Functional-Decode-Forward for the General Discrete Memoryless Two-Way Relay Channel
我们考虑了一般的离散无记忆双向中继信道，其中两个用户通过中继交换消息，并提出了两个功能解码前向编码策略，这种信道。功能解码转发涉及中继解码用户消息的功能，而不是单个消息本身。然后，该功能被广播回用户，该功能可以与用户自己的消息结合使用，以解码其他用户的消息。通过一个数值例子，我们表明，功能解码转发与线性码是能够实现严格更大的总和率比其他策略。
2011-11-15 cs.IT math.IT
The Diversity-Multiplexing Tradeoff of the Dynamic Decode-and-Forward Protocol on a MIMO Half-Duplex Relay Channel
动态解码转发协议的分集复用折衷的特征在于半双工三终端（m，k，n）中继信道，其中源、中继和目的地终端分别具有m、k和n个天线。它是作为一个简单的，两个变量，凸优化问题的解决方案，并解决了这个问题的特殊类别的中继信道，即（1，k，1）中继信道，（n，1，n）中继信道和（2，k，2）中继信道的封闭形式。此外，用于某类中继信道（诸如（m，k，n>k）信道）的折衷曲线与用于全双工信道的解码和转发协议的折衷曲线相同，而对于其他类信道，它们在高复用增益处略低。我们的研究结果还表明，对于某些类别的中继信道和低复用增益的动态解码和转发协议协议的多样性订单大于静态压缩和转发协议，这反过来又被称为权衡所有{ \em静态}半双工协议的最优。通常，动态解码和转发协议具有与静态压缩和转发协议相当的性能，与动态解码和转发协议不同，静态压缩和转发协议需要中继节点处的全局信道状态信息。其性能也接近于全双工中继信道上的解码转发协议的性能，从而指示半双工约束可以通过中继的动态操作来补偿，其中中继基于源中继信道质量从接收模式切换到发送模式。
2010-08-09 cs.IT math.IT
Partial Decode-Forward Relaying for the Gaussian Two-Hop Relay Network
研究了具有一个源、$N$中继和$L$目的地的高斯两跳中继网络的多播容量。它示出的部分解码-前向编码方案的仔细修改，从而通过降级的消息部分的中继合作，实现了割集上限内$(1/2)\log N$位，而不管信道增益和功率约束。该方案改进了Chern和Ozgur的先前方案，该方案也是基于部分解码-转发，但与$L \ge 2$目的地的割集有无界间隙。当专用于中继之间的独立码时，所提出的方案在距离割集界限的$\log N$位内实现。该松弛的计算涉及评估总$L 2^N$可能切割中的跨$L(N+1)$切割的互信息，提供了一个非常简单的线性复杂度算法来近似高斯两跳中继网络的单源多播容量。
2015-08-03 cs.IT math.IT
A Partial Decode-Forward Scheme For A Network with N relays
研究了由一个源节点、一个目的节点和N个中继节点组成的离散无记忆中继网络，设计了一种基于部分解码转发中继的方案。源将其消息分成一个公共部分和N+1个私有部分，每个部分用于每个中继。它使用N阶块马尔可夫编码对这些消息部分进行编码，其中每个私有消息部分独立地叠加在当前块和N个先前块的公共部分上。使用同时滑动窗口解码，每个中继器完全恢复具有相同块索引的公共消息和其预期的私有消息，然后将它们转发到下一个块中的后续节点。该方案可以应用于任何网络拓扑结构。我们推导出其可达到的速度在一个紧凑的形式。结果减少到一个已知的解码转发下界的N-中继网络和部分解码转发下界的两级中继网络。然后，我们将该计划应用到高斯两级中继网络，并得到其容量下界考虑功率约束的发送节点。
2013-03-27 cs.IT math.IT
On the Performance of Ultra-Reliable Decode and Forward Relaying Under the Finite Blocklength
在本文中，我们研究的解码和转发（DF）中继协议与有限块长度（FB）的性能。我们提供了三个不同的DF中继协议，假设信道是准静态瑞利衰落的整体中断概率。更重要的是，我们推导出了三种中继场景下的中断概率的封闭表达式。我们说明协议的合作通信优于直接传输（DT）。此外，我们比较了超可靠（UR）区域的合作计划的运作效率。
2017-06-21 cs.IT math.IT
Optimum Power Allocations for Fading Decode-and-Forward Relay Channel
在本文中，对于衰落解码和转发全双工中继信道，我们解析地推导出最佳功率分配。个别电源和继电器的功率约束的假设和相关的优化问题进行了分析，为两种情况。首先，对源功率、中继功率以及源和中继的发射信号之间的相关系数进行优化。然后，对于相关系数的固定值，优化问题进行了分析。它也被证明，优化问题是凸的这两种情况。最后，通过模拟每个场景的理论结果的影响进行了讨论。
2012-02-06 cs.IT math.IT
Parity Forwarding for Multiple-Relay Networks
本文提出了一种多中继网络的中继策略，其中每个中继解码由其他发送终端发送的消息的选择，并转发解码码字的奇偶校验。该协议提高了以前已知的可实现的速率的解码和转发（DF）的多中继网络的策略，允许中继解码只有一个选择的消息从中继与强链接到它。因此，每个中继可能有几个选择，哪些消息解码，并为一个给定的网络可能存在许多不同的奇偶校验转发协议。设计了一种树结构来描述任意多中继网络中的一类奇偶校验转发协议。基于这种树结构，这些DF方案的可达速率的封闭形式的表达式推导。它表明，奇偶校验转发是实现新形式的退化中继网络的容量。
2007-11-17 cs.IT math.IT
The Half-Duplex AWGN Single-Relay Channel: Full Decoding or Partial Decoding?
