Opportunistic Communications in Fading Multiaccess Relay Channels
研究了各态历经衰落正交多址接入中继信道（MARC）中的最优资源分配问题，在MARC中，用户（源）通过一个半双工中继站与目的地通信，该中继站在与发送源正交的信道上进行发送.在假设所有节点都能获得瞬时衰落状态信息的前提下，针对解码转发（DF）中继，给出了最大和速率以及最优用户和中继功率分配（策略）.与观察DF中继的结果在两个多址信道，一个在中继和其他在目的地，一个已知的引理上的两个相交的polymatroids的总和率用于确定DF总和率和最佳的用户和中继策略。该引理还使褪色MARC的广泛拓扑分类成为三种类型之一。第一种类型是一组部分聚类的MARC，其中用户与中继或目的地聚类，使得用户在其瓶颈链路上注水到远端接收器。第二种类型是一组集群的MARC，其中所有用户要么接近中继或目的地，使得机会多用户调度到一个接收器是最佳的。第三种类型由任意聚类的MARC组成，它是前两种类型的组合，对于这种类型，它表明，最优策略是机会主义的非注水解决方案。该分析被扩展到开发K用户正交半双工MARC的速率区域。最后，割集外界被用来表明DF实现的容量区域的一类集群正交半双工MARC。
2009-02-07 cs.IT math.IT
Codebook-Based Opportunistic Interference Alignment
当满足一定的用户缩放条件时，主动干扰对齐（OIA）以分布式方式在干扰多址信道（IMAC）中渐近地实现最优自由度（DoF）。对于多输入多输出IMAC，与单输入多输出IMAC相比，基于奇异值分解（SVD）的用户波束形成从根本上降低了实现任意目标DoF所需的用户缩放条件。在本文中，我们解决了现有的基于SVD的OIA的两个实际挑战：1）所选择的用户的波束成形权向量的完全前馈的需要和2）现有的迫零（ZF）接收机的基础上实现的低速率。我们首先提出了一个基于码本的OIA，其中的权重向量是从一个预定义的码本具有有限的大小，使信息的权重向量可以发送到所属的BS有限的前馈选择。我们推导出实现相同的用户缩放条件下，基于SVD的OIA的情况下，格拉斯曼和随机码本的码本大小。令人惊讶的是，它示出的派生码本大小是相同的两个考虑的码本方法。其次，我们考虑到在追求提高可实现的速率的基础上的ZF接收机在基站（BS）的增强型接收机。假设BS之间没有协作，则BS与相邻小区中的所选用户之间的干扰链路难以在所属BS处被捕获。我们建议使用一个简单的最小欧几里德距离接收器操作没有信息的干扰链路。随着OIA的帮助下，我们表明，这种新的接收机渐近实现的信道容量的用户数量的增加。
2013-10-08 cs.IT math.IT
Relay-Aided MIMO Cellular Networks Using Opposite Directional Interference Alignment
在本文中，我们首先提出了干扰对齐（IA）方案的多输入多输出（MIMO）蜂窝网络的上行链路传输的帮助下，在半双工模式下的中继。所提出的方案只需要在中继站的全局信道状态信息（CSI）的知识，而不需要在用户设备（UE）的发射机波束成形和时间扩展，这不同于传统的IA方案的蜂窝网络。我们推导出该方案的可行性条件的一般网络配置和分析度的自由度（DoF）性能的建议IA计划。本文进一步描述了下行链路和全双工网络的建议方案的扩展。它还表明，通过中继引起的干扰多址接入信道（IMAC）和干扰广播信道（IBC）的二元性，可以获得相同的优势，作为上行链路的情况下，对于下行链路的情况。此外，全双工网络具有与半双工情况相同的优点。
2017-05-22 cs.IT math.IT
Transmission Policies for Interference Management in Full-Duplex D2D Communication
全双工（FD）无线和设备到设备（D2D）通信是两种有前景的技术，其期望增强无线网络的频谱和能量效率，从而满足第五代（5G）移动网络的关键要求。然而，这两种技术都会产生过多的干扰，如果不加以有效管理，可能会损害系统性能。在这个方向上，我们提出了两个传输策略，增强了两个干扰FD使能D2D对的通信，来自博弈论和优化理论。博弈论的政策允许对独立地选择他们的传输模式和最佳的政策，以最大限度地提高他们的吞吐量，实现显着的收益时，对彼此强烈干扰。
2016-11-27 cs.IT math.IT
Full Duplex Emulation via Spatial Separation of Half Duplex Nodes in a Planar Cellular Network
全双工基站（FD-BS）可以用于同时服务两个半双工（HD）移动站（MS），一个分别工作在上行链路中，一个工作在下行链路中。相同的功能可以通过具有两个互连且空间分离的半双工基站（HD-BS）来实现，这是一种称为\emph{CoMPflex}（用于带内无线全双工的CoMP）的方案。FD-BS可以被看作是间隔距离为零的CoMPflex的特殊情况。在本文中，我们研究了CoMPflex的性能在一个二维的蜂窝场景中使用随机几何和比较它所实现的FD-BS。通过推导出的累积分布函数，我们表明，CoMPflex使BS更接近他们所服务的MS，同时增加了MS和干扰MS之间的距离。此外，结果表明，在通信可靠性方面，CoMPflex带来的好处超过FD-BS。顺应无线网络密集化的趋势，CoMPflex可以被视为一种具有巨大潜力的有效利用密集HD部署的方法。
