Buffer-Aided Relay Selection Algorithms for Physical-Layer Security in Wireless Networks
在这项工作中，我们考虑使用缓冲器辅助中继，线性预编码技术和多个天线的物理层安全在无线网络中。本文研究了协作多用户多天线无线网络中的中继选择算法。特别是，我们提出了一种新的有限的缓冲区辅助中继选择算法，采用最大似然（ML）标准选择集的中继，充分利用中继节点配备缓冲区提供的灵活性。数值结果显示了与现有技术相比所提出的技术的益处。
2015-05-12 cs.IT math.IT
Study of Opportunistic Relaying and Jamming Based on Secrecy-Rate Maximization for Buffer-Aided Relay Systems
在本文中，我们研究机会中继和干扰技术，并开发中继选择算法，最大限度地提高保密率的多用户缓冲区辅助中继网络。我们开发了一种方法，以最大限度地提高中继系统的保密率，不需要窃听者的信道状态信息（CSI）。我们还设计了中继和干扰功能选择（RJFS）算法来选择多个中继节点以及多个干扰节点，以协助传输。在所提出的RJFS算法中继间干扰消除（IC）考虑。该方法首先通过IC提高对合法用户的传输速率，然后通过中继间IC放大对窃听者的干扰信号，提高保密率。利用缓存辅助中继将干扰信号存储在中继节点，提出了一种缓存辅助RJFS（BF-RJFS）算法。贪婪RJFS和BF-RJFS算法的中继选择，降低了复杂度。仿真结果表明，所提出的RJFS和BF-RJFS算法可以实现更高的保密率性能比以前报道的技术，即使在没有CSI的窃听。
2020-11-18 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted OFDM Relaying: Subcarrier Matching with Balanced SNR
该文研究了一种基于可重构智能表面（RIS）的OFDM中继系统，并在两种情况下研究了RIS无源波束形成和子载波匹配的联合设计，其中Case-I忽略了源-RIS-目的信号，Case-II利用该信号进行速率增强。我们制定了一个混合整数非线性规划（MINIP）的问题，最大限度地提高所有子载波的总和可实现的速率，通过联合优化被动波束形成和子载波匹配。为了解决这个问题，我们首先开发了一个分支定界（BNB）为基础的交替优化算法，以获得一个接近最优的解决方案。在此基础上，提出了一种低复杂度的基于凸差惩罚的算法和学习优化方法。最后，仿真结果表明，RIS辅助OFDM中继系统实现了一个实质性的可实现的速率增益相比，没有RIS，因为RIS重铸子载波匹配和平衡的信噪比（SNR）之间的不同子载波对。
2022-10-05 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reconfigurable Surfaces vs. Decode-and-Forward: What is the Impact of Electromagnetic Interference?
本文考虑使用智能可重构表面（IRS），以帮助无线通信系统。主要目标是比较这一新兴技术与传统的解码转发（DF）中继。与之前的比较不同，我们假设电磁干扰（EMI），包括来自外部源的入射波，存在于IRS或DF继电器放置的位置。分析表明，在最小化总发射功率方面，EMI对DF中继辅助通信具有强烈的影响，即使在针对EMI优化中继协议时也是如此。事实证明，IRS辅助的通信对EMI更具弹性。为了击败IRS，我们证明了DF中继必须使用多个天线，并通过波束成形来主动抑制EMI。
2022-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Aided Wireless Relaying: Optimal Deployment and Capacity Scaling
在这封信中，我们考虑一个智能反射面（IRS）辅助无线中继系统，其中解码和转发中继（R）被用来转发数据从源（S）到目的地（D），由M个被动反射元件的辅助。我们考虑两个实际的IRS部署策略，即，单IRS部署，其中所有反射元件安装在一个单一的IRS，部署在S，R，或D附近，和多IRS部署，其中反射元件被分配在三个独立的IRS，分别部署在S，R，和D附近。在视线（LoS）信道模型下，我们描述了具有不同IRS部署策略的IRS辅助中继系统的容量缩放顺序。对于单个IRS部署，我们表明，与S或D附近的IRS相比，在R附近部署IRS可实现最高容量。而对于多IRS部署，我们提出了一种实用的协作IRS无源波束成形设计，分析表明，该设计比单IRS部署实现了更大的容量缩放阶数（即，当M足够大时，R或S/D附近）。数值算例验证了理论结果。
2021-10-28 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces vs. Relaying: Differences, Similarities, and Performance Comparison
可重构智能表面可重构智能表面（RISs）通过利用元表面的独特性质具有实现智能无线电环境的新兴概念的潜力。在本文中，我们将讨论RIS在高频段无线网络中的潜在应用，例如，毫米波（30-100 GHz）和亚毫米波（大于100 GHz）频率。当在无线网络中使用时，RIS可以以类似于中继的方式操作。本文详细阐述了配置为作为异常反射器和中继器运行的RIS之间的关键区别和相似之处。特别是，我们举例说明了数值结果，这些结果强调了当RIS的尺寸与无线电波的波长相比足够大时，RIS的频谱效率增益。此外，我们还讨论了需要解决的关键开放问题，以释放RISs的潜在好处。
2020-02-21 cs.IT eess.SP math.IT
