Approximately universal optimality over several dynamic and non-dynamic cooperative diversity schemes for wireless networks
在这项工作中，我们明确地提供了有史以来第一个最佳的，相对于郑Tse分集复用增益（D-MG）的权衡，无线中继网络的合作分集方案。该计划是基于完美的空时码的变体，是最佳的任何数量的用户和所有统计对称（在某些情况下，不对称）的衰落分布。我们推断，相对于D-MG权衡，在中间中继和无限延迟的信道知识是不必要的。我们还表明，非动态选择解码和转发策略，非动态放大和转发，非动态接收和转发，动态放大和转发和动态接收和转发协作分集策略允许完全相同的D-MG的最佳性能。
2005-12-07 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
Performance Analysis of Hybrid Relay Selection in Cooperative Wireless Systems
混合中继选择（HRS）方案，自适应地选择放大转发（AF）和解码转发（DF）协议，是非常有效的，以实现无线网络中的鲁棒性能。本文分析了HRS方案在一般协作无线网络中在源节点不使用和使用差错控制编码时的帧出错率。首先，我们开发了一种改进的信噪比（SNR）阈值为基础的FER近似模型。然后，我们推导出一个解析的平均FER表达式，以及在高信噪比的HRS方案的渐近表达式，并推广到其他中继方案。仿真结果与理论分析吻合良好，验证了推导的FER表达式的正确性。
2011-12-04 cs.IT math.IT
Wireless-Powered Cooperative Communications via a Hybrid Relay
在本文中，我们考虑一个无线供电的协作通信网络，它由一个混合接入点（AP），一个混合中继，和一个信息源。与传统的合作网络相比，所考虑的网络中的源被假定为没有嵌入式能源供应。因此，在上行链路（UL）中向AP发送信息之前，首先需要在下行链路（DL）中从具有恒定电源的AP和/或中继器广播的信号中获取能量。混合中继器不仅可以帮助在UL中转发信息，而且还可以在DL中利用无线能量传输对源充电。考虑到不同的可能操作的混合中继，我们提出了两个合作协议所考虑的网络。我们共同优化的时间和功率分配的DL能量传输和UL信息传输，以最大限度地提高系统吞吐量的建议协议。数值结果比较所提出的协议的性能，并说明系统参数的影响。
2014-08-20 cs.IT math.IT
Outage Probability of Wireless Ad Hoc Networks with Cooperative Relaying
在本文中，我们分析了随机节点位置的无线ad hoc网络中的协作传输的性能。根据消息传输的竞争概率，每个源节点可以发送自己的消息信号或充当其他源节点的潜在中继。因此，每个目的地节点可以潜在地接收消息信号的两个副本，一个来自直接链路，另一个来自中继链路。考虑到节点位置的随机性和干扰，我们推导出了目的节点处不同合并方案下的中断概率的闭式表达式。特别是，中断性能的最佳组合，最大比组合，并选择合并策略进行了研究和量化。
2013-01-24 cs.IT math.IT
Cooperative Wireless Sensor Network Positioning via Implicit Convex Feasibility
我们提出了一种分布式定位算法来估计未知的位置的目标节点的数量，给定的距离测量目标节点之间的目标节点和目标节点之间的一些参考节点在已知的位置。基于几何解释，我们制定的定位问题作为一个隐式的凸可行性问题，其中的一些集取决于未知的目标位置，并应用平行投影到凸集的方法来估计未知的目标节点的位置。所提出的技术是适合于并行实现，其中每个目标节点在并行可以更新其位置，并与其他目标共享其位置的估计。我们在数学上证明了该算法的收敛性。仿真结果表明，所提出的方法相比，现有的技术的基础上的预测，特别是稀疏网络的性能增强。
2013-09-09 cs.IT math.IT math.OC
Average Peak Age of Information Analysis for Wireless Powered Cooperative Networks
信息时代（AoI），一个指标来分析数据的新鲜度，是在即将到来的无线网络的时间关键型应用的兴趣。此外，无线能量传输（WPT）也是延长无线传感器网络寿命的关键。因此，我们研究了一个平坦衰落的无线供电合作网络，其中一个源和一个继电器充电的有限大小的电容器从一个远程发电站收集能量。对于两种传统的解码转发（DF）和放大转发（AF）中继，研究了平均AoI和峰值AoI（PAoI），以说明数据/功率传输信道的随机性和电容器的大小如何影响年龄指标，以及何时利用协作传输比直接传输更有益。结果表明，虽然功率受限的中继施加更多的延迟开销，年龄指标在某些情况下得到改善。即使对于具有更多信号处理等待时间的DF方案，由于增强了端到端通信可靠性，我们也可以实现较低的平均PAoI。此外，所提出的WPT协作系统的特殊情况下进行了讨论，例如全功率节点和一次性成功的数据传输的情况下。最后，数值结果提供突出的影响，传输功率，电容器的大小，和路径损耗指数的年龄指标。
2020-07-13 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable Cooperative Short-Packet Communications with Wireless Energy Transfer
分析了在准静态瑞利衰落下，有限块长和有限电池能量的协作无线通信系统。源节点和中继节点由无线能量传输（WET）过程供电，同时使用收集的能量来馈送其电路，发送导频信号以估计接收器处的信道，并用于无线信息传输（WIT）。考虑数据传输功率之外的其他功耗源。在理想的直接通信系统中，在理想/不理想信道状态信息（CSI）下，研究了错误概率，同时达到精确的闭合形式近似。我们认为超可靠通信（URC）场景正在讨论下一个第五代（5G）无线系统。数值结果表明，存在一个最佳的导频发射功率的信道估计，这与收获的能量增加。我们还显示了合作的重要性，即使考虑到复用损耗，以满足错误和延迟的限制URC系统。