针对半双工高斯单中继信道，比较了部分译码前向编码策略和完全译码前向编码策略。我们分析表明，部分解码转发实现的速率优于更直接的完全解码转发最多12.5%。此外，在以下渐近情况下，部分解码转发速率与完全解码转发速率之间的间隙减小：（i）当中继接近源时，（ii）当中继接近目的地时，以及（iii）当SNR低时。此外，当SNR增加时，该间隙在归一化为完全解码转发速率时也减小。因此，通过优化中继应解码和转发的数据的部分，而不是简单地解码整个源消息，不能实现显著的性能改进。
2012-07-30 cs.IT math.IT
Relay selection for multiple access relay channel with decode-forward and analog network coding
提出了一种在蜂窝网络系统总体方案中基于网络编码和模拟网络编码的解码转发中继选择协议。在该方案中，两个源节点同时向所有中继节点和目的节点发送自己的信息，然后选择一个中继节点转发接收信号的新版本，该中继节点具有最小的符号出错率（SER）。仿真结果表明，DF-NC方案比模拟-NC方案具有更高的精度，且性能良好。为了提高系统性能，基于渐近SER确定两个源和最佳中继之间的最优功率分配，通过增加中继节点的数量，最优功率分配比渐近SER获得更好的性能。
2012-04-06 cs.IT math.IT
Decode-Forward Transmission for the Two-Way Relay Channels
我们提出了复合解码转发（DF）计划的双向中继信道在全双工和半双工模式相结合的相干中继，独立中继和部分中继策略。对于全双工模式，中继部分地解码每个块中的每个用户的信息，并且如在块马尔可夫编码中那样将该部分信息与源用户相干地转发到下一个块中的目的地用户。此外，中继站独立地广播下一个块中的两个用户的解码信息部分的装仓索引，如在独立网络编码中那样。每种技术对中继功率使用和速率区域具有不同的影响。我们进一步详细分析了独立的部分DF方案，并推导出封闭形式的链路制度时，该方案实现了严格的更大的速率区域比只是其组成技术，直接传输和独立DF中继之间的时间共享，当它减少到一个更简单的计划。对于半双工模式，我们提出了一个6相时分方案，采用了所有考虑中继技术，并同时使用联合解码在所有接收阶段。数值结果表明，现有的DF计划，通过执行链路自适应的复合计划的基础上确定的链接制度，获得显着的速率增益。
2015-04-28 cs.IT math.IT
Spectrum Sharing-based Multi-hop Decode-and-Forward Relay Networks under Interference Constraints: Performance Analysis and Relay Position Optimization
推导了非一致瑞利衰落信道下基于频谱共享的多跳解码转发（DF）中继网络的中断概率和误比特率出错率的精确闭式表达式。我们还提供了系统各态历经容量的近似封闭形式表达式。利用这些易于处理的解析公式，我们可以研究关键网络参数对认知多跳中继网络在干扰约束下的性能的影响。利用线性网络模型，通过数值求解平衡每跳平均信噪比的优化问题，得到了一个最优中继位置方案。数值结果表明，最佳方案导致SNR性能增益超过1 dB。所有的解析表达式都通过Monte-Carlo仿真验证了多跳DF中继网络在认知环境中的优势。
2013-01-03 cs.IT math.IT
Spatially Coupled LDPC Codes for Decode-and-Forward in Erasure Relay Channel
我们考虑空间耦合的原模图为基础的LDPC码的三端擦除中继信道。据观察，BP阈值，解码错误概率收敛到零的信道的最大擦除概率，空间耦合码，特别是空间耦合的MacKay-Neal码，是接近理论极限的中继信道。实验结果表明，基于空间耦合原模图的LDPC码具有很大的潜力来达到一般中继信道的理论极限。
2011-06-19 cs.IT math.IT
Towards a Low-Complexity Dynamic Decode-and-Forward Relay Protocol
动态解码转发（DDF）中继协议是一种相对较新的协作方案，在分集复用增益折衷和出错率方面取得了令人满意的理论结果。在文献中已经广泛地研究了单个继电器的情况，并且已经提出了接近最佳性能的几种技术。然而，直到最近，对于多个继电器的情况的实际实现被认为更具挑战性。最近提出了一种基于旋转的DDF技术，适用于任何数量的继电器，有望克服重要的实施障碍。本文概述了DDF协议，描述了不同的实现技术，并比较了它们的性能。
2010-12-02 cs.IT math.IT
Distributed Decode-Forward for Relay Networks
提出了一种适用于一般N节点中继网络的单播、组播和广播编码方案。提出的分布式解码转发方案结合并推广了单跳广播信道的Marton编码和3节点中继信道的Cover-El Gamal部分解码转发编码方案。该方案的核心思想是在源端对整个网络的所有码字进行预编码，通过多个块进行多编码。该编码步骤允许这些码字隐含地携带消息的部分信息，而无需复杂的速率分割和路由。然后，在中继节点处恢复该部分信息并进一步转发。对于N节点高斯单播、多播和广播中继网络，该方案实现了从割集界到容量（区域）的0.5N比特内，而不管网络拓扑、信道增益或功率约束。粗略地说，分布式解码转发是有噪网络编码的对偶，它将压缩转发推广到单播、多播和多址中继网络。
2017-01-11 cs.IT math.IT
Relay Subset Selection in Wireless Networks Using Partial Decode-and-Forward Transmission