Study of Cloud-Aided Multi-Way Multiple-Antenna Relaying with Best-User Link Selection and Joint ML Detection
在这项工作中，我们提出了一个多路多天线中继系统，有利于联合线性最大似然（ML）的符号检测在云中，用户被选择同时发送到对方的中继辅助云辅助上行链路框架。我们还调查中继选择技术，建议云辅助上行链路框架，使用基于云的缓冲区和物理层网络编码。特别是，我们开发了一种新的多路中继选择协议的基础上选择的最佳链路，表示为多路云辅助最佳用户链路（MWC-Best-User-Link）。然后，我们设计的最大最小距离的中继选择标准，以及算法，被纳入拟议的MWC最佳用户链路协议。仿真结果表明，MWC-Best-User-Link在平均时延、总速率和误比特率出错率等方面都优于已有的工作。
2020-02-03 cs.IT math.IT
Link Priority Buffer-Aided Relay Selection with Energy Storage from Energy Harvest
本文提出一种基于链路优先级和能量存储的缓冲辅助中继选择方案，推导中断概率，仿真证明其实现全分集并优于基线方法。
2025-06-18 cs.IT math.IT
Multiuser Precoding for Sum-Rate Maximization in Relay-Aided mmWave Communications
中继辅助传输被认为是应对毫米波通信中出现的严重路径损耗和链路阻塞的关键策略。这项工作认为，中继辅助多用户毫米波通信的情况下，旨在通过最佳的传输和中继预编码器设计的总和速率最大化。我们提出了一种新的联合预编码器的设计策略，利用加权最小均方误差（WMMSE）使用其等效的总和速率最大化。我们获得了发射和中继预编码器的封闭形式的表达式，并建议通过交替优化迭代来计算它们，而不必求助于复杂的数值优化技术。数值结果验证了所提出的预编码策略的优越性相比，传统的预编码方案。
2020-03-06 cs.IT math.IT
Power Allocation for IRS-aided Two-way Decode-and-Forward Relay Wireless Network
本文研究了一种智能反射面（IRS）辅助的双向解码转发（DF）中继无线网络，其中两个用户通过IRS和DF中继进行信息交换。为了提高和速率性能，提出了三种功率分配（PA）策略。首先，提出了一种最大化和速率（Max-SR）的方法来联合优化用户U1、用户U2和中继站（RS）的PA因子。为了进一步提高和速率性能，提出了两种高性能的方案：最大化最小和速率方案（Max-Min-SR）和带速率约束的最大化和速率方案（Max-SR-RC）。仿真结果表明，所提出的三种方法优于等功率分配（EPA）方法的和速率性能。特别是，Max-SR-RC方法实现的最高性能增益比EPA高达45.2%。此外，还验证了总功率和随机阴影变量Xσ对和速率性能的影响。
2022-03-26 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Relay Selection for the Parallel Hybrid RF/FSO Relay Channel: Non-Buffer-Aided and Buffer-Aided Designs
混合射频（RF）/自由空间光（FSO）系统是下一代无线网络的候选使能技术之一，因为它们受益于FSO子系统的高数据率和RF子系统的高可靠性。在本文中，我们专注于并行混合RF/FSO中继信道的吞吐量最大化的问题。在并行混合RF/FSO中继信道中，源节点在多个中继节点的帮助下将其数据发送到目的节点。因此，对于给定中继器，由于用于FSO传输的窄波束，源-中继器和中继器-目的地FSO链路相对于彼此正交，而由于RF信道的广播性质，如果要避免自干扰，则RF链路需要半双工操作。此外，我们考虑两种情况下，继电器和不配备缓冲器。对于这两种情况下，我们得出的RF和FSO链路的最佳中继选择策略和RF链路的发送和接收的最佳时间分配策略。所提出的最优协议提供了重要的见解，优化系统的设计。由于最优的缓冲区辅助（BA）政策引入了一个无界的端到端延迟，我们还提出了一个次优BA政策，确保一定的目标平均延迟。此外，我们提出了分布式实现这两个建议的最佳协议。仿真结果表明，一个相当大的增益可以实现所提出的自适应协议与基准计划从文献中。
2016-08-09 cs.IT math.IT
Power Allocation for Conventional and Buffer-Aided Link Adaptive Relaying Systems with Energy Harvesting Nodes
能量收集节点在没有连续供电的协作通信系统中发挥着重要作用。在本文中，我们考虑传统的和缓冲区辅助链路自适应EH中继系统的优化，其中EH源通过EH解码转发中继与目的地通信。在传统的中继中，源和中继在连续的时隙中发送信号，而在缓冲器辅助的链路自适应中继中，源-中继和中继-目的地信道的状态确定是源还是中继被选择用于传输。我们的目标是最大限度地提高系统吞吐量在有限数量的传输时隙的中继协议。在传统中继的情况下，我们提出了一个离线和几个在线的联合源和中继发送功率分配方案。对于离线功率分配，我们制定了一个优化问题，可以最佳地解决。对于在线的情况下，我们提出了一个动态规划（DP）的方法来计算最佳的在线发射功率。为了减轻DP固有的复杂性，我们还提出了几个次优的在线功率分配方案。对于缓冲器辅助链路自适应中继，我们表明，联合离线优化的源和中继的发射功率，随着链路选择的结果在一个混合整数非线性规划，我们最佳地解决使用空间分支定界方法。我们还提出了一个有效的在线功率分配方案和一个朴素的在线功率分配方案的缓冲器辅助链路自适应中继。我们的研究结果表明，链路自适应中继提供了一个更高的计算复杂性的代价比传统的中继性能的改善。