2018-01-01 cs.IT math.IT
Joint Adaptive Modulation-Coding and Cooperative ARQ for Wireless Relay Networks
本文提出了一种跨层的方法，联合设计自适应调制和编码（AMC）的物理层和协作截断自动重传请求（ARQ）协议的数据链路层。首先，我们推导出一个精确的封闭形式的频谱效率的联合AMC合作ARQ计划的表达。为了最大化该系统性能指标，我们优化了直接满足数据链路层规定的分组丢失率约束的AMC方案。结果表明，采用协作ARQ作为重传策略，与物理层仅采用AMC的系统相比，显著提高了系统的频谱效率。此外，建议的自适应速率协作ARQ方案优于固定速率对应时，在源和中继的传输模式选择的基础上的信道统计。这反过来量化了无线中继网络中AMC和ARQ的联合设计所实现的可能增益。
2008-11-26 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer for Multi-Relay Assisted Cooperative Communication
在本文中，我们认为同时无线信息和功率传输（SWIPT）的多中继辅助两跳中继系统，其中多个中继节点同时协助从源到目的地的传输使用分布式空时编码的概念。每个中继应用功率分配协议来协调接收信号能量以用于信息解码和能量收集。针对解码转发（DF）和放大转发（AF）中继协议，推导了中继节点功率分配比的优化问题。提出了有效的算法来寻找最优解。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2016-02-22 cs.IT math.IT
Improved Performance of RF Energy Powered Wireless Sensor Node with Cooperative Beam Selection
射频能量收集是一种很有前途的潜在解决方案，可以为低功耗无线传感器网络提供方便和永久的能量供应。在本文中，我们调查的能量收集性能的无线传感器节点供电的收获RF能量从现有的多用户MIMO系统。具体来说，我们提出了一个随机酉波束形成（RUB）的合作波束选择方案，以提高在传感器的能量收集性能。在恒定的总传输功率约束下，多用户MIMO系统试图选择最大数量的活动波束进行数据传输，同时满足传感器处的能量收集要求。我们推导出精确的封闭形式的分布函数的收获能量在相干时间在瑞利衰落信道。我们进一步研究的平均收获的能量在传感器与多用户MIMO系统的总速率的性能权衡。
2014-05-21 cs.IT math.IT
Network-Level Cooperative Protocols for Wireless Multicasting: Stable Throughput Analysis and Use of Network Coding
本文研究了多播协作无线网络中中继节点的网络编码对稳定吞吐率的影响。与传统的物理层协作协议相比，该协议采用网络级协作，并在中继节点采用随机线性网络编码。假设业务是突发的，中继节点在源静默期间转发其分组，这允许更好地利用信道资源。我们的研究结果表明，合作将导致更高的稳定吞吐率比传统的重传策略，并在中继使用随机线性网络编码可以进一步增加稳定的吞吐量，增加网络编码字段的大小或数量的数据包进行编码。
2010-08-31 cs.IT math.IT
Wireless Powered Cooperative Relaying using NOMA with Imperfect CSI
研究了由一个信源、两个用户和一个EH中继节点组成的能量收集（EH）协作非正交多址（NOMA）网络中不完美信道状态（CSI）信息的影响.中继器不配备固定电源，而是充当无线供电节点，以帮助向用户传输信号。针对固定功率分配和动态功率分配两种不同的功率分配策略，推导了不完美信道状态信息下两个用户的中断概率的封闭表达式。蒙特卡洛模拟被用来数值评估不完美的CSI的效果。这些结果证实了理论中断分析，并表明NOMA可以优于正交多址，即使有不完美的CSI。
2018-09-29 cs.IT math.IT
Physical Layer Security Schemes for Full-Duplex Cooperative Systems: State of the Art and Beyond
由于无线介质的广播特性，无线通信极易受到窃听攻击。传统上，安全的无线数据传输依赖于网络层的密码技术，这导致高计算能力和复杂性。作为一种替代方案，物理层安全（PLS）正在成为一个有前途的范例，以保护无线系统，利用无线信道的物理特性。在众多的PLS方法中，基于协作通信的PLS方法是一种很好的方法，受到了研究界的广泛关注。虽然具有半双工中继的PLS方案已经被广泛发现，但是具有全双工（FD）中继的协作系统中的PLS问题远未被全面理解。在本文中，我们首先提出了最先进的PLS方法提出的FD合作系统。然后，我们提供了一个案例研究中，提出了一个基于源的干扰方案，以提高保密性能的合作系统与不可信FD中继。最后，我们概述了几个有趣的，但具有挑战性的未来研究问题，在这个主题。
2017-11-15 cs.IT math.IT
Power Allocation for Secure SWIPT Systems with Wireless-Powered Cooperative Jamming
本文考虑无线供电的合作干扰（CJ），以确保发送器（Tx）和信息接收器（IR）之间的通信，在存在的能量接收器（ER），这被称为潜在的窃听者。全双工干扰器从Tx的信息信号中获取能量，同时发送干扰信号，其中干扰信号不仅混淆ER（潜在窃听者），而且还对ER充电。我们的目标是最大限度地提高保密信息率，通过联合优化在Tx和干扰机的功率分配，同时保持收获的能量要求的ER。所研究的问题是非凸的，我们提出了基于拉格朗日方法的最优解。仿真结果表明，该方案的性能明显优于基准方案。
2017-02-18 cs.IT math.IT
On the Broadcast Latency in Finite Cooperative Wireless Networks