本文考虑了在两跳无线网络中选择一个节点子集作为中继来帮助源-目的地对之间的通信的问题。最优中继子集选择的目标是最大限度地提高整体吞吐量是一个困难的问题，取决于多个因素，包括节点的位置，队列长度和功耗。本文采用部分解码转发策略，提高了中继选择问题的易处理性和整个网络的性能。请注意，所选中继的数量最终决定了网络的性能。本文基准此性能通过确定净多样性实现使用选择的中继和部分解码转发策略。该框架随后被用来进一步转换成一个更简单的继电器放置问题的继电器选择，和两个基于邻近的近似算法的开发，以确定适当的一组继电器选择在网络中。其他选择策略，如随机中继选择和贪心算法，依赖于信道状态信息也被提出。本文的结论表明，建议的基于邻近的中继选择策略产生接近最优的预期率为少数选定的中继。
2008-05-22 cs.IT math.IT
Combined Decode-Forward and Layered Noisy Network Coding Schemes for Relay Channels
我们提出了两种编码方案相结合的解码前向（DF）和噪声网络编码（NNC）与不同的风味。第一种是单向中继信道的组合DF-NNC方案，该方案通过执行速率分裂、部分块马尔可夫编码和NNC，将DF和NNC作为特例。第二种是结合两种不同的DF策略和分层NNC的双向中继信道。一种DF策略在源处以中继处的功率分割为代价执行相干块马尔可夫编码，另一种执行独立的源和中继编码但具有全中继功率，并且分层NNC允许每个目的地具有不同的压缩率。分析和仿真结果表明，这两种方案都能充分利用DF和NNC的优点，取代各自的方案。
2012-05-20 cs.IT math.IT
Maximizing Data Rate for Multiway Relay Channels with Pairwise Transmission Strategy
在多路中继信道（MWRC）中，成对传输策略可以在不显著牺牲数据率的情况下降低中继和用户的计算复杂性。然而，这种成对策略的性能受到用户配对传输的方式的影响。在本文中，我们研究了配对的共同速率和总速率的MWRC与功能解码转发（FDF）中继策略，用户体验非对称信道条件下的效果。为此，我们首先开发了一个图形模型的MWRC与成对传输策略。使用这个模型，我们然后找到最大可实现的共同速率和总和速率以及用户配对，实现这些速率。这标志着在MWRC设置中FDF中继的最终性能。此外，我们表明，通过最佳用户配对实现的速率增强变得不那么明显，在较高的信噪比。使用计算机模拟，性能的最佳配对与文献中提出的其他配对。
2016-08-29 cs.IT math.IT
Link-State Based Decode-Forward Schemes for Two-way Relaying
在本文中，我们分析了一种复合解码和转发方案的双向中继信道与直接链路。在传输过程中，我们的计划结合了块马尔可夫编码和一个独立的编码方案类似于网络编码在中继。这项工作的主要贡献是研究链路状态如何影响这两种不同技术之间的功率分配，这反过来又决定了每种技术在实现最大传输速率区域的必要性。我们分析确定的链路状态制度和相关的中继技术。我们的研究结果说明了一个有趣的趋势：当用户到中继的链路比直接链路稍强时，最好只使用独立编码。在这种情况下，继电器不需要使用全功率。然而，对于较大的用户到中继链路增益，中继必须补充独立编码与块马尔可夫编码，以实现最大的速率区域。这些链路状态机制对于5G网络中双向中继的应用（例如D2D模式或中继辅助传输）非常重要。
2014-11-07 cs.IT math.IT
Multi-Layer Transmission and Hybrid Relaying for Relay Channels with Multiple Out-of-Band Relays
在这项工作中，中继信道中的源编码器与目的地解码器通过连接到解码器通过容量受限的数字回程链路的带外中继的数量进行通信进行了研究。该模型是由云无线接入网络的上行链路激发的。在这种情况下，提出了一种新的传输和中继策略，其中使用多层传输，一方面，自适应地利用中继的不同解码能力，另一方面，使混合解码和转发（DF）和压缩和转发（CF）中继。混合中继策略允许每个中继转发部分解码消息和接收信号的压缩版本到解码器。提出了优化各层间功率分配和压缩测试信道间功率分配的问题。虽然非凸的，派生的问题被发现属于所谓的互补几何规划（CGP）类。利用这一观察，提出了一种基于同伦方法的迭代算法，通过求解一系列几何规划（GP），从而凸问题，实现了原问题的稳定点。数值结果表明，所提出的多层混合方案在实现性能接近理论（割集）上界的有效性。
2013-04-13 cs.IT math.IT
Subcarrier Pairing as Channel Gain Tailoring: Joint Resource Allocation for Relay-Assisted Secure OFDMA with Untrusted Users
研究了具有非信任用户的协作安全正交频分多址（OFDMA）通信系统中的联合资源分配问题，包括子载波分配、子载波配对（SCP）和功率分配的优化.放大和转发（AF）和解码和转发（DF）的操作模式被认为是与源和中继的单独的功率预算约束。在找到AF中继系统的最优子载波分配问题后，证明了联合功率分配问题是一个广义凸问题，并给出了最优解。与传统的信道增益匹配观点相比，最优SCP被强调为信道增益剪裁的一个新概念。我们证明了最优SCP对子载波，使得有效信道增益之间的方差最小化。对于DF中继系统，我们表明，取决于源和中继的功率预算，SCP可以是在一个从属的角色，它提高了能量效率，或在一个主要的角色，它提高了系统的频谱效率。在AF中继系统中，我们证实了SCP的关键作用，并提高了系统的频谱效率。仿真结果验证了SCP的信道增益剪裁特性以及SCP在提高协作通信系统频谱和能量效率方面的各种作用。
