Differential Modulation for Asynchronous Two-Way-Relay Systems over Frequency-Selective Fading Channels
针对用户和中继都不知道信道状态信息的异步多中继双向中继（MR-TWR）系统，提出了两种方案。在MR-TWR系统中，两个用户在$N_R$中继的帮助下交换他们的消息。大多数基于差分调制的MR-TWR系统的现有工作都假设所有通信节点之间具有完美的符号级同步。然而，这一假设在许多实际系统中并不成立，这使得差分调制方案的设计更具挑战性。因此，我们设计差分调制方案，可以容忍频率选择性衰落下的定时失调。我们调查所提出的方案的性能，无论是比特错误概率或成对错误概率。通过数值例子，我们表明，所提出的计划优于现有的竞争解决方案在文献中，特别是高信号噪声比（SNR）值。
2016-10-24 cs.IT math.IT
FDMA with Layers-based Optimized Mobile Relays Subsets Algorithm in B5G/6G Cognitive IoT Networks
鉴于未来B5 G/6 G（如认知物联网、天地一体化网络等）通信性能的显著提升，基于中继选择的协作通信（CC）分集技术被广泛研究，以显著改善通信质量，但目前仍有大量潜在的优化工作要做。本文针对子集中继选择的NP-难问题，进一步研究了K层功率分配标准下的中继子集选择定理，以探索B5 G/6 G认知物联网中更好的性能（物联网）网络，针对全双工非正交多址接入（NOMA）系统，提出了一种基于统一分层的移动中继子集优化算法，大大提高了系统的传输速率。在揭示和考虑中继节点状态、中继位置、衰落特性等基本特性的基础上，提出了基于这些中继特性的FD-NOMA优化算法，以提高中继节点的传输有效性，并推导和证明了一系列相关的中继子集定理，然后估计了最大传输速率的最小上界，得到了FD-NOMA的双向均衡最优传输结论。总体而言，所提出的通用和优化算法可用于未来B5 G/6 G网络（如认知物联网）中的多种协作通信场景。仿真结果表明，该方案的传输速率是其他经典中继选择算法的数倍
2020-09-14 cs.IT math.IT
Differential Modulation and Non-Coherent Detection in Wireless Relay Networks
协作通信技术在下一代的许多无线通信应用中找到了它的方向。由于协作网络的分布式特性，获取衰落信道信息进行相干检测比传统的点对点通信更具挑战性。为了绕过对信道信息的要求，可以部署差分调制以及非相干检测。本论文主要研究合作网路中的差动调变与非相干侦测技术。具体而言，论文研究了移动环境中非相干检测的行为和鲁棒性（即，时变信道）。信道变化量与归一化多普勒频移有关，归一化多普勒频移是用户移动性的函数。多普勒频移用于区分慢时变（慢衰落）和快时变（快衰落）信道。几个重要的中继拓扑，包括单分支和多分支双跳中继与/无直接链路，采用放大转发中继和两个符号的非相干检测的性能进行了分析。为此，一个时间序列模型的发展特征的级联通道中遇到的放大和转发继电保护的时变性质。
2014-08-15 cs.IT math.IT
Differential Modulation for Bi-directional Relaying with Analog Network Coding
针对双向中继网络中源节点和中继节点都不知道信道状态信息（CSI）的情况，提出了一种基于放大转发协议的差分调制模拟网络编码方案（ANC-DM）.分析了所提出的ANC-DM方案的性能，并推导出一个简单的渐近出错率（BER）表达式。通过仿真验证了分析结果。结果表明，所提出的差分方案的误码率性能是约3 dB的相干检测方案。为了提高系统性能，在简化误码率的基础上，确定了信源和中继之间的最优功率分配。仿真结果表明，所提出的差分方案与最佳功率分配产生1-2 dB的性能改善比一个相等的功率分配方案。
2011-11-30 cs.IT math.IT
Partially-blind Estimation of Reciprocal Channels for AF Two-Way Relay Networks Employing M-PSK Modulation
我们考虑放大转发双向中继的信道估计问题，假设信道互易性和M-PSK调制。在早期的工作中，部分盲最大似然估计是通过将数据视为确定性未知数而得到的。我们证明了该估计器在高信噪比（SNR）下以高概率逼近真实信道，但并不一致。然后，我们提出了一种替代的估计，这是一致的，并具有同样有利的高信噪比性能。我们还得到了无偏估计方差的Cramer-Rao界。
2012-02-15 cs.IT math.IT stat.OT