2016-05-08 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Heterogeneous Networks with Jammer Selection and Full-Duplex Users
在本文中，我们提高了物理层的安全性下行异构网络（HetNets）通过使用友好的干扰和全双工用户。当干扰源对被调度用户的干扰功率小于门限值时，选择干扰源发射干扰信号，同时被调度用户利用人工噪声进行全干扰来迷惑窃听者。利用随机几何的工具，我们推导出了连接概率和保密概率的表达式。特别是，有源干扰机的位置建模的修改泊松洞过程（PHP）。确定干扰选择阈值进一步研究连接概率最大化的安全约束。提出了一种贪心算法来有效地解决这个问题。通过数值仿真验证了理论分析的准确性和算法的有效性。
2017-09-19 cs.IT math.IT
Opportunistic Relaying in Wireless Networks
中继网络具有$n$源到目的地对和$m$半双工中继，所有工作在相同的频带中存在的块衰落，进行了分析。这种设置已经引起了极大的关注和几个中继协议已在文献中报道。然而，大多数提出的解决方案需要在发射机侧的集中协调调度或详细的信道状态信息（CSI）。在这里，提出了一种机会中继方案，它消除了这些限制。该方案需要一个两跳的通信协议，其中源与目的地只通过半双工中继通信。其关键思想是在每一跳只调度一个可以从\emph{multiuser diversity}中受益的节点子集。为了为每一跳选择源和目的地节点，它只需要在接收机处的CSI（第一跳的中继，第二跳的目的地节点）和到发射机的整数值CSI反馈。对于$n$较大且$m$固定的情况，结果表明，所提出的方案实现了$m/2$ bits/s/Hz的系统吞吐量。相比之下，$(m/2)\log \log n$比特/秒/赫兹的信息理论上限仅在更苛刻的CSI假设和中继之间的协作下才可实现。此外，它表明，在块持续时间和系统带宽的产品的缩放速度比$\log n$的条件下，所提出的方案的可实现的吞吐量缩放为$Θ({\log n})$。值得注意的是，这被证明是最佳的吞吐量缩放，即使允许集中式调度，从而证明了所提出的方案在缩放定律意义上的最优性。
2009-07-24 cs.IT math.IT
Opportunistic Communications in an Orthogonal Multiaccess Relay Channel
研究了两用户衰落正交多址中继信道（MARC）中的资源分配问题。一个半双工中继被认为是一个正交的信道上发送的源所使用的。假设该网络中每个发射-接收对之间的瞬时衰落状态在发射机和接收机处都是已知的。在每个源和中继的平均功率约束下，解码转发（DF）的可实现策略的和速率在源和中继的所有功率分配（策略）上最大化。结果表明，和速率最大化策略利用多用户衰落分集揭示机会信道使用的每个用户的最优性。最优功率策略的几何解释。
2007-04-20 cs.IT math.IT
On the Degrees-of-Freedom of the Large-Scale Interfering Two-Way Relay Network
研究了大规模干扰双向中继网络的自由度问题。该网络由通信节点（CN）和$N$中继节点（RN）的$K$对组成。假设$K\ll N$和每对CN通过其中一个$N$中继节点彼此通信，而在它们之间没有直接链路。RN之间的干扰也被考虑。假设本地信道状态信息（CSI）在每个RN，一个分布式和机会RN选择技术提出了以下三个有前途的中继协议：放大转发，解码转发，计算转发。作为主要结果，渐近可实现的自由度的特征在于$N$增加的三个中继协议。特别地，分析了实现网络的一定DoF所需的关于$N$的充分条件。通过大量的仿真，它表明，建议RN选择技术优于传统的计划，即使在实际的通信场景中的可实现的速率。注意，所提出的技术以分布式方式操作，并且仅需要本地CSI，从而导致实际无线系统的容易实现。
2016-02-07 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Network Coding for Interfering Wireless Multicast Networks
干扰是无线网络容量限制的关键因素之一。ad-hoc无线网络的多播容量随着固定区域内发送和/或接收节点数量的增加而降低。数字网络编码（DNC）已被证明可以提高无干扰无线网络的多播容量。然而，最近提出的物理层网络编码（PNC）和模拟网络编码（ANC）已经表明，当冲突分组中的一个是先验已知的时，可以从两个分组的冲突中解码未知分组。利用这样的冲突解码方案，在本文中，我们提出了一个基于联合网络编码的合作重传（JNC-CR）计划，其中我们表明，ANC连同DNC可以提供一个更高的重传增益比通过ANC，DNC或自动重传请求（ARQ）为基础的重传。该方案可以应用于两个相互干扰的无线多播组。由于无线传输的广播性质，不同多播组的接收机可以机会性地监听并缓存来自干扰发射机的分组。这些缓存的数据包，以及接收器从其发送器接收的数据包，然后可以用于解码JNC数据包。通过仿真，我们验证了JNC具有更高的重传增益性能与最佳的DNC方案。
2011-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Full-Duplex Relay Selection in Cognitive Underlay Networks