本文的目的是研究合作对系统延迟的影响，量化为将广播消息传递给所有预期接收器所需的重传次数。与现有的广播方案，节点之间的距离没有明确考虑的作品，我们研究小尺度衰落和传播路径损耗的联合效应。此外，我们研究合作的应用有限的网络，即当合作节点的数量是小的。随机几何和顺序统计量被用来开发分析模型，紧密配合非合作的情况下的仿真结果，并提供了一个合作设置的延迟下限。我们证明，即使是一个简单的洪水的情况下，合作广播实现显着降低系统延迟。
2013-06-18 cs.IT math.IT
Study of Buffer-Aided Distributed Space-Time Coding for Cooperative Wireless Networks
本文提出了一种自适应缓冲辅助分布式空时编码方案，并针对具有缓冲辅助中继的无线网络提出了反馈算法。所提出的方案采用最大似然接收机在目的和可调码受功率约束的放大转发合作策略在中继。每个中继器配备有缓冲器，并且能够存储接收到的符号块，并且如果选择则将数据转发到目的地。不同的天线配置和无线信道，如静态块衰落信道，被认为是。使用缓冲器辅助中继，以改善出错率（BER）性能的效果进行了研究。开发了可调节的中继选择和优化算法，利用配备缓冲器的中继的额外自由度来提高BER性能。我们还分析了在协作网络中使用所提出的方案和算法时系统的成对错误概率和多样性。仿真结果表明，所提出的方案和算法获得的性能增益比以前报道的技术。
2016-09-17 cs.IT math.IT
Cooperative Strategies for Interference-Limited Wireless Networks
考虑在大型无线网络中，节点形成齐次泊松点过程的情况下，由附近的中继辅助的单用户通信。由于该网络是干扰受限的，因此渐近错误概率由用户经历的中断概率从上而下限定。我们研究了著名的合作计划，即解码和转发（DF）和压缩和转发（CF）的中断行为。在这种情况下，中断事件是由衰落和相邻节点的空间接近度引起的，这些相邻节点产生最强的干扰，因此是最差的通信情况。在某些情况下是紧的渐近误差概率的上限和下限。结果表明，存在一个明确的权衡网络密度和用户合作的好处。这些结果是有用的，以评估性能和优化中继方案的背景下，大型无线网络。
2011-03-11 cs.IT math.IT
Spreading Code and Widely-Linear Receiver Design: Non-Cooperative Games for Wireless CDMA Networks
研究了接收端采用宽线性检测的多用户无线码分多址数据网上行链路非协作收发机的优化问题。虽然以前在这方面的工作集中在一个简单的实信号模型，在本文中使用的数据的基带复表示，以便适当地考虑到接收信号的I和Q分量。对于接收信号不正确的情况，考虑了一种宽线性接收结构，分别处理数据及其复共轭。几个非合作的资源分配游戏被认为是这种新的情况下，通过使用宽线性检测的性能增益进行了评估，通过理论分析。数值结果证实了理论研究结果的有效性，并表明，利用非合作资源分配中的数据的不适当的性质带来显着的多用户无线系统的性能改善。
2009-06-18 cs.GT cs.IT math.IT
Resource Allocation and Interference Mitigation Techniques for Cooperative Multi-Antenna and Spread Spectrum Wireless Networks
本章介绍了联合干扰抑制和功率分配算法的DS-CDMA和MIMO网络的多跳和放大转发和解码转发（DF）协议。提出了一种中继间功率电平联合分配和线性干扰抑制的方案。我们还考虑了另一种策略，联合干扰抑制和中继选择，最大限度地提高系统中的多样性。仿真结果表明，所提出的跨层优化算法获得显着的增益在现有的计划的容量和性能。
2013-01-24 cs.IT math.IT
Outage Probability in Network Coding Based Cooperative Wireless Networks over Nakagami-m Fading Channels
针对Nakagami-m衰落信道下基于网络编码的两源两中继协作网络，推导各S-D对中断概率闭式解，扩展至多中继多S-D对场景，并分析链路衰落因子影响及分集阶数。
2024-01-27 cs.IT math.IT
Error Performance and Diversity Analysis of Multi-Source Multi-Relay Wireless Networks with Binary Network Coding and Cooperative MRC
本文对多源多中继网络编码协作分集协议进行了理论分析、设计和性能评估。这些协议是有用的，以抵消频谱效率低的重复为基础的合作。我们提供了一个通用的分析框架，分析和设计的无线网络使用解调和转发（DemF）协议与二进制网络编码（NC）在中继和合作最大比合并（C-MRC）在目的地。我们的系统模型包括一个任意数量的中继，提供两个合作水平：i）完全合作的中继，推迟自己的数据帧的传输，以帮助通过DemF中继和二进制NC的源的传输;和ii）部分合作的中继，利用NC传输自己的数据帧以及从源接收的数据包。继电器可以适用于NC上的不同子集的源，这是不平等的多样性订单提供的来源。选择要组合的数据包的准则，即，给出了实现所需分集阶数的网络码。我们的研究表明，部分合作中继提供没有贡献的多样性秩序的来源。理论研究结果和设计指导方针进行了验证，通过广泛的蒙特卡罗模拟。
2013-03-21 cs.IT math.IT
Accumulate then Forward: An Opportunistic Relaying Protocol for Wireless-Powered Cooperative Communications
研究了一个由信源、信宿和多天线解码转发中继组成的无线供电协作通信网络。我们认为继电器是一个无线供电的节点，没有外部电源，但它配备了一个能量收集（EH）单元和一个可充电电池，这样它就可以从源广播的射频信号中收集和积累能量。通过充分结合EH功能的中继，我们开发了一个机会的中继协议，称为积累，然后转发（ATF），考虑WPCCN。然后，我们采用离散马尔可夫链模型的动态充电和放电行为的继电器电池。在此基础上，我们推导出一个封闭形式的表达式所提出的ATF协议的确切中断概率。数值结果表明，ATF方案可以优于直接传输的一个，特别是当中继的信息转发所消耗的能量量进行了优化。