A Trellis Coded Modulation Scheme for the Fading Relay Channel
针对瑞利衰落环境下的半双工中继信道，提出了一种基于译码转发协议的网格编码调制（TCM）方案。所提出的方案可以实现大于或等于每信道使用一比特（bpcu）的任何频谱效率。提出了一种用于建议TCM方案的近ML解码器。结果表明，这种近ML解码器的高信噪比性能接近最佳ML解码器的性能。这种近ML解码器的高SNR性能与源-中继链路的强度无关，并且接近具有理想源-中继链路的最佳ML解码器的性能。基于导出的成对错误概率（PEP）界，设计准则，以最大限度地提高分集和编码增益。仿真结果表明，所提出的TCM方案的SNR比未编码的通信以及直接传输没有中继有很大的增益。此外，它示出，即使对于未编码的传输方案，在源和中继使用的标签方案（从比特映射到复杂的符号）的选择显着影响BER与SNR性能。我们为$2^l$ -PSK信号集提供了一个很好的标记方案，其中$l\geq 2$是一个整数。
2011-09-05 cs.IT math.IT
Adaptive OFDM Index Modulation for Two-Hop Relay-Assisted Networks
本文提出了一种适用于两跳中继网络的自适应正交频分复用（OFDM）索引调制（IM）方案。与具有确定性和固定映射方案的传统OFDM IM方案相比，在所提出的自适应OFDM IM方案中，比特流与用于第一跳和第二跳的活动子载波的索引之间的映射方案由一定的准则自适应地选择。结果，第一跳和第二跳中的相同比特流的活动子载波可以变化，以便对抗慢频率选择性衰落。这样，可以提高系统的可靠性。此外，考虑到中继设备通常是简单节点的事实，由于有限的处理能力，其可能不总是能够执行映射方案选择，我们还提出了一种替代的自适应方法，其中映射方案选择仅在源处执行，并且中继将简单地利用所选择的映射方案而不改变它。网络容量和符号出错率（SER）以封闭形式给出解码转发（DF）中继网络，并通过蒙特卡罗模拟产生的数值结果来证实。
2017-06-20 cs.IT math.IT
Unified Analysis of SWIPT Relay Networks with Noncoherent Modulation
同时无线信息和功率传输（SWIPT）中继网络代表了无线网络发展中的范式转变，实现了同时射频（RF）能量收集（EH）和信息处理。不同于传统的SWIPT中继方案，这通常假设完美的信道状态信息（CSI）的可用性，在这里，我们考虑应用非相干调制，以避免需要的瞬时CSI估计/跟踪和最小化的能量消耗。我们提出了一个统一的和全面的分析框架的时间交换（TS）和功率分配（PS）接收机架构与放大转发（AF）协议的分析。特别是，我们采用了基于矩的方法来获得新的表达式中断概率，可实现的吞吐量，和平均符号出错率（ASER）的考虑SWIPT系统。我们量化的几个系统参数的影响，涉及继电器的位置，能量转换效率，和TS和PS比的假设，施加在EH继电器终端。我们的研究结果表明，TS协议的吞吐量性能优于PS协议在较低的接收信噪比（SNR）的值，这是在对比点到点SWIPT系统。一个广泛的蒙特卡罗模拟研究，以证实所提出的分析。
2017-08-22 cs.IT math.IT
Toward Spectral and Energy Efficient 5G Networks Using Relayed OFDM with Index Modulation
下一代无线网络期望为更多数量的无线服务用户和机器类型节点提供更高的数据吞吐量和可靠的连接，这导致对频谱效率（SE）和能量效率（EE）的要求越来越严格。具有索引调制的正交频分复用（OFDM-IM）作为一种有前途的解决方案脱颖而出，以满足SE要求，同时合理地增加系统复杂度。然而，OFDM-IM的EE仍然需要增强。此外，在OFDM-IM系统中几乎不能收获分集增益，这阻碍了进一步的可靠性增强。在这方面，中继辅助OFDM-IM作为一种有前途的实现高SE和EE的联合范式被提出并自去年以来一直在研究。本文的目的是总结这种联合模式的最新成就，阐明其优点和缺点，并揭示相应的挑战和未来的工作。
2019-04-09 cs.IT math.IT
Joint Adaptive Modulation-Coding and Cooperative ARQ for Wireless Relay Networks
本文提出了一种跨层的方法，联合设计自适应调制和编码（AMC）的物理层和协作截断自动重传请求（ARQ）协议的数据链路层。首先，我们推导出一个精确的封闭形式的频谱效率的联合AMC合作ARQ计划的表达。为了最大化该系统性能指标，我们优化了直接满足数据链路层规定的分组丢失率约束的AMC方案。结果表明，采用协作ARQ作为重传策略，与物理层仅采用AMC的系统相比，显著提高了系统的频谱效率。此外，建议的自适应速率协作ARQ方案优于固定速率对应时，在源和中继的传输模式选择的基础上的信道统计。这反过来量化了无线中继网络中AMC和ARQ的联合设计所实现的可能增益。