在这项工作中，我们分析了频谱共享网络中全双工中继选择（FDRS）的性能。与半双工中继相反，全双工中继（FDR）使得能够在辅助中继处同时监听/转发，从而允许更高的频谱效率。然而，由于源和中继同时在FDR中发送，所以它们在主接收机处的叠加信号现在应该满足现有的干扰约束，这可以显著地限制辅网络吞吐量。在这方面，中继选择可以提供足够的解决方案来提高次级吞吐量，同时满足强加的干扰限制。我们首先分析了机会FDRS与残余自干扰（RSI）的性能，推导出精确的累积分布函数的端到端的信号与干扰加噪声比Nakagami-m衰落。我们还评估了提供的中继选择不同的全双工合作计划中存在/不存在的直接源-目的地链路的分集增益。当所采用的RSI链路增益模型是次线性的中继功率，这与最近的研究结果相一致，我们表明，显着的分集增益可以恢复，即使在存在干扰的直接链路。其次，我们评估端到端的FDRS的性能与干扰的限制，由于存在一个主接收机。最后，通过数值模拟验证了所提出的精确的理论结果。
2017-09-30 cs.IT math.IT
Simultaneous Wireless Information and Power Transfer in MISO Full-Duplex Systems
本文研究了一种多用户多输入单输出（MISO）全双工无线信息和功率同步传输（SWIPT）系统。在该系统中，多天线基站（BS）在下行链路中使用功率分配器（PS）同时向一组单天线移动站（MS）发送信息和功率，在上行链路中以全双工方式接收信息。特别是，我们解决的联合设计的接收PS比和发射功率在MS，并在信号干扰噪声比（SINR）和收获的功率约束下的BS的波束成形矩阵。利用半定松弛（SDR）方法，解决了自干扰信道的信道状态信息（CSI）不完整的问题。此外，我们提出了另一个次优迫零（ZF）的解决方案，通过分离的发射波束成形矢量和PS比的优化。仿真结果提供了评估所提出的波束成形设计的性能。
2017-03-16 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relaying in MIMO-OFDM Frequency-Selective Channels with Optimal Adaptive Filtering
当与传统的半双工或带外全双工对应物相比时，带内全双工传输允许中继站通过在相同频带中同时接收和发送而在理论上使其频谱效率加倍。因此，中继站所遭受的感应自干扰可能达到相当大的功率电平，这降低了解码转发（DF）中继站中的信号与干扰加噪声比（SINR），导致中继站性能下降。提出了一种宽带多输入多输出（MIMO）中继中自干扰问题的解决方法。所提出的方法在DF中继中使用时域消除，其中干扰信号的副本借助于估计干扰频率选择性信道的递归最小二乘（RLS）算法来创建。仿真结果表明，与典型的正交频分复用（OFDM）序列长度相比，其收敛平均时间可以忽略不计。此外，在OFDM传输的误码率（BER）和SINR进行评估，确认所提出的方法显着扩展的自干扰功率的范围，中继是有弹性的，当与其他缓解方案相比。
2015-07-29 cs.IT math.IT
Matched-Filter Design to Improve Self-Interference Cancellation in Full-Duplex Communication Systems
针对全双工通信中Hammerstein模型未考虑脉冲成形和匹配滤波器导致干扰估计错误的问题，提出一种根据干扰信号调整的新型匹配滤波器，显著提升了自干扰消除性能。
2023-05-20 cs.IT eess.SP math.IT
Power Efficient and Secure Full-Duplex Wireless Communication Systems
在本文中，我们研究了资源分配的全双工（FD）无线电基站服务多个半双工（HD）下行链路和上行链路用户同时。所考虑的资源分配算法设计被公式化为考虑到下行链路和上行链路通信的最小所需接收信号与干扰加噪声比（SINR）以及潜在窃听者处的最大可容忍SINR的非凸优化问题。所提出的优化框架，使安全的下行链路和上行链路通信，通过在下行链路中的人工噪声生成干扰潜在的窃听者。我们通过联合优化下行链路波束形成器、人工噪声协方差矩阵和上行链路发射功率来最小化总下行链路和上行链路发射功率的加权和。我们采用半定规划（SDP）松弛的方法来获得一个听话的解决方案所考虑的问题。的SDP松弛的紧密性揭示了通过检查的解决方案的全局最优性的充分条件。仿真结果表明，所提出的方案和显着的发射功率节省实现优化的人工噪声协方差矩阵的优异性能。
2015-06-05 cs.IT math.IT
Full-Duplex Heterogeneous Networks with Decoupled User Association: Rate Analysis and Traffic Scheduling
点对点（P2P）链路中的全双工（FD）传输（其中双向业务流同时共享相同频谱）具有通过完全去除自干扰而使链路速率加倍的能力。然而，由于网络中复杂的FD和半双工（HD）传输行为引起的干扰，在干扰受限网络中FD传输的速率增益不如P2P链路那么清楚。为了深入研究具有解耦用户关联的异构网络（HetNet）中用户和基站（BS）的可实现链路速率，提出了一种通用方法来建模HetNet，其中所有BS和用户可以根据其业务模式执行HD或FD传输。我们首先描述了解耦的速率最优用户关联方案，并使用它来定义HetNet中的下行链路和上行链路速率。FD用户和BS的链路速率上的紧下限被发现在一个整洁的形式，其特征在于一般的信道衰落，用户和BS强度和不完善的自干扰消除。这些边界勾勒出FD用户的速率区域，激发提出机会FD调度算法，最大化每个双向流量的总速率，并稳定HetNet中的每个队列。
2018-10-04 cs.IT math.IT
