对于其他资源自适应方案的性能。

基于多天线中继的多用户双向放大转发中继

Opportunistic Multiuser Two-Way Amplify-and-Forward Relaying with a Multi Antenna Relay

在多用户双向放大转发（AF）中继信道中考虑机会多用户分集。中继器配备有多个天线和一个简单的迫零波束形成方案，选择一组双向中继用户对，以提高自由度（DoF），从而提高系统的总吞吐量。提出的信道对齐对调度（CAPS）算法降低了对间干扰，并在用户对数量非常大时保持了用户对的信干噪功率比（SINR）在平均意义上相对无干扰。对于理想情况，其中用户对的数量比系统信噪比（SNR）增长得更快，当$M$是中继天线大小时，可以实现每个信道使用的$M$的DoF。在有限的对数下，系统过载，并且和速率在高信噪比（SNR）下饱和，尽管修改CAPS可以在一定程度上改善性能。半正交信道对齐对调度（SCAPS）算法不仅可以对齐对信道，还可以形成半正交的对间信道，从而进一步提高CAPS的性能。仿真结果表明，我们提供了一套方法的基础上（S）CAPS和修改（S）CAPS，它提供了系统性能的好处取决于SNR和网络中的用户对的数量。

基于二次矩阵规划的统一线性MSE最小化MIMO波束形成设计

A Unified Linear MSE Minimization MIMO Beamforming Design Based on Quadratic Matrix Programming

在本文中，我们研究了一个统一的线性收发器设计与均方误差（MSE）作为目标函数的广泛的无线系统。统一设计是基于一个优雅的数学规划技术，即二次矩阵规划（QMP）。结果表明，对于不同的无线系统，如多小区协作系统、多用户MIMO系统、MIMO认知无线电系统、放大转发MIMO中继系统，MSE最小化波束形成设计问题可以通过求解多个QMP问题来解决。给出了一个解决QMP问题的综合框架。

Relay-Pair Selection in Buffer-Aided Successive Opportunistic Relaying using a Multi-Antenna Source

We study a cooperative network with a buffer-aided multi-antenna source, multiple half-duplex (HD) buffer-aided relays and a single destination. Such a setup could represent a cellular downlink scenario, in which the source can be a more powerful wireless device with a buffer and multiple antennas, while a set of intermediate less powerful devices are used as relays to reach the destination. The main target is to recover the multiplexing loss of the network by having the source and a relay to simultaneously transmit their information to another relay and the destination, respectively. Successi…

Multi-Bit Relaying over a Tandem of Channels

We study error exponents for the problem of relaying a message over a tandem of two channels sharing the same transition law, in particular moving beyond the 1-bit setting studied in recent related works. Our main results show that the 1-hop and 2-hop exponents coincide in both of the following settings: (i) the number of messages is fixed, and the channel law satisfies a condition called pairwise reversibility, or (ii) the channel is arbitrary, and a zero-rate limit is taken from above. In addition, we provide various extensions of our results that relax the assumptions of pairwise reversibil…

Power Allocation for Multi-Pair Massive MIMO Two-Way AF Relaying with Linear Processing

In this paper, we consider a multi-pair two-way amplify-and-forward relaying system where multiple sources exchange information via a relay node equipped with large-scale antenna arrays. Given that channel estimation is non-ideal, and that the relay employs either maximum-ratio combining/maximum-ratio transmission (MRC/MRT) or zero-forcing reception/zero-forcing transmission (ZFR/ZFT) beamforming, we derive two corresponding closed-form lower bound expressions for the ergodic achievable rate of each pair sources. The closed-form expressions enable us to design an optimal power allocation (OPA)…

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 …

Relaying Strategies for Wireless-Powered MIMO Relay Networks

This paper investigates relaying schemes in an amplify-and-forward multiple-input multiple-output relay network, where an energy-constrained relay harvests wireless power from the source information flow and can be further aided by an energy flow (EF) in the form of a wireless power transfer at the destination. However, the joint optimization of the relay matrix and the source precoder for the energy-flow-assisted (EFA) and the non-EFA (NEFA) schemes is intractable. The original rate maximization problem is transformed into an equivalent weighted mean square error minimization problem and opti…

