Relay-Assisted Partial Packet Recovery with IDMA Method in CDMA Wireless Network
自动重传请求（ARQ）是无线网络中实现数据包可靠传输的有效技术。然而，在ARQ中，分组中只有少数错误比特将导致整个分组在接收机处被丢弃。在这种情况下，在接收到的数据包中重复正确的位是浪费的。部分包恢复只重传不可靠的解码比特，以增加网络的吞吐量。此外，基于交织多址接入（IDMA）的协作传输可以通过多个不同位置的中继同时为多个源获得分集增益。通过研究中继站和目的站之间的信道分集，提出了一种基于中继站的CDMA无线网络部分数据包恢复算法，以提高系统的吞吐量。在该方案中，异步IDMA迭代码片的多用户检测被用作多个部分恢复的方法，它可以是一个补充，在当前的CDMA网络。置信度值的概念被应用于检测不可靠的解码比特。根据不可靠解码比特的位置，采用基于代价评估的递归算法来确定反馈策略。从而得到代价最小的反馈请求。仿真结果表明，与传统的ARQ方案相比，该方案的吞吐量性能得到了显著的提高。在我们的模拟中提供了我们的计划的上限。此外，我们展示了继电器的位置如何影响性能。
2010-04-15 cs.IT math.IT
Joint Iterative Power Adjustment and Interference Suppression Algorithms for Cooperative DS-CDMA Networks
本文针对采用多中继和放大前向协作策略的DS-CDMA网络，提出了联合迭代功率分配和干扰抑制算法。我们提出了一个联合约束优化框架，该框架考虑了中继器之间的功率水平分配受到个人和全球功率约束和干扰抑制的线性接收机的设计。我们推导出约束的最小均方误差（MMSE）的参数向量，确定最佳的功率电平跨越中继和线性接收机的参数表达式。为了有效地解决所提出的优化问题，我们开发了递归最小二乘（RLS）算法的自适应联合迭代功率分配，接收机和信道参数估计。仿真结果表明，所提出的算法获得了显着的增益，在现有的方案的性能和容量。
2013-04-08 cs.IT math.IT
Joint Optimal Design for Outage Minimization in DF Relay-assisted Underwater Acoustic Networks
这封信最大限度地减少中断概率在一个单一的解码和转发（DF）中继辅助水声网络（UAN）没有直接的源到目的地的链路可用性。具体而言，提出了一种中继定位和分配功率的源和中继的联合全局优化设计。对于分析的见解，一个新的低复杂度的紧密近似方法也提出了。选定的数值结果验证了分析和量化的比较收益实现最优功率分配（PA）和中继放置（RP）策略。
2018-05-22 cs.IT math.IT
Blind Interference Suppression and Power Adjustment with Alternating Optimization for Cooperative DS-CDMA Networks
本文针对具有多中继和译码转发协议的DS-CDMA网络，提出了盲联合干扰抑制和功率分配算法。提出了一种基于组功率约束的中继间联合功率分配方案和干扰抑制线性接收机设计方案。一个代码约束的常数模（CCM）设计的接收滤波器和功率分配向量的盲信道估计器。为了有效地解决所提出的优化，交替优化策略与递归最小二乘（RLS）型算法估计的接收机，功率分配和信道的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的增益在现有的计划的容量和性能。
2013-04-08 cs.IT math.IT
Study of Buffer-aided physical-layer network coding with ML and MMSE linear code designs for cooperative DS-CDMA systems
在这项工作中，我们提出了缓冲区辅助物理层网络编码（PLNC）技术的合作直接序列码分多址系统。在所提出的缓冲区辅助PLNC方案中，采用中继对选择算法来获得具有最佳性能的中继对和缓冲区条目中的分组以及用于数据传输的相关联的链路组合。我们还设计了PLNC计划的基础上设计的线性网络编码矩阵，使用最大似然和最小均方误差的标准，以产生网络编码的符号发送到目的地。仿真结果表明，所提出的技术显着优于现有技术。
2017-07-20 cs.IT math.IT
