Analysis of Dual-Hop AF Relay Systems in Mixed RF and FSO Links
分析了双跳固定增益放大转发（AF）中继系统在射频（RF）和自由空间光（FSO）混合链路上的性能。RF链路经受莱斯衰落，并且FSO链路经历伽马-伽马湍流衰落。利用Meijer的G函数推导了系统中断概率和平均误符号率的解析表达式，并通过仿真验证了分析结果，同时研究了衰落参数对系统性能的影响。
2017-11-27 eess.SP
Performance Analysis of Relay Selection Schemes in Multi-Hop Decode-and-Forward Networks
本文研究多跳多中继DF网络的可达速率最大化，分析最优、逐跳、ad-hoc、逐块及滑动窗口中继选择，并扩展到多用户噪声受限场景。
2023-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization of a Two-Hop Network with Energy Conferencing Relays
本文考虑了一个两跳网络，由一个源，两个并行的半双工中继节点，和两个目的地。虽然目的地具有足够的电力供应，但是源和中继节点依赖于所收集的能量来进行数据传输。与现有的所有工作不同，两个中继节点还可以将其收集的能量传递给对方。对于这样一个系统，一个优化问题制定的目标是最大化的总数据速率和保存源和中继传输能量，在当前传输周期中保存的任何额外的能量可以在下一个周期中使用。事实证明，这个问题的最佳解决方案可以以封闭形式或通过一维搜索找到，这取决于场景。基于平均数据速率和中断概率的仿真结果表明，两个中继之间的能量合作一致地提高了系统性能。
2018-03-02 eess.SP
Secrecy performance of dual-hop threshold relaying system with diversity reception
本文分析了由单个信源、中继站、目的站和窃听者组成的协作系统的保密性。考虑了门限选择解码转发中继，只有满足门限信噪比（SNR），中继才能正确解码转发。通过最大比分集合并，目的地和窃听者都利用了直接和中继传输的优势。针对不同的信道状态信息（CSI）可用性，推导了保密中断概率（SOP）和遍历保密率的封闭形式。据观察，当所需速率低时，具有CSI知识比在较高速率的情况下更有利。如果中继链路SNR相对高于直接链路SNR，则中继器处所需阈值SNR的增加可能会增加SOP。研究还表明，当保持一个双跳链路的平均信噪比不变而增加另一个链路的信噪比时，SOP不能提高到一定值以上，而保持源到目的地的平均信噪比不变则可以提高遍历保密率。
2018-03-01 eess.SP
Optimal Routing for Multi-user Multi-hop Relay Networks via Dynamic Programming
在本文中，我们研究了多用户，多跳中继网络中的中继选择问题的目标是最小化所有用户的最大中断概率。当只有一个用户时，众所周知，最优中继选择问题可以通过动态规划有效地解决。由于用户之间的依赖性，该解决方案在多用户场景中会崩溃。我们解决这个挑战，使用一种新的中继聚合方法。在扩展网格上，动态规划可以用来求解最优中继选择问题，其计算复杂性计算复杂性与跳数成线性关系。数值例子说明了该算法的有效使用中继网络。
2022-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Hop Quantum Key Distribution with Passive Relays over Underwater Turbulence Channels
在水下信道中经历的吸收、散射和湍流严重限制了量子通信的范围。在本文中，为了克服范围的限制，我们研究了多跳水下量子密钥分发（QKD），中间节点帮助源和目的节点之间的密钥分发。我们考虑部署无源中继器，其简单地将量子比特重定向到下一个中继节点或接收器而不进行任何测量。在近场分析的基础上，我们给出了中继辅助QKD方案在不同大气条件下的性能。我们进一步研究了系统参数（孔径大小和探测器视场）对可实现距离的影响。
2022-06-13 eess.SP quant-ph
New expressions on the performance of a novel multi-hop relay-assisted hybrid FSO / RF communication system with receive diversity
本文提出了一种新的多跳中继辅助的混合自由空间光/射频（FSO / RF）通信系统，其中移动用户通过一条多跳中继辅助的混合FSO / RF链路与基站相连，该链路具有接收分集功能。在该结构中，在每个中继器处接收的信号被解调和转发。这是第一次在多跳混合FSO / RF系统中使用接收分集。研究了系统性能指标误比特率（BER）和中断概率（P_out）。新的精确和渐近表达式推导出这些标准，并提供MATLAB仿真来验证所得到的结果。首次研究了接收天线数量和中继器数量对这种结构性能的影响。结果表明，所提出的结构对接收天线数目的依赖性较低，因此，在所提出的结构中使用单接收天线具有与多天线相同的性能，同时复杂度和功耗较低。所提出的结构在中等和强大气湍流状态下表现出独立的性能。因此，它不需要自适应处理来根据大气湍流条件匹配自身，因此是成本有效的，并且特别适合于遇到大气湍流频繁变化的城市区域。
2018-11-20 eess.SP
Can a Multi-Hop Link Relying on Untrusted Amplify-and-Forward Relays Render Security?
