Secure Communications in the Presence of a Buffer-Aided Wireless-Powered Relay With Self-Energy Recycling
我们考虑一个中继辅助的无线网络，其中能量收集缓冲器辅助中继节点由希望与其目的地通信的源节点的射频信号供电。我们提出了两个安全的合作协议的网络组成的源节点配备了一个数据缓冲区与它的目的地在存在一个缓冲区辅助中继节点和窃听者通信。我们提出的协议设计的基础上的信道状态信息和缓冲区的状态信息在源和中继节点。在我们的分析中，考虑到数据在源节点队列（缓冲区）和能量回收过程中的中继的突发性。此外，我们考虑到解码和信号处理电路的功耗限制。对于一个无限大小的电池在继电器的极限情况下，我们推导出一个充分条件的能量队列饱和。我们的数值结果表明，我们提出的协议的吞吐量增益。
2016-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Buffer Aided Relaying Improves Both Throughput and End-to-End Delay
由于系统吞吐量的提高，缓冲器辅助中继近年来引起了人们的广泛关注。然而，通常认为的副作用是在中继节点处的缓冲导致分组延迟的增加。在本文中，我们研究了缓冲中继对用户数据的端到端延迟的影响，从他们到达源的时间，直到交付到目的地。我们使用简单的讨论来提供对系统中数据包的整体等待时间的见解。通过研究伯努利分布信道条件，并使用直观的概括，我们得出结论，在中继使用缓冲区不仅提高了吞吐量，但具有讽刺意味的是，端到端的延迟以及。在实际系统中的计算机模拟证实了上述结果。
2015-03-09 cs.IT cs.NI math.IT
Achievable Rates of Buffer-Aided Full-Duplex Gaussian Relay Channels
我们推导出封闭形式的表达式的缓冲器辅助全双工（FD）多输入多输出（MIMO）高斯中继信道的可达速率。在应用自干扰抑制技术之后，FD中继仍然遭受残余自干扰（RSI）。我们调查两种情况下的一个慢RSI信道的RSI是固定的整个码字，和一个快速RSI信道的RSI从一个符号持续时间内的码字改变到另一个。我们表明，RSI可以完全消除慢RSI的情况下，FD继电器配备有缓冲器，而快速RSI不能被消除。对于固定速率的数据传输场景，我们推导出最佳的传输策略，应采取的源节点和中继节点，以最大限度地提高系统的吞吐量。我们通过模拟验证我们的分析结果。
2017-08-02 cs.IT cs.NI math.IT
TARCO: Two-Stage Auction for D2D Relay Aided Computation Resource Allocation in Hetnet
在异构蜂窝网络中，实现计算卸载的任务调度是最大的挑战之一。大多数工作集中于通过将宏小区用户设备（MUE）上的计算任务移动到远程云或小小区基站来减轻宏基站的沉重负担。但网络用户的自私性却很少被考虑。受云边缘计算的启发，本文提供了从宏小区用户到小小区基站的任务转移的激励。所提出的激励方案利用小小区用户设备来提供中继服务。计算卸载问题被建模为两阶段拍卖，其中具有共同社会特征的远程MUE可以形成一个组，然后通过小小区用户设备的中继购买小小区基站的计算资源。我们提出了一个名为TARCO的两阶段拍卖方案，以最大限度地提高网络中卖家和买家的效用。本文还论证了TARCO的真实性、个体理性和预算平衡性。此外，提出了两个算法，以进一步完善网络的社会福利的TARCO。大量的仿真结果表明，在平均效用MUE方面，TARCO比随机算法提高了约104.90%，而所提出的两种算法分别将TARCO的性能提高了28.75%和17.06%。
2017-11-10 cs.NI
Secret-Key-Aided Scheme for Securing Untrusted DF Relaying Networks
