Artificial Noise Aided Secrecy Information and Power Transfer in OFDMA Systems
本文研究了正交频分多址（OFDMA）系统中信息接收机（IR）和能量接收机（ER）共存的同时无线信息和功率传输（SWIPT）问题。IR被服务于尽力保密数据，并且ER以最小所需的收获功率收获能量。为了提高IR的物理层安全性，同时满足ER的能量收集要求，我们提出了一种新的频域人工噪声（AN）辅助传输策略。在新策略下，我们研究了发送端功率和子载波分配对IR加权和保密率最大化的最优资源分配。所研究的问题被证明是一个混合整数规划问题，因此非凸的，而我们提出了一个有效的算法来解决它的基础上的拉格朗日对偶方法。为了进一步降低计算复杂性，我们还提出了一个次优算法的复杂度较低。仿真结果表明，与其他启发式方案相比，所提出的算法的有效性。
2016-01-07 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Phase Shift Optimization for Multicell IRS-aided OFDMA-URLLC Systems
研究了智能反射面（IRS）辅助的多输入单输出（MISO）正交频分多址（OFDMA）多小区网络中的资源分配算法设计。IRS的部署，以增强通信信道，并通过创建一个虚拟的视线URLLC用户与不利的传播条件，提高可靠性。这是第一次研究IRS增强的OFDMA-URLLC系统。资源分配算法设计被公式化为在保证URLLC用户的服务质量的同时最大化加权系统和吞吐量的优化问题。优化问题是非凸的，并且找到全局最优解需要高的计算复杂性，这对于实时应用是不期望的。因此，提出了一种次优迭代算法，\textit{jointly}优化所有优化变量在每次迭代中使用一种新的迭代秩最小化方法。该算法保证收敛到一个局部最优解的制定优化问题。我们的仿真结果表明，建议的IRS设计有利于URLLC和产生较大的性能增益相比，两个基线计划。
2020-10-14 cs.IT math.IT
Buffer-Aided Relaying For The Two-Hop Full-Duplex Relay Channel With Self-Interference
在本文中，我们研究了两跳全双工（FD）中继信道的自干扰和衰落，这是由一个源，一个FD中继，和一个目的地，其中不存在直接的源-目的地链路和FD中继被削弱的自干扰。对于这个信道，我们提出了三个缓冲器辅助中继方案与自适应接收-发送在FD中继的情况下，当源和中继都执行自适应功率分配，固定功率分配，和固定速率传输，分别。所提出的缓冲器辅助中继方案通过使FD中继能够基于接收、发送和自干扰信道的质量在给定时隙中自适应地选择接收、发送或同时接收和发送，显著地提高了所考虑的中继信道的可实现速率和吞吐量。我们的数值计算结果表明，显着的性能增益，实现使用建议的缓冲区辅助中继计划相比，传统的FD中继，其中FD中继被迫总是同时接收和发送，和缓冲区辅助半双工中继，其中半双工中继不能同时接收和发送。
2017-04-11 cs.IT math.IT
Optimal Hybrid Full-Duplex/Half-Duplex Scheme for Buffer Aided Relay Systems
全双工（FD）通信由于具有使频谱效率加倍的潜力，近年来受到极大的关注。然而，如何减轻由FD模式引起的残余自干扰（RSI）的不利影响仍然是一个具有挑战性的问题。在本文中，着眼于统计吞吐量最大化，我们提出了一个最佳的混合FD/半双工（HD）的单向FD缓冲辅助中继系统的方案。为了解决这个问题，我们将系统分为四种不同的传输模式，并制定了一个二进制整数规划问题。通过将二元变量松弛为连续变量，我们使用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）最优条件来解决问题。我们得到的选择概率的基础上的瞬时信道中断状态的每个模式。该方案不仅实现了FD或HD模式的最优选择，而且实现了自适应的源到中继或中继到目的链路选择。仿真结果表明，该方案提供了95%的最大增益比HD同行。
2018-03-05 cs.IT math.IT
Cache-Aided Full-Duplex Small Cells
在网络边缘缓存流行内容可以在几个方面积极影响无线网络的性能和未来的可持续性，例如，端到端接入延迟减少和峰值速率增加。在本文中，我们的目的是表明，不可忽视的性能增强，可以观察到的网络干扰足迹以及。为此，我们考虑一个全双工小小区网络组成的非合作缓存辅助基站，同时与下行链路用户和无线回程节点进行通信。我们提出了一种新的缓存模型，试图模仿地理政策的基础上，本地文件的流行程度，并计算相应的缓存命中概率。随后，我们研究了所考虑的网络的吞吐量增益方面的性能，其无缓存半双工对应。数值结果证实了我们的理论研究结果，并突出了显着的性能增益时，从无缓存到缓存辅助全双工小细胞网络。
2017-03-20 cs.IT math.IT
Achievable Rates for the Fading Half-Duplex Single Relay Selection Network Using Buffer-Aided Relaying
在包括源、$M$半双工中继和目的地的半双工单中继选择网络中，在任何给定时间只有一个中继是活动的，即，只有一个中继接收或发送，而其它中继是不活动的，即，它们既不接收也不发送。该网络的容量，当所有的链路受到独立的慢时间连续衰落和加性高斯白噪声（AWGN），仍然是未知的，只有可实现的平均速率已在文献中报道到目前为止。在本文中，我们提出了新的可实现的平均速率为这个网络是大于最好的已知的平均速率。这些新的平均速率是通过缓冲器辅助中继协议实现的。由于开发的缓冲区辅助协议引入了无限的延迟，我们还设计了一个缓冲区辅助协议，它限制了在速率下降为代价的延迟。此外，我们讨论了建议的缓冲区辅助中继协议的实际实施，并表明他们不需要更多的资源比现有的中继选择协议的信道状态信息采集。