2012-09-11 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
Performance of Adaptive Link Selection with Buffer-Aided Relays in Underlay Cognitive Networks
在本文中，我们研究了一个三节点的双跳认知无线电网络（CRN）的性能与半双工（HD）解码和转发（DF）缓冲辅助中继。我们推导出的平均速率和符号出错率（SER）性能的自适应链路选择基于信道感知缓冲辅助中继（CABR）计划，施加峰值功率和峰值干扰的限制，对次要节点，并将它们与传统的非缓冲辅助中继（CNBR）和传统的缓冲辅助中继（CBR）计划的延迟容忍系统。对于有限延迟系统，我们分析了固定速率传输的修改后的基于阈值的方案的性能，并证明了使用后进先出缓冲区在某些情况下是有利的。我们提出了延迟，吞吐量和SER之间的权衡。计算机模拟结果证明推导的表达式的准确性。
2016-09-03 cs.IT math.IT
Successive Decode-and-Forward Relaying with Reconfigurable Intelligent Surfaces
连续中继（SR）网络的主要优点是它们能够用半双工（HD）中继来模拟全双工（FD）操作。然而，这种方案带来的主要挑战是相关的中继间干扰（IRI）。在这项工作中，我们提出了一个可重构的智能表面（RIS）增强SR网络，其中一个RIS部署在两个中继节点附近，以提供IRI的空间抑制，并最大限度地提高所需信号的增益。由此产生的最大最小优化问题，联合相移设计的两个RISs首先通过半定规划（SDP）的方法来解决。在此基础上，提出了一种适合于实时实现的低复杂度粒子群优化算法。数值结果表明，即使是相对较小的RISs可以提供显着的增益在SR网络的可实现的速率，和建议的PSO计划可以实现接近最优的性能。
2021-09-11 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Buffer-Aided Relaying Systems with Opportunistic Spectrum Access
本文提出了一种考虑频谱利用率影响的协作中继网络节能跨层设计框架。具体地说，随机到达的业务被认为是自适应调制和编码（AMC）方案中采用的合作传输系统，以提高系统的性能。首先研究了中继缓冲区的平均丢包率。根据丢包率和系统状态的平稳分布，推导了时延的闭式表达式。在此基础上，研究了中继辅助传输的能量效率问题。在此背景下，能量效率优化问题制定的中继辅助协作系统的功率和时间分配的最佳策略。最后，能量有效的中继辅助传输和直接传输之间的切换策略，其中分组传输具有不同的延迟要求。此外，能量有效的传输策略与AMC。数值计算结果表明，所提出的设计提高能源效率的有效性。
2020-02-27 cs.IT eess.SP math.IT
Buffer-Aided Relaying with Adaptive Link Selection - Fixed and Mixed Rate Transmission
我们考虑一个简单的网络组成的源，一个半双工DF中继与缓冲区，和一个目的地。我们假设直接的源-目的地链路不可用，并且所有链路都经历衰落。我们提出了两个新的缓冲器辅助中继方案。在第一种方案中，无论是源还是中继都没有CSIT，因此，两个节点都被迫以固定速率进行传输。相比之下，在第二方案中，源不具有CSIT并且以固定速率发送，但是中继具有CSIT并且相应地调整其传输速率。在没有延迟约束的情况下，对于固定速率和混合速率传输，我们推导出吞吐量最优的缓冲区辅助中继协议，该协议根据源中继和中继目的链路的瞬时SNR选择源或中继进行传输。此外，对于延迟受限的情况下，我们开发的缓冲区辅助中继协议，实现预定义的平均延迟。传统的中继协议，选择发送节点根据一个预定义的时间表独立的链路瞬时信噪比相比，建议的缓冲区辅助协议与自适应链路选择实现大的性能增益。特别是，对于固定速率传输，我们表明，该协议实现了分集增益为2，只要平均延迟超过三个时隙可以提供。此外，对于具有$E{T}$时隙的平均延迟的混合速率传输，实现了$r=1-1/(2E{T})$的复用增益。因此，对于混合速率传输，对于足够大的平均延迟，具有和不具有自适应链路选择的缓冲器辅助的半双工中继与全双工中继相比不会遭受复用增益损失。
2013-02-18 cs.IT math.IT
Study of Relay Selection for Physical-Layer Security in Buffer-Aided Relay Networks Based on the Secrecy Rate Criterion
在本文中，我们研究了一个机会中继和干扰机方案以及中继选择算法的基础上的保密率标准的多输入多输出缓冲辅助下行链路中继网络，该网络由一个源，多个中继节点，合法用户和窃听者，与物理层安全的约束。采用机会中继和干扰方案提高传输速率，并在考虑窃听者的情况下，采用不同的中继选择策略以获得更好的保密率。在所有研究的中继选择策略中，基于穷举搜索的最大化保密率的中继选择策略在保密率方面优于其他中继选择策略。基于保密率准则，提出了一种不需要知道窃听者信道的中继选择算法。为了降低穷举搜索技术的计算复杂性，我们还设计了一种基于保密率准则的贪婪搜索算法。仿真结果表明，保密率标准的优越性，竞争的方法。
2016-05-15 cs.IT math.IT
Outage Probability of Energy Harvesting Relay-aided Cooperative Networks Over Rayleigh Fading Channel