超大型天线阵的多对放大转发中继

Multi-Pair Amplify-and-Forward Relaying with Very Large Antenna Arrays

我们考虑一个多对中继信道，多个源同时与目的地使用中继通信。每个源或目的地只有一个天线，而中继站则配备了一个非常大的天线阵列。我们调查的功率效率时，该系统的最大比合并/最大比传输（MRC/MRT）或迫零（ZF）处理在中继。使用非常大的阵列，可以使每个源或中继（或两者）的发射功率与中继天线的数量成反比，同时保持给定的服务质量。同时，可实现的和速率可以增加源-目的地对的数量的因子。我们表明，当天线的数量增长到无穷大，MRC/MRT和ZF的渐近可实现的速率是相同的，如果我们缩放的源的功率。根据大规模衰落效应，MRC/MRT可以优于ZF，反之亦然，如果我们缩放中继的功率。

无线双向中继中的分布式空时编码

Distributed Space Time Coding for Wireless Two-way Relaying

我们考虑无线双向中继信道，其中双向数据传输发生在端节点之间的中继的帮助下。对于Denoise-And-Forward（DNF）协议，Koike-Akino et.自适应地改变在中继站处使用的网络编码映射极大地降低了中继站处的多址干扰的影响。通过在中继节点处适当选择这些网络编码映射，可以有效地减轻深信道衰落条件的有害影响。另外，在本文中，我们提出了一种分布式空时编码（DSTC）方案，它有效地消除了大部分的深衰落信道条件在发送节点本身没有任何CSIT，也没有任何需要自适应地改变网络编码映射在中继。当信道衰落系数向量落在$\mathbb{C}^2$的有限个向量子空间（称为奇异衰落子空间）中时，会发生深度衰落. DSTC设计准则称为\textit{singularity minimization criterion}下，这种向量子空间的数量是最小的。此外，一个标准，以最大化的DSTC的编码增益得到。针对QAM和PSK信号集，给出了满足奇异性最小化准则和最大化编码增益的显式低解码复杂度DSTC设计。仿真结果表明，在高信噪比下，DSTC方案提供了很大的增益时，与传统的异或网络编码，性能略优于自适应网络编码方案提出的小池Akino等。al.

有中继和无中继无线多用户网络中带接纳控制的联合带宽功率分配

Joint Bandwidth and Power Allocation with Admission Control in Wireless Multi-User Networks With and Without Relaying

带宽和/或功率的相等分配对于具有有限带宽和功率资源的无线多用户网络可能不是高效的。本文提出了无线多用户网络中有中继和无中继的联合带宽和功率分配策略，目标是：（i）最大化所有用户的总容量;（ii）最大化最差用户容量;（iii）最小化所有用户的总功耗。结果表明，建议的分配问题是凸的，因此，可以有效地解决。此外，接纳控制的基础上联合带宽和功率分配。提出了一种次优贪婪搜索算法来有效地解决接纳控制问题。条件下，贪婪搜索是最佳的推导和证明是温和的。仿真结果表明，所提出的联合带宽和功率分配的性能改善。次优贪婪搜索算法的接纳控制的优点也显示出来。

信道状态信息受限的分散两跳继电保护

Decentralized Two-Hop Opportunistic Relaying With Limited Channel State Information

考虑由$n$源-目的地对和$m$中继组成的网络。针对大系统极限（大$n$），研究了瑞利衰落信道下两跳中继协议的吞吐量缩放定律。它示出，在单用户编码-解码方案的实际约束下，和部分信道状态信息（CSI）在发射机（通过从接收机的整数值反馈），最大吞吐量尺度为$\log n$，即使完全中继合作是允许的。此外，一种新的分散的机会中继方案与接收机CSI，部分发射机CSI，没有中继合作，实现最佳吞吐量缩放定律的$\log n$。

Reinforcement Learning Based Robust Policy Design for Relay and Power Optimization in DF Relaying Networks

In this paper, we study the outage minimization problem in a decode-and-forward cooperative network with relay uncertainty. To reduce the outage probability and improve the quality of service, existing researches usually rely on the assumption of both exact instantaneous channel state information (CSI) and environmental uncertainty. However, it is difficult to obtain perfect instantaneous CSI immediately under practical situations where channel states change rapidly, and the uncertainty in communication environments may not be observed, which makes traditional methods not applicable. Therefore…