2015-04-09 cs.IT math.IT
Joint Uplink/Downlink Resource Allocation and Data Offloading in OFDMA-Based Wireless Powered HetNets
本文研究了基于正交频分多址（OFDMA）的异构网络（HetNet）的联合上行/下行链路，该异构网络由单个宏基站（MBS）组成，多个毫微微基站（FBS）和接入点（AP），其中基站（BS）可以将数据卸载到AP，并且每个移动用户（MU）能够使用同时的无线信息和功率传输来收获接收到的能量（SWIPT）技术。我们还假设MU的收获能量用于其上行链路信息传输。我们设计了一种无线电资源分配（RRA）算法，以在每个MU的最小所需下行链路数据率和每个BS、AP和MU的最大允许发射功率的条件下，最大化MU的上行链路总数据率。更具体地，频分双工（FDD）和时分双工（TDD）方案都被研究。所提出的非凸优化问题使用迭代算法求解。它也被证明，该算法收敛到一个近最优解。仿真结果表明，TDD方案相比FDD方案提高了性能。此外，它表明，利用数据卸载技术提高了上行链路总数据率的MU相比，没有任何AP的情况下。
2018-03-15 cs.IT 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
Securing Full-Duplex Amplify-and-Forward Relay-Aided Transmissions Through Processing-Time Optimization
我们调查的全双工（FD）放大转发（AF）中继信道的物理层安全性。我们提供了一个新的角度来看这个问题，并表明，在继电器的处理时间（延迟）可以利用，以提高系统的安全性。我们发现，FD AF中继信道可以被看作是一个符号间干扰（ISI）的信道，因此，离散傅立叶变换（DFT）可以用于数据调制和解调转换的频率选择性信道平坦衰落信道的每个子信道/子载波。通过利用需要通过插入循环前缀来清除信道存储器的事实，Alice注入了仅伤害窃听节点的人工噪声（AN）信号。该AN信号的强度及其干扰等级由中继的处理时间控制。
2021-01-25 cs.IT math.IT
Physical-Layer Security of a Buffer-Aided Full-Duplex Relaying~System
这封信提出了一种新的混合半/全双工中继方案，以提高中继信道的安全性。源节点（Alice）在存在缓冲器辅助全双工中继节点（Rooney）和潜在窃听者（Eve）的情况下与她的目的地节点（Bob）通信。为了提高合法系统的安全性，Rooney采用了随机转发和解码转发两种不同的中继策略。在第一种中继策略中，Rooney使用的码本与Alice不同。在第二种中继策略中，鲁尼和爱丽丝使用相同的码本。此外，Rooney在半双工和全双工模式之间切换，进一步增强了合法系统的安全性。数值结果表明，我们提出的方案实现了显着的平均保密端到端的吞吐量相对于传统的无缓冲全双工中继方案的改善。
2016-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation and Relay Selection In Full-Duplex Cooperative Orthogonal Frequency Division Multiple Access Networks
研究了带内全双工协作蜂窝网络上行链路中继选择问题。假设一个正交频分多址（OFDMA）蜂窝网络，我们开发了一个中继选择和资源分配算法，该网络。中继选择算法基于用户之间的距离和工作在放大转发（AF）模式下的信号与干扰加噪声比（SINR）来选择最佳中继。该优化问题为所有用户分配最优的子载波和功率，以最大化网络的平均和速率。此外，优化问题的约束条件是每个用户的服务质量（QoS）和发射功率。仿真结果表明了该方法的良好性能。
2017-02-07 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
WSR Maximized Resource Allocation in Multiple DF Relays Aided OFDMA Downlink Transmission
Université Catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）
针对多DF中继辅助OFDMA下行系统，提出两步算法实现加权和速率最大化资源分配，第一步优化每子载波-目的节点对的功率与中继选择，第二步通过凸优化全局分配子载波、模式与功率，并给出高功率下的闭式解。
2011-05-04 cs.IT cs.SY eess.SY
Mimicking Full-Duplex Secure Communications for Buffer-Aided Multi-Relay Systems
研究了在有一个窃听者存在的情况下，缓冲区辅助协作无线网络中的安全通信问题，该窃听者可以同时截获源节点和中继节点的数据传输.提出了一种新的最大比中继协议，该协议根据合法信道与窃听信道的比值选择不同的中继进行接收和发送，使得被选择接收的中继和被选择发送的中继可以同时进行接收和发送.值得注意的是，中继采用随机转发（RF）策略，使得窃听者只能独立地解码在两跳中接收的信号。对该方案的保密吞吐量进行了理论分析，推导出了近似的封闭式表达式，并通过仿真进行了验证。数值结果表明，与现有的中继选择策略相比，该方案在保密吞吐量上有了显著的提高.