能量收集技术具有部署灵活性和降低维护费用的优点，是协作网络中中继节点能量供应的一种潜在方式。与传统的功率源不同，这种情况下的中继节点可能会以一定的概率耗尽能量，这会降低中继辅助协作传输的效益。本文研究了慢衰落信道中能量收集中继节点辅助下的协作网络的中断行为，并尝试推导出该协作协议的中断概率的封闭表达式。通过与传统的直接传输协议的比较，得出了两个结论：1）除了能量耗尽概率为零的极端情况外，分集增益不会增加; 2）在最小化中断概率的前提下，可以获得一个用于提高系统性能的乘法增益。
2014-09-01 cs.IT math.IT
Downlink Analysis for Reconfigurable Intelligent Surfaces Aided NOMA Networks
通过激活阻塞用户和改变连续干扰消除（SIC）序列，可重构智能表面（RISs）成为增强非正交多址（NOMA）系统的希望。本文通过随机几何分析研究了RIS辅助NOMA网络的下行链路性能。首先介绍了RIS反射信道的独特路径损耗模型。然后，我们评估的角度分布的基础上的泊松聚类过程（PCP）的框架，从理论上证明，入射角和反射角均匀分布。最后，我们推导出封闭形式的表达式为成对的NOMA用户的覆盖概率。我们的结果表明：1）RIS辅助的NOMA网络比传统的NOMA网络性能更好; 2）由于RIS能够改变NOMA用户的信道增益，因此NOMA系统中的SIC顺序可以改变。
2020-06-23 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Sensing for Scene Depth Estimation
当前的场景深度估计方法主要依赖于光学感测，其带有隐私问题并且遭受对于遥远的、有光泽的和透明的表面/对象的估计模糊性。可重构智能表面（RISs）提供了一种使用低成本和高能效架构来采用大量天线的途径。这具有实现具有高空间分辨率的RIS辅助无线传感的潜力。在本文中，我们建议采用RIS辅助无线传感系统的场景深度估计。我们开发了一个全面的框架，用于使用RIS辅助毫米波传感系统构建准确的深度图。在这个框架中，我们提出了一个新的RIS交互码本能够创建一个感测网格的反射光束，满足高效的场景深度图建设的理想特性。使用所设计的码本，对接收到的信号进行处理以构建高分辨率深度图。仿真结果将所提出的解决方案与基于RGB的方法进行了比较，并突出了在场景深度感知中采用RIS辅助毫米波传感的前景。
2022-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
Relay-Aided Channel Estimation for mmWave Systems with Imperfect Antenna Arrays
基于压缩感知（CS）的信道估计技术最近已经成为利用少量测量来获取毫米波（mmWave）系统的信道的有效方式。然而，这些技术是基于发射和接收阵列流形的先验知识，并且在发射器和接收器处都假设完美的天线阵列。在天线缺陷的存在下，阵列的几何形状和响应被修改。这使CS测量矩阵失真并导致信道估计误差。本文研究了发射和接收天线缺陷对毫米波信道估计的影响。然后提出了一种中继辅助解决方案，该解决方案纠正了由故障发射阵列引起的误差。仿真结果表明，所提出的解决方案的有效性，并表明，可比的信道估计时，可以得到与完美的天线系统相比，而不需要额外的训练开销。
2019-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
Resource allocation for reconfigurable intelligent surface aided broadcast channels
考虑了一个由可重构智能表面辅助的两用户下行链路网络。提出了加权和信干噪比最大化模型和和速率最大化模型，其中预编码向量和RIS矩阵是联合优化的。由于优化问题的非凸性和困难性，提出了新的近似模型。相应的目标函数的上界推导和最大化。提出了两种基于乘子交替方向法的新算法。证明了只要迭代点收敛，所提算法收敛于逼近模型的KKT点。仿真结果表明，所提出的模型相比，最先进的算法具有良好的性能。
2022-02-14 cs.IT eess.SP math.IT
Statistical CSI-Based Transmission Design for Reconfigurable Intelligent Surface-aided Massive MIMO Systems with Hardware Impairments
本文研究了一种可重构智能表面（RIS）辅助的大规模多用户多输入多输出（MIMO）通信系统，该系统具有收发器硬件损伤（HWI）和RIS相位噪声。与现有的研究成果不同，RIS的相移设计是基于长期的角度信息。首先推导了上行链路可达速率的近似解析表达式。然后，我们使用遗传算法（GA），以最大化和率和最小数据率。最后，我们表明，它是至关重要的，以考虑HWI时，设计的RIS相移。
2021-10-13 cs.IT eess.SP math.IT
Relay-Reconfigurable Intelligent Surface Cooperation for Energy-Efficient Multiuser Systems
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。为了有效地利用RIS，RIS元件的离散相移与发射机和中继器处的波束成形矩阵一起被优化，目标是服从服务质量（QoS）约束的总发射功率的最小化。然后，两个次优有效的解决方案，提出了所产生的离散和非凸的问题，一个是基于奇异值分解（SVD）和上行链路-下行链路的对偶，另一个是基于SVD结合迫零。仿真结果表明，所提出的解决方案优于一个系统，无论是中继或RIS只有，特别是当两者都更接近用户比基站。
2021-04-07 cs.IT math.IT
Relay-aided Random Access for Energy-Limited Devices in the IoT