多信道多跳中继的联合最优信道配对和功率分配

Jointly Optimal Channel Pairing and Power Allocation for Multichannel Multihop Relaying

研究了多信道多跳中继网络中的信道配对和功率分配问题，以提高端到端的数据率。放大转发（AF）和解码转发（DF）中继策略被认为是。给定固定的功率分配的信道，我们表明，在多跳的信道配对可以分解成独立的配对问题，在每个中继，排序的SNR信道配对策略是速率和最优的，每个中继配对其输入和输出信道的SNR顺序。对于在总功率和个体功率约束下的信道配对和功率分配的联合优化问题，我们证明了该问题可以解耦为两个子问题分别求解。通过观察联合最优解中的排序SNR和排序信道增益之间的等效性来建立该分离原理。它大大降低了寻找联合最优解的计算复杂性。由此可见，联合优化中的信道配对问题可以基于排序的信道增益再次分解为每个中继处的独立配对问题。最后给出了DF中继功率分配的最优解和AF中继的渐近最优解。数值结果表明，显着的性能增益的联合最优解决方案比一些次优的替代品。它也被观察到，更多的增益是从最佳的信道配对比最佳的功率分配，通过明智地利用多个信道之间的变化。通过数值算例研究了信道增益、信道数和跳数的变化对性能增益的影响。

基于多跳扩散的分子通信网络的分析与设计

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。

Optimization of Rate Fairness in Multi-Pair Wireless-Powered Relaying Systems

This letter considers a multi-pair decode-and-forward relay network where a power-splitting (PS) protocol is adopted at the energy-constrained relay to provide simultaneous wireless information and energy harvesting (EH). To achieve higher efficiency of EH, we propose a new PS-based EH architecture at the relay by incorporating an alternating current (AC) computing logic, which is employed to directly use the wirelessly harvested AC energy for computational blocks. Under a nonlinear EH circuit, our goal is to maximize the fairness of end-to-end rate among user pairs subject to power constraint…

OFDM双向解码转发中继的QoS-Aware传输策略

QoS-Aware Transmission Policies for OFDM Bidirectional Decode-and-Forward Relaying

双向中继可以显著提高中继辅助双向通信中的频谱效率。然而，基于正交频分复用（OFDM）的双向解码转发（DF）中继系统的优点和灵活的结构却很少被利用。此外，大多数现有的工作没有考虑双向中继的服务质量（QoS）供应。在本文中，我们考虑基于OFDM的双向传输，其中一对用户交换信息，或没有一个DF中继的协助。每个用户可以通过三种传输模式进行通信：直接传输、单向中继和双向中继。我们共同优化的传输策略，包括功率分配，传输模式选择，和子载波分配最大化的加权和速率的两个用户与不同的服务质量（QoS）保证。我们制定的联合优化问题作为一个混合整数规划问题。通过使用对偶方法，我们有效地解决了问题的渐近最优的方式。此外，我们推导了并行信道中双向DF中继的容量域。仿真结果表明，与传统的资源分配方案相比，本文提出的资源分配方案能够显著提高系统性能。通过全面的模拟也提供了一些有趣的见解。

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

We consider a multipair massive multiple-input multiple-output (MIMO) two-way relaying system, where multiple pairs of single-antenna devices exchange data with the help of a relay employing a large number of antennas $N$. The relay consists of low-cost components that suffer from hardware impairments. A large-scale approximation of the spectral efficiency (SE) with maximum ratio (MR) processing is derived in closed form, and the approximation is tight as $N \to \infty$. It is revealed that for a fixed hardware quality, the impact of the hardware impairments vanishes asymptotically when $N$ gr…

Performance Analysis of SWIPT Relaying Systems in the Presence of Impulsive Noise

We develop an analytical framework to characterize the effect of impulsive noise on the performance of relay-assisted simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) systems. We derive novel closed-form expressions for the pairwise error probability (PEP) considering two variants based on the availability of channel state information (CSI), namely, blind relaying and CSI-assisted relaying. We further consider two energy harvesting (EH) techniques, i.e., instantaneous EH (IEH) and average EH (AEH). Capitalizing on the derived analytical results, we present a detailed numerical inve…