2020-05-15 cs.IT math.IT
Resource Allocation in Full-Duplex Communications for Future Wireless Networks
最近在实现全双工~（FD）系统方面取得的重大进展为在未来无线网络中提高服务质量（QoS）和体验质量（QoE）开辟了一条有希望的途径。目前迫切需要解决FD网络设计、理论和开发的不同方面的各种挑战。除了自干扰消除信号处理算法之外，诸如资源管理之类的网络协议在FD无线网络的实际设计和实现中也是必不可少的。本文从功率、空间、频率、设备等方面对全双工系统中的网络资源进行了分析，并提出了不同全双工系统中资源分配的最新进展和未来发展方向。四个代表性的应用场景被认为是：FD MIMO网络，FD合作网络，FD OFDMA蜂窝网络，和FD异构网络。提出了这些系统中的资源管理问题和新算法，并讨论了关键的开放研究方向。
2015-05-12 cs.IT math.IT
Beamforming Design with Fast Convergence for IRS-Aided Full-Duplex Communication
本文研究了智能反射面（IRS）辅助全双工（FD）通信系统的波束形成优化问题。具体来说，我们最大限度地提高双向传输的总速率，通过联合优化发射波束成形和IRS反射的波束成形。提出了一种快速收敛的交替算法来解决该问题。在该算法的每次迭代中，发射波束形成和IRS反射波束形成的解分别以半封闭形式和封闭形式获得。与现有的基于Arimoto-Blahut算法的方法相比，该方法具有更快的收敛速度和更低的计算复杂性，但性能几乎相同。
2020-08-02 cs.IT eess.SP math.IT
Throughput Maximization for Full-Duplex UAV Aided Small Cell Wireless Systems
研究了全双工无人机辅助的小小区无线系统，其中无人机作为基站同时向下行用户发送数据和从上行用户接收数据。为了最大化包括上行链路和下行链路容量的总系统容量，交替地优化UAV轨迹、下行链路/上行链路用户调度和上行链路用户发射功率。由此产生的优化问题是混合整数和非凸的，这是具有挑战性的解决。为了解决这个问题，利用块坐标下降法和逐次凸逼近技术。仿真结果表明，与其他设计相比，我们的设计可以实现显着的容量增益。
2019-12-10 cs.IT eess.SP 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
Joint Beamforming Design for Multiuser MISO Downlink Aided by a Reconfigurable Intelligent Surface and a Relay
可重构智能表面（RIS）由于其可控的散射元件，能够引导电磁波到所需的方向，最近引起了相当大的关注。虽然RISs与继电器有一些相似之处，但两者有影响其性能的根本差异。为了利用中继和RIS的优点，本文提出了一种多用户通信系统，其中中继和RIS合作，以提高性能的能量效率。使用奇异值分解（SVD），半定规划（SDP），和函数逼近，我们提出了不同的解决方案，用于优化波束形成矩阵在基站（BS），中继，并在RIS的相移，以最大限度地减少总发射功率的服务质量（QoS）的约束。当继电器工作在半双工和全双工模式时，以及当反射元件具有连续和离散相移时，该问题在不同的情况下得到解决。仿真结果提供了在全双工和半双工模式下，在不同的优化方案下，系统的性能进行比较，与没有RIS或中继。结果表明，全双工中继与RIS协作的系统性能优于其他所有方案，且全双工中继的贡献高于RIS。然而，当所需的QoS高时，RIS比半双工中继执行得更好。结果还表明，增加RIS反射元件的数量在中继器存在的情况下比在没有中继器的情况下更好地提高性能。
2021-04-30 cs.IT math.IT
Multi-Objective Optimization for Energy-and Spectral-Efficiency Tradeoff in In-band Full-Duplex (IBFD) Communication
针对带内全双工（IBFD）正交频分多址接入（OFDMA）网络，考虑上下行链路用户的QoS，提出了一种同时实现能量效率（EE）和频谱效率（SE）最大化的功率和子信道联合分配方法.由此产生的优化问题是一个非凸的混合整数非线性规划（MINLP），这是一般难以解决的。为了达到EE和SE之间的平衡，我们重申这个问题作为一个多目标优化问题（MOOP），旨在最大限度地提高系统的吞吐量和最小化系统的功耗，同时。为此，采用ε约束方法将多目标优化问题转化为单目标优化问题（SOOP）。通过优化最小化（MM）方法的基础上，通过一个有效的解决方案来解决根本问题。此外，为了处理二进制子信道分配变量的约束，引入了惩罚函数。仿真结果揭示了有趣的权衡EE和SE之间。
2019-07-18 cs.IT math.IT
Effective Capacity of Buffer-Aided Full-Duplex Relay Systems with Selection Relaying
在这项工作中，三节点中继系统与选择中继统计延迟约束下，施加的最大端到端的延迟违规概率的限制，可达到的速率进行了研究。假设在源节点和中继节点处都存在无限大小的队列，并且源节点可以选择中继节点或目的地节点进行数据接收。在给定选择中继策略的情况下，推导了队列到达中继站的有效带宽。然后，最大恒定到达率可以被确定为最大有效容量，作为统计端到端时延约束、源和中继处的信噪比（SNR）、链路的衰落分布和中继策略的函数。随后，提出了一种中继策略，其中包括统计延迟约束。结果表明，建议的中继策略可以实现更好的性能比现有的协议。此外，它表明，缓冲中继模型仍然可以帮助提高中继系统的吞吐量存在统计延迟约束和源-目的链路。
2015-10-13 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