在物联网（IoT）中，随机接入被用于设备以在具有低信令开销的分组传输中共享公共接入信道。虽然重传策略对于分组冲突解决是必要的，但是由于能量和复杂性约束，对于某些设备而言重传策略可能是禁止的。在本文中，我们考虑了一种新的中继辅助随机接入（RARA）方案进行中继节点，而不是设备的重传。由于中继节点转发的冲突信号的多个副本的多分组接收，接收器能够在RARA中同时恢复多个冲突分组。因此，有限的复杂性和能源的设备可以享受可靠的传输使用RARA，和吞吐量可以接近1与大量的中继节点。
2019-07-22 cs.IT math.IT
Statistical CSI-based Design for Reconfigurable Intelligent Surface-aided Massive MIMO Systems with Direct Links
研究了可重构智能表面（RIS）辅助的大规模多输入多输出（MIMO）直联系统的性能，并基于统计信道状态信息（CSI）设计了RIS的相移。我们首先推导出上行链路各态历经数据率的封闭形式表达式。然后，基于推导的表达式，我们使用遗传算法（GA）来解决和数据率最大化问题。通过低复杂度的最大比合并（MRC）和低开销的基于统计CSI的方案，验证了RIS仍然可以给传统的大规模MIMO系统带来显著的性能提升。
2021-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Vertical Beamforming in Reconfigurable Intelligent Surface-aided Cognitive Radio Networks
在这封信中，我们研究联合应用可重构智能表面（RIS）和垂直波束形成的认知无线电网络（CRN）。在对网络进行适当建模之后，形成优化问题以联合设计次级基站（BS）处的波束成形向量和倾斜角以及RIS处的相移，目标是最大化次级网络的频谱效率。该优化问题是非凸的，因此我们提出了一种有效的求解方法，数值结果表明，增加RIS和优化辐射方向，可以显著提高CRN的性能。
2021-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
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
On the Channel Correlation in Reconfigurable Intelligent Surface-Aided System
本研究针对RIS辅助通信系统中多接收机共享链路导致级联信道相关衰落影响性能的问题，推导了级联信道相关性的闭式近似与无穷元件下的收敛结果，仿真验证了分析准确性，为该类信道相关特性研究提供参考。
2023-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization Techniques in Reconfigurable Intelligent Surface Aided Networks
为了提高系统的性能，研究了可重构智能表面（RIS）辅助网络。然而，引入的单位模相移和耦合特性，在RIS辅助网络的优化带来了巨大的挑战。已经做出了许多努力来联合优化相移矢量和其他参数。本文综述了近年来在RIS辅助网络优化方面的最新研究成果。根据优化类型、相移形式和解耦方法对现有文献进行了分类。在交替优化框架下，详细介绍了如何灵活地利用上述技术.众所周知，大多数作品不能保证一个稳定点。为了克服这个问题，我们提出了一个统一的框架的优化问题的RIS辅助网络连续相移找到一个稳定点。最后，主要挑战概述领域的研究人员和设计人员探索更有效的优化框架提供指导方针，然后开放的问题进行了讨论。
2021-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
Switched Max-Link Relay Selection Algorithms for Buffer-Aided Relay Systems
在本文中，我们研究了中继选择的协作多天线系统，配备了缓冲区，这增加了无线链路的可靠性。特别是，我们提出了一种新的中继选择技术的基础上切换和选择的最佳链路，即交换最大链路。我们还介绍了一种新的中继选择标准的基础上的最大似然（ML）的原则和成对错误概率（PEP）表示最大最小距离（MMD），被纳入建议的交换最大链路协议。我们比较建议的MMD现有的二次范数（QN），PEP和计算复杂性。仿真，然后评估所提出的和现有的技术的性能。
2019-03-23 cs.IT math.IT
Study of Switched Max-Link Buffer-Aided Relay Selection for Cooperative MIMO Systems
在本文中，我们研究了中继选择的协作多天线系统，配备了缓冲区，这增加了无线链路的可靠性。特别是，我们提出了一种新的中继选择技术的基础上切换和最大链路协议，被命名为交换最大链路。我们还介绍了一种新的中继选择标准的最大似然（ML）原则表示最大最小距离，被纳入。仿真，然后评估所提出的和现有的技术的性能。
2018-07-16 cs.IT math.IT
Rate Maximizations for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Networks: A Unified Framework via Block Minorization-Maximization
可重构智能表面（RIS）由于其在5G及以后无线网络中的应用前景，近年来引起了人们的研究兴趣。在RIS的帮助下，无线传播环境不再是静态的，可以定制以支持不同的服务需求。在本文中，我们将探讨速率最大化的问题，在RI辅助无线网络中，考虑波束成形和反射设计联合。三个代表性的设计问题，从不同的系统设置的基础上提出了统一的算法框架，通过块最小化最大化（BMM）方法。在处理其他一些相关问题的建议框架的扩展和推广。所提出的算法的优点是通过数值模拟与国家的最先进的方法进行比较。