2019-01-11 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Decode-and-Forward Relaying in Gamma-Gamma Fading Channels
研究了基于自由空间光链路的解码转发协作通信。我们分析了DF协议的性能在FSO链路以下的伽玛-伽玛分布。推导了一个包含Gamma-Gamma和高斯混合随机变量的随机变量的累积分布函数和概率密度函数。利用推导出的CDF和PDF，得到了DF中继的平均误比特率出错率。
2012-05-02 cs.IT math.IT
Analysis of a Mixed Strategy for Multiple Relay Networks
在他们具有里程碑意义的论文中，Cover和El Gamal提出了不同的中继信道编码策略，其中单个中继支持通信对。这些策略是解码转发和压缩转发方法，以及依赖于前两种策略的混合应用的中继网络的容量的一般下限。到目前为止，他们的工作只有一部分-解码转发和压缩转发策略-已被应用于具有多个中继的网络。本文利用N +1层部分解码转发的组合方法和接收端不同边信息的逐次精化思想，推导出一种多中继网络的混合策略。在描述了协议结构之后，我们给出了离散无记忆中继信道和高斯多中继网络的可达速率。利用这些结果，我们比较了混合策略与一些特殊情况，例如。例如，在一个实施例中，多级解码和转发、分布式压缩和转发以及混合方法，其中一个中继节点以解码和转发模式操作而另一个以压缩和转发模式操作。
2007-10-23 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
Generalized Optimal Two-way Relays Subsets Pairings in Cloud-based Region Cognitive Networks
随着5G通信技术的快速发展，提高通信可靠性是认知网络的重要研究需求之一。本文提出了一种基于云的认知网络双跳区域中继子集配对模型，该模型揭示了云协作网络中邻近区域的三个中继节点的特性：A子集，只需要接收第一跳; B子集，只需要接收转发; C子集，只需要转发。此外，当A、B和C子集被作为特殊选择值时，该广义模型可以转换为各种经典的中继选择算法[表II]。提出了提高通信可靠性的最小中断概率（OP）的最优中继子集配对和替换算法流程，并通过与其他常用中继选择方案的比较，证明了最优中继子集配对（A，B，C）能更好地保证通信可靠性。仿真结果表明，存在最优的继电器配对子集，与其他选择算法相比，该算法大大降低了OP。
2020-09-14 cs.DC cs.IT math.IT
Joint resource allocation in SWIPT-based multi-antenna decode-and-forward relay networks
在本文中，我们考虑中继辅助的同时无线信息和功率传输（SWIPT）的两跳合作传输，其中一个半双工多天线中继采用解码和转发（DF）中继策略的信息转发。中继被假定为是无能量的，并且需要从源节点收获能量。通过在每个中继天线处嵌入功率分裂（PS）来协调接收的能量和信息，在多天线中继节点处确定PS比和功率分配的联合问题被公式化以最大化端到端可达速率。我们表明，在这样的SWIPT系统中的多天线中继等效为一个虚拟的单天线中继，并与封闭形式的最优解的问题。为了降低PS方案的硬件成本，我们进一步提出了天线分簇方案，其中中继处的多个天线被划分为两个不相交的组，分别专门用于信息解码和能量收集。最优聚类算法是首次提出的，但具有指数复杂度。在此基础上，提出了一种贪婪聚类算法，该算法具有线性复杂度，且性能接近最优.通过理论分析和仿真结果提供了一些有价值的见解。
2017-06-18 cs.IT math.IT
Communications with decode-and-forward relays in mesh networks
我们认为网状网络组成的中继节点的解码和转发模式，其中每个节点从一组中继信息到下一组中的所有节点组。我们在两种设置中研究这些网络，一种是节点具有来自传输给它们的节点的完整信道状态信息，另一种是它们只有信道的统计信息。我们推导出节点错误概率的递归表达式，并给出了这些网络中使用的检测器的几种实现。我们比较网状网络与多跳网络，后者是由一组多个中继节点的平行部分。我们证明了大量的模拟，在各种情况下，在多跳网络的网状网络的性能有显着的改善。
2012-10-16 cs.IT math.IT
Broadcast Approach and Oblivious Cooperative Strategies for the Wireless Relay Channel - Part II: Block-Markov Decode-and-Forward (BMDF)
这是第二个两部分的一系列文件中的广播方法纳入不经意的协议的中继信道的源和中继并置。第I部分描述了广播方法及其在与顺序解码转发（SDF）方案一起使用时在可实现速率方面的益处。第二部分研究了另一种不经意的方案，在单层和双层传输下的块马尔可夫解码和转发（BLOCK）。对于单层，以前报道的结果得到了增强，并建立了关于源和中继传输之间的最佳相关系数的猜想。对于两个或更多个层的离散多层传输，它示出了完美的合作（2x 1 MISO）率，即使以较长的延迟为代价的低配置增益，改善后，可实现的SDF。
2010-07-26 cs.IT math.IT
Using Superposition Codebooks and Partial Decode and Forward in Low SNR Parallel Relay Networks