To Relay or not to Relay: Open Distance and Optimal Deployment for Linear Underwater Acoustic Networks
现有的工作已经广泛地研究了一些特殊中继分布下的中继辅助水声网络，例如，等距和矩形网格。在本文中，我们研究了两个基本问题，在什么条件下中继应该部署和部署它，如果必要的能量和延迟性能的线性水声网络。为了解决这两个问题，我们首先精确地近似复杂的有效带宽和发射功率在对数域制定一个能量最小化问题。通过分析公式，我们发现了一个临界传输距离，定义为开放距离，并明确表明，中继不应该部署，如果传输距离小于开放距离，否则应该。最重要的是，我们推导出一个封闭的形式和易于计算的表达式的开放的距离，也严格证明了最佳的放置位置是在中间点的链路时，中继应该被引入。此外，虽然本文认为线性两跳中继网络作为第一步，我们推导的结果可以应用于构建节能和延迟友好的多跳网络。仿真结果验证了我们的理论分析，并表明，适当地引入中继可以显着降低网络的能量消耗几乎没有增加端到端的延迟。
2018-01-11 cs.IT math.IT
Underwater Optical Communication System Relayed by $α-μ$ Fading Channel: Outage, Capacity and Asymptotic Analysis
研究了水下光通信系统，该系统由单个解码转发（DF）中继器通过指数广义伽马分布（EGG）中继到最终目的地。具体地，某个终端设备通过水下无线光链路（UWO）将数据发送到附近的中继器中，该中继器利用所谓的蓝色激光技术将接收到的信号的解码（和调制）版本发送到远程目的地。假设RF链路遵循广义$α-μ$分布;其包括作为特殊情况的许多分布，例如，瑞利在另一方面，UWO链路被假定为遵循最先进的指数广义伽马分布（EGG），这是最近提出的水下光学湍流模型。在假设采用外差检测技术的情况下，推导了系统中断概率、平均出错率和遍历容量的闭式表达式。此外，渐近中断表达式获得更多的性能见解。结果表明，在水下湍流条件较弱的情况下，高速水下通信系统可以获得较高的可达速率。此外，在弱光湍流环境下，射频链路对中断性能起主导作用，而在强光湍流环境下，UWO链路对中断性能起主导作用。
2019-11-11 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Iterative Power Allocation and Linear Interference Suppression Algorithms in Cooperative DS-CDMA Networks
本文提出了一种联合迭代功率分配和干扰抑制算法，用于扩频网络，该网络采用多跳和放大转发协作策略，用于上行链路和下行链路。我们提出了一个联合约束优化框架，该框架考虑了中继器之间的功率水平分配受到个人和全球功率约束和干扰抑制的线性接收机的设计。我们推导出约束的线性最小均方误差（MMSE）的参数向量，确定跨中继和线性接收机的最佳功率电平的表达式。为了解决所提出的优化问题，我们开发了具有成本效益的自适应联合功率分配算法，并估计接收机和信道的参数。的优化问题进行了分析，并表明，该问题可以有其凸性，通过适当选择的功率约束参数，这使得算法，以避免局部极小值的问题。研究的复杂性和所提出的算法的反馈通道的要求也包括完整性。仿真结果表明，所提出的算法获得了显着的增益，在现有的非合作和合作计划的性能和容量。
2013-01-01 cs.IT math.IT
Physical-Layer Security for Two-Hop Air-to-Underwater Communication Systems With Fixed-Gain Amplify-and-Forward Relaying
我们分析了一个安全的两跳混合射频（RF）和水下无线光通信（UWOC）系统使用固定增益放大转发（AF）中继。UWOC信道的建模使用统一的混合指数广义伽玛分布，考虑气泡和温度梯度的传输特性的综合影响。使用灵活的$α-μ$分布对合法和窃听RF信道进行建模。具体来说，我们首先推导出的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的接收信噪比（SNR）的混合RF和UWOC系统。在PDF和CDF表达式的基础上，推导出了保密中断概率（SOP）和保密容量非零概率（PNZ）的紧下界的封闭表达式，它们都用二元Fox $H$函数表示.为了利用这些解析表达式，我们推导出的SOP和PNZ的渐近表达式只使用初等函数。此外，我们使用渐近表达式来确定最佳的发射功率，以最大限度地提高能源效率。此外，我们深入调查的水平的气泡和温度梯度在UWOC信道的效果，并研究传输介质的非线性特性和多径集群的RF信道的保密性能的数量。最后，所有的分析进行了验证，使用Monte Carlo模拟。