协作中继是无线传感器网络和物联网（IoT）中数据通信的有效方法。然而，有时由于这种通信网络中多跳中继的必要性，当中继本身可能是窃听者时，即，我们可能会面临不可信中继场景，其中中继既是必要的助手又是潜在的对手。针对这一问题，提出了一种新的协同干扰方案，该方案通过多个不可信中继将数据从源端秘密传输到目的端。在我们提出的安全传输方案中，所有的合法节点有助于提供安全的通信智能注入人工噪声的网络在不同的通信阶段。为了便于分析，我们考虑了一个多跳的不可信中继网络，其中有两个连续的中间节点，即一个三跳通信网络。给出了该系统模型，在高信噪比（SNR）区域，给出了遍历保密率（ESR）的一个新的封闭形式的表达式。此外，我们评估了ESR的高SNR斜率和功率偏移，以深入比较所提出的安全传输方案和最先进的技术。我们的数值结果强调，建议的安全传输方案提供了更好的保密率性能相比，两跳不可信中继以及直接传输方案。
2020-07-05 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Multi-Hop Relaying in Large-Scale Space-Air-Ground-Sea Integrated Networks
针对空天地海一体化网络中被动窃听带来的安全漏洞问题，提出联合优化无线资源与中继路由的多跳中继安全框架，推导SPSC概率闭式解，设计最优资源分配策略与逼近上界性能的蒙特卡洛路由算法，并通过真实数据集测试验证。
2025-09-04 eess.SP
Performance Comparison of two novel Relay-Assisted Hybrid FSO / RF Communication Systems
本文提出并比较了两种新型的多跳中继辅助混合自由空间光/射频（FSO / RF）通信系统。在这些结构中，RF和FSO链路在每一跳处是并行的并且同时发送数据。这是第一次在多跳混合FSO / RF结构中使用检测和转发协议。在第一种结构中，在每一跳，选择具有较高信噪比（SNR）的接收信号。但是在第二种结构中，在每一跳，接收的FSO和RF信号被分别检测和转发，并且仅在最后一跳进行选择。考虑负指数大气湍流中的FSO链路和瑞利衰落中的RF链路，首次推导了该结构的中断概率（Pout）和误比特率（BER）的封闭表达式。MATLAB仿真提供了验证导出的表达式。本文的主要目的是回答每一跳的选择和最后一跳的选择有多大的差别。结果表明，在每一跳选择的结构比在最后一跳选择的结构具有更好的性能。在不同的目标中断概率下，在最后一跳处的选择比在每一跳处的选择消耗大约两倍（~3dB）的功率。这两种结构都特别适合于长距离通信。然而，在每一跳的选择，在更复杂的成本，推荐的应用程序有问题，提供所需的通信功率。
2018-11-20 eess.SP
Achieving Global Optimality for Joint Source and Relay Beamforming Design in Two-Hop Relay Channels
研究了放大转发多天线多中继网络中信源和中继联合波束形成的设计问题。考虑到从中继到目的地的信道状态信息（CSI）是不完美的，我们的目标是最大化最坏情况下的接收信噪比（SNR）。然后，在两个步骤中解决相关联的优化问题。在第一步中，通过固定源BF向量，获得中继BF矩阵的半封闭形式解，直到功率分配因子。在第二步中，全局最优的源BF矢量的基础上的多块外近似（PA）算法。我们还提出了两种低复杂度的方法来获得源BF向量，这是不同的复杂度和性能。最优联合源中继BF的解决方案所提出的算法作为基准评估现有的计划和建议的低复杂度的方法。仿真结果表明，所提出的鲁棒性设计可以显著降低信道不确定性对系统性能的敏感性。
2020-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
On the Performance of a Relay-Assisted Multi-Hop Asymmetric FSO/RF Communication System over Negative Exponential atmospheric turbulence with the effect of pointing error