Secure Wireless Transmission for Reconfigurable Intelligent Surface Aided Full Duplex Systems
这封信认为，在可重构智能表面（RIS）辅助全双工（FD）系统的安全通信。FD基站（BS）在存在窃听者的情况下在RIS的辅助下在相同的时间-频率维度上同时服务上行链路（UL）用户和下行链路（DL）用户。此外，人工噪声（AN）也被用来干扰窃听者的信道。我们的目标是通过联合优化发射波束成形，接收波束成形和AN协方差矩阵在BS，和被动波束成形在RIS的UL和DL用户的总和保密率最大化。为了处理非凸问题，我们将其分解成易于处理的子问题，并提出了一个有效的算法交替优化框架的基础上。具体地说，接收波束形成推导为一个封闭的形式的解决方案，而其他变量，通过使用半定松弛（SDR）方法和逐次凸逼近（SCA）算法获得。仿真结果表明，我们所提出的方案相比，其他基线计划的优越性能。
2022-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
Artificial-Noise-Aided Secure Channel with a Full-duplex Source
本文考虑了一种新的安全通信场景，其中全双工发送者（Alan）需要向半双工接收者（Bob）发送机密信息，而沉默的窃听者（Eve）试图窃听机密信息。为了实现Alan和Bob之间的保密通信，提出了一种新的两阶段通信方案：在第一阶段，Alan和Bob同时发送人工噪声（AN）;在第二阶段，Alan将第一阶段接收到的AN与自己的保密信号叠加后发送给Bob。由于混合AN可以降低Eve的SINR（信号与干扰和噪声比），但不影响Bob的SINR，因此可以实现保密容量。我们还推导了该方案的保密容量存在的条件，并分析了在瑞利衰落信道下的保密中断概率。数值结果表明，该方案的保密容量约为无AN时的2倍，而中断概率约为无AN时的5倍。
2017-10-19 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Beamforming for RIS Aided Full-Duplex Integrated Sensing and Uplink Communication
本文针对全双工上行ISAC系统，提出联合优化波束赋形、RIS配置和用户功率分配的迭代算法，利用MM和PDD方法求解，并通过数值结果验证RIS对自干扰抑制和感知性能的提升。
2023-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Reinforcement Learning for RIS-aided Multiuser Full-Duplex Secure Communications with Hardware Impairments
在本文中，我们研究了一个可重构智能表面（RIS）辅助的多用户全双工安全通信系统的收发器和RIS的硬件损伤，其中多个窃听者偷听的双向传输信号同时，和RIS应用，以提高保密性能。以最大化和保密率（SSR）为目标，在基站发射功率约束和移相器单位模约束下，建立了基站发射波束形成和反射波束形成的联合优化问题。由于环境是时变的，系统是高维的，这种非凸优化问题在数学上是难以解决的。探索了一种基于深度强化学习（DRL）的算法，通过与动态环境的反复交互和学习来获得满意的解。大量的仿真结果表明，基于DRL的安全波束形成算法被证明是显着有效的改善SSR。研究还发现，通过选择合适的神经网络参数，可以大大提高DRL方法的性能，加快神经网络的收敛速度。
2022-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Aided Full-Duplex Communication: Passive Beamforming and Deployment Design
研究了智能反射面（IRS）辅助全双工（FD）无线系统的无源波束形成和部署设计，其中FD接入点（AP）在IRS的帮助下在相同的时频维度上同时与上行（UL）用户和下行（DL）用户通信。在这种设置下，我们考虑三种部署情况：1）分别放置在UL用户和DL用户附近的两个分布式IRS; 2）放置在DL用户附近的一个集中式IRS; 3）放置在UL用户附近的一个集中式IRS。在每种情况下，我们的目标是通过联合优化AP和UL用户的发射功率和IRS（或IRS）处的无源反射系数来最小化AP和UL用户的加权和发射功率消耗，这受到UL和DL用户的速率约束和IRS反射系数的单模约束。首先，我们分析了在每个部署方案下的IRS辅助FD系统所需的最小发射功率，并将其与相应的半双工（HD）系统进行比较。我们发现，FD系统优于其HD对应的所有IRS部署方案，而分布式部署进一步优于其他两个集中式部署方案。接下来，我们将具有挑战性的功率最小化问题转换为等效但更易于处理的形式，并提出了一种基于块坐标下降（BCD）方法的高效算法来解决它。最后，数值结果验证了我们的分析以及所提出的被动波束形成设计的有效性。
2020-12-14 cs.IT eess.SP math.IT
Fluid Antenna-aided Full Duplex Communications: A Macroscopic Point-Of-View
本文基于随机几何开发分析框架，评估大规模流体天线辅助全双工蜂窝网络在信道估计误差和环路干扰下的中断与平均总速率性能，发现其较常规全双工通信提升约45%。
2023-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming and Power Allocation for RIS Aided Full-Duplex Integrated Sensing and Uplink Communication System
本文研究RIS辅助的全双工ISAC上行通信系统中的联合波束成形与功率分配问题，提出基于MM和PDD的迭代优化算法及基于ADMM的低复杂度解析算法，数值结果验证了算法有效性和RIS带来的性能提升。