提出了一种基于中继节点叠加编码和部分译码的高斯并行中继网络通信方案。提出了其中两个码本层被叠加的一些具体示例。第一级码本由来自二进制或三进制字母表的符号构成，而第二级码本由用高斯符号选择的码字组成。新的通信方案是解码转发、放大转发和突发放大转发的推广。渐近低信噪比制度研究使用可实现的速率和最小能量每比特的性能指标。它表明，新的计划优于所有以前已知的计划，某些信道和参数范围。
2012-05-15 cs.IT math.IT
A New Coding Paradigm for the Primitive Relay Channel
我们考虑原始中继信道，其中源向中继和目的地发送消息，并且中继通过经由单独的信道向目的地发送附加消息来帮助通信。两种众所周知的编码技术已被引入此设置：解码和转发和压缩和转发。在解码和转发中，中继完全解码消息并将一些信息发送到目的地;在压缩和转发中，中继不解码，它使用Wyner-Ziv编码将接收信号的压缩版本发送到目的地。在本文中，我们提出了一种新的编码范式，提供了一个改进的原始中继信道的可达速率。这个想法是通过链接结构将压缩转发和解码转发结合起来。我们通过成对的块进行传输：在第一块中，我们使用压缩和转发;在第二块中，我们使用解码和转发。更具体地，在第一块中，中继不解码，它经由Wyner-Ziv压缩接收到的信号，并且它仅将压缩的一部分发送到目的地。在第二个块中，中继完全解码消息，它将一些信息发送到目的地，并且它还发送来自第一个块的压缩的剩余部分。通过这样做，我们能够严格优于压缩转发和解码转发。注意，所提出的编码方案可以用极化码来实现。因此，它具有极化编码方案的典型吸引人的特性，即准线性编码和解码复杂度，以及以超多项式速度衰减的错误概率。作为一个运行的例子，我们考虑到擦除中继信道的特殊情况下，我们提供了我们提出的方案和现有的上限和下限之间的比较，可实现的速率。
2019-10-23 cs.IT math.IT
Using Distributed Rotations for a Low-Complexity Dynamic Decode-and-Forward Relay Protocol
在本文中，我们提出了实现分布式旋转的动态解码和转发（DDF）协议。除了是第一个最小延迟实现的DDF协议提出的任何数量的中继，这种技术允许利用合作分集，而不会引起高解码复杂度的空时码。对不同中继数和中继轮数下的中断概率分析表明，该技术的性能接近最优。此外，分集复用增益权衡（DMT）的下限提供了一个单一的中继和两个旋转的情况下。当帧长度增长到无穷大时，该下限达到最佳DDF的DMT，这表明即使少量的旋转也足以获得良好的性能。
2011-02-21 cs.IT math.IT
Opportunistic Buffered Decode-Wait-and-Forward (OBDWF) Protocol for Mobile Wireless Relay Networks
在本文中，我们提出了一个机会缓冲解码等待和转发（OBSENS）协议，利用中继缓冲和中继移动性，以提高系统的吞吐量和突发到达下的端到端的分组延迟。我们考虑一个点到点的通信链路K移动中继协助。我们表明，OBBEE协议可以实现更好的吞吐量和延迟性能相比，现有的基线系统，如传统的动态解码和转发（DDF）和转发（AF）协议。除了仿真性能，我们还推导出了封闭形式的渐近吞吐量和延迟表达式的OBBBER协议。具体地说，所提出的OBBACK协议实现了渐近吞吐量O（logK）与O（1）的总发射功率在中继网络。与传统协议中的最佳已知性能（O（logK）吞吐量和O（K）总发射功率）相比，这是显著的增益。在突发到达情况下，与传统DDF协议相比，该协议的稳定域和平均时延都能获得O（K）的性能增益。
2011-01-26 cs.IT math.IT
Outage Performance of Two-Hop OFDM Systems with Spatially Random Decode-and-Forward Relays
在本文中，我们分析了两跳正交频分复用（OFDM）系统中不同的多载波中继选择方案的中断性能在泊松域的中继。特别是，特别强调的是放在解码和转发（DF）中继系统，配备批量和每子载波选择方案，分别。在一般情况下，给出了中断概率的积分表达式。此外，在有限圆中继分布区域中的高信噪比（SNR）区域的中断概率的渐近表达式被确定在封闭形式的两个中继选择方案。此外，在无限中继分布区域的自由空间的中断概率推导出封闭的形式。同时，研究了随机网络中与协作系统相关的一系列重要性质，包括分集、两种选择方案的中断概率比以及基于系统吞吐量的子载波数优化。所有的分析都通过仿真进行了数值验证。最后，构建了一个空间随机中继OFDM系统中断性能的分析框架，该框架可以方便地进行修改，以分析不同转发协议、位置分布和/或信道条件下的其他类似情况。
2017-08-10 cs.IT math.IT
Wireless Information and Energy Transfer for Decode-and-Forward Relaying MIMO-OFDM Networks
研究了具有能量收集中继的多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）系统的系统可达速率及其优化问题。首先，我们提出了一种基于时间交换的中继（TSR）协议，以实现中继器处的同时信息处理和能量收集。然后，我们从理论上讨论了它的可达速率性能，并制定了一个优化问题，以最大限度地提高系统的可达速率。由于该问题求解困难，我们设计了一种增广拉格朗日罚函数（ALPF）方法，并通过大量的仿真实验验证了分析结果的准确性和ALPF方法的有效性。
2015-01-04 cs.IT math.IT
Link Regime and Power Savings of Decode-Forward Relaying in Fading Channels