Cooperative Retransmissions Through Collisions
无线网络中的干扰是限制容量的关键因素之一。最近开发的干扰拥抱技术在将冲突转化为有用的传输方面表现出良好的性能。然而，由于其严格的要求，干扰拥抱技术很难在实际应用中应用。在本文中，我们考虑利用干扰拥抱技术在一个共同的情况下，两个干扰发送器-接收器对。通过采用机会监听和模拟网络编码（ANC），我们表明，相比于传统的ARQ重传，更高的重传吞吐量可以通过允许两个干扰的干扰源，以合作的方式选择丢失的数据包在同一时间。这种同时重传通过简单的握手过程来促进，而不引入额外的开销。仿真结果表明，所提出的协作重传的优越性能。
2011-03-08 cs.IT cs.NI math.IT
Protocol design and stability/delay analysis of half-duplex buffered cognitive relay systems
在本文中，我们量化的好处，采用中继站在大覆盖范围的认知无线电系统，机会主义地访问授权频谱的一些小覆盖范围内分散的主系统。通过分析研究，我们表明，即使是一个简单的解码和转发（SDF）中继，它只能容纳一个数据包，提供显着的路径损耗增益的空间传输机会和链路的可靠性。然而，这样的方案未能捕获的时空突发性的主要活动，即，当源-中继（SR）链路或中继-目的地（RD）链路被阻塞的主要活动，认知频谱接入停止。为了克服这个障碍，我们进一步提出了缓冲解码转发（BDF）协议。通过利用中继站的无限长缓冲区，节省了SR或RD链路上的阻塞时间用于认知频谱接入。分析表明，缓冲器增益提高了认知中继系统的稳定域和平均端到端时延性能。
2010-01-03 cs.IT math.IT
Full-Duplex Cloud Radio Access Network: Stochastic Design and Analysis
由于最近在自干扰（SI）缓解方面的重大突破，全双工（FD）已经成为用于提高可实现的频谱效率（SE）的破坏性通信范例。然而，在蜂窝网络中，FD相对于半双工（HD）SE增益在很大程度上受到下行链路（DL）和上行链路（UL）之间的相互干扰（MI）的限制。解决管理信息瓶颈的一个潜在补救办法是通过合作通信。本文在基于泊松点过程（Poisson point process，PPP）的多天线无线单元（RU）和用户设备（UE）抽象模型下，对FD使能的云无线接入网（C-RAN）进行了随机设计和分析。我们考虑不同的不相交和以用户为中心的方法对有限集群的C-RAN的形成。与大多数现有的研究相反，我们明确考虑到非各向同性衰落信道条件和有限容量的前传链路。因此，推导出涉及所有预期信号和干扰信号的统计的C-RAN DL和UL SE的上限表达式。FD C-RAN的性能进行了研究，通过建议的理论框架和蒙特卡罗（MC）模拟。结果表明，可以实现显著的FD与HD C-RAN SE增益，特别是在存在顺应性容量前传链路和高级干扰消除能力的情况下。
2017-11-06 cs.IT math.IT
Virtual Full-Duplex Buffer-Aided Relaying in the Presence of Inter-Relay Interference
在本文中，我们研究了虚拟全双工（FD）缓冲辅助中继，以恢复在多中继网络中，其中每个中继都配备了一个缓冲器和多个天线，通过联合机会中继选择（RS）和波束成形（BF）设计的半双工（HD）中继造成的复用增益的损失。虚拟FD缓冲器辅助中继的主要思想是源和一个中继同时将它们自己的信息分别发送到另一个中继和目的地。在这样的网络中，中继间干扰（IRI）是一个至关重要的问题，必须解决的FD中继中的自干扰。在以前的工作中，忽略了IRI，我们提出了联合RS和BF计划考虑到IRI使用多个天线在中继。为了最大化平均端到端速率，我们提出了一个加权和速率最大化策略，假设自适应速率传输采用在源中继和中继到目的链路。然后，我们提出了几个BF方案取消或抑制IRI，以最大限度地提高加权和率。数值结果表明，我们提出的最佳，迫零，最小均方误差BF为基础的RS计划渐近接近理想FD中继上限时，增加天线的数量和/或中继的数量。
2016-01-07 cs.IT math.IT
Interference Avoidance Algorithm (IAA) for Multi-hop Wireless Body Area Network Communication
在本文中，我们提出了一个分布式的多跳干扰避免算法，即IAA，以避免在无线体域网（WBAN）内的同频干扰。我们的建议采用载波侦听多址接入与冲突避免（CSMA/CA）之间的源和中继和中继和协调器之间的灵活的时分多址接入（FTDMA）。所提出的方案使低干扰节点使用基本信道发送消息。根据合适的情况，高干扰节点的竞争窗口（CW）增加一倍，可能使用切换正交信道。仿真结果表明，该方案具有更好的最小信干噪比（12 dB的改善）和更长的能量寿命比其他方案（功率控制和机会中继）。此外，我们在理论分析中验证了我们的建议，并提出了一个概率的方法来证明中断概率可以有效地降低到最小。
2016-11-02 cs.IT cs.NI math.IT
The Approximate Optimality of Simple Schedules for Half-Duplex Multi-Relay Networks