2021-12-26 cs.IT eess.SP math.IT
Radar Target Detection aided by Reconfigurable Intelligent Surfaces
在这项工作中，我们考虑的目标检测问题，在传感架构中，雷达是由一个可重构智能表面（RIS）的帮助下，可以建模为一个阵列的子波长小反射元件能够施加一个可调的相移的冲击波，并最终提供一个额外的目标回波的雷达。理论分析进行了密切和广泛的间隔（相对于目标）雷达和RIS和不同的波束配置，并提供了一些例子来表明，大的增益可以实现所考虑的检测架构。
2021-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Rate Performance of Adaptive Link Selection in Buffer-Aided Cognitive Relay Networks
我们研究了一个两跳认知中继网络的性能与缓冲解码和转发（DF）中继。我们推导出表达式的速率性能的自适应链路选择缓冲中继（ALSBR）计划的峰值功率和峰值干扰的限制，对次要节点，并比较其性能与传统的无缓冲中继（CUBR）和传统的缓冲中继（CBR）计划。缓冲中继与自适应链路选择的使用被证明是特别有利的认知无线电网络。所开发的见解对系统设计人员具有重要意义，因为认知无线电框架正在探索用于5G系统。计算机模拟结果证明了推导的表达式的准确性。
2016-07-01 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
On the Ergodic Secrecy Capacity of Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Systems Under Mixture Gamma Fading
本文提出了一种量化评估的物理层安全能力的可重构智能表面（RIS）辅助无线系统下窃听。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达式遍历保密容量（ESC），是适应不同类型的衰落和RIS大小。假设发射机（TX）和RIS，RIS和合法接收机以及TX和窃听者之间的信道遵循独立的混合伽马（MG）分布。请注意，MG能够建模各种各样的众所周知的分布，包括高斯分布，瑞利分布，Nakagami-m分布，莱斯分布等。结果表明，随着RIS规模的增加，虽然合法链路的分集阶数增加，ESC增益下降。
2023-01-19 cs.IT eess.SP math.IT
Phase-Rotation-Aided Relay Selection in Two-Way Decode-and-Forward Relay Networks
提出了一种中继选择方案，旨在改善双向中继网络（TWRN）的端到端符号出错率（SER）性能。TWRN由两个单天线源和多个中继采用解码和转发（DF）协议。它示出的SER性能是由TWRN中观察到的最小决策距离（DD）。然而，最小DD很可能通过信道衰落而任意变小。为了解决这个问题，相位旋转（PR）辅助中继选择（RS）的计划，提出了扩大的相位旋转，这反过来又提高了SER性能。所提出的基于PR的方案根据信道状态信息旋转一个源和所选择的中继的发送符号的相位，旨在将所有DD增加到期望的界限以上。通过使用与信道增益相关联的MaxMin-RS准则来进一步优化下限。结果表明，PR辅助的MaxMin-RS方法实现了全分集增益和改善的阵列增益。此外，与现有的基于DF的方案相比，所提出的方案允许更灵活的中继天线配置。
2016-07-18 cs.IT math.IT
Aerial Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Communication Systems
在本文中，我们提出并研究了一个空中可重构智能表面（aerial-RIS）辅助无线通信系统。具体而言，考虑到实际的复合衰落信道，我们的特点是空到地（A2 G）的Namkagami-m小尺度衰落和逆伽马大尺度阴影的链接。为了研究所提出的系统的延迟限制性能，我们推导出一个紧密的近似封闭形式的表达式的端到端中断概率（OP）。接下来，考虑到移动环境中，性能分析是棘手的，我们依靠机器学习为基础的性能预测来评估的移动空中RIS辅助系统的性能。具体来说，考虑到空中RIS的三维（3D）空间运动，我们建立了一个深度神经网络（DNN）来准确预测OP。（i）衰落和遮蔽条件对OP具有强烈影响，（ii）随着反射元件的数量增加，空中RIS实现更高的能量效率（EE），以及（iii）空中RIS辅助系统优于传统中继系统。
2021-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Study of Opportunistic Cooperation Techniques using Jamming and Relays for Physical-Layer Security in Buffer-aided Relay Networks
本文研究了多输入多输出（MIMO）缓冲辅助中继网络中的机会中继和干扰协作机制。该网络由一个信源、任意数量的中继节点、合法用户和窃听者组成，并受物理层安全约束。我们提出了一个算法来选择一组中继节点来增强合法用户的传输，另一组中继节点来执行干扰的窃听。考虑中继间干扰（IRI），可以实现干扰消除，以帮助合法用户的传输。其次，IRI还可以用于进一步增加干扰信号对窃听者的危害程度。通过利用干扰信号可以存储在中继节点的事实，我们还提出了一种混合算法来设置一个信号干扰噪声比（SINR）阈值在节点，以确定存储在中继节点的信号的类型。通过这种分离，具有高SINR的信号作为常规中继系统被传递给用户，而低SINR性能信号作为潜在的干扰信号被存储。仿真结果表明，所提出的技术获得了显着的改进，在保密率比以前报道的算法。