2023-09-07 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Dynamic Passive Beamforming and Resource Allocation for IRS-Aided Full-Duplex WPCN
研究了智能反射面（IRS）辅助的全双工无线供电通信网络（WPCN），其中混合接入点（HAP）在下行链路（DL）向多个设备广播能量信号以进行能量收集，同时在上行链路（UL）借助IRS接收信息信号。特别是，我们提出了三种类型的IRS波束成形配置，以达到系统性能和信令开销以及实现复杂度之间的平衡。我们首先提出了全动态IRS波束成形，其中IRS相移矢量随每个时隙而变化，用于DL无线能量传输（WET）和UL无线信息传输（WIT）。为了进一步降低信令开销和实现复杂度，我们研究了两种特殊情况，即部分动态IRS波束形成和静态IRS波束形成。对于前一种情况，两个不同的相移矢量可以分别用于DL WET和UL WIT，而对于后一种情况，相同的相移矢量需要应用于DL和UL传输。我们的目标是最大限度地提高系统的吞吐量，通过联合优化的时间分配，HAP发射功率，和IRS相移为上述三种情况。分别针对理想自干扰抵消和非理想自干扰抵消两种情况，利用逐次凸逼近和凸差优化技术，提出了基于交替优化和惩罚的两种有效算法。仿真结果证明了IRS对FD-WPCN性能的改善，同时也表明，在适当抑制自干扰的情况下，IRS辅助FD-WPCN与半双工FD-WPCN相比能够获得显著的性能增益。
2021-08-15 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization Framework and Graph-Based Approach for Relay-Assisted Bidirectional OFDMA Cellular Networks
本文考虑了一种中继辅助的双向蜂窝网络，其中基站（BS）与每个移动站（MS）使用OFDMA的上行链路和下行链路进行通信。我们的目标是通过探索网络在各个维度（包括用户、子载波、中继和双向流量）的全部潜力来提高整体系统性能。在这项工作中，我们首先介绍了一种新的三时隙时分双工（TDD）传输协议。该协议统一了直接传输，单向中继和网络编码的双向中继之间的BS和每个MS.使用建议的三时隙TDD协议，然后，我们提出了一个优化的资源分配框架，以实现以下收益：合作分集（通过中继选择），网络编码增益（通过双向传输模式选择），和多用户分集（通过子载波分配）。我们将该问题表述为一个组合优化问题，它是NP完全的。为了使其更易于处理，我们采用了基于图的方法。我们首先建立了原问题与图论中的最大权团问题之间的等价关系。然后，采用基于任意蚁群优化（ACO）的元启发式算法在多项式时间内求解。仿真结果表明，该协议与蚁群优化算法一起显著提高了系统的总吞吐量。
2010-09-02 cs.IT cs.NI math.IT
Multicast and Unicast Superposition Transmission in MIMO OFDMA Systems with Statistical CSIT
针对仅具备统计CSIT的MIMO OFDMA下行系统，本文提出多播与单播叠加传输及资源分配算法，证明其DoF优势并通过5G农村宏小区仿真验证网络吞吐量增益。
2023-09-29 cs.IT math.IT
Movable Antenna Aided Full-Duplex ISAC System with Self-Interference Mitigation
针对全双工ISAC系统的自干扰问题，提出基于FP和AO的联合优化算法及PSO初始位置优化算法，利用可移动天线位置灵活性提升SIC能力与系统整体性能。
2025-05-20 cs.IT eess.SP math.IT
Joint IRS Location and Size Optimization in Multi-IRS Aided Two-Way Full-Duplex Communication Systems
智能反射表面（IRSs）已经成为一种有前途的无线技术，用于电磁波的动态配置和控制，从而创建一个智能（可编程）无线电环境。在这种情况下，我们研究了多IRS辅助的双向通信系统，包括两个用户，采用全双工（FD）技术。更具体地说，我们处理联合IRS的位置和大小（即，反射元件的数量）优化，以便在各种约束条件下最小化系统中断概率的上限：每个IRS的反射元件的最小和最大数量、安装的IRS的最大数量、反射元件的最大总数（信令开销的隐含界限）以及最大总IRS安装成本。首先，该问题被制定为一个离散优化问题，然后，它的NP-硬度的理论证明。此外，我们通过求解线性规划松弛（LPR）问题提供了一个最优值的下界。随后，我们设计了两个多项式时间算法，确定性贪心算法和随机近似算法，基于LPR的解决方案。前者是一种探试法，总是计算一个可行的解决方案，（后验）性能保证可以提供。后者实现了一个近似的解决方案，使用随机舍入，与可证明的（先验）概率的性能保证。此外，大量的数值模拟表明，所提出的算法相比基线计划的优越性。最后，有用的结论FD和传统的半双工（HD）系统之间的比较也得出。
2023-02-08 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Full-Duplex mmWave MIMO: Channel Estimation, Passive and Hybrid Beamforming