2008-11-26 cs.IT math.IT
Near-optimal Detector for SWIPT-enabled Differential DF Relay Networks with SER Analysis
在本文中，我们分析的符号出错率（SER）性能的同时无线信息和功率传输（SWIPT）使能的三节点差分解码转发（DDF）中继网络，采用功率分裂（PS）协议在中继。非相干差分调制的使用消除了发送训练符号来估计所有网络节点处的瞬时信道状态信息（CSI）的需要，因此与相干调制相比提高了功率效率。然而，性能分析结果尚未提供的国家的最先进的检测器，如近似最大似然检测器。现有的工作依赖于蒙特卡洛模拟表明，存在一个最佳的PS比，最大限度地减少整体SER。在这项工作中，我们提出了一个接近最佳的检测器与线性复杂度的调制大小。我们推导出一个精确的近似SER表达式，基于此可以准确地估计最佳PS比，而不需要任何蒙特卡洛模拟。
2020-03-17 cs.IT cs.PF math.IT
Lower Bound on the BER of a Decode-and-Forward Relay Network Under Chaos Shift Keying Communication System
本文首次对混沌键控（CSK）调制的协作解码转发（DF）中继网络进行了分析研究。本文的DF-CSK性能分析考虑了混沌信号的动态特性，这与传统的二进制调制性能计算方法不同。为了研究独立同分布（i.i.d.）高斯衰落无线环境。混沌序列的非周期性导致所考虑的调制的非恒定比特能量的影响也进行了研究。提出了一种基于混沌序列比特能量、信道分布和中继节点数的概率密度函数的误码率表达式的计算方法。仿真结果证明了我们的BER计算方法的准确性。
2013-09-25 cs.IT cs.PF math.IT
The Impact of Channel Feedback on Opportunistic Relay Selection for Hybrid-ARQ in Wireless Networks
本文提出了一个分散的中继选择协议的密集无线网络，并描述了信道反馈策略，提高其性能。建议的选择协议支持混合自动重传请求传输，中继转发奇偶校验信息的目的地在解码错误的情况下。信道反馈用于改进中继选择过程，并用于在所提出的自适应调制传输框架中选择适当的传输模式。提出的自适应调制策略的吞吐量的近似值，并说明通过最大化这个近似值的吞吐量的依赖系统参数，如中继竞争概率和自适应调制切换点。仿真结果表明，所提出的选择策略的吞吐量是由一个集中的选择方法，依赖于地理信息所产生的。
2008-04-01 cs.IT math.IT
Joint Adaptive Modulation Coding and Cooperative ARQ over Relay Channels-Applications to Land Mobile Satellite Communications
在协作中继网络中，当目的地节点（D）不能正确地解码源节点（S）数据时，中继节点（R）促进到目的地节点（D）的数据传输。本文考虑这样的系统模型，并提出了一种跨层的方法，联合设计自适应调制和编码（AMC）在物理层和协作截断自动重传请求（ARQ）协议在数据链路层。首先推导出联合协作ARQ-AMC方案的频谱效率的封闭表达式。为了最大限度地提高这一性能指标，我们然后优化两个AMC方案的S-D和R-D链路，直接满足规定的丢包率约束。作为一个有趣的应用，我们还考虑了联合链路自适应和阻塞缓解陆地移动卫星通信（LMSC）的问题。提出了一种新的中继辅助传输协议，当S-D信道中断时，通过中继链路将源数据传输到目的地。数值结果表明，所提出的计划显着提高了频谱效率相比，系统，它使用一个传统的ARQ-AMC方案在S-D链路，或系统，采用优化的固定速率协作ARQ协议。
2008-11-26 cs.IT math.IT
Flow-optimized Cooperative Transmission for the Relay Channel
本文描述了一种在经典的三节点中继信道中实现半双工协作传输的方法。假设在节点的信道状态信息的可用性，该方法利用这些信息来优化不同的流通过直接链路从源到目的地和路径通过中继，分别。结果表明，这样的设计可以有效地利用中继信道的分集优势，在高速率和低速率的情况下。当速率要求较低时，所提出的设计给出了接近全双工中继的二阶中断分集性能。当速率要求变得渐近大时，该设计仍然给出了接近二阶的中断分集性能。该设计还实现了中继信道可能的最佳分集复用折衷。在衰落中继信道上采用最优长期功率控制，该设计实现了延迟受限的速率性能，在低（高）速率情况下，其性能仅比加性白高斯信道的容量性能差3.0dB（5.4dB）。