在本文中，我们重新研究中继信道下的解码转发（DF）策略。与块马尔可夫编码始终是速率最优DF策略的既定信念相反，在某些信道条件下（链路机制），源和中继之间的独立信令实现相同的传输速率，而不需要相干信道相位信息。此外，这种独立的信令机制允许中继器节省功率。因此，我们设计了一个复合DF中继策略，实现了相同的速率块马尔可夫DF，但所需的中继功率较少。从链路自适应的角度来看，这一发现是有吸引力的，以适应中继编码和中继功率根据链路状态。我们研究这种链路自适应衰落下完美的信道状态信息（CSI）和实际的CSI，其中节点有完美的接收和长期发送CSI，并得出相应的中继节省功率在这两种情况下。我们还推导出中断概率的复合中继方案，适应信令的链路制度。通过仿真，我们暴露了一个新的权衡中继放置显示，中继保存最多的功率时，更接近的目的地，但实现最大的速率增益时，更接近的源。
2015-12-17 cs.IT math.IT
Throughput Maximization for Decode-and-Forward Relay Channels with Non-Ideal Circuit Power
研究了具有非理想电路功率的三节点中继信道的吞吐量最大化问题。特别地，中继以半双工方式操作，并且采用解码转发（DF）中继方案。考虑到电路的额外功耗，最优功率分配，以最大化所考虑的系统的吞吐量在一个无限的时间范围内进行了研究。首先，两个特殊场景，即，研究了直接链路传输（仅利用直接链路进行传输）和中继辅助传输（源和中继以等概率进行传输）两种情况下的最优功率分配问题。通过将两个非凸问题转化为拟凹问题，得到的封闭解表明，信源和中继以一定的概率进行传输，该概率由平均功率预算、电路功耗和信道增益决定。接下来，基于上述结果，推导出了具有和不具有直接链路的情况下的最优功率分配，其示出为直接链路传输和中继辅助传输之间的混合传输方案。
2017-06-19 cs.IT math.IT
Decode-and-Forward Relay Beamforming with Secret and Non-Secret Messages
在本文中，我们研究波束成形解码转发（DF）中继使用多个中继，源节点发送秘密消息以及非秘密消息的目的地节点在存在多个非合谋窃听。非秘密消息以固定速率$R_{0}$传输，并且不需要保护以防止窃听者，而秘密消息需要保护以防止窃听者。电源和继电器在总功率约束下工作。我们找到了最佳的源功率和权重的秘密和非秘密的消息，最大限度地提高最坏情况下的秘密消息的保密率，以及满足信息速率约束$R_{0}$的非秘密消息的中继。我们解决这个问题的情况下，（$i$）完美的信道状态信息（CSI）的所有链路是已知的，和（$ii$）只有统计CSI的窃听链路和完美的CSI的其他链路是已知的。
2014-01-31 cs.IT math.IT
Phase-Rotation-Aided Relay Selection in Two-Way Decode-and-Forward Relay Networks
提出了一种中继选择方案，旨在改善双向中继网络（TWRN）的端到端符号出错率（SER）性能。TWRN由两个单天线源和多个中继采用解码和转发（DF）协议。它示出的SER性能是由TWRN中观察到的最小决策距离（DD）。然而，最小DD很可能通过信道衰落而任意变小。为了解决这个问题，相位旋转（PR）辅助中继选择（RS）的计划，提出了扩大的相位旋转，这反过来又提高了SER性能。所提出的基于PR的方案根据信道状态信息旋转一个源和所选择的中继的发送符号的相位，旨在将所有DD增加到期望的界限以上。通过使用与信道增益相关联的MaxMin-RS准则来进一步优化下限。结果表明，PR辅助的MaxMin-RS方法实现了全分集增益和改善的阵列增益。此外，与现有的基于DF的方案相比，所提出的方案允许更灵活的中继天线配置。
2016-07-18 cs.IT math.IT
The Optimal Input Distribution for Partial Decode-and-Forward in the MIMO Relay Channel
研究了高斯多输入多输出（MIMO）中继信道下的部分解码转发（PDF）策略。与已知高斯信道输入是最优的解码转发（DF）策略或点对点（P2P）传输不同，使高斯MIMO中继信道的可实现PDF速率最大化的输入分布迄今为止仍然未知。对于某些特殊情况，例如，对于中继信道，其中最佳PDF策略简化为DF或P2P传输，可以推断高斯输入使PDF速率最大化。然而，就一般情况而言，这个问题到目前为止仍然没有解决。在这项工作中，我们通过证明高斯MIMO中继信道的最大可实现PDF速率始终通过高斯信道输入来实现来解决这个问题。我们的证明依赖于信道增强技术，这最初是由Weingarten等人引入的。推导出高斯MIMO广播信道的（私有消息）容量区域。通过将这种技术与原始分解方法相结合，我们首先建立联合高斯源和中继输入最大化对齐高斯MIMO中继信道的可实现PDF速率。随后，我们使用一个限制的参数，以扩展这一结果从对齐的一般高斯MIMO中继信道。
2014-09-30 cs.IT math.IT
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。
2013-01-25 cs.IT math.IT
Optimal Relay-Subset Selection and Time-Allocation in Decode-and-Forward Cooperative Networks
我们提出了最佳中继子集的选择和传输时间的解码和转发，半双工合作网络的任意大小。资源分配是通过最大化针对每个可能的活动中继子集获得的速率来获得的，并且针对每个集合的唯一时间分配可以通过求解线性方程组来获得。我们还提出了一个简单的递归算法的优化问题，减少了计算量，找到所需的矩阵求逆，并减少了所需的迭代次数。我们的研究结果，在停电率方面，确认的好处，增加潜在的继电器到一个小的网络和边际收益递减为一个更大的网络。我们还表明，优化的信道资源，确保更多的中继是活跃在一个更大的SNR范围内，线性网络星座显着优于网格星座。通过仿真，优化被证明是强大的节点编号。