Joint Power Minimization Over Multi-Carrier Two-Way Relay Networks

The study considers a three-node, two-way relaying network (TWRN) over a multi-carrier system, aiming to minimize the total power consumption of all the transmit and receiver activities. By employing digital network coding (DNC) and physical-layer network coding (PNC), respectively, as well as a novel hybrid PNC/DNC switching scheme, the total transmission power of the considered multi-carrier TWRN system is firstly analyzed; and the derived analytical expressions are then used to formulate a set of nonconvex optimization problems. We will show how those nonconvex functions are convexified for…

提高无线物理层安全性的最优协作中继方案

Optimal Cooperative Relaying Schemes for Improving Wireless Physical Layer Security

我们认为一个合作的无线网络中存在的一个或多个窃听者，并利用节点合作实现物理（PHY）层为基础的安全。两种不同的合作计划被认为是。在第一种方案中，协作节点以解码转发（DF）方式解码源信号的加权版本。在第二种方案中，当源发送时，合作节点发送加权噪声来混淆窃听者（合作干扰（CJ））。我们研究两个目标，即，在总功率约束下可实现的保密率的最大化，以及在保密率约束下总功率发射功率的最小化。对于第一个设计目标与一个单一的窃听者，我们得到的DF协议下的最优权重的表达式在封闭的形式，并给出了一个算法，收敛到CJ方案的最优解;而对于多个窃听者，我们给出了一个算法的解决方案，使用DF协议，保证收敛到最优解的两个窃听者。对于第二个设计目标，现有的工程引入了额外的限制，以降低难度，从而导致次优的解决方案。在这项工作中，无论是一个封闭的形式的解决方案，或算法搜索的解决方案提出。数值结果来说明所提出的计划，并证明合作的优势相比，直接传输。

具有双向中继的网络编码：可交换速率区域和分集复用折衷

Network Coding with Two-Way Relaying: Achievable Rate Regions and Diversity-Multiplexing Tradeoffs

本文讨论了在无线自组网中通过双向中继的多跳网络编码进行信息交换的基本特性。首先分析了时分多跳（TDMH）、MAC层网络编码（MLNC）和PHY层网络编码（PLNC）实现的端到端速率区域。结果表明，MLNC并不总是比TDMH获得更好的速率，TDMH和MLNC之间的分时能够实现更大的速率区域，PLNC主导TDMH和MLNC实现的速率区域。MLNC和PLNC的机会调度算法，然后提出了稳定的双向中继系统的泊松到达时，速率对是在MLNC和PLNC的香农速率区域。为了理解多跳网络编码的双向传输限制，还分析了在有或没有特定业务模式的情况下的和速率优化以及多个中继节点上的双向传输的端到端分集复用折衷（DMT）。

差分放大转发中继在多节点无线通信中的性能

Performance of Differential Amplify-and-Forward Relaying in Multi-Node Wireless Communications

研究了时变瑞利衰落信道下多节点无线通信中差分放大转发（D-AF）中继的性能。利用一阶自回归模型来表征信道的时变性质。基于无线信道的二阶统计特性，提出了一种新的合并权值，用于目标端的信号检测。给出了成对错误概率（PEP）的表达式，并将其用于获得近似的总平均误比特率（BER）。结果表明，该系统的性能与直接和级联通道的自相关性有关，在高信噪比下存在一个不可约的误差平层。与传统的合并方案相比，新的权重导致更好的性能。在不同的场景下进行了计算机模拟，以支持分析。

多用户MIMO中继系统中基于切换中继和边信息的鲁棒MMSE预编码

Robust MMSE Precoding for Multiuser MIMO Relay Systems using Switched Relaying and Side Information

针对不完全信道状态信息（CSI）下的多用户多输入多输出（MIMO）中继系统，提出了一种新的预编码方案。基站（BS）和MIMO中继站（RS）都配备有酉矩阵的相同码本。根据码本的每个元素，我们创建一个潜在的预编码矩阵对，即BS预编码矩阵和RS预编码矩阵。通过将来自码本的适当酉矩阵乘以功率缩放因子来形成RS预编码矩阵。基于给定的CSI和发射符号块，通过合适的选择机制来选择从各种酉矩阵导出的所有可能的潜在预编码矩阵对的类内的最佳预编码矩阵对以用于传输，该选择机制被设计为最小化预先估计的接收向量与真实发射符号向量之间的平方欧几里德距离。我们开发了一个最小均方误差（MMSE）的设计算法的潜在预编码矩阵对的建设。在所提出的方案中，BS仅向RS发送酉矩阵的索引及其功率缩放因子，而不是发送完整的处理矩阵。这大大降低了开销。仿真结果表明，与其他最近报道的预编码算法相比，所提出的预编码方案能够提供更好的鲁棒性对CSI估计误差和多用户干扰的影响。