2016-06-16 cs.IT math.IT
Harvest-Then-Cooperate: Wireless-Powered Cooperative Communications
在本文中，我们考虑了一个无线供电的合作通信网络组成的一个混合接入点（AP），一个源，和一个中继。与传统的协作网络相比，所考虑的网络中的源和中继没有嵌入式能量供应。它们需要依靠从AP广播的信号中收集的能量来进行协作信息传输。基于此三节点参考模型，我们提出了一个收获然后合作（HTC）协议，其中源和中继收获能量从AP在下行链路和源的信息传输在上行链路合作工作。考虑时延受限的传输模式，该协议的平均吞吐量的近似封闭形式的表达式推导出在瑞利衰落信道。随后，这一分析扩展到多中继的情况下，HTC协议与两个流行的中继选择方案的近似吞吐量。还提供了在高信噪比无线电吞吐量性能的渐近分析所考虑的计划。所有的理论结果都得到了数值模拟的验证。系统的参数，如时间分配，中继数目，中继位置，对吞吐量性能的影响进行了广泛的研究。
2015-03-01 cs.IT math.IT
Power Allocation Strategies in Energy Harvesting Wireless Cooperative Networks
在本文中，无线协作网络中，多个源-目的地对通过能量收集中继相互通信。本文的重点是中继的策略来分配收获的能量之间的多个用户和他们对系统性能的影响。具体地说，非合作策略是使用从第i个源收集的能量作为中继传输功率到第i个目的地，渐近结果表明，其中断性能随着logSNR在SNR上衰减。本文提出的两种集中式策略可以实现更快的衰减速率，1/SNR，其中基于注水的策略可以在多个标准方面实现最佳性能，但代价是高复杂度。基于拍卖的功率分配方案也被提出来实现系统性能和复杂度之间的更好的折衷。仿真结果证实了开发的分析结果的准确性，并有利于更好的性能比较。
2013-07-15 cs.IT math.IT
Joint Channel Coding and Cooperative Network Coding on PSK Constellations in Wireless Networks
本文研究了RS（Reed-Solomon）信道编码联合纠错和协作网络编码在非二进制相移键控（PSK）调制信号中的应用。中继器在应用网络编码（NC）之前，首先通过使用比特级异或（XOR）操作来解码每个在时隙中从所有源接收的RS信道编码消息。然后，根据网络配置，在将网络编码的结果消息传输到下一个中继站或目的地之前，对网络编码的结果消息进行信道编码。与中继器不执行信道编码/解码的情况相比，该情形示出了优越的性能。对于不同阶数的PSK调制和不同的无线配置，仿真结果表明，从符号出错率（SER）与信噪比（SNR）的使用RS信道编码的改善。
2019-02-05 cs.IT math.IT
Cooperative Synchronization in Wireless Networks
同步是无线网络中的关键功能，能够实现各种各样的服务。我们认为贝叶斯推理框架，网络节点可以实现相位和偏斜同步在一个完全分布式的方式。特别是，在高斯测量噪声的假设下，我们推导出两种消息传递方法（置信传播和平均场），分析其收敛行为，并与一些竞争算法进行定性和定量的比较。我们还表明，这两种方法都可以应用于网络中，没有主节点。我们的性能结果的补充，并与相关的贝叶斯Cramér-Rao界。
2013-08-19 cs.DC cs.IT math.IT
Resource Allocation for Cooperative D2D-Enabled Wireless Caching Networks
在本文中，我们研究了资源分配问题的合作设备到设备（D2D）使能的无线缓存网络，其中每个用户随机缓存流行的内容到其内存和附近的用户通过D2D链路共享的内容。为了增强频谱共享D2D链路的吞吐量，其可能受到D2D链路之间的干扰的严重限制，我们使得一些D2D链路之间的协作能够消除它们之间的干扰。我们制定了一个联合链路调度和功率分配问题，以最大限度地提高合作D2D链路（CDLs）和非合作D2D链路（NDL）的整体吞吐量，这是NP难的。为了解决这个问题，我们将其分解为两个子问题，分别最大化CDLs和NDL的总和率。对于CDL优化，我们提出了一种基于半正交的联合用户调度和功率分配算法。对于NDL优化，我们提出了一种新的低复杂度算法来执行链路调度，并开发了一个凸函数的差异（DC）。规划方法来解决非凸功率分配问题。仿真结果表明，协作传输可以显着增加服务的用户数和系统的整体吞吐量。
2018-08-21 cs.IT math.IT
Coordinating Interfering Transmissions in Cooperative Wireless LANs
在本文中，我们提出了一个合作的媒体访问控制（MAC）协议，该协议是专为物理层，可以解码干扰传输在分布式无线网络。所提出的协议主动强制两个独立的数据包传输干扰的控制和合作的方式。该协议确保当节点期望发送单播分组时，无论目的地如何，它都以最小的开销与中继节点协调，以便通过无线信道与第三节点并发地发送。中继负责允许来自两个选定节点的数据包干扰，只有当所需的数据包可以在适当的目的地解码，并增加了合作传输的总速率。如果这不可行，则采用经典的协作或直接传输。为了使分布式的，不协调的，和自适应操作的协议，中继选择机制的介绍，以便最佳的中继是动态选择，并根据信道条件。该协议最重要的优点是，干扰传输可以起源于两个MBMS的完全独立的单播传输。我们提出的仿真结果验证了我们所提出的方案的吞吐量和延迟方面的功效。
2011-08-30 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Powered Cooperative Jamming for Secrecy Multi-AF Relaying Networks