2008-12-19 cs.IT math.IT
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
Rate-Optimal Streaming Codes Over the Three-Node Decode-And-Forward Relay Network
本文研究了随机和突发数据包擦除情况下的三节点解码转发（D&F）中继网络。源希望通过中继向目的地传输无限的数据包流。三节点D&F中继网络受到T个分组的解码延迟的约束，即，由源在时间i发送的分组必须由目的地在时间i+T之前解码。对于从源到中继和中继到目的地的各个信道，我们假设一个基于延迟约束滑动窗口（DCSW）的数据包擦除模型，该模型可以被视为一个易于处理的近似，以普遍接受的吉尔伯特-埃利奥特信道模型。在该模型下，任何宽度为w的时间窗口包含最多为b（>= a）的随机擦除或擦除突发。因此，源-中继和中继-目的地信道被建模为（a_1，b_1，w_1，T_1）和（a_2，b_2，w_2，T_2）DCSW信道。我们首先推导出三节点D&F中继网络容量的上界。然后，我们表明，上界是紧的参数制度：最大{b_1，b_2}|（T-b_1-b_2-max{a_1，a_2}+1），a1=a2或b1=b2。码构造要求字段大小在T中是线性的，并且具有与解码MDS码的解码复杂度相等的解码复杂度。
2022-11-29 cs.IT math.IT
A Trellis Coded Modulation Scheme for the Fading Relay Channel
针对瑞利衰落环境下的半双工中继信道，提出了一种基于译码转发协议的网格编码调制（TCM）方案。所提出的方案可以实现大于或等于每信道使用一比特（bpcu）的任何频谱效率。提出了一种用于建议TCM方案的近ML解码器。结果表明，这种近ML解码器的高信噪比性能接近最佳ML解码器的性能。这种近ML解码器的高SNR性能与源-中继链路的强度无关，并且接近具有理想源-中继链路的最佳ML解码器的性能。基于导出的成对错误概率（PEP）界，设计准则，以最大限度地提高分集和编码增益。仿真结果表明，所提出的TCM方案的SNR比未编码的通信以及直接传输没有中继有很大的增益。此外，它示出，即使对于未编码的传输方案，在源和中继使用的标签方案（从比特映射到复杂的符号）的选择显着影响BER与SNR性能。我们为$2^l$ -PSK信号集提供了一个很好的标记方案，其中$l\geq 2$是一个整数。
2011-09-05 cs.IT math.IT
Alternate Distributed Beamforming for Decode-and-Forward Multi-Relay Systems Using Buffers
在本文中，半双工缓冲辅助中继系统的链路选择重新审视。提出了一种新的固定调度策略-交替分布式波束成形（ADB），将中继节点分成两组，一组接收源节点广播的相同消息，另一组在每个时隙通过分布式波束成形向目的节点发送相同消息。值得注意的是，在不需要瞬时信道状态信息（CSI）的情况下确定用于接收和发送的中继。理论分析了该方案在瑞利衰落下的可达吞吐量，并推导出近似的封闭形式的表达式。数值结果表明，与现有的链路选择策略相比，所提出的固定调度ADB在可达吞吐量上有显著的提高。
2019-10-09 cs.IT math.IT
Security-Reliability Trade-off Analysis of Multi-Relay Aided Decode-and-Forward Cooperation Systems
我们考虑一个合作的无线网络，包括一个源，一个目的地和多个中继操作的窃听者，试图挖掘的源-目的地传输的存在。我们提出了多中继选择方案，以保护源免受窃听。更具体地，多中继选择允许多个中继同时将源的传输转发到目的地，这不同于传统的单中继选择，在传统的单中继选择中，仅选择最佳中继来帮助从源到目的地的传输。为了比较的目的，我们考虑经典的直接传输和单中继选择作为基准计划。我们推导出封闭形式的表达式的拦截概率和中断概率的直接传输，以及单中继和多中继选择方案在瑞利衰落信道。结果表明，随着中断要求的放宽，三种方案的拦截性能提高，反之亦然，这意味着有一个\emph{security versus reliability trade-off}（SRT）。我们还表明，无论是单中继和多中继选择方案优于直接传输的SRT方面，证明了中继选择方案的优势，保护源的传输免受窃听攻击。最后，在增加中继器的数量时，单中继器和多中继器选择方案的SRT都显著提高，并且如预期的那样，多中继器选择优于单中继器选择。
2015-07-05 cs.IT math.IT
Rate Maximization of Decode-and-Forward Relaying Systems with RF Energy Harvesting
我们考虑一个三节点解码和转发（DF）半双工中继系统，其中源首先从中继收获RF能量，然后使用此能量通过中继向目的地传输信息。我们假设信息传输和无线功率传输阶段在相同频带中随时间交替，并且它们的{ \it时间分数}（TF）可以从一个传输时期（衰落状态）到下一个传输时期改变或固定。对于这个系统，我们最大化可达到的平均数据率。因此，我们提出了两种方案：（1）联合最优功率和TF分配，（2）固定TF的最优功率分配。由于在源处收获的功率小，这两种方案实现了类似的信息速率，但是与具有固定功率和固定TF分配的基准系统相比，产生了显著的性能增益。
2016-01-18 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for Two-Way Decode-and-Forward OFDM Relay Networks