本文提出了一种多用户多跳混合FSO / RF系统。该结构由两个主要部分组成。提出这种结构的主要动机是在长距离不可通过的链路或某些特定的大气条件下，射频连接变得容易中断的通信。虽然这些影响可以通过消耗更多的功率或增加处理复杂性来减轻，但是小用户移动电话不应该得到更多的复杂性或电源。FSO和RF链路相互补充的事实带来了一种新的解决方案;通过短距离RF链路放大接收到的信号并将其转发到长距离FSO链路的接入点可以解决上述问题。这个场景在拟议结构的第一部分完全实现。在第二部分，实现了一个多跳的混合并行FSO / RF链路连接源和目的基站。首次在多跳FSO / RF系统中考虑了多用户方案、每跳信号选择、放大和前向中继中信道状态信息的已知和未知以及指向误差对饱和大气湍流的影响。以封闭形式推导出所提出结构的误比特率（BER）和中断概率的新表达式，并通过MATLAB仿真进行验证。该结构同时具有FSO、RF、中继辅助和多用户系统的优点。结果表明，它对用户数和中继数的依赖性较低。因此，它适用于人口变化和长距离联系的地区。这种结构提供了独立的性能，而没有额外的功耗，处理延迟和复杂性。
2018-11-20 eess.SP
Joint Relay Selection and Power Control that aims to Maximize Sum-Rate in Multi-Hop Networks
本文提出一种迭代执行中继选择与功率控制的次优算法，以最大化最小SINR进行中继选择并用逐次凸近似进行功率控制，仿真表明其显著提升多跳网络总速率，并证明双用户场景下二进制功率分配可求得最优发射功率。
2024-01-16 cs.IT eess.SP math.IT
A Markov Chain Approach for Myopic Multi-hop Relaying: Outage and Diversity Analysis
本文研究了一种由具有有限大小缓冲区的中继站组成的多跳网络的协作协议，该网络可以工作在不同的通信模式下。该协议是基于近视解码和转发策略，其中网络中的每个节点与有限数量的相邻节点的信号的传输合作。每个中继将成功解码的消息存储在其缓冲器中，以便基于其支持的通信模式通过适当的信道链路转发它们。一个完整的理论框架进行调查，模型的演变的缓冲区和过渡的操作，每个继电器作为一个状态马尔可夫链（MC）。我们分析了所提出的协议的中断概率方面的性能，并推导出一个表达式实现分集复用的权衡，通过使用状态转移矩阵和相关的MC的稳态。我们的研究结果表明，该协议优于传统的多跳中继方案和系统的中断概率，以及实现的多样性顺序依赖于相邻节点之间的合作程度和通信模型，被认为是为每个中继的网络。
2021-11-16 cs.IT eess.SP math.IT
New expression on the performance of a novel multi-hop relay-assisted hybrid FSO / RF communication system
本文提出了一种新型的多跳中继辅助混合FSO / RF系统。假设移动用户和源基站之间的直接RF连接是不可能的，因此中继器经由FSO链路将RF用户连接到源基站。源基站和目的基站通过多跳中继辅助的混合FSO / RF链路连接。研究了在中等到饱和大气湍流条件下的FSO链路。还假设RF链路具有瑞利衰落。首次推导了该系统的误比特率和中断概率的新的精确和渐近表达式。MATLAB仿真进行验证得到的分析结果。结果表明，所提出的结构对用户数的依赖性较低，因此，所提出的结构适用于在一天中遇到不同种群的小区，因为不同用户数的系统性能差别不大.此外，所提出的结构，在负指数大气湍流有小的依赖于中继的数量，但这种依赖性是有点多的伽玛-伽玛大气湍流。因此，所提出的结构增加了容量，同时保持了系统的性能。
2018-05-22 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of Dual-Hop Relaying for THz-RF Wireless Link
使用太赫兹（THz）频带用于核心网络与接入点之间的数据传输对于下一代无线系统来说可能是有希望的。在本文中，我们分析了回程应用的THz-RF无线链路的双跳中继的性能。考虑到$α-μ$衰落信道和指向误差的统计模型，我们推导出了一种新的太赫兹链路的信噪比的累积分布函数（CDF）的封闭形式的表达式，它也适用于非整数值的$μ$。使用CDF，我们推导出解析表达式的端到端的SNR和遍历容量的下限解码和转发（DF）辅助THZ-RF中继系统参数。利用直接链路和计算机模拟的分析结果，我们证明了太赫兹-RF中继是一种可行的无线回程技术，提供了一个显着的增加几乎$25 \%$的频谱效率，相比直接传输。