MIMO多线对双向保护的迫前收发器设计

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。

带会议链路的交替中继菱形信道

On the Alternative Relaying Diamond Channel with Conferencing Links

在本文中，钻石中继信道被认为是由一个源-目的地对和两个中继节点连接的速率受限的带外会议链路。特别是，我们专注于半双工的替代中继策略，其中两个继电器随着时间的推移交替操作。对于不同的延迟量，提出了两种会议策略，每种会议策略都可以通过一般的双侧会议方案（使用两个会议链路中的两个）或特殊情况的单侧会议方案（仅使用两个会议链路中的一个）来实现。基于最一般的双边会议方案，我们推导出可实现的速率通过使用解码转发（DF）和放大转发（AF）中继方案，并表明这些速率最大化问题是凸的。通过进一步利用最优解的属性，在任意信道条件下，简单的单侧会议与双侧会议在可实现的速率方面一样好。在此基础上，得到了封闭形式的DF率，并建立了单边会议使用哪一条会议链路的原则。此外，DF计划被证明是容量实现在某些条件下，甚至单边会议。对于AF中继方案，单侧会议被证明是次优的一般。最后，数值结果验证了我们的分析。

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无线交换机：中继可提高复用增益

The MIMO Wireless Switch: Relaying Can Increase the Multiplexing Gain

本文考虑了一个干扰网络组成的K个半双工单天线对的用户谁希望建立一个多输入多输出（MIMO）半双工中继节点的帮助下，双向通信。该信道被称为“MIMO无线交换机”，因为为了简单起见，我们的模型假设每对的两个端节点之间没有直接链路，这意味着所有通信必须通过中继节点（即，MIMO开关）。假设一个延迟有限的情况下，在高信噪比（SNR）制度的基本限制进行了分析，使用分集复用权衡（DMT）框架。我们的研究结果揭示了最优传输方案的结构和中继节点在两种不同情况下提供的增益，即互惠和非互惠信道（中继和最终用户之间）。特别是，中继节点的存在，配备了足够数量的天线，示出增加的复用增益，与传统的完全连接的K对干扰信道相比。据我们所知，这是第一个已知的例子，其中添加一个中继节点的结果，在扩大的前对数因子的和速率。此外，对于互易信道的情况下，它表明，当中继的天线数至少等于所有用户的天线的总和，静态时间分配的解码和转发（DF）型方案是最优的。另一方面，在非互易场景中，我们建立了动态解码和转发在某些相关场景中的最优性。

Cooperative Asynchronous Non-Orthogonal Multiple Access with Power Minimization Under QoS Constraints

Recent studies have demonstrated the superiority of non-orthogonal multiple access (NOMA) over orthogonal multiple access (OMA) in cooperative communication networks. In this paper, we propose a novel half-duplex cooperative asynchronous NOMA (C-ANOMA) framework with user relaying, where a timing mismatch is intentionally added in the broadcast signal. We derive the expressions for the individual throughputs of the strong user (acts as relay) which employs the block-wise successive interference cancellation (SIC) and the weak user which combines the symbol-asynchronous signal with the interfer…

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。

Multipair Two-way Half-Duplex Relaying with Massive Arrays and Imperfect CSI

We consider a two-way half-duplex relaying system where multiple pairs of single antenna users exchange information assisted by a multi-antenna relay. Taking into account the practical constraint of imperfect channel estimation, we study the achievable sum spectral efficiency of the amplify-and-forward (AF) and decode-and-forward (DF) protocols, assuming that the relay employs simple maximum ratio processing. We derive an exact closed-form expression for the sum spectral efficiency of the AF protocol and a large-scale approximation for the sum spectral efficiency of the DF protocol when the nu…