本文研究了一组无线能量收集（WEH）启用放大转发（AF）中继执行合作干扰（CJ）和中继的帮助下的保密传输。网络中的源节点在第一阶段中与采用功率分配（PS）接收器的每个中继器进行同时无线信息和功率传输（SWIPT）;每个中继器进一步划分其收获的功率以用于转发接收到的信号并在第二传输阶段中生成用于干扰窃听者的人工噪声（AN）。在集中的情况下，与全球信道状态信息（CSI），我们提供了封闭形式的表达式的最佳和/或次优AF中继波束成形向量，以最大限度地提高可实现的保密率的中继的个人功率约束，使用半定松弛（SDR），这被证明是紧的技术。一个完全分布式的算法，仅利用本地CSI在每个中继也提出了作为一个性能基准。仿真结果验证了所提出的多AF中继与CJ比其他次优设计的有效性。
2015-11-11 cs.IT math.IT
A stochastic non-cooperative game for energy efficiency in wireless data networks
本文通过博弈论的方法研究了CDMA无线数据网中的能量效率问题。建立在最近的一篇论文的前两个作者，其中一个非合作的游戏扩展码优化，功率控制，和接收机设计已被提出来最大限度地提高数据吞吐量的比率，为每个活跃的用户发送功率，这里描述了一个随机算法来执行自适应实现所述的非合作游戏。所提出的解决方案是基于RLS型和LMS型适应的组合，并利用现成的测量。仿真结果表明，该方法的性能接近于需要大量先验信息的非自适应博弈，具有令人满意的精度。
2007-05-21 cs.GT cs.IT math.IT
An Adaptive Transmission Protocol for Wireless-Powered Cooperative Communications
在本文中，我们考虑了一个无线供电的协作通信网络，其中包括一个混合接入点（AP），一个源和一个中继，以协助信息传输。与传统的合作网络，源和中继被假定为没有嵌入式能源供应所考虑的系统。因此，在上行链路（UL）中的信息传输之前，它们需要首先从AP在下行链路（DL）中辐射的射频（RF）信号中收获能量。受最近提出的先收获后传输（HTT）和先收获后合作（HTC）协议的启发，我们提出了一种新的自适应传输（AT）协议。在所提出的协议中，在每个传输块的开始，AP向源收费。AP和源然后执行信道估计以获取它们之间的信道状态信息（CSI）。基于CSI估计，AP自适应地选择源以直接或与中继协作地执行UL信息传输。我们推导出一个近似的封闭形式的平均吞吐量的建议在Nakagami-m衰落信道的AT协议的表达式。然后通过Monte Carlo模拟验证了分析。实验结果表明，该协议的性能明显优于HTT和HTC协议。
2015-08-08 cs.IT math.IT
A Cooperative NOMA User Pairing in UAV-Based Wireless Networks
针对无人机辅助无线网络，本文提出基于距离的联合 NOMA 用户配对与资源分配方法及两种节点配对策略，以提升下行公平吞吐量和资源利用效率。
2022-12-24 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Transmission in a Wireless Relay Network based on Flow Management
提出了一种通用多节点半双工无线中继网络的协作传输设计。假设节点以半双工模式操作，并且信道信息在节点处可用。所提出的设计涉及到解决一个凸流优化问题的图形模型的中继网络。在此基础上提出了一种更简单的广义链路选择协议。建议的流量优化协议和广义链路选择协议，以实现最佳的分集复用折衷（DMT）的中继网络。此外，仿真结果量化的差距所提出的协议的性能和最大流量最小切割类型的界限，中断概率。
2009-11-16 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff of Asynchronous Cooperative Diversity in Wireless Networks
中继节点的同步是无线网络中利用协作分集的一个重要而关键的问题。本文提出了两种异步协作分集方案，即分布式延迟分集和异步空时编码协作分集方案。在整体分集复用（DM）的权衡功能方面，我们表明，提出的独立编码的分布式延迟分集和异步空时编码的合作分集方案实现了相同的性能同步空时编码的方法，需要一个准确的符号级定时同步，以确保从不同的中继节点到达目的地的信号是完美的同步。这表明，即使在中继节点之间存在竞争的情况下，也能保持分集阶数。此外，当所有中继节点都成功解码源信息时，异步空时编码方法能够实现比同步方案更好的DM权衡，并且就DM权衡而言，与通过并行衰落信道传输信息等效。我们的研究结果表明，充分利用空时自由度在多天线系统中采用异步空时码，即使在频率平坦衰落信道的好处。此外，它示出异步空时编码系统能够实现更高的互信息比同步空时编码系统的任何有限的信号噪声比（SNR）时，适当地选择基带波形。
2007-08-08 cs.IT math.IT
Study of Buffer-Aided Space-Time Coding for Multiple-Antenna Cooperative Wireless Networks
在这项工作中，我们提出了一个自适应缓冲区辅助空时编码方案的合作无线网络。最大似然接收机和可调码向量被认为是受功率约束的放大和转发合作策略。每个多天线中继器配备有缓冲器，并且能够在将接收到的符号转发到目的地之前存储它们。我们还提出了一种自适应中继选择和优化算法，在每个链路的瞬时信噪比计算和比较在目的地。在每个中继的反馈信道获得的可调码矢量被用来形成空时编码矢量，实现比标准方案更高的编码增益。提出了一种随机梯度算法来计算可调码矢量的参数，降低了计算复杂性。仿真结果表明，所提出的缓冲区辅助方案和算法获得的性能增益比现有的方案。
2015-07-04 cs.IT math.IT
Cooperative Jamming for Wireless Physical Layer Security
协同干扰是最近提出的一种用于在存在窃听者的情况下提高无线网络的基于物理层的安全性的方法。当源向其目的地发送其消息时，中继节点发送干扰信号以在窃听者处产生干扰。在本文中，被认为是一个场景中，中继配备有多个天线。提出了一种新的系统设计方案，通过确定信源和中继的天线权值和发射功率，使得系统的保密率在总发射功率约束下最大化，或者在保密率约束下最小化.由于这些问题的最优解很难获得，因此提出了次优封闭形式解，该解引入了额外的约束，即，干扰信号在目的地完全无效。