2020-12-25 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizing Information Freshness in Two-Hop Status Update Systems under a Resource Constraint
在本文中，我们研究的年龄最小化问题的两跳中继系统，在中继转发操作的平均数量的资源约束下。首先，我们设计一个最佳的政策，考虑建模调度问题作为一个约束马尔可夫决策过程（CMDP）问题。基于所观察到的多阈值结构的最优策略，我们然后设计了一个低复杂度的双阈值中继（DTR）的政策，只有两个阈值，一个为中继的AoI和其他一个年龄之间的增益目的地和中继。我们推导出近似的封闭形式的表达式的平均AOI在目的地，和平均转发操作的DTR策略在中继，通过建模的纠缠的年龄在中继和目的地的演变为马尔可夫链（MC）。数值结果验证了所有的理论分析，并表明，低复杂度的DTR策略可以达到接近最优的性能相比，最优的CMDP为基础的政策。此外，中继应始终考虑其本地年龄的阈值，以在目的地保持较低的年龄。当资源约束相对严格时，它还需要考虑年龄增益的阈值，以确保只有那些可以显著降低目的地年龄的数据包才会被转发。
2021-02-25 cs.IT cs.NI eess.SP
Performance analysis of FSO using relays and spatial diversity under log-normal fading channel
研究了在源端采用中继和空间分集的自由空间光通信系统的性能。分析中还考虑了不同天气条件和几何损失引起的大气湍流和衰减的影响。给出了对数正态衰落信道下多跳多输入单输出（MISO）自由光通信系统中M进制正交幅度调制（M-QAM）技术的误比特率的精确解析表达式。此外，多跳MISO和多跳单输入单输出（SISO）FSO系统的链路性能进行了比较，不同的系统使用开关键控（OOK），重复码（RC）和M进制脉冲幅度调制（M-PAM）技术。一个显着的性能增强的BER分析和SNR增益方面的多跳MISO和多跳SISO FSO系统与M-QAM比其他现有的系统具有不同的调制方案。此外，Monte-Carlo模拟被用来验证所推导的分析结果的准确性和一致性。仿真结果表明，在相同频谱效率的情况下，采用中继和空间分集的M-QAM调制多跳MISO和多跳SISO FSO系统的性能优于其他系统。
2018-03-31 cs.IT eess.SP math.IT
On the design of multiple-relay cooperative MIMO networks with partial channel state information
研究了当部分信道状态信息（CSI）可用时，多中继放大转发（AF）协作多输入多输出（MIMO）无线网络中信源预编码器、中继矩阵和目的均衡器的联合设计问题。具体而言，所考虑的方法是基于第一跳信道矩阵的瞬时CSI的知识，而仅假设第二跳信道的统计CSI。在这种情况下，相对于利用第一和第二跳MIMO信道矩阵的瞬时CSI的情况，现有的网络设计表现出显著的性能下降。依赖于一个宽松的最小均方误差（MMSE）标准，我们表明，所有可用的AF继电器的所有可能的天线的潜在激活的基础上的设计导致一个数学上棘手的优化问题。因此，我们开发了一个联合中继和天线选择过程，确定可能属于不同中继的可用天线的最佳子集。蒙特卡罗模拟表明，相比，基于选择最佳中继的设计，所提出的策略提供了显着的性能增益，也优于其他最近提出的中继/天线选择方案。
2020-06-10 cs.IT eess.SP math.IT
AoI-minimizing Scheduling in UAV-relayed IoT Networks
George Mason University（乔治梅森大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工学院暨州立大学）