针对正交频分复用（OFDM）中继网络，提出了一种新的双向解码转发（DF）中继策略。这种DF中继策略采用多子载波联合信道编码来利用频率选择性衰落，因此可以实现比传统的每子载波DF中继策略更高的数据率。我们进一步提出了一个低复杂度，最佳的功率分配策略，以最大限度地提高所提出的中继策略的数据率。仿真结果表明，我们的策略获得了每子载波DF中继策略的实质性增益，也优于放大转发（AF）中继策略在宽信噪比（SNR）区域。
2012-02-09 cs.IT cs.NI math.IT
Decode and Forward Relaying for SC-FDE Systems with a Multi-Antenna Relay
针对含多天线中继的 SC-FDE 协作系统，提出基于 MMSE 的带或不带判决反馈均衡方案，并利用强对偶性求解非凸最优功率分配。
2025-03-13 cs.IT eess.SP math.IT
Bilayer Low-Density Parity-Check Codes for Decode-and-Forward in Relay Channels
本文描述了一种使用低密度奇偶检验（LDPC）码的中继信道合并的有效实现。我们设计的双层LDPC码接近理论上承诺的解码和转发中继策略的速率，通过将中继生成的信息位在专门设计的双层图形码结构。虽然传统的LDPC码被灵敏地调谐以在某个信道参数下有效地操作，但是所提出的双层LDPC码能够在两个不同的信道参数和两个不同的速率下工作：在中继站和在目的地。为了分析双层LDPC码的性能，提出了双层密度进化算法，作为标准密度进化算法的扩展。基于双层密度演化理论，提出了一种双层码的设计方法，利用线性规划迭代改进双层码的度分布。此外，为了接近的理论解码和转发速率的信道参数范围很广，本文提出了两种不同形式的双层码，双层删除和双层加长码。它表明，一个适当设计的双层LDPC码可以实现一个渐进的无限长的阈值内的0.24 dB的差距，两个不同的信道的香农限同时为广泛的信道参数。通过实际的码构造，有限长度的双层码被示出能够在0.6 dB的间隙内接近的理论解码和转发速率的中继信道在$10^5$的块长度和$10^{-4}$的比特错误概率（BER）。最后，它表明，一个广义的版本所提出的双层码的建设是适用于中继网络与多个继电器。
2006-09-05 cs.IT math.IT
Physical Layer Network Coding for the K-user Multiple Access Relay Channel
提出了一种用于$K$用户无线多址接入中继信道（MARC）的物理层网络编码（PNC）方案，其中$K$源节点在中继节点$R.$的帮助下将它们的消息发送到目的地节点$D$。（i）阶段1，在此期间源节点发送，中继节点和目的地节点接收，以及（ii）阶段2，在此期间源节点和中继节点发送，目的地节点接收。在阶段1结束时，中继节点解码源节点的消息，并且在阶段2期间发送解码的消息的多对一函数。如果目的地的解码器选择不当，则中继节点解码的无线网络会遭受分集阶数损失。提出了一种新的解码器的PNC方案，它提供了最大可能的分集阶$2,$的某些参数和网络编码映射的适当选择。具体地说，在中继器处使用的网络编码映射被选择为$K$维拉丁超立方体，以确保$2.$的最大分集阶数。此外，还示出了所提出的解码器可以通过快速解码算法来实现。针对3用户MARC的仿真结果表明，该方案比现有的$K$ -用户MARC方案具有更大的增益。
2013-01-20 cs.IT math.IT
Successive Decode-and-Forward Relaying with Reconfigurable Intelligent Surfaces
连续中继（SR）网络的主要优点是它们能够用半双工（HD）中继来模拟全双工（FD）操作。然而，这种方案带来的主要挑战是相关的中继间干扰（IRI）。在这项工作中，我们提出了一个可重构的智能表面（RIS）增强SR网络，其中一个RIS部署在两个中继节点附近，以提供IRI的空间抑制，并最大限度地提高所需信号的增益。由此产生的最大最小优化问题，联合相移设计的两个RISs首先通过半定规划（SDP）的方法来解决。在此基础上，提出了一种适合于实时实现的低复杂度粒子群优化算法。数值结果表明，即使是相对较小的RISs可以提供显着的增益在SR网络的可实现的速率，和建议的PSO计划可以实现接近最优的性能。
2021-09-11 cs.IT math.IT
An Achievable Rate Region for the Two-Way Multiple-Relay Channel
我们提出了一个可实现的速率区域的双向多中继信道使用解码和转发块马尔可夫编码。我们确定了两个方向的信息流之间的冲突。这种冲突导致了一个棘手的解码转发方案和可实现的速率区域，其中没有一个是普遍优于其他。我们引入了一个新的概念，在解码前向编码称为排名，并发现有一个潜在的结构，所有这些速率区域表示的秩分配。通过这一发现，我们表征了完整的可实现的速率区域，包括所有的速率区域对应于特定的解码转发方案。该速率区域是双向单中继信道和双向双中继信道已有结果的推广。
2016-07-24 cs.IT math.IT
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。
2015-12-11 cs.IT cs.NI cs.PF
Intelligent Reflecting Surface vs. Decode-and-Forward: How Large Surfaces Are Needed to Beat Relaying?
本文比较智能反射面与解码转发中继，发现需极高速率或大型超表面才能在发射功率和能量效率上超越中继。
2024-11-11 cs.IT math.IT