2020-09-21 cs.IT math.IT
Signature Quantization in Fading CDMA With Limited Feedback
在这项工作中，我们分析了反向链路直接序列（DS）-码分多址（CDMA）的签名量化方案的性能。假设信道和干扰协方差的完美估计，接收机从签名码本中选择使干扰功率最小化或使期望用户的信号与干扰加噪声比（SINR）最大化的签名。对应于最佳签名的码本索引然后经由反馈信道以有限数量的比特被中继给用户。在这里，我们感兴趣的随机矢量量化（RVQ）码本，其中包含独立的各向同性分布的矢量的性能。假设任意的发射功率分配，我们考虑加性高斯白噪声（AWGN）信道首先没有衰落，随后，与多径衰落。在匹配滤波器和线性最小均方误差（MMSE）接收机的输出端，我们推导出相应的SINR在一个大的系统限制。数值例子表明，推导出的大系统的结果给出了一个很好的逼近有限大小的系统的性能和MMSE接收机实现接近单用户的性能，每个签名元素只有一个反馈比特。
2011-02-17 cs.IT math.IT
Direct Air-to-Underwater Optical Wireless Communication: Statistical Characterization and Outage Performance
针对浮标中继带来的安全与部署问题，本文研究无中继的直接空对水下光无线通信可行性，推导联合衰落信道下SNR的统计分布解析式，分析中断性能并通过仿真验证其相较中继系统的表现。
2022-04-28 cs.IT eess.SP math.IT
Review of Buffer-Aided Distributed Space-Time Coding Schemes and Algorithms for Cooperative Wireless Systems
在这项工作中，我们提出了缓冲区辅助分布式空时编码（DSTC）方案和中继选择算法的合作直接序列码分多址（DS-CDMA）系统。我们首先设计了一个中继对选择算法，可以形成中继对，然后选择最佳的中继之间的源中继阶段和中继目的地阶段根据信号干扰噪声比（SINR）的标准。然后在网络中引入配备有动态缓冲器的多个中继，这允许中继存储从源接收的数据，并等待直到最合适的时间进行传输。{贪婪中继对选择算法，然后开发，以减少当涉及大量中继时所需的穷举搜索的高成本。}所提出的技术有效地提高了传输的质量与可接受的延迟作为缓冲区大小是可调的。分析了所提算法的计算复杂性和时延，并对贪心算法进行了研究。仿真结果表明，所提出的动态缓冲区辅助DSTC方案和算法优于现有技术。
2016-09-30 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
Secrecy Outage Analysis of Energy Harvesting Relay-based Mixed UOWC-RF Network with Multiple Eavesdroppers
研究了双跳水下光通信射频网络在多个窃听者通过射频链路入侵的情况下的物理层安全性能。水下源和目的地之间的中间解码和转发中继节点将光信号转换为电形式，并在中继器从系统内的集成功率信标收集的能量的帮助下将其重新传输到目的地节点。源到中继链路（UOWC）遵循混合指数广义Gamma湍流与指向错误损害，而所有其余的链路（RF）进行$κ-μ$阴影衰落。关于入侵者的类型，这里考虑两种情况，即，合谋（\textit{Scenario-I}）和非合谋（\textit{Scenario-II}）的窃听者和安全中断概率的解析表达式，严格正保密容量的概率，和有效的保密吞吐量推导出封闭的形式为每个场景。此外，UOWC和RF信道参数以及检测技术对保密容量的影响进行了论证，在此之后，对所考虑的两种情况进行了比较，表明窃听者之间的勾结对保密吞吐量造成了最有害的威胁，但是在目的地和功率信标节点处采用分集以及外差检测可以获得更好的保密级别，而不是强度调制和直接检测技术。最后，所有推导出的表达式通过蒙特卡罗模拟证实。
2023-02-20 cs.IT eess.SP math.IT