毫米波（mmWave）全双工（FD）是一种很有前途的技术，可以通过最大限度地利用时间和丰富的毫米波频率资源来提高容量。尽管如此，由于FD自干扰（SI）和毫米波的有限覆盖范围，它仍然受到限制。因此，本研究在可重构智能表面（RIS）的帮助下深入研究FD毫米波MIMO，以提高容量。首先，我们证明了在远场平面波前假设下，FD天线阵列的角域互易性。因此，提出了一种用于联合下行链路-上行链路（DL-UL）信道估计的策略。为了估计SI信道、直接信道和级联信道，分别提出了基于Khatri-Rao乘积的压缩感知（KR-CS）、分布式压缩感知（D-CS）和基于两阶段多测量向量的D-CS（M-D-CS）框架。此外，我们提出了一种基于角域级联通道的无源波束形成优化方案。针对混合波束形成结构，提出了一种新的混合加权最小均方误差信号干扰消除方法（H-WMMSE-SIC）。仿真已经揭示，与单独的DL/UL信道估计相比，联合DL-UL处理显著地提高了估计性能。特别是，当干扰噪声比小于35 dB时，我们提出的H-WMMSE-SIC提供了与全数字WMMSE-SIC相当的频谱效率性能。最后，分析了所提方法的计算复杂性。
2023-03-25 cs.IT eess.SP math.IT
Securing RIS-Aided Wireless Networks Against Full Duplex Active Eavesdropping
本文针对RIS辅助无线网络面临全双工主动窃听的问题，提出联合优化基站与RIS波束形成器的交替优化方案，通过数值分析验证干扰信号影响及RIS单元数量等因素对保密性能的作用，为相关安全研究提供参考。
2024-11-26 cs.ET cs.IT cs.SY
Covert Communications in Active-IOS Aided Uplink NOMA Systems With Full-Duplex Receiver
本文研究有源智能全向表面辅助的上行NOMA隐蔽通信，通过联合优化全双工波束成形、A-IOS波束成形及功率分配，并利用交替优化和惩罚Dinkelbach变换求解非凸问题，显著提升隐蔽速率。
2025-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Trade-off Between Uplink and Downlink in Full-Duplex Communications
在本文中，我们制定了两个多目标优化问题（MOOP）的正交频分多址（OFDMA）为基础的带内全双工（IBFD）无线通信。本研究的目的是利用上行链路和下行链路之间的性能权衡，其中无线电在同一频率上同时发送和接收。在考虑自干扰和服务质量配置的同时，将系统吞吐量最大化作为第一MOOP，将系统总功耗最小化作为第二MOOP。通过解决这两个问题，我们研究了上行链路和下行链路之间的吞吐量和发射功率权衡。每个MOOP都是一个非凸的混合整数非线性规划MINLP，一般来说是难以求解的。为了克服这一困难，引入罚函数将问题转化为数学上易于处理的形式。然后，利用加权切比雪夫方法将每个MOOP转化为单目标优化问题SOOP，并采用优化-极小化MM方法求解.仿真结果表明，所考虑的竞争目标之间的一个有趣的权衡。
2020-02-18 cs.IT math.IT math.OC
Full-Duplex eNodeB and UE Design for 5G Networks
自干扰消除（SIC）设计领域的最新进展使得能够开发全双工（FD）单天线和多天线系统。在本文中，我们提出了一种用于5G网络的FD eNodeB（eNB）和用户设备（UE）的设计。FD操作的使用使得能够同时进行带内上行链路和下行链路操作，从而将频谱需求减少一半。FD操作要求在上行链路和下行链路中对UE的相同子载波分配。长期演进（LTE）使用正交频分多址（OFDMA）用于下行链路。为了实现FD操作，我们提出将单载波频分多址（SC-FDMA）用于下行链路以及将其用于上行链路的常规方法。利用信道互惠性，下行链路中基于奇异值分解（SVD）的波束成形允许多个用户（MU）在同一组子载波上操作。在上行链路中，使用频域最小均方误差（MMSE）均衡器以及最优排序连续干扰消除（SSIC-OO）算法来解耦在同一组子载波中操作的用户的信号。该工作包括分别针对下行链路和上行链路在UE和eNB处示出高效FD操作的仿真。
2015-06-06 cs.IT cs.NI math.IT
Robust beamforming and jamming for enhancing the physical layer security of full duplex radios
在本文中，我们调查的物理层安全的全双工基站（BS）辅助系统在最坏的情况下，上行链路发射机（UT）和下行链路接收机（DR）都配备了一个天线，而一个强大的窃听器配备了多个天线。为了保证BS和UT发送的信号的机密性，提出了一种人工噪声（AN）辅助的保密波束形成方案，该方案对窃听信道和剩余自干扰信道的实际不完美状态信息都具有鲁棒性。我们的目标函数是最大化的最坏情况下的总和保密率所实现的BS和UT，通过联合优化的波束成形向量的机密信号和发送协方差矩阵的AN。然而，由此产生的优化问题是非凸和非线性的。为了高效求解，我们采用块坐标下降算法将非凸问题转化为一系列凸问题。我们调用一个线性矩阵不等式，找到其Karush-Kuhn-Tucker（KKT）的解决方案。为了评估可实现的性能，最坏情况下的保密率推导出解析。此外，我们利用投影矩阵理论构造了另一个保密传输方案，并进行了性能比较。仿真结果表明，所提出的鲁棒保密传输方案具有较好的保密性能，验证了该方法的有效性。
2019-03-26 cs.IT math.IT
Robust Design for Intelligent Reflecting Surface Assisted MIMO-OFDMA Terahertz Communications
近年来，太赫兹（THz）通信以其超宽带的特性成为未来无线通信领域的研究热点之一。尽管如此，阻止THz实际部署的一个主要障碍在于其固有的巨大衰减。智能反射面（IRS）和多输入多输出（MIMO）是补偿太赫兹系统中大路径损耗的两种有效方法。本文研究了一种基于IRS的正交频分多址多用户太赫兹MIMO系统，该系统采用稀疏射频链天线结构以降低功耗。目标是通过联合优化基站处的混合模拟/数字波束形成和IRS处的反射矩阵来最大化加权和速率。{由于模拟波束形成和反射矩阵需要满足所有用户和子载波，因此难以直接求解公式化问题，因此，提出了交替迭代优化算法。}具体而言，模拟波束形成的设计通过解决MIMO容量最大化问题，而数字波束形成和反射矩阵优化都解决了使用半定松弛技术。考虑到在基于IRS的系统中获得完美的信道状态信息（CSI）是一项具有挑战性的任务，我们进一步探讨了IRS到用户的信道的不完美CSI的情况。在这种设置下，我们提出了一个强大的波束形成和反射矩阵设计方案，原来制定的非凸优化问题。最后，仿真结果表明所提出的算法的有效性。