提出了一种新的安全传输方案，用于不可信解码转发（DF）中继网络。合法的源节点Alice在不可信的DF中继节点Charlie的帮助下将她的数据发送到合法的目的地节点Bob。为了在中继时隙期间保护来自Charlie的传输，使用先前在完全安全的时隙期间在Alice和Bob之间共享的秘密密钥码字来保护每个数据码字（即，当信道保密率为正时）。在Alice和Bob之间交换的秘密密钥比特存储在有限长度的缓冲器中，并在需要时用于保护数据传输。将秘密密钥缓冲区建模为一个排队系统，并分析了其马尔可夫链。我们的数值结果表明，我们提出的计划相对于基准的收益。此外，该方案实现了安全吞吐量的上限。
2017-06-12 cs.IT cs.NI math.IT
Relay-Aided Secure Broadcasting for Visible Light Communications
考虑可见光通信广播信道，其中发射器灯具在外部窃听者存在的情况下与两个合法接收器通信。部署多个可信协作半双工中继照明器以帮助保护传输的数据。发射器配备有单个灯具，包含多个发光二极管，接收节点配备有单个光电探测器，将所考虑的设置呈现为单输入单输出系统。传输受到幅度约束，以保持在发光二极管的动态范围内操作。在这种幅度约束下，推导出了多接收器窃听信道的可扩展保密率区域，首先是没有中继的直接传输，然后是多中继方案：合作干扰，解码转发和放大转发。在发射机和中继器处使用具有统一信令的叠加编码。此外，对于每个中继方案，在中继节点处仔细设计安全波束成形向量，以便伤害窃听者和/或使合法接收器受益。所提出的中继方案，与安全的波束成形，在直接传输的优势。它还表明，最佳的中继方案取决于窃听者是如何远离发射机和中继，中继的数量，以及它们的几何布局。
2019-01-11 cs.IT cs.NI eess.SP
A Novel Relay-Aided Transmission Scheme in Cognitive Radio Networks
在认知无线电网络中，当主传输上引起的干扰有限时，允许未授权的次用户与授权的主用户共享频谱。在本文中，我们提出了一种新的协作传输方案的认知无线电网络中的中继节点是能够帮助的主要和次要的传输。我们推导出精确的封闭形式和上限表达式的条件下的主要和次要的中断概率在瑞利衰落信道。此外，我们提出了一个简单的功率分配算法。最后，使用数值评估和仿真结果，我们展示了我们的合作传输方案在提高二次中断概率，而不损害主要的潜力。
2011-09-13 cs.IT cs.NI math.IT
Cross-layer Theoretical Analysis of NC-aided Cooperative ARQ Protocols in Correlated Shadowed Environments (Extended Version)
在本文中，我们提出了一个跨层的分析模型的研究网络编码（NC）为基础的自动重传请求（ARQ）媒体访问控制（MAC）协议在相关的慢衰落（阴影）的环境中，其中两个终端节点的中继集群的协助下交换数据包。我们工作的目标有三个：i）提供用于估计关键网络参数的一般物理（PHY）层理论表达式（即，网络中断概率和活动中继集的预期大小），其可应用于双向通信，ii）为了说明这些表达式如何被结合到上层的理论模型中（即，MAC），和iii）研究最近提出的NC辅助协作ARQ（NCARQ）MAC协议在相关阴影条件下的性能。广泛的蒙特卡罗实验已经进行了验证的效率，开发的分析模型，并调查NCCARQ的现实表现。我们的研究结果表明，活跃的中继的数量是独立的阴影相关的无线链路，并揭示有趣的吞吐量和能源效率之间的权衡，突出跨层方法的重要性评估的合作MAC协议。
2014-08-26 cs.NI
Resource Allocation Under Channel Uncertainties for Relay-Aided Device-to-Device Communication Underlaying LTE-A Cellular Networks