Unified Performance Assessment of Optical Wireless Communication over Multi-Layer Underwater Channels
本文将多层垂直水下链路建模为级联信道，并统一使用广义Gamma（GG）、指数GG（EGG）、指数Weibull（EW）和Gamma-Gamma（ΓΓ）海洋湍流模型对水下光通信（UWOC）系统进行性能分析。本文推导了考虑独立和非全同（i.ni.d.）湍流模型和瞄准误差的零孔径瞄准模型。我们开发的性能指标考虑UWOC系统使用中断概率，平均比特出错率（BER），遍历容量与渐近表达式中断概率和平均BER。我们开发的建议系统的多样性顺序，以提供一个更好的洞察在高信噪比的系统性能。我们还集成了一个地面OWC（TOWC）的综合效应的广义马拉加大气湍流，雾引起的随机路径增益，和指向错误的UWOC链路使用固定增益放大转发（AF）中继通信。我们分析了混合TWOC和多层UWOC系统的性能，推导PDF，CDF，中断概率，平均误码率使用双变量福克斯H函数。我们使用蒙特卡罗模拟结果来验证我们的精确和渐近表达式，并证明了所考虑的水下UWOC系统使用基于测量的参数数据湍流海洋通道的性能。
2022-03-29 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Dual-Hop Underwater Wireless Optical Communication Systems over Mixture Exponential-Generalized Gamma Turbulence Channels
在这项工作中，我们提出了一个统一的框架的性能分析的双跳水下无线光通信（UWOC）系统的放大和转发固定增益中继气泡和温度梯度的存在下。在外差检测或强度调制与直接检测下操作，UWOC由统一混合指数-广义伽马分布建模，该分布是我们基于在室内实验室设置中进行的实验提出的，并且已被证明在所考虑的实验室信道场景下提供与测量数据的极好拟合。更具体地说，我们推导出的累积分布函数（CDF）和概率密度函数的端到端的信号噪声比（SNR）在确切的封闭形式的二元福克斯的H函数。基于此CDF表达式，我们提出了新的结果的基本性能指标，如中断概率，平均比特出错率（BER）的各种调制方案，和遍历容量。此外，在高信噪比下的中断概率和平均误码率得到了非常严格的渐近结果在简单的功能。此外，我们证明了双跳UWOC系统可以有效地减轻短距离和温度梯度和气泡引起的干扰，相比，单UWOC链路。所有的结果都通过基于计算机的Monte-Carlo模拟进行了验证。
2020-07-05 cs.IT math.IT
Maximizing Secrecy Rate of an OFDM-based Multi-hop Underwater Acoustic Sensor Network
在本文中，我们考虑了窃听攻击的多跳，水下声传感器网络（UWESTERN），其中包括$M+1$水下传感器，报告他们的感知数据，通过正交频分复用（OFDM）计划的汇节点在水面上。此外，由于附近存在被动恶意节点，传感器节点和汇聚节点之间的多跳水下声（UWA）信道容易在每一跳上的窃听攻击。因此，当前的问题是以在每一跳处使保密率最大化的方式进行（辅助/中继）节点选择（用于将数据转发到下一跳）以及功率分配（跨OFDM子载波）。为此，这个问题的节点选择和功率分配（NSPA）制定为一个混合的二进制整数优化程序，然后通过分解方法，并利用对偶理论与Karush-Kuhn-Tucker条件最优解决。我们还提供了一个计算效率高，次优的解决方案的NSPA问题，在那里我们重新制定它作为一个混合整数线性规划，并通过分解和几何方法解决它。此外，当UWA信道是多路径（而不仅仅是视线），我们调查一个额外的，基于机器学习的方法来解决NSPA问题。最后，我们计算了所有三种方案（最优、次优和基于学习）的计算复杂性，并进行了大量的模拟，以比较它们的性能，并与基线方案（为所有子载波分配相等的功率，并进行基于深度的节点选择）进行比较。简而言之，这项工作提出了各种（最优和次优）的方法，通过资源分配在协议栈的物理层提供信息理论的安全性。
2020-07-19 cs.IT math.IT
UAV-Assisted Underwater Sensor Networks using RF and Optical Wireless Links