2020-09-13 cs.IT math.IT
Aerial Multi-Functional RIS in Fluid Antennas-Aided Full-Duplex Networks: A Self-Optimized Hybrid Deep Reinforcement Learning Approach
Department of Communication Engineering, National Central University（通信工程系，国立中央大学）
本文提出了一种整合自主空中车辆和多功能可重构智能表面的架构，通过自优化混合深度强化学习框架提升全双工网络的能量效率。
2026-04-17 cs.AI cs.IT eess.SP
The degrees of freedom of MIMO networks with full-duplex receiver cooperation but no CSIT
研究了即使在各向同性衰落和发射端没有信道状态信息（或输出反馈）的情况下，多用户网络的自由度（DoF）是否可以得到增强的问题。为此，两个用户MIMO（多输入，多输出）的广播和干扰信道进行了研究，没有边信息，无论在发射机和接收机配备了全双工无线电。全双工特征允许接收器协作，因为每个接收器除了接收由发射器发送的信号之外，还可以同时将相同频带中的信号发送到另一接收器。与具有CSIT和全双工接收器的MIMO网络的情况不同，对于其DoF是已知的，示出了对于没有CSIT的MIMO网络，全双工接收器合作在甚至DoF区域被增强的程度上是有益的。实际上，对于由不同终端处的天线数量的某些关系定义的两用户MIMO广播和干扰信道的重要类别，建立精确的DoF区域。实现DoF最优性能的关键是新的反向协作干扰对齐方案。它们的最优性是通过对这些网络的某些基因辅助或增强版本的DoF分析来建立的。
2012-09-06 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for Secure Directional Modulation Networks with a Full-duplex UAV User
研究了一种基于定向调制（DM）的无人机辅助安全通信网络，该网络包括一个地面基站（Alice）、一个合法全双工（FD）用户（Bob）和一个非法接收机（Eve）。在该网络中，Alice作为控制中心，负责传输机密信息和人工噪声。沿着线性飞行轨迹移动的UAV用户旨在从Alice接收有用信息。同时，它还发送AN信号以进一步干扰Eve的信道。以无人机飞行过程中保密率最大化为目标，建立了功率分配因子、波束形成向量、AN投影矩阵的联合优化问题。为了简单起见，应用最大比传输、零空间投影和基于泄漏的方法来分别形成发射波束成形向量、Alice处的AN投影矩阵和Bob处的AN投影向量。在此之后，优化问题简化为具有两个PA因子的双变量优化程序。我们提出了一种交替迭代算法来优化这两个PA因子。仿真结果表明，所提出的策略FD模式实现了更高的SR比半双工（HD）模式，并优于FD模式与固定PA策略。
2019-04-07 cs.IT math.IT
RIS Aided Multi-Way Communication Systems based on SIC Decoding Techniques
McGill University（麦吉尔大学）；China Telecom, P.R. China（中国电信）
本文研究RIS辅助多向通信系统，提出三种SIC排序方法，并通过仿真验证：小规模RIS时均方误差排序最优，大规模时优化方法最优。
2026-10-06 cs.IT math.IT
Cellular Systems with Full-Duplex Compress-and-Forward Relaying and Cooperative Base Stations
在本文中提供的优势，由移动终端（MT）通过专用中继终端（RT）接收的信号发送的多小区处理进行了研究。假设每个RT能够全双工操作并且接收相邻中继终端的传输。针对小区内TDMA和非衰落信道，在Wyner提出的上行链路模型的基础上，提出了一种简化的中继辅助上行链路蜂窝模型。假设一个游牧应用，其中的RT是不经意的MT的码本，一种形式的分布式压缩和转发（CF）方案与解码器侧信息被采用。每细胞的CF计划的和率推导，并给出作为一个简单的不动点方程的解决方案。该可实现的速率揭示了CF方案能够完全消除中继间干扰，并且对于强RT传输功率，它接近“割集样”上界。CF率也示出超过放大和转发方案的速率，通过数值计算的系统参数的范围很广。
2008-05-01 cs.IT math.IT
Asymmetric Degrees of Freedom of the Full-Duplex MIMO 3-Way Channel with Unicast and Broadcast Messages
在本文中，我们描述了非对称的总自由度（DoF）的多输入多输出（MIMO）3路信道。每个节点都有一个单独的天线全双工MIMO收发器，具有不同数量的天线，其中每个天线可以被配置用于信号发送或接收。我们研究这个系统下的两个消息配置;第一个配置是当每个节点有两个单播消息传递到其他两个节点，而第二个配置是当每个节点有两个单播消息以及一个广播消息传递到其他两个节点。对于每种配置，我们首先推导出系统总自由度的上限。割集界结合基因辅助界推导出可实现的总自由度的特征。之后，我们分析得出的最佳数量的发射和接收天线在每个节点，以最大限度地提高系统的总自由度，在每个节点的天线总数。最后，每个配置的可实现的方案构造。所提出的方案主要是基于迫零和零空间发射波束成形。
2016-07-31 cs.IT math.IT