蜂窝网络中的设备到设备（D2D）通信允许具有本地通信需求的两个蜂窝设备之间的直接传输。由于未来移动网络中自治异构设备的数量不断增加，需要一种高效的资源分配方案来最大化网络吞吐量并实现更高的频谱效率。在本文中，网络集成D2D通信信道不确定性下的性能进行了研究，其中D2D业务进行通过中继节点。针对多用户多中继网络，提出了一种鲁棒的分布式资源分配算法，在其他中继节点干扰和链路增益不确定的情况下，以网络总速率最大化为目标.一个优化问题，制定在中继分配无线电资源，以最大限度地提高端到端的速率，以及满足服务质量（QoS）的要求，蜂窝和D2D用户设备的总功率约束。每一个不确定的参数建模的估计值和有界值之间的有界距离。我们证明了鲁棒性问题是凸的，并采用梯度辅助对偶分解算法以分布式方式分配无线电资源。最后，为了降低鲁棒性的成本，定义为减少可实现的和速率，我们利用\textit{chance constraint approach}，以实现鲁棒性和最优性之间的权衡。数值结果表明，存在距离阈值，当与D2D对等体之间的直接通信相比时，超过该距离阈值，中继辅助的D2D通信显著地改善了网络性能。
2014-01-26 cs.IT cs.NI math.IT
A Simple Cooperative Diversity Method Based on Deep-Learning-Aided Relay Selection
German Research Centre for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心（DFKI））；University of Kaiserslautern（凯泽斯劳滕大学）
在慢衰落信道中，协作中继选择（ORS）是移动节点实现协作分集的一种简单而有效的方法。然而，在快时变信道中，过时的信道状态信息（CSI）所引起的最佳中继的错误选择大大降低了其性能。随着高移动性应用的激增以及5G及以后系统中更高频段的采用，过时CSI的问题将变得更加严重。因此，设计一种新的协作方法，不仅适用于慢衰落，而且快衰落是越来越重要的。为此，我们开发并分析了一种深度学习辅助的协作方法，即本文中的预测中继选择（PRS）。该算法通过衰落信道预测显著提高信道状态信息的质量，同时保持了ORS的简单性，通过选择单个机会中继，避免了多中继协调和同步的复杂性。从中断概率和信道容量两个方面进行的信息论分析和数值计算结果表明，PRS在慢衰落无线环境中实现了全分集增益，在快衰落信道中性能明显优于现有方案。
2021-02-05 cs.AI cs.IT cs.LG
Relay Assisted Device-to-Device Communication: Approaches and Issues
5G和未来无线通信的使能技术吸引了工业和研究界的兴趣。这样的技术之一是设备到设备（D2D）通信，其利用用户邻近度来提供频谱效率、能量效率和增加的吞吐量。数据卸载、公共安全通信、上下文感知通信和内容共享是D2D通信的一些用例。取决于D2D设备之间的信道的性质，D2D通信可以是直接的或通过中继。除了干扰问题之外，中继辅助D2D通信的关键挑战是在维持蜂窝用户的QoS要求的同时将中继适当地分配给D2D对。在这篇文章中，中继辅助D2D通信的审查和研究问题突出。我们还提出了匹配理论与不完全信息的中继分配考虑的不确定性，中继的移动性介绍的设置。
2018-09-27 cs.NI
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
Novel Subcarrier-pair based Opportunistic DF Protocol for Cooperative Downlink OFDMA
提出了一种新的基于子载波对的机会DF协议，用于解码转发（DF）中继辅助的协作下行OFDMA传输。具体地说，用户消息比特在两个连续的等持续时间时隙中发送。第一时隙中的子载波可以与第二时隙中的子载波配对，用于到用户的DF中继辅助传输。特别地，源和中继器可以同时发送以在第二时隙中的子载波处实现波束成形以用于中继器辅助传输。在第一或第二时隙中的每个不成对的子载波由源用于直接传输到用户，而无需中继的辅助。该协议在总功率约束条件下，解决了总速率最大化资源分配（RA）问题.结果表明，新的协议导致的最大和速率大于或等于一个基准，这不允许源实现波束成形的子载波在第二个时隙的中继辅助传输。然后，开发多项式复杂度RA算法以找到（至少近似地）最优资源分配（即，源/中继功率、子载波配对和对用户的分配）。数值实验表明，新的协议可以导致更大的和率比基准。