2015-12-23 cs.IT math.IT
On the Ergodic Capacity of Reconfigurable Intelligent Surface (RIS)-Aided MIMO Channels
可重构智能表面（RISs）已成为一种很有前途的技术，以提高系统的频谱效率。本文研究了在发射机-接收机、发射机-接收机和发射机-接收机信道中含有确定性视距路径的假设下，基于RIS的多输入多输出信道的各态历经信道容量（ECC）。新的表达式推导出的ECC的上限和下限的特征。为了揭示更多的系统见解，渐近分析的系统ECC在大的信噪比（SNR）和反射元件（RE）的数量的限制。理论分析表明，RIS的部署可以通过影响其高信噪比功率偏移来塑造ECC曲线，并且可以通过增加RE的数量来改善ECC。
2022-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Design for RIS-Aided AF Relay Networks
针对可重构智能表面（RIS）作为被动反射器提高速率性能的问题，提出了一种基于RIS的放大转发（AF）中继网络。通过联合优化AF中继站的波束形成矩阵和RIS站的相移矩阵，提出了两种方案来解决最大化信噪比（SNR）问题。首先，以获得较高的求解速率为目标，提出了一种基于Charnes-Cooper变换和半定规划的高性能交替优化方法（CCT-SDP），该方法将优化问题分解为3个子问题进行求解，并通过高斯随机化恢复秩1解。而CCT-SDP方法中的优化变量是矩阵，计算复杂度极高。为了降低算法复杂度，提出了一种基于Dinkelbachs变换和逐次凸逼近的低复杂度AO算法（DT-SCA），该算法将矩阵变量转化为向量变量，采用DT-SCA求解3个解耦子问题。仿真结果表明，与两个基准网络（即具有随机相位的RIS辅助AF中继网络和不具有RIS的AF中继网络）相比，所提出的CCT-SDP和DT-SCA方案可以获得更好的速率性能。此外，还揭示了低复杂度DT-SCA方法的速度接近于CCT-SDP方法。
2023-02-28 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces Empowered Cooperative Rate Splitting with User Relaying
协作速率分割（CRS）是建立在速率分割多址接入（RSMA）和机会用户中继基础上的一种传输策略，可以提高多天线广播信道的用户公平性和频谱效率。为了进一步提高其性能，CRS和可重构智能表面（RIS）的相互作用进行了研究。提出了一种新的基于RIS的CRS传输框架，并研究了相应的资源分配问题，以最大化用户间的最小速率。然后，提出了一种替代的优化算法来迭代地优化发射波束成形、公共速率分配和RIS阶段。数值结果表明，所提出的RIS辅助CRS传输框架显着提高频谱效率相比，其非合作的同行和其他计划没有RIS。
2022-08-08 cs.IT math.IT
Adaptive Mode Selection in Bidirectional Buffer-aided Relay Networks with Fixed Transmit Powers
我们考虑一个双向网络，其中两个用户交换信息的帮助下，一个缓冲器辅助中继。在用户1和用户2之间没有直接链路的这种网络中，存在六种可能的传输模式，即，四种点对点模式（用户1到中继、用户2到中继、中继到用户1、中继到用户2）、多址模式（两个用户到中继）和广播模式（中继到两个用户）。由于中继站处的缓冲能力，网络中的传输不限于遵守预定义的调度，并且因此，可以基于所涉及的链路的瞬时信道状态信息（CSI）自适应地使用双向中继网络中的所有传输模式。对于所考虑的网络，假设固定的用户和中继的发送功率，我们推导出最佳的传输模式选择策略，最大化的总和速率。所提出的策略在每个时隙中基于瞬时CSI从六种可能的传输模式中选择一种。仿真结果证实了所提出的协议相比，现有的协议的有效性。
2013-06-12 cs.IT math.IT
Do Not Forget the Past: A Buffer-Aided Framework for Relay Based Key Generation
我们解决中继辅助密钥生成，其中两个无线节点，它们之间没有直接的信道，寻求中间中继的帮助下生成密钥。在Lai等人应用的中继辅助协议的著名版本中，Zhou等人，Wang等人和Waqas等人，中继节点与这两个节点生成成对密钥，然后广播这两个密钥的XOR版本。虽然这样的协议是简单和有效的，我们观察到，他们面临的关键利率下降，由于两个问题。首先，为了机密性，中继器广播成对密钥的XOR函数，从而将共享密钥的长度修剪为成对密钥的密钥长度中的最小值。其次，广播阶段也可能经历中断，从而不能在协议的每一轮中共享所生成的密钥。识别这些问题，我们提出了一个缓冲区辅助中继协议，其中缓冲区用于在中继存储未使用的秘密比特在前几轮的协议，以便提供在随后的几轮广播的机密性。在此缓冲区辅助的协议中，我们提出了一种密钥生成和广播阶段之间的功率分配策略，以最大化吞吐量和密钥速率。严格的分析表明，缓冲器辅助中继时，实施与建议的功率分配策略提供显着的优势，超过现有的基线。
2021-12-28 cs.IT math.IT
Ergodic Rate Analysis of Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Massive MIMO Systems with ZF Detectors