在ISIT '12梵天，Özgür和Fragouli证实，在半双工钻石中继网络中，（没有直接源-目的地链路并且具有$N$非干扰中继的高斯噪声网络）近似最优的中继调度（在所有信道增益上均匀地在恒定间隙内实现割集上限）存在至多$N+1$活动状态（在$2^N$可能的中继器重复发送配置中，只有$N+1$具有严格正概率）。这样的中继调度策略被认为是简单的。在ITW '13中，我们证明了简单的中继策略对于任何半双工高斯多中继网络都是最优的，也就是说，简单的调度不是菱形网络稀疏拓扑的结果。在本文中，我们正式证明超越高斯网络的猜想。特别是，对于任何无记忆的半双工$N$-中继网络与独立的噪声和独立的输入是近似最佳的割集上界，最佳的时间表存在与最多$N+1$活动状态。证明的关键步骤是利用次模函数的Lovász扩张写出次模函数的最小值，并利用次模多面体的贪心算法突出最优解的结构性质.这与最小-最大问题的鞍点性质和线性规划中最优基本可行解的存在性一起证明了这一主张。
2014-10-27 cs.IT math.IT
On the Outage Probability of the Full-Duplex Interference-Limited Relay Channel
在本文中，我们研究的性能，在渐近错误概率方面，一个用户与一个目的地的全双工带内中继的帮助下进行通信。我们认为网络是干扰受限的，干扰用户分布作为一个泊松点过程。在这种情况下，渐近错误概率的上界中断概率（OP）。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）考虑衰落和路径损耗的中断行为。对于DF，我们确定确切的OP和开发的上界是紧在典型的操作条件。此外，我们找到了源和中继信号之间的相关系数，最小化的OP时的密度是小的。对于CF，可实现的速率由干扰的空间相关性确定，并且直接分析是不可能的。为了解决这个问题，我们证明了相关噪声的速率最多比不相关噪声差一位，从而找到了CF性能的上限。这些结果是有用的评估性能和优化中继方案的上下文中的全双工无线网络。
2014-05-15 cs.IT math.IT
The Diversity Multiplexing Tradeoff of the MIMO Half-Duplex Relay Channel
三节点、多输入、多输出（MIMO）、准静态、瑞利衰落、半双工中继信道的基本分集复用折衷针对每个节点处的任意数量的天线来表征，并且其中允许中继的机会调度（或动态操作），即，中继器可以在依赖于信道的时间在接收和发送模式之间切换。在这种最一般的情况下，分集复用权衡的特点是一个简单的，两个变量的优化问题的解决方案。这个问题，然后解决在封闭形式的特殊类别的信道定义的天线在三个节点的数量上的某些限制。这里开发的关键数学工具，使明确表征的多样性复用权衡是三个相互关联的随机Wishart矩阵的联合特征值分布。以前，没有实际表征分集复用权衡，Yuksel和Erkip基于Cover和El Gamal的经典压缩和转发方案的动态压缩和转发（DCF）协议的权衡度量的最优性被示出。然而，该方案需要中继站处的全局信道状态信息（CSI）。在这项工作中，所谓的量化映射和前向（QMF）编码方案由于Avestimehr { \em et} { \em al}被采用作为可重复性方案，具有附加的好处，它实现了最佳的权衡，只有知识的（信道相关的）切换时间在中继节点。此外，在特殊类的MIMO半双工中继信道中，即使没有这些知识，也可以实现最佳折衷。这样的结果是以前已知的，只有半双工中继信道在每个节点处的单个天线，也通过QMF方案。
2011-06-30 cs.IT math.IT
Joint Spatial Division and Multiplexing: Opportunistic Beamforming and User Grouping
联合空分复用（JSDM）是最近提出的方案，以实现频分双工（FDD）系统的大规模MIMO类增益和简化的系统操作。其关键思想在于将用户划分为具有近似相似协方差的组，并使用两阶段下行链路波束成形：预波束成形器，其取决于信道协方差并最小化跨组的干扰，以及预波束成形后的有效信道的多用户MIMO预编码器，以抵消组内的干扰。我们首先专注于一个固定数量的天线和大量的用户的制度，并表明，机会与用户选择波束成形产生显着的增益，因此，信道相关性可能会产生一个容量的改善不相关的“各向同性”的信道结果谢里夫和Hassibi。我们证明，在存在不同的相关性组之间，一个块对角化的预波束形成器的设计方法实现了最佳的和率缩放。接下来，我们考虑大量的天线和用户的政权，用户选择不提供显着的增益。在这里，我们提出了一个简化的用户分组算法，当天线的数量变得非常大，在一个现实的设置，用户是随机分布的，并具有不同的到达角和角扩展取决于传播环境的集群用户成组。我们随后的分析导致了一个概率调度算法，在每个组内的用户随机预选的基础上从大系统分析得出的概率，根据公平性标准。这是有利的，因为仅需要所选择的用户反馈其信道状态信息（CSIT）。
2013-05-30 cs.IT math.IT
Accumulate and Jam: Towards Secure Communication via A Wireless-Powered Full-Duplex Jammer
本文提出了一种新的协同干扰协议，称为积累和干扰（AnJ），以提高无线通信中的物理层安全。具体而言，部署全双工（FD）友好干扰机，以确保在存在被动窃听者的情况下源和目的地之间的直接通信。我们认为友好的干扰机作为一个能量受限的节点，没有嵌入式电源，但与能量收集单元和可充电的能量存储，它可以从源发送的射频（RF）信号中收集能量，在其电池中积累能量，然后使用这些能量来执行合作干扰。在所提出的AnJ协议中，基于干扰器的能量状态和源-目的链路的信道状态，系统工作在专用能量收集（DEH）或机会能量收集（OEH）模式下。由于FD能力，干扰机还从它从源无意中听到的信息承载信号中获取能量。我们研究了复杂的能量积累和消耗过程中的干扰机，考虑一个实际的有限容量的能量存储，其长期平稳分布的特点，通过应用离散状态马尔可夫链。一个替代的能量存储与无限容量的研究作为一个上限。我们进一步推导出两个保密度量的封闭形式表达式，即，保密中断概率和正保密容量概率。此外，不完美的信道状态信息对我们提出的协议的性能的影响也进行了研究。数值结果验证了所有的理论分析，并揭示了所提出的AnJ协议的优点，其半双工对应。