2009-07-28 cs.IT math.IT
Full-Duplex Cooperative Cognitive Radio Networks with Wireless Energy Harvesting
提出并分析了一种新的具有无线能量收集功能的全双工协作认知无线电网络。我们认为次级接收器配备有FD无线电并且充当FD混合接入点（HAP），其旨在从其相关联的EH次级发射器（ST）收集信息并且中继信号。假设ST配备有EH单元和可充电电池，使得其可以从由主发射器（PT）和HAP发射的射频（RF）信号收集和积累能量。我们开发了一种新的合作频谱共享（CSS）协议所考虑的系统。在所提出的协议中，由于其FD能力，HAP可以同时接收PT的信号并发送能量承载信号以给ST充电，或者同时转发PT的信号并接收ST的信号。我们推导出解析表达式的可实现的吞吐量的主要和次要的链接通过表征的ST电池的动态充电/放电行为作为一个有限状态马尔可夫链。我们提出的数值结果来验证我们的理论分析，并证明了所提出的协议的优点，其非合作对应。
2017-03-20 cs.IT math.IT
Improving Physical-Layer Security in Wireless Communications Using Diversity Techniques
由于无线电传播的广播性质，未经授权的使用者很容易偷听无线传输以进行截取，因此极易受到窃听攻击。为此，物理层安全正在成为一个有前途的范例，以保护无线通信免受窃听攻击，通过利用无线信道的物理特性。传统的人工噪声产生和波束形成技术通常需要消耗额外的功率来产生人工噪声，并且波束形成器的设计具有很高的实现复杂度。我们提出了几种多样性的方法来提高无线物理层的安全性，包括多输入多输出（MIMO），多用户分集和合作分集。为了说明通过多样性的安全性的改善，我们提出了一个案例研究，利用合作中继，以协助从源到目的地的信号传输，同时抵御窃听攻击。本文从保密容量和截获概率两个方面分析了协作中继传输在瑞利衰落环境下的安全性能。结果表明，随着中继节点数目的增加，协作中继传输的保密容量和截获概率都有显著提高，这说明利用协作分集技术可以提高物理层的安全性.
2014-05-15 cs.IT math.IT
Intercept Probability Analysis of Cooperative Wireless Networks with Best Relay Selection in the Presence of Eavesdropping Attack
由于无线介质的广播特性，无线通信极易受到窃听攻击。物理层安全是利用无线信道的物理特性来防止窃听者窃听的一种新的安全模式，近年来受到了广泛的关注。在本文中，我们考虑的物理层安全的协作无线网络中的多个解码和转发（DF）中继和研究的最佳中继选择存在窃听攻击。为了比较的目的，我们还研究了传统的直接传输没有中继和传统的最大最小中继选择。推导了直接传输和传统最大最小中继选择的截获概率表达式，并提出了瑞利衰落信道下的最佳中继选择方案。数值结果表明，所提出的最佳中继选择方案严格优于传统的直接传输和最大最小中继选择方案的拦截概率。此外，随着中继节点数目的增加，传统的最大最小中继节点选择方案和最佳中继节点选择方案的截获概率均显著降低，显示出利用多个中继节点对抗窃听攻击的优势.
2013-05-09 cs.IT math.IT
Broadcast Analysis for Large Cooperative Wireless Networks
当节点采用合作时，节点将其消息广播到整个无线网络的能力被考虑。我们采用的渐近分析，使用扩展的随机网络设置，并表明广播性能强烈依赖于介质的路径损耗指数。特别地，随着随机网络的大小增长，一维网络中的广播的概率对于大于1的路径损耗指数变为零，并且对于小于1的路径损耗指数变为非零值。在二维网络中，路径损耗指数分别大于和小于2时也会观察到相同的行为。
2011-04-16 cs.IT cs.NI math.IT
Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access with Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
在本文中，同时无线信息和功率传输（SWIPT）的非正交多址（NOMA）网络中，用户是空间随机定位的应用进行了研究。提出了一种新的协作式SWIPT NOMA协议，在该协议中，靠近源的近NOMA用户作为能量收集中继来帮助远NOMA用户。由于用户的位置对性能有很大的影响，提出了三种基于用户到基站的距离的用户选择方案。为了表征所提出的选择方案的性能，中断概率和系统吞吐量的封闭形式的表达式。这些分析结果表明，使用SWIPT不会危及分集增益相比，传统的NOMA。所提出的结果证实，机会使用节点位置的用户选择可以实现低中断概率和提供优越的吞吐量相比，随机选择方案。
2015-11-09 cs.IT math.IT
Efficient Coded Cooperative Networks with Energy Harvesting and Wireless Power Transfer
研究了采用能量收集和无线能量传输的多用户多中继网络离线能量管理的最优方案。具体地说，用户能够在连续的传输中收集和传输能量，尽管他们没有固定的能量供应。同时，在中继处对用户的消息进行网络编码，以使得能够与源节点以独立但不一定同分布（i.n.i.d.）Nakagami- $m$衰落信道。因此，同时进行两级合作，即，开展信息、能源合作。能量效率（EE）的约束下的能源因果关系和预定义的中断概率阈值的最大化的问题，制定和被证明是非凸的。利用分式规划和几何规划，提出了一种基于凸形的迭代算法来有效地求解该问题。在此基础上，研究了中继节点位置和无线能量传输效率对能量分配和能量协作的影响，并与现有方案进行了性能比较，结果表明所提出的能量协作策略能够更有效地管理能量。
2016-09-27 cs.IT math.IT
Diversity and Degrees of Freedom of Cooperative Wireless Networks