水下传感器网络（Underwater Sensor Networks，UWSNs）的主要功能是从水下传感器节点（Underwater Sensor Node，SNs）收集数据，并在上行链路传输中将信息传送到地面接入点（AP），在下行链路传输中将数据从AP传送到SNs。在本文中，我们研究了一个三跳UWSN中，自主水下航行器（AUV）和无人机（UAV）的中继使SN和AP之间的端到端的通信。假设SN-AUV、AUV-UAV和UAV-AP链路分别通过水下光通信（UWOC）、自由空间光（FSO）和射频（RF）技术部署。针对AUV和UAV之间的FSO上行链路和下行链路传输提出了两种场景，受到水-空和空-水界面的影响：直接传输场景（RRS）和逆反射场景（RRS）。在给出信道模型及其统计特性的基础上，计算了UWSN的中断概率和平均误码率。此外，还提出了一种建立可靠稳定的AUV-UAV自由空间光通信的跟踪方法。通过数值计算，得出的结论是RSS方案的性能优于单载波的约200%（32%）和80%（17%）的中断概率（平均误码率），分别在上行链路和下行链路。它还表明，跟踪过程提供了平均480%和170%的改善网络的中断概率和平均BER，分别相比，对齐不良的FSO条件。通过Monte-Carlo模拟验证了结果。
2021-04-27 cs.IT eess.SP math.IT
Underwater and Air-Water Wireless Communication: State-of-the-art, Channel Characteristics, Security, and Open Problems
我们提出了第一个详细的调查水下和空气-水（A-W）无线通信网络（WCN），主要集中在安全挑战和对策提出的日期。为了阐述清楚，本调查文件主要分为两个部分。本文的第一部分重点介绍了最先进的水下和A-W WCN，其中我们概述了四种有前途的水下和A-W候选技术的优点和缺点：射频（RF），声学，光学和磁感应（MI），以及它们的信道特性。为此，我们还描述了A-W WCN的间接（中继辅助）和直接机制以及它们的通道特性。这为本文的第二部分奠定了基础，我们对大量报告了水下和A-W WCN许多不同配置的安全漏洞（以及可行的对策）的作品进行了全面的比较讨论。具体来说，我们提供了一个详细的文献综述的各种主动和被动的攻击，妨碍了水下和A-W WCN的机密性，完整性，认证和可用性。最后，我们强调了一些开放文献中的研究空白，并确定了安全相关的一些开放问题，为未来的工作。
2022-09-03 cs.CR cs.ET cs.IT
Enhancing Security of TAS/MRC Based Mixed RF-UOWC System with Induced Underwater Turbulence Effect
在第五代（5G）技术的商用部署之后，对第六代（6 G）网络的考虑引起了研究界的极大关注。研究人员认为，与5G类似，6 G技术必须以人为中心，高保密性和高数据率将是关键特征。这些挑战可以很容易地克服利用物理层安全技术在高频自由空间或水下光无线通信（UOWC）技术。但在长距离通信中，湍流分量会严重影响光信号，导致射频（RF）链路与光链路相结合的发明。本文研究了一个混合的RF-UOWC系统的保密性能，其中窃听者试图拦截RF通信。RF和光链路分别经历$η-μ$和混合指数广义伽马分布。为了跟上高数据率的光技术，我们利用天线选择方案在源和最大比合并分集在中继和窃听，而窃听者是不知道的天线选择方案。我们推导出平均保密容量，保密中断概率，严格正保密容量的封闭形式的表达式来证明系统参数对保密行为的影响。最后，通过Monte-Carlo模拟证实了表达式。
2021-11-21 cs.IT eess.SP math.IT
Tree-Structured Random Vector Quantization for Limited-Feedback Wireless Channels
我们考虑在多天线信道和码分多址（CDMA）系统中的签名矢量的发射波束形成矢量的量化。假设完美的信道知识，接收机选择发射机的矢量，最大限度地提高性能的随机矢量量化（RVQ）码本，其中包括独立的各向同性分布的单位范数矢量。量化的矢量然后经由速率受限的反馈信道被中继到发射机。RVQ码本需要穷举搜索来定位所选择的条目。为了减少搜索的复杂性，我们应用广义劳埃德或$k$维（kd）树算法来组织RVQ条目到一棵树。在所示的示例中，对于相同的性能，树结构（TS）RVQ的搜索复杂度可以比非结构化RVQ的搜索复杂度小几个数量级。我们还推导了TS-RVQ在大系统极限下的性能近似，它很好地预测了中等大小系统的性能。
2011-07-08 cs.IT math.IT