2016-08-05 cs.IT math.IT
On the Optimality of Simple Schedules for Networks with Multiple Half-Duplex Relays
本文研究网络与N个半双工中继协助源和目的地之间的通信。在ISIT'12中，Brahma，Özgür和Fragouli指出，在高斯半双工钻石网络中（即，在源和目的地之间没有直接链路，并且具有N个非干扰中继）近似最优的中继调度策略（即，在恒定间隙内实现割集上限）具有至多N+1个活动状态（即，$2^N$可能的中继转发状态中的至多N+1个具有严格正概率）。这种中继调度策略被称为简单。在ITW'13中，我们证明了简单的近似最优的中继调度策略存在于任何高斯半双工多中继网络，而不管拓扑结构如何。本文正式证明了这个更一般的版本的猜想，并表明它持有超越高斯噪声网络。特别地，对于任何具有独立噪声的无记忆半双工N-中继网络，并且独立输入在割集上界中近似最优，存在近似最优的简单中继调度策略。提出了一种在最小化次模函数和最大化线性规划之间交替进行的收敛迭代多项式时间算法来求解近似最优的简单中继调度问题。作为一个例子，对于具有独立噪声的N-中继高斯网络，其中每个节点配备有多个天线，并且每个天线可以被配置为监听或发送，而与其他天线无关，证明了存在近似最优的简单中继调度策略，最多有N+1个活动状态。通过一个线网络的例子，它也表明，独立地切换天线在每个中继可以提供严格更大的复用增益相比，使用天线用于相同的目的。
2014-12-05 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff in Multi-Antenna Multi-Relay Networks: Improvements and Some Optimality Results
本文研究的好处放大转发（AF）中继在多天线无线网络的设置。随机顺序（RS）中继的概念以前在文献中介绍，并表明，它实现了最大的分集增益在一般的多天线网络。在这里，我们表明，随机酉矩阵乘法在中继节点授权RS计划，以实现更好的分集复用权衡（DMT）相比，传统的AF中继。首先，我们研究了多天线全双工单中继两跳网络的情况下，我们表明，RS达到最佳DMT。应用这一结果，我们得到了一个新的可实现的DMT的情况下，多天线半双工并行中继网络。有趣的是，事实证明，RS方案的DMT对于多天线两个并行非干扰半双工中继的情况是最佳的。接下来，我们表明，随机酉矩阵乘法也提高了DMT的非正交AF中继方案的情况下，多天线单中继信道。最后，我们研究了一般情况下的多天线全双工中继网络，并推导出一个新的下界的DMT使用RS计划。
2009-12-20 cs.IT math.IT
Efficient Relay Selection Scheme for Delay-Limited Non-Orthogonal Hybrid-ARQ Relay Channels
我们考虑一个半双工无线中继网络与混合自动重传请求（HARQ）和瑞利衰落信道。本文分析了解码转发模式下，选择\emph{best}中继站传输源端再生信号的多中继时延受限HARQ系统的中断概率。针对多中继HARQ信道，提出了一种简单的分布式中继选择策略。然后，我们利用非正交协作传输之间的源和选定的中继重传的源数据向目的地，如果需要的话，使用空时编码或波束成形技术。我们分析了系统的性能。我们首先推导出所选择的中继HARQ信道的累积密度函数（CDF）和概率密度函数（PDF）。然后，CDF和PDF用于确定HARQ的第$l$轮中的中断概率。中断概率需要计算这种半双工机会中继协议的吞吐量延迟性能。分组延迟约束由最大HARQ轮数$L$表示。如果分组在$L$ HARQ轮之后不成功，则声明中断。此外，封闭形式的中断概率上界推导出，随后被用来调查系统的分集阶数。基于推导出的上限表达式，它表明，所提出的方案实现了完整的空间分集阶$N+1$，其中$N$是潜在的中继的数量。我们的分析结果证实了模拟结果。
2012-02-13 cs.IT math.IT
Relay-Pair Selection in Buffer-Aided Successive Opportunistic Relaying using a Multi-Antenna Source
我们研究了一个协作网络的缓冲辅助多天线源，多个半双工（HD）缓冲辅助中继和一个单一的目的地。这样的设置可以表示蜂窝下行链路场景，其中源可以是具有缓冲器和多个天线的更强大的无线设备，而一组中间的不太强大的设备被用作到达目的地的中继。主要目标是通过使源和中继同时将它们的信息分别发送到另一个中继和目的地来恢复网络的复用损耗。然而，在这样的协作网络中的连续传输引起中继间干扰（IRI）。首先，通过假设全局信道状态信息（CSI），我们表明，IRI的不利影响可以减轻预编码在源，减轻甚至完全消除干扰。提出了一种采用联合预编码设计和中继对选择的协作中继策略。注意，固定速率和自适应速率传输都可以考虑。对于信道状态信息仅在接收端（CSIR）可用的情况下，我们提出了一种中继选择策略，采用相位对准技术，以减少IRI。两个建议的中继对选择策略的性能进行评估，并与其他国家的最先进的中继方案的中断和吞吐量。结果表明，使用一个强大的源可以提供相当大的性能改善。