2013-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
Trusted and Secured D2D-Aided Communications in 5G Networks
即将到来的第五代（5G）系统的设计应满足管理人类和机器产生的不断增加的流量的严格要求，同时保证数据安全。在将5G变为现实的使能技术中，设备到设备（D2 D）和多播肯定会发挥关键作用，因为它们能够大大提高网络资源利用率，并解决需要向大量设备交付相同内容的新兴用例。D2 D通信可以通过减小多播覆盖区域并利用适当选择的中继节点作为朝向具有更差信道条件的用户的数据转发器来帮助改进传统的点到多点传输。然而，安全问题对于D2 D连接甚至更具挑战性，因为数据交换直接发生在邻近的节点之间。为了提高面向5G的网络中传输流量的性能和安全性，本文设计了SeT-D2 D（安全和信任D2 D），根据该模型，利用直接交互和社会感知参数推断出的可信度来正确选择中继节点。我们的研究的主要贡献包括在引入一个模型，用于评估网络节点的可信度和实施的安全机制，以保护在D2 D通信中传输的数据和所涉及的用户的隐私。仿真结果表明，该方法能够有效地选择中继节点，从而提高网络性能。
2021-10-07 cs.NI
Retrospective Interference Regeneration Schemes for Relay-Aided K-user MIMO Downlink Networks
为了适应物联网（IoT）的爆炸性增长，正在研究将干扰对齐（IA）并入现有的多址（MA）方案中。然而，当将其应用于MIMO网络以提高系统的性能时，会产生信息延迟的问题，这不能满足低延迟的要求。因此，在本文中，我们首先提出了一个新的度量，延迟度（DoD），以量化信息延迟的问题，并表征三种典型的传输方案，即，TDMA、基于波束成形的TDMA（BD-TDMA）和回顾性干扰对准（RIA）。通过分析这些方案中的DoD，其价值主要取决于三个因素，即，延迟敏感因子、数据集的大小和预留延迟时隙。前两者分别反映了服务质量（QoS）和信息延迟敏感度之间的关系，并归一化了每个符号的时间开销。这两个因素是独立的传输方案，因此，我们的目标是减少排队延迟时隙，以提高DoD。本文针对MIMO下行链路中不同用户数的情况，提出了三种新的联合IA方案。即，基于混合天线阵列的部分干扰消除和回溯干扰再生方案（HAA-PIE-RIR）、基于HAA的改进的PIE和RIR方案（HAA-IPIE-RIR）以及基于HAA的循环干扰消除和RIR方案（HAA-CIE-RIR）。第二种方案在第一种方案的基础上，将应用场景从$2$ -用户扩展到$K$ -用户，但计算负担较重。第三种方案减轻了这种计算负担，但由于空间资源利用不足，它有一定的自由度（DoF）损失。
2021-08-31 cs.IT cs.NI math.IT
Securing Untrusted Full-Duplex Relay Channels in the Presence of Multiple External Cluster-Based Eavesdroppers
这封信调查的物理层的安全性，在无线合作网络中，通信是由一个全双工（FD）不可信的中继在多个外部窃听者的存在。被认为是一个基于集群的合谋窃听设置，其中具有共同利益的非法节点被分组在一个集群中。为了混淆不同的窃听集群，我们考虑在源节点的人工噪声辅助波束形成。此外，还采用了FD中继干扰技术，提高了系统的安全性。为了保持安全的通信对不可信的中继节点，FD目的地干扰方案。我们所提出的方案是设计的合法节点的信道状态信息的基础上。数值结果表明，数据和人工噪声之间的最佳功率分配因子取决于不同合谋窃听簇的天线总数。
2018-03-06 cs.IT cs.NI math.IT