这封信研究了可重构智能表面（RIS）辅助大规模多输入多输出（MIMO）系统的两个时标设计。首先，迫零（ZF）检测器应用在基站（BS）基于瞬时聚合CSI，这是直接信道和级联的用户-RIS-BS信道的叠加。然后，通过利用信道的统计特性，我们推导出封闭形式的遍历可达速率表达式。利用梯度上升法，设计了仅依赖于长期统计CSI的RIS无源波束形成。我们证明了遍历速率可以获得$\mathcal{O}\left(\log_{2}\left(MN\right)\right)$数量级的增益，其中$M$和$N$分别表示BS天线和RIS单元的数量。我们还证明了显着的优越性所考虑的RIS辅助系统与ZF检测器的RIS免费系统和RIS辅助系统与最大比合并（MRC）。
2021-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-User Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Communications Under Discrete Phase Shifts
本文主要研究智能反射面辅助系统中的正交和非正交多址接入技术。与大多数先前的作品假设连续相移，我们采用的实际设置，只有有限数量的离散相移。为了最大化和速率，需要联合优化主动波束形成和离散反射。因此，我们提出了一种替代的优化方法，以获得最佳的连续相移迭代，然后将每个相移到其最近的离散值。理论分析和数值计算了不同相位控制比特数下不同方案的和速率最大化。
2023-03-15 cs.IT eess.SP 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
Decoupled Uplink and Downlink in a Wireless System with Buffer-Aided Relaying
本文处理的多用户中继的情况下，多个用户设备（UE）有一个双向的通信与一个共同的基站（BS）中存在的缓冲器配备的中继站（RS）。上行链路（UL）和下行链路（DL）传输中的每一个都可以在直接路径或中继路径上进行，传统上，给定双向链路的UL和DL路径是耦合的，即，要么都是直接链路，要么都是中继链路。通过消除耦合的限制，为解耦的双向连杆打开了设计空间。在此基础上，我们设计了两种协议：正交解耦UL/DL缓冲区辅助（ODBA）中继协议和非正交解耦UL/DL缓冲区辅助（NODBA）中继协议。在NODBA中，接收机可以使用连续干扰消除（SIC）来从UL和DL信号之间的冲突中提取期望信号。对于这两个协议，我们的传输决策政策的特点是最大化的平均双向和系统的速率。数值结果表明，解耦关联和非正交无线接入导致显着的吞吐量增益为双向业务。
2016-09-22 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Near-field Communications for 6G: Opportunities and Challenges
本文研究RIS辅助6G近场通信，分析两类RIS的信道模型、功率缩放律与有效自由度，并提出两阶段分层波束训练及低复杂度逐元素波束赋形方案。
2024-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Pilot Optimization and Channel Estimation for Two-way Relaying Network Aided by IRS with Finite Discrete Phase Shifters
本文研究了带有限个离散移相器的智能反射面辅助双向中继网络的导频优化和信道估计问题。在TWRN中，存在一个具有挑战性的问题，即从源到IRS-Relay和从目的地到IRS-Relay的两个级联信道相互干扰。通过设计IRS的初始相移和导频图案，利用简单的加减运算将级联的两个信道分离。然后，采用最小二乘估计器估计两个级联信道和两个直接信道从源到中继和目的地到中继。推导了相应的信道估计均方误差。通过最小化均方误差，证明了IRS的最优相移矩阵。然后，两个特殊的矩阵Hadamard和离散傅里叶变换（DFT）矩阵被证明是两个最佳的训练矩阵的IRS。此外，考虑了离散有限移相器的IRS。通过理论推导和数值模拟，我们发现3-4位移相器足以使IRS达到可忽略的MSE性能损失。更重要的是，Hadamard矩阵仅需要一位移相器来实现最佳MSE性能，而DFT矩阵需要至少三位或四位来实现相同的性能。因此，Hadamard矩阵是使用低分辨率相移IRS进行信道估计的理想选择。
2022-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Physical Layer Security Enhancement With Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Networks
可重构智能表面（RIS）辅助无线通信最近引起了极大的关注。我们研究了存在多天线窃听者的随机定位用户的下行链路RIS辅助传输框架的物理层安全性。为了展示RIS辅助网络的优势，我们考虑两种实际情况：使用RIS和不使用RIS的通信。在这两种情况下，我们应用随机几何理论推导出精确的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的接收信号与干扰加噪声比。此外，所获得的PDF和CDF被用来评估重要的安全性能的无线通信，包括保密中断概率，非零保密容量的概率，和平均保密率。随后进行蒙特卡罗模拟，以验证我们的分析结果的准确性。与传统的MIMO系统相比，该系统在物理层安全性方面具有更好的性能。特别地，通过增加装备在RIS中的反射元件的数量，安全性能显著提高。然而，当NLoS的路径损耗较小时，采用配备有少量反射元件的RIS不能改善系统性能。
2021-04-08 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