2018-09-15 cs.IT math.IT
A Buffer-aided Successive Opportunistic Relay Selection Scheme with Power Adaptation and Inter-Relay Interference Cancellation for Cooperative Diversity Systems
在本文中，我们考虑一个简单的合作网络组成的源，目的地和一个集群的解码和转发半双工中继。在每个时隙，源和（可能的）一个中继分别向另一个中继和目的地发送分组，导致中继间干扰（IRI）。在这项工作中，在继电器的缓冲区的帮助下，我们减轻了IRI的不利影响，通过干扰消除。更具体地说，我们提出了最小功率计划，最大限度地减少了IRI取消计划下每个时隙的总能量消耗。除了最小化能量消耗，最小功率选择方案，也提供了更好的吞吐量和更低的中断概率比现有的作品在文献中。这是第一次，干扰消除相结合的缓冲器辅助中继和功率自适应，以减轻IRI和最小化的能量消耗。新的中继选择策略分析中断概率和多样性，通过建模的马尔可夫链（MC）的中继缓冲区的演变。我们构造的MC的状态转移矩阵，从而获得的稳定状态，我们可以表征中断概率。所提出的方案优于相关国家的最先进的中继选择方案的吞吐量，多样性和能源效率，通过例子证明。
2014-07-17 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Half-Duplex Diamond Channel
在本文中，一个双跳通信系统的源S和目的地D连接通过两个无干扰的半双工中继，R1和R2，被认为是由。在信息论的文献中，这种结构被称为菱形通道。在该设置中，存在四种传输模式，即：1）S发送，并且R1和R2收听（广播模式），2）S发送，R1收听，并且同时，R2发送和D收听。3)S发送，R2监听，同时，R1发送，D监听。4)R1、R2发送，D监听（多路访问模式）。假设对于所有发射机的恒定功率约束，定义参数$Δ$，其捕获信道的一些重要特征。已经证明，对于$Δ$ =0，可以通过连续中继，即以连续方式使用上面定义的模式2和3，来获得信道的容量。当$Δ\neq$为0时，该策略可能与信道的容量有无限大的差距。为了实现与容量接近0.71比特的速率，示出了$Δ$ >0和$Δ$ <0的情况应当被不同地对待。使用新的上界的基础上的对偶问题的线性规划与割集界，它被证明是连续的中继策略需要增强的额外的广播模式（模式1），或多址接入模式（模式4），为$Δ$ 0的情况<0 and $Δ$ >下，分别。此外，已确定在平均功率约束下，上述策略实现接近于信道容量的3.6比特的速率。
2009-11-09 cs.IT math.IT
CSIT Sharing over Finite Capacity Backhaul for Spatial Interference Alignment
采用时分双工（TDD）传输的蜂窝系统是用于在下行链路中实现干扰对准（IA）的良好候选，因为信道互易性使得能够在上行链路阶段中由基站（BS）估计信道状态。然而，干扰BS需要经由有限容量的回程链路来共享它们的信道估计。提出了一种量化方案，其减少了在TDD系统中实现IA所需的信息交换量（与传统方法相比）。导出了足以保持IA的复用增益的BS之间要交换的比特数的缩放（与发射功率）。
2013-02-05 cs.IT math.IT
Inference-Based Distributed Channel Allocation in Wireless Sensor Networks
在单天线、半双工无线传感器网络中，时隙和频率信道的干扰感知资源分配是一个具有挑战性的问题。为这样的任务设计分布式算法进一步使问题复杂化。本文研究了无线传感器网络在给定路由树下的联合时频信道分配问题，使得：a）分配以完全分布式的方式进行，即，在多达两跳的通信内，仅在相邻的WSN终端之间执行信息交换，以及b）简化了潜在干扰终端的检测，并且可以实际实现。该算法将空间、时间、频率和无线电硬件约束印刻到一个循环因子图中，并使用随机化的初始先验信息进行迭代消息传递/循环置信传播（BP）。收敛到一个有效的解决方案的充分条件，在文献中首次，利用拟议的因子图的结构。基于理论研究结果，设计了BP的修改，i）加速收敛到有效解，ii）降低计算成本。仿真结果表明，所提出的分布式算法的吞吐量结果，即使它利用简化的干扰终端集检测。未来的工作可以修改这些限制，使得其他破坏性的无线技术（例如，全双工无线电或网络编码）可以容纳在相同的推理框架内。
2017-03-20 cs.IT math.IT
Throughput Improvement and Its Tradeoff with The Queuing Delay in the Diamond Relay Networks
钻石中继信道模型作为无线Ad Hoc网络中的一种基本传输模型，近年来受到了广泛的关注。节点协作和机会调度机制是提高无线网络性能的两项重要技术。在本文中，我们考虑这样一个问题，如何有效地结合机会调度和合作模式在瑞利衰落的情况下。为此，我们首先比较了吞吐量的SRP（空间复用模式）和AFP（放大转发模式）在半双工的情况下，假设信道侧信息是已知的，然后拿出一个新的调度方案。这将是，仅在SRP和AFP之间切换对获得预期的改进几乎没有帮助，因为SRP由于其有效的空间重用而平均而言总是优于AFP。为了进一步提高吞吐量，我们提出了一种新的处理策略，在SRP模式下，在两个中继都使用缓冲区。通过有效地利用增益相对较高的链路，可以以排队延迟为代价大大提高吞吐量。此外，我们将定量评估排队延迟和吞吐量和额外的排队延迟之间的权衡。最后，为了实现我们提出的策略，并确保它始终运行在稳定的状态，我们提出了两个标准和一个算法的切换阈值的选择和调整。