由于灵活性、自主性和低操作成本，作为固定空中基站的无人驾驶飞行器（UAV）越来越多地被用作\textit{relays}来收集时间敏感信息敏感信息（即，状态更新），并将其传递到附近的地面基站（TBS），在那里信息得到处理。为了确保信息（从所有IoT设备）到TBS的及时递送，时间敏感信息在两跳UAV中继IoT网络（即，IoT设备到UAV [跳1]，以及UAV到TBS [跳2]）成为关键挑战。为了解决这个问题，我们提出了在这种两跳无人机中继物联网网络中最小化信息年龄（AoI）的调度策略。为此，我们提出了一种低复杂度的MAF-MAD调度器，该调度器采用最大AoI优先（MAF）策略来对UAV（跳1）处的IoT设备进行采样，并采用最大AoI差异（MAD）策略来更新从UAV到TBS（跳2）的采样数据包。我们表明，MAF-MAD是理想条件下的最佳调度，即，无差错信道和在物联网设备上随意生成流量。相反，对于现实条件，我们提出了一种基于Deep-Q-Networks（DQN）的调度器。我们的仿真结果表明，基于DQN的调度器优于MAF-MAD调度器和其他三个基线调度器，即，最大AoI优先（MAF）、循环调度（RR）和随机，在网络较小（具有数十个IoT设备）的一般条件下在两跳处采用。然而，它不能很好地扩展网络规模，而MAF-MAD在所有考虑的大型网络场景下都优于所有其他路由器。
2021-09-24 cs.AI cs.NI eess.SP
On the Structure of the Optimal Detector for Sub-THz Multi-Hop Relays with Unknown Prior: Over-the-Air Diffusion
Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University（萨班哲大学工程与自然科学学院）
本文提出了一种基于DDIMs的最优检测器框架，将子太赫兹多跳中继视为方差保持的扩散过程，通过端到端统计量实现近最优解码，无需中间节点CSI。
2026-01-03 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analyses of TAS/Alamouti-MRC NOMA in Dual-Hop Full-Duplex AF Relaying Networks
在Nakagami- $m$衰落信道下，考虑信道估计误差和反馈时延，研究了双跳全双工中继网络中功率域下行多输入多输出非正交多址系统的性能。特别是，在调查的系统中，配备有多个天线的基站发送信息到所有的移动用户通过应用传统的发送天线选择/Alamouti空时分组编码方案的帮助下，一个专用的FD放大和转发中继。在移动用户的接收信号合并根据最大比合并技术，以利用接收分集的好处。为了证明所提出的系统的优越性，中断概率（OP）的调查和紧密的下界表达式推导出所获得的OP。此外，渐近分析也进行了理想和实际条件下，提供进一步的见解中断行为在高信噪比区域。最后，理论分析通过蒙特卡罗模拟和软件定义无线电的测试台实现进行了验证。
2021-09-25 cs.IT cs.SY eess.SP
Performance Analyses of MRT/MRC in Dual-Hop NOMA Full-Duplex AF Relay Networks with Residual Hardware Impairments
分析了在存在剩余硬件损伤（RHI）的情况下，最大比传输（MRT）/最大比合并（MRC）方案在双跳非正交多址（NOMA）全双工（FD）中继网络中的性能.信道估计误差（CEE）和不完美的连续干扰消除的影响也被认为是一个现实的性能分析。在网络中，基站和多个用户分别使用MRT和MRC，而由两个天线组成的专用中继，一个用于接收，另一个用于广播，工作在放大转发模式。对于性能指标，推导了Nakagami-m衰落信道下的中断概率（OP）的精确表达式。此外，一个紧密的下限和渐近表达式也来自提供更多的见解获得OP的分集阶数和阵列增益。所得到的数值结果表明，环路干扰消除过程中FD中继的重要性，以使调查的系统比半双工NOMA同行执行更好。此外，MRT和MRC方案之间的性能权衡观察到在用户之间的CEE的存在。此外，它表明，RHI有一个显着的性能与较低的功率系数的用户，但它不改变分集阶数的影响。RHI和CEE分别对系统性能的恶化影响最大和最小。
2021-02-16 cs.IT cs.SY eess.SP