Low-Latency Multiuser Two-Way Wireless Relaying for Spectral and Energy Efficiencies

The paper considers two possible approaches, which enable multiple pairs of users to exchange information via multiple multi-antenna relays within one time-slot to save the communication bandwidth in low-latency communications. The first approach is to deploy full-duplexes for both users and relays to make their simultaneous signal transmission and reception possible. In the second approach the users use a fraction of a time slot to send their information to the relays and the relays use the remaining complementary fraction of the time slot to send the beamformed signals to the users. The inhe…

双跳多信道多用户中继的联合最优信道和功率分配

Jointly Optimal Channel and Power Assignment for Dual-Hop Multi-channel Multi-user Relaying

在多信道多用户的单中继协作系统中，考虑联合优化信道配对、信道用户分配和功率分配，以最大化加权和速率.共同的中继策略被认为是，和传输功率约束施加在两个单独的发射机和聚合在所有发射机。联合优化问题自然会导致混合整数规划。尽管一般的期望，这样的问题是棘手的，我们构建了一个有效的算法来找到一个最佳的解决方案，这会导致计算复杂性，这是多项式的信道数和用户数。我们进一步证明，通过数值实验，联合最优的解决方案可以显着提高系统的性能，其次优的替代品。

有/无中继的大规模网络中信息和能量的同时传输

Simultaneous Information and Energy Transfer in Large-Scale Networks with/without Relaying

从环境射频（RF）电磁波中获取能量（EH）是完全自主和可持续通信网络的有效解决方案。文献中提出的大多数相关工作都是基于特定的（和小规模的）网络结构，虽然提供了有用的见解的RF-EH技术的潜在好处，不能表征一般网络的性能。在本文中，我们采用了大规模的RF-EH技术的方法，我们的特点与随机数的发射机-接收机对网络的性能，通过使用随机几何工具。具体来说，我们分析了中断概率性能和平均收获的能量，当接收机采用功率分配（PS）技术的“同时”的信息和能量传输。一个非合作的计划，其中信息/能量只通过直接链路传送，首先被认为是和系统的中断性能以及平均收获的能量推导出在封闭形式的功能的功率分配。对于该协议，一个有趣的优化问题，最大限度地减少中断概率和收获约束下的发送功率，制定和解决封闭形式。此外，我们研究了一个合作协议，其中源的传输是由一个随机数的潜在的中继，随机分布到网络中的支持。在这种情况下，可以经由两个独立且正交的路径（在中继的情况下）在每个目的地接收信息/能量。我们的性能指标，当选择合并方案应用于接收机和一个中继随机选择合作分集。

独立多对最优功率分配的大容量MIMO全双工中继

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。

3D Placement for Multi-UAV Relaying: An Iterative Gibbs-Sampling and Block Coordinate Descent Optimization Approach

In this paper, we consider an unmanned aerial vehicle (UAV) enabled relaying system where multiple UAVs are deployed as aerial relays to support simultaneous communications from a set of source nodes to their destination nodes on the ground. An optimization problem is formulated under practical channel models to maximize the minimum achievable expected rate among all pairs of ground nodes by jointly designing UAVs' three-dimensional (3D) placement as well as the bandwidth-and-power allocation. This problem, however, is non-convex and thus difficult to solve. As such, we propose a new method, c…

认知无线电传感器网络中的中继与不中继

To Relay or Not To Relay in Cognitive Radio Sensor Networks

最近的工作提出了中继在认知无线电网络中的MAC层，其中的主要数据包被转发的辅助节点保持一个额外的队列专门用于中继功能。然而，主数据包的中继可能会在次数据包上引入延迟（称为次延迟），并且需要额外的功率预算，以便转发主数据包，这在使用具有有限功率资源的传感器部署网络时尤其重要。为此，可以采用接纳控制，以有效地管理中继在认知无线电传感器网络。在本文中，我们首先分析和制定的二次延迟和所需的功率预算的次级传感器节点的关系的接受因子，表明是否允许被转发的主要数据包或不。在定义了上述内容之后，我们提出了在调整接受因子时二次延迟和所需功率预算之间的折衷。在续集中，我们制定了一个优化问题，以最大限度地减少二次延迟的准入控制参数所需的功率预算的限制，加上有关的各个队列的稳定性，由于它们的相互依赖性的分析观察到的约束。这个问题的解决方案是使用迭代分解方法，即对偶和原始分解，使用拉格朗日乘子，简化了原来的复杂问题，导致最终的等价对偶问题，包括初始的Karush Kuhn Tucker条件。使用导出的等价对偶问题，我们得到了最佳的接受因子，而此外，我们强调的额外延迟最小化的可能性，通过改变拉格朗日乘子的值放松初始约束。