具有多个天线的无线衰落网络通常从两个不同的角度-中断特性和遍历容量特性-进行信息理论研究。网络中断特性的一个关键参数是多样性，而遍历容量的一阶指标是自由度（DOF），它是容量表达式中的前对数系数。在本文中，我们提出了最大流最小割型定理计算任意单源单汇多天线网络的多样性和自由度。我们还表明，放大和转发协议是足以实现这一点。自由度的特点是使用一个确定性的无线网络的容量最近发现，我们发现，多样性的结果很容易扩展到多源多汇网络和评估的自由度多播在单源多汇网络。
2008-02-13 cs.IT math.IT
Incremental Redundancy Cooperative Coding for Wireless Networks: Cooperative Diversity, Coding, and Transmission Energy Gain
研究了一种适用于无线网络的增量冗余协作编码方案。为了利用空间分集的好处，我们提出了一个基于簇的协作策略的准静态瑞利衰落信道模型和基于网络的几何距离配置文件。我们的计划，提高了网络的性能，通过嵌入一个IR合作编码方案到现有的非合作路由。更准确地说，对于每一跳，我们形成一个协作集群的M-1节点之间的（跳）发送方和（跳）目的地。使用母码对所发送的消息进行编码，并将其划分为对应于M个时隙中的每个时隙的M个块。在第一个时隙中，（跳）发送方通过发送第一个块来广播其信息，并且其助手尝试中继此消息。在剩余的时隙中，剩余的M-1个块中的每一个或者通过已经成功解码消息的助手发送，或者直接由（跳）发送器发送，其中动态调度基于来自集群的基于ACK的反馈。通过使用强大的好代码（例如，Turbo码、LDPC码和Raptor码），其性能的特征在于阈值行为，我们的方法不仅通过协作分集效益而且通过编码优势来提高多跳路由的可靠性。基于最大似然解码的帧出错率（FER）的一个新的简单阈值界，对该方案的分集和编码增益进行了研究。平均FER上限和它的渐近（在大信噪比）版本推导出作为平均衰落信道信噪比和码阈值的函数。
2007-02-17 cs.IT math.IT
Algorithmic Aspects of Energy-Delay Tradeoff in Multihop Cooperative Wireless Networks
研究了时延受限的协作多跳无线网络中的能量有效传输问题。协作多跳方案的组合性质使得很难设计有效的多项式时间算法来决定哪些节点应该参与协作，以及它们应该何时以及以什么功率发送。在这项工作中，我们在无记忆网络中解决了这个问题，有或没有延迟约束，即，服务质量保证。我们分析了广泛的设置，包括单播，组播和广播，和两个主要的合作方法，即：能量积累（EA）和互信息积累（MIA）。我们提供了一个广义的算法制定的问题，包括所有这些情况下。我们调查的EA和MIA在我们的广义配方的相似性和差异。我们证明了广播和多播问题，在一般情况下，不仅NP困难，而且O（log（n））不可逼近。我们把这些问题分为三个部分：排序，调度和功率控制，并提出了一种新的算法，给定一个排序，可以最优地解决联合功率分配和调度问题在多项式时间内同时进行。我们进一步表明，经验表明，这种算法结合使用的Dijkstra的最短路径算法产生接近最佳的性能在典型的设置中的顺序推导。对于单播的情况下，我们证明，虽然问题仍然NP难与MIA，它可以解决最佳的，在多项式时间内使用EA。我们进一步使用我们的算法研究数值延迟和功率效率之间的权衡在合作广播和比较EA与MIA的性能以及我们的合作算法的性能与智能非合作算法在广播设置。
2011-12-29 cs.DS cs.IT math.IT
Secure Data Transmission in Cooperative Modes: Relay and MAC
云中的合作为5G无线网络提供了一种有前途的技术，支持更高的数据率。通过无线云传输数据的安全性可能会对设备造成限制;是否合作。因此，我们的目标是提供分析框架的物理层上的安全性，这样的设置，并定义与合作体现在小尺寸的无线云的约束。在本文中，两个合法的发射机爱丽丝和约翰合作，以增加由他们共同的合法接收机鲍勃，其中一个窃听者，夏娃存在的可靠传输速率。我们提供了可实现的安全数据传输速率与合作中继，当没有合作存在创建一个多址接入信道（MAC）。本文考虑了不同的合作场景的分析：有两个中继设备的合作场景，没有中继的合作场景，非合作场景，从一方的合作。我们推导出最优功率分配的解析表达式，最大限度地提高可实现的保密率的不同的情况下，可实现的保密率的合作的影响进行了分析。我们提出了一种分布式算法，允许设备选择是否合作或不合作，并选择他们的最佳功率分配的基础上选择的合作框架。此外，我们还定义了距离约束，以加强无线云中设备之间的合作。
2014-05-14 cs.IT math.IT
Optimal Stochastic Coordinated Beamforming for Wireless Cooperative Networks with CSI Uncertainty
在信道状态信息（CSI）不确定的情况下，无线协作网络的传输优化和资源分配是一个重要而又具有挑战性的问题。在本文中，我们建立了一个通用的随机协调波束形成（SCB）的框架，提供灵活的信道不确定性建模，同时保证最优的传输策略。我们采用了一般的随机模型CSI的不确定性，这是适用于各种实际情况。SCB问题原来是一个联合机会约束规划（JCCP），是众所周知的是非常棘手的。针对以往求解JCCP的算法只能找到可行的次优解的问题，提出了一种新的具有最优性保证的随机DC（Difference-of-Convex）规划算法，该算法可以作为评价启发式算法和次优算法的基准.关键的观察是，高度棘手的概率约束可以等效地重新表述为DC约束。这进一步使得高效算法能够实现最优性。仿真结果表明了该算法的收敛性、保守性、稳定性和性能增益。
2014-06-27 cs.IT math.IT
Cooperative Communication Based on Random Beamforming Strategy in Wireless Sensor Networks