2009-07-10 cs.IT math.IT
On the Limits of Coexisting Coverage and Capacity in Multi-RAT Heterogeneous Networks
本文设计了一个通用的异构无线网络（HetNet）的建模和分析框架，其中几个无线子网共存，并使用多种无线接入技术（多RAT）。在这种多RAT HetNet中的共存覆盖和网络容量在现有的工作中几乎没有调查。为了表征多RAT HetNet中共存的交互，在本文中，我们考虑了由K层AP组成的HetNet，并且在HetNet中采用了两种不同的RAT，RAT-L和RAT-U。RAT-L由前K-1层中的接入点（AP）采用，并且第K层中的AP仅使用RAT-U。考虑非跨RAT和跨RAT用户关联场景。在每种情况下，在每个层中的AP的空概率和信道接入概率首先被发现，然后紧的下限和它们的最低限度的建议共存的覆盖范围和网络容量的推导。我们表明，多RAT网络一般可以实现更高的链路覆盖和容量，通过使用机会CSMA/CA，避免/消除所有共存的AP之间的严重干扰。此外，跨RAT用户关联被示出为实现比非跨RAT用户关联高得多的共存覆盖和网络容量。最后，数值模拟的LTE-U和WiFi网络共存的HetNet验证了我们的研究结果。
2016-10-15 cs.IT cs.NI math.IT
A New Scaling Law on Throughput and Delay Performance of Wireless Mobile Relay Networks over Parallel Fading Channels
在本文中，利用中继缓冲区，我们提出了一个机会解码等待和转发中继方案的点对点通信系统与半包围中继网络，以更好地利用时间分集和中继移动性。例如，我们分析了密集中继网络中两种情况下的渐近吞吐量-延迟权衡：（1）固定中继与\textit{microscopic fading}信道（多径信道），以及（2）移动中继与\textit{macroscopic fading}信道（路径损耗）。在第一种情况下，所提出的方案可以更好地利用\textit{multi-relay diversity}，在这个意义上，与$K$固定中继和$\mathcal{O}(K)$的平均端到端分组延迟的成本，它可以实现相同的最佳渐近平均吞吐量与现有的设计（如常规解码和转发中继方案）与$K^2$固定中继。在第二种情况下，所提出的方案实现了最大的吞吐量的$Θ(\log K)$在$\mathcal{O}(K/q)$平均端到端的分组延迟的成本，其中$0<q\leq {1/2}$测量中继的移动性的速度。该系统吞吐量是现有中继移动性较低的设计所无法达到的，本文提出的中继方案可以更有效地利用中继的移动性。
2009-08-07 cs.IT math.IT
Interference Mitigation for Cognitive Radio MIMO Systems Based on Practical Precoding
针对认知无线电多输入多输出（CR-MIMO）网络，提出了两种基于子空间投影的预编码方案，即基于全投影（FP）和基于部分投影（PP）的预编码，以降低CR-MIMO网络对时分双工（TDD）系统的干扰。所提出的预编码方案能够估计CR和主网络之间的干扰信道，并通过一种新的感知方法将从主到CR系统的干扰纳入CR预编码。然后，CR性能和所产生的干扰，所提出的预编码方案进行了分析和评估。通过将CR传输完全投影到干扰信道的零空间上，基于FP的预编码方案可以有效地避免干扰具有提高的CR吞吐量的主系统。而基于PP的方案能够通过将其传输部分地投影到零空间上来进一步提高CR吞吐量。
2011-04-21 cs.IT math.IT
Sum-Rate Optimization in a Two-Way Relay Network with Buffering
中继站（RS）在转发接收到的数据包之前使用缓冲器来存储和处理它们。最近，缓冲区已被利用在单向中继机会主义调度的两个不同的链路，根据他们的信道质量。直觉是，如果到目的地的信道较差，则RS存储更多来自源的数据，以便在到目的地的信道良好时使用它。我们将这种直觉的情况下，半双工双向中继，其中的缓冲区和链接之间的相互作用变得更加复杂。研究了时分广播（TDBC）中的和速率最大化问题：用户在不同的时隙向RS发送信号，RS解码并将消息存储在缓冲区中。对于下行链路传输，RS重新编码并使用最佳广播策略发送。每个时隙中的操作不是预先确定的，而是取决于信道状态信息（CSI）。我们推导出决策函数的自适应链路选择CSI使用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件。在瑞利衰落信道条件下，得到了判决函数的阈值。数值结果表明，与固定传输调度的参考协议相比，具有缓冲的自适应链路选择协议的和速率明显更大。
2012-07-26 cs.IT math.IT
Multi-User Cooperation for Covert Communication Under Quasi-Static Fading
针对上行多用户场景，提出由被选用户利用专用正交资源发射干扰以协助隐蔽用户隐藏通信，并给出闭式参数与最优开-关策略。
2023-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