受流体天线阵列启发的两跳放大转发无人机中继的位置后验驱动子阵列尺寸与功率控制

Fluid Antenna Array-Inspired Location-Posterior-Driven Subarray Sizing and Power Control for Two-Hop AF UAV Relaying

该研究针对两跳AF无人机中继，受FAA启发提出位置后验驱动的子阵列尺寸与功率控制设计，可平衡阵列增益与指向鲁棒性，在t=8s时于0.15W预算下提升服务成功率并节省发射功率。

协作认知无线电用户协议设计与稳定性分析

Protocol Design and Stability Analysis of Cooperative Cognitive Radio Users

单个认知无线电发射机-接收机对与两个主要用户共享频谱，这两个主要用户与各自的接收机通信。每个主用户有一个本地流量队列，而认知用户有三个队列;一个存储自己的流量，而其他两个是中继队列，用于存储从两个主用户接纳的主中继数据包。提出了一种新的协作认知媒体接入控制协议，其中认知用户利用主频谱带的空闲时间。每个中继队列的流量到达控制使用可调的准入因子，而中继队列服务调度控制通过信道访问概率分配给每个队列的基础上的操作频带。所提出的协议的稳定区域的特征在于其最大预期吞吐量的光。数值结果表明，所提出的合作认知协议的性能增益。

协作多源对通过多天线中继的双向通信研究

On Two-way Communications for Cooperative Multiple Source Pairs Through a Multi-antenna Relay

本文研究了多源对双向中继中的转发转发（AF）技术。每个源具有单天线，中继具有多天线。推导出了在多源对情况下，实现最大信干噪比的最优波束形成矩阵结构。然后，我们提出了两个新的非迫零为基础的波束形成方案的TWR，它考虑到保留所需的信号和抑制之间的不同源对干扰之间的权衡。针对中继节点信噪比（SNR）较低、源节点总数较多的情况，提出了一种联合分组和波束形成的方法，以获得较好的信干噪比（SINR）。

On the Degrees-of-Freedom of the Large-Scale Interfering Two-Way Relay Network

Achievable degrees-of-freedom (DoF) of the large-scale interfering two-way relay network is investigated. The network consists of $K$ pairs of communication nodes (CNs) and $N$ relay nodes (RNs). It is assumed that $K\ll N$ and each pair of CNs communicates with each other through one of the $N$ relay nodes without a direct link between them. Interference among RNs is also considered. Assuming local channel state information (CSI) at each RN, a distributed and opportunistic RN selection technique is proposed for the following three promising relaying protocols: amplify--forward, decode--forwar…

Multi-Pair Two-Way Relay Network with Harvest-Then-Transmit Users: Resolving Pairwise Uplink-Downlink Coupling

While two-way relaying is a promising way to enhance the spectral efficiency of wireless networks, the imbalance of relay-user distances may lead to excessive wireless power at the nearby-users. To exploit the excessive power, the recently proposed harvest-then-transmit technique can be applied. However, it is well-known that harvest-then-transmit introduces uplink-downlink coupling for a user. Together with the co-dependent relationship between paired users and interference among multiple user pairs, wirelessly powered two-way relay network suffers from the unique pairwise uplink-downlink cou…

Transmit Power Minimization for Wireless Networks with Energy Harvesting Relays

Energy harvesting (EH) has recently emerged as a key technology for green communications as it can power wireless networks with renewable energy sources. However, directly replacing the conventional non-EH transmitters by EH nodes will be a challenge. In this paper, we propose to deploy extra EH nodes as relays over an existing non-EH network. Specifically, the considered non-EH network consists of multiple source-destination (S-D) pairs. The deployed EH relays will take turns to assist each S-D pair, and energy diversity can be achieved to combat the low EH rate of each EH relay. To make the …