针对大规模传感器网络中传感器观测数据向融合中心传输的问题，提出了一种两阶段协作通信策略和最优功率分配策略。中断概率被用来评估所提出的系统的性能。仿真结果表明：1）在低信噪比条件下，该系统在不相关慢衰落瑞利信道中的性能优于多输入多输出系统; 2）在给定传输速率和总传输信噪比的情况下，存在一个最优功率分配，使得中断概率最小; 3）在相关慢衰落Rayleigh信道中，信道相关性对系统性能的影响与相关程度成线性关系。
2012-08-21 cs.IT cs.NI math.IT
Space-Time Hierarchical-Graph Based Cooperative Localization in Wireless Sensor Networks
研究表明，在GPS定位性能较差的情况下，合作定位能够提高定位精度和覆盖范围。然而，由于其潜在的过度的计算复杂性，在撰写本文时，合作定位的应用在实践中仍然有限。在本文中，我们解决了无线传感器网络中的有效合作定位问题。提出了一种基于时空层次图的快速收敛代理节点定位方法。与传统方法相比，该方法利用时空层次模型将Agent节点划分为不同的层次，并逐步估计Agent节点的位置。特别地，在考虑位置信息的质量的基础上构思信息传播规则。根据该规则，信息总是从上层传播到某个较低的层，并在每一层上进一步优化消息传递过程。因此，可以减轻潜在的错误传播。此外，位置估计和位置广播都由传感器节点执行。此外，传感器激活机制的构思，这是能够显着降低的能量消耗和网络流量开销引起的定位过程。分析和数值计算结果表明，我们的时空层次图为基础的合作定位方案的优越性的基准计划考虑。
2015-09-08 cs.IT math.IT
Wireless Powered User Cooperative Computation in Mobile Edge Computing Systems
本文研究了一种无线供电的移动边缘计算（MEC）系统，其中专用能量发射器（ET）使用射频（RF）信号启用无线功率传输（WPT）为无线设备充电，以实现可持续计算。在这样的系统中，我们提出了一种新的用户合作的方法来提高主动设备的计算性能，其中周围的空闲设备被启用作为助手，使用他们的机会主义收获的无线能量从ET，以帮助远程执行活动用户的计算任务。特别是，我们考虑一个基本的情况下，一个用户（计算任务执行）和多个助手，其中用户可以分区的计算任务分为不同的部分，本地执行和计算卸载到助手，分别。用户和助手都受到所谓的能量中性约束，使得他们的能量消耗不超过从ET收集的相应能量。在这种设置下并考虑基于频分多址（FDMA）的计算卸载协议，我们最大化计算速率（即，特定时间块上的计算比特数），以及用户和助手处的通信和计算资源分配。通过利用拉格朗日对偶方法，我们提出了这个问题的最优解的半封闭形式。数值结果表明，所提出的无线供电用户合作计算的设计显着提高了计算速度的用户，相比传统的计划，没有这样的合作。
2018-09-05 cs.IT math.IT
A Stochastic Geometry Analysis of Large-scale Cooperative Wireless Networks Powered by Energy Harvesting
能量收集是一种实现绿色、可持续和自主无线网络的技术。在本文中，考虑了一个大规模的无线网络与能量收集发射机，其中一组发射机形成一个集群，以合作服务于一个期望的接收机中的干扰和噪声。为了表征链路级的性能，封闭形式的表达式推导出在接收器的传输成功概率的关键参数，如节点密度，能量收集参数，信道参数，和集群大小，对于一个给定的集群几何形状。分析进一步扩展到表征网络级的性能指标，捕获链路质量和接收器的分数之间的权衡服务。数值模拟验证了分析模型的准确性。提供了一些有用的见解。例如，虽然更多的合作有助于提高链路级性能，但网络级性能可能会随着群集大小而降低。数值结果表明，较小的集群大小（通常为3或更小）优化了网络级性能。此外，可以利用相对小的能量缓冲来提取实质性性能。此外，在足够密集的网络中，具有大的能量缓冲器的效用随着能量收集率以及集群大小而增加。
2015-11-11 cs.IT math.IT
Lifetime Improvement of Wireless Sensor Networks by Collaborative Beamforming and Cooperative Transmission
延长电池供电设备的网络寿命是无线传感器网络中允许分布式节点之间不间断信息交换的关键设计问题。协作波束形成（CB）和协作传输（CT）最近已经作为新的通信技术出现，其使得能够实现和利用协作/协作节点之间的有效资源共享。在本文中，我们寻求最大限度地提高传感器网络的生命周期，使用新的想法，靠近的节点可以使用CB/CT，以减少负载，甚至避免数据包转发请求的节点，有关键的电池寿命。首先，我们研究CB/CT的有效性，以提高信号强度在一个遥远的目的地使用能量在附近的节点。然后，一个2D磁盘的情况下进行分析，以评估所产生的性能改善。对于一般的网络，如果信息产生率是固定的，新的路由问题被制定为一个线性规划问题，否则，路由的成本是动态调整的剩余能量的量和CB/CT的有效性。从分析和仿真结果可以看出，所提出的计划可以提高约90%的寿命在2D磁盘网络和一般网络的约10%，相比现有的计划。
2007-04-25 cs.IT math.IT
Secure Wireless Powered and Cooperative Jamming D2D Communications
本文研究了存在多个窃听者的安全无线供电的设备到设备（D2D）通信网络，其中蜂窝网络中的混合基站（BS）不仅为D2D发射机无线地提供功率以保证D2D网络的功率效率，而且还充当协作干扰机（CJ）以干扰窃听者。蜂窝和D2D网络可以属于不同的服务提供商，这意味着D2D发射机将需要为混合BS释放的能量服务付费以保证安全的D2D通信。为了利用BS和D2D发射机之间的分层交互，我们首先制定了基于Stackelberg博弈的能量交易方案，其中考虑了二次能量成本模型。然后，一个非能源交易的Stackelberg游戏的基础上，研究了BS和D2D用户的角色颠倒。作为比较，我们也制定和解决的社会福利优化问题。我们推导出的封闭形式的Stackelberg均衡的制定游戏和社会福利优化问题的最优解。仿真结果验证了我们提出的方案，突出了蜂窝和D2D网络之间的能量交易交互的重要性。
2018-03-13 cs.IT math.IT