Superimposed Signaling Inspired Channel Estimation in Full-Duplex Systems
数字基带中的残余自干扰消除是全双工通信系统中的一个重要问题。在本文中，我们提出了一种新的技术估计SI和通信信道在FD通信系统中，这是从叠加信令的启发。在我们提出的技术中，我们增加了一个常数实数的每个星座点的一个传统的调制星座，以产生非对称移位调制星座相对于原点。我们在数学上表明，这样的星座可以用于带宽有效的信道估计，而不会产生歧义。我们提出了一个期望最大化（EM）估计与非对称移位调制星座。我们推导出一个封闭形式的下限的均方误差（MSE）的信道估计误差，这使我们能够找到准确的信道估计所需的最小移位能量在一个给定的FD通信系统。仿真结果表明，在导频使用与移位相同的额外能量的情况下，该方法在信道估计误差的均方误差和误比特率出错率方面均优于数据辅助信道估计方法。所提出的技术对于SI信号的增加的功率也是鲁棒的。
2016-12-28 cs.IT 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
Optimal Multi-User Scheduling of Buffer-Aided Relay Systems
多用户调度是中继场景下的一个具有挑战性的问题。传统的基于瞬时信干噪比（SINR）的方案无法解决不同链路之间固有的质量差异。因此，系统性能总是受到较弱链路的限制。本文从系统整体吞吐量的角度出发，提出了一种多用户全双工缓冲辅助中继系统的最优多用户调度方案。我们首先制定的吞吐量最大化问题。然后，根据Karush-Kuhn-Tucker条件的特点，得到了该方案的最优决策函数和各链路的最优加权因子。仿真结果表明，该方案不仅解决了$S_i$-$R$和$R$-$D_i$链路之间以及不同$S_{i}$-$R$或$D_{i}$-$R$链路之间的质量差异，对实际系统的设计具有指导意义。
2018-02-21 cs.IT math.IT
Optimizing DF Cognitive Radio Networks with Full-Duplex-Enabled Energy Access Points
随着射频能量收集技术的发展，无线供电的协作认知无线电网络（CCRN）在提高频谱利用率的同时，也激发了主、次系统之间的联合信息和能量合作，引起了人们极大的兴趣。专用能量波束成形（EB）旨在弥补无线功率传输（WPT）的低效率，然而，这引起带外EH阶段，从而导致低协作效率。为了解决这个问题，在本文中，我们考虑了一种新的RF EH CCRN辅助全双工（FD）使能的能量接入点（EAP），可以合作无线充电的次级发射机（ST），同时在第一传输阶段接收主发射机（PT）的信号，并在第二传输阶段执行解码和转发（DF）中继。我们研究了一个加权和速率最大化问题的发射功率约束以及总成本约束，使用连续凸逼近（SCA）技术。一个迫零（ZF）为基础的次优方案，只需要本地CSI的EAP，以获得其最佳的接收波束成形。各种权衡之间的加权和率和其他系统参数提供的数值结果，以证实所提出的解决方案对基准的有效性。
2017-03-28 cs.IT math.IT
Full-Duplex Radios for Edge Caching
本章重点介绍在超密集网络（UDN）环境中，为全双工（FD）无线电增加缓存功能所带来的性能增强。更具体地说，我们的目标是表明，这种网络的干扰足迹，即，要克服的主要瓶颈是在网络级观察理论FD吞吐量加倍，由于边缘缓存，可以显著减少。基本的结果表明，大部分的增益，相比于他们的半双工（HD）的同行，可以实现这样的网络，只有当昂贵的修改，他们的基础设施进行和/或如果高速率信令交换用户设备（UE）之间通过适当的控制链路。因此，我们的目标是提出一个可行的和具有成本效益的替代方案，这些解决方案的基础上预取本地流行的内容在网络边缘。我们首先考虑干扰丰富的场景，例如超密集FD小小区网络，其中几个非合作FD基站（BS）在与无线回程节点（BN）通信以检索要传递的内容的同时为其相关联的UE提供服务。然后，我们描述了一个地理缓存策略，旨在捕捉本地文件的流行程度和计算相应的缓存命中概率。因此，我们计算由UE直接通过其服务小小区基站（SBS）或通过对应的BN请求的文件的成功传输的概率：该量然后用于下限所考虑的网络的吞吐量。我们的方法利用随机几何工具，以保证分析的问题和结果的一般性。我们的数值模拟表明，从无缓存到缓存辅助的FD小细胞网络产生了显着的性能改善。
2020-04-08 cs.IT math.IT
Data-Aided Secure Massive MIMO Transmission with Active Eavesdropping
本文研究了具有主动窃听的时分复用多小区多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的保密通信设计。我们假设窃听者在窃听期望用户的下行链路数据传输阶段之前主动攻击上行链路导频传输和上行链路数据传输。我们利用接收到的导频和数据信号进行上行链路信道估计。我们分析表明，当发射天线的数量和数据向量的长度都趋于无穷大时，期望用户和窃听者的信号位于不同的特征空间的接收信号矩阵在基站，如果他们的信号功率是不同的。这一发现表明，降低（而不是增加）的期望用户的信号功率可能是一个有效的方法来打击强大的主动攻击的窃听。受这一结果的启发，我们提出了一个数据辅助安全下行链路传输方案，并推导出一个渐近可实现的保密和速率表达式所提出的设计。数值结果表明，在强主动攻击下，所提出的设计实现了显着的保密率增益相比，采用匹配滤波器预编码和人工噪声生成的传统设计。
2018-01-22 cs.IT math.IT
User Clustering for STAR-RIS Assisted Full-Duplex NOMA Communication Systems
本文针对STAR-RIS辅助的全双工NOMA系统，提出用户聚类方案并推导遍历速率闭式表达式，通过优化RIS参数与功率分配最大化总速率。
2023-12-31 cs.IT eess.SP math.IT