Divide-and-conquer：两对双向高斯中继网络容量的探讨

Divide-and-conquer: Approaching the capacity of the two-pair bidirectional Gaussian relay network

研究了多对双向中继网络的容量域，其中中继节点促进多对用户之间的通信。这个问题首先在线性移位确定性信道模型的上下文中检查。当继电器工作在全双工模式或半双工模式的任意数量的对这个网络的容量区域的特点。结果表明，割集上界是紧的，容量区域是由一个所谓的分而治之的中继策略。从确定性网络获得的见解，然后用于高斯双向中继网络。在确定性信道中的策略转化为在源节点处格码和随机高斯码的特定叠加以及在高斯网络的接收节点处的连续干扰消除。该方案的可实现速率与两个对进行了分析，它示出，对于所有的信道增益，它达到3位/秒/Hz内每个用户的割集上限。因此，两对双向高斯中继网络的容量区域在每个用户3比特/秒/赫兹内的特征。

双向中继网络中的最大吞吐量网络编码

Maximum Throughput Opportunistic Network Coding in Two-Way Relay Networks

在本文中，我们研究了双向中继网络众所周知的吞吐量的优点。特别是，我们研究了基本的吞吐量延迟权衡在双向中继网络中使用机会网络编码。我们描述了最佳的机会网络编码策略，最大限度地提高总网络吞吐量的平均数据包延迟约束。为此，首先，我们考虑一对节点通过一个共同的中继通信，并开发了一个二维的马尔可夫链模型捕捉缓冲区的长度状态在两个节点。其次，我们制定了一个优化问题的延迟约束的最优吞吐量。利用问题的结构，可以将其转化为线性规划问题。第三，我们比较了两个基线方案的最优策略，并显示其优点，吞吐量，平均延迟和功耗。首先，最优策略在吞吐量、延迟和功耗方面显著优于第一基线。此外，它优于第二基线的平均延迟和功耗的非对称流量到达率。

高斯双向菱形通道

The Gaussian Two-way Diamond Channel

我们考虑在高斯菱形信道中的双向中继，其中两个终端节点希望使用两个中继交换信息。一个简单的基线协议是通过两个单向协议之间的时间共享。为了提高基线性能，我们提出了两个计算和转发（CF）协议：计算和转发复合多址信道（CF-CMAC）和计算和转发广播（CF-BC）。这些协议混合了通过两个中继的两个流，并实现比简单的分时协议更好的速率。我们推导出一个外边界的容量区域，满足任何中继协议，并观察到所提出的协议提供的速率接近外边界在某些信道条件下。CF-CMAC和CF-BC协议都在计算阶段使用嵌套格码。在CF-CMAC协议中，两个中继通过复合多址接入信道（CMAC）同时转发到目的地。在更简单的CF-BC协议的前向阶段中，取决于要实现的速率对，一次选择一个中继用于广播信道（BC）传输。我们还考虑了具有直接源-目的链路的菱形信道和具有干扰中继的菱形信道。这两个通道的外部边界和可实现的速率区域进行比较。混合流使用CF-CMAC协议被证明是好的对称双向速率。

两跳能量收集通信系统的最优调度和功率分配

Optimal Scheduling and Power Allocation for Two-Hop Energy Harvesting Communication Systems

能量收集（EH）是近年来新兴的绿色通信技术。为了实现其潜力，需要重新设计通信协议，以对抗收集能量的随机性。在本文中，我们研究如何应用中继，以改善短期性能的EH通信系统。对于EH源和非EH半双工中继，我们考虑两个不同的设计目标：1）短期吞吐量最大化;和2）传输完成时间最小化。这两个问题都是联合调度和功率分配问题，在中继的半双工约束，提出了相当具有挑战性的。一个关键的发现是，定向注水（RDD），这是单跳EH系统的最佳功率分配算法，可以作为指导两跳通信系统的设计，因为它不仅决定了最佳性能的值，但也形成了基础，以获得最佳的解决方案，为两个设计问题。基于一个放松的能量配置文件，以及与ESTA算法，我们推导出这两个问题的最佳解决方案的关键属性，然后提出有效的算法。仿真结果表明，调度和功率分配优化是必要的两跳EH通信系统。