2007-09-14 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis on LDPC-BICM Scheme for Compute-and-Forward Relaying
计算转发（CAF）方案因其在双向中继信道上的高带宽效率而引起了人们的极大兴趣。在CAF方案中，中继尝试解码从其他终端或中继发送的消息的线性组合。研究实用的纠错码是实现低计算复杂性的CAF方案的关键。在本文中，我们提出了一种有效的比特交织编码调制（BICM）的CAF计划与相移键控（PSK）调制。特别是，我们研究的渐近译码性能的BICM计划与低密度奇偶校验（LDPC）码通过使用密度进化（DE）的方法。基于信道模型的非对称性，我们利用人口动力学方法的DE方程没有全零码字的假设。结果表明，对于QPSK和8 PSK调制的双向中继信道，LDPC-BICM方案提供了更高的可达速率相比，替代分离解码方案。
2019-01-16 cs.IT math.IT
Capacity Performance of Relay Beamformings for MIMO Multi-Relay Networks with Imperfect R-D CSI at Relays
在本文中，我们考虑了一个双跳多输入多输出（MIMO）无线中继网络中存在的不完善的信道状态信息，其中的源-目的地对都配备了多个天线，通过大量的半双工放大和转发（AF）中继终端通信。研究了中继节点处中继到目的（R-D）链路的信道状态信息不理想时，三种线性波束形成方案的性能。这三种有效的线性波束形成方案分别基于匹配滤波器（MF）、迫零（ZF）和正则化迫零（RZF）预编码技术，它们在中继节点同时利用S-D信道和R-D信道的信道状态信息。通过将中继节点处的R-D CSI误差建模为独立的复高斯随机变量，我们推导了三种波束形成器在瞬时SNR方面的遍历能力。利用大数定律，我们得到了渐近容量，并在此基础上推导出了优化的MF-RZF。仿真结果表明，渐近容量与各自的遍历容量很好地匹配。分析和仿真结果表明，优化的MF-RZF优于MF和MF-ZF的R-D CSI误差的任何功率。
2020-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of a Free Space Optical Relay-Assisted Hybrid RF/FSO System in Generalized M-Distributed Channels
研究了同时依赖于射频（RF）和自由空间光（FSO）链路的双跳混合中继系统的平均符号出错率（ASER）性能。具体地，RF链路用于支持移动通信，而FSO链路被采用作为蜂窝基础设施的回程。考虑非视距（NLoS）射频传输和广义大气湍流（AT）信道，推导了由精确矩母函数（MGF）和渐近矩母函数（MGF）组成的相关统计特征的封闭形式.然后将它们用于计算M进制相移键控（PSK）、差分编码非相干PSK（DPSK）和非相干频移键控（FSK）的ASER。一系列的额外的渐近表达式也推导出所有的调制方案下的高信号噪声比（SNR）。从渐近分析中可以观察到，在使用固定中继增益的混合中继系统中，所有调制方案的ASER由RF链路的平均SNR支配，而在使用动态信道相关中继增益的中继系统中，所有调制方案的ASER都依赖于FSO路径的平均SNR和AT条件，我们还发现固定的增益中继策略实现了信道相关中继策略的分集阶数的两倍，尽管代价是在中继节点处需要高功率放大器（PA）动态范围。此外，通过比较渐近ASER，我们计算了固定增益和信道相关中继系统中不同调制方案之间的SNR差异。最后，仿真结果证实了我们的表达式和观察的准确性。
2015-08-25 cs.IT math.IT
Secure SWIPT for Directional Modulation Aided AF Relaying Networks
基于定向调制的安全无线信息和功率传输被设想用于放大转发（AF）中继网络。解释，我们首先制定一个保密率最大化（SRM）的问题，它可以分解成一个双层优化问题，并解决了一维（1D）搜索和半定松弛（SDR）技术。然后，为了降低搜索的复杂度，我们制定了一个最大化的信号泄漏噪声比（Max-SLANR）标准的基础上的优化问题，并将其转化为SDR问题。此外，根据经典的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件，证明了松弛是紧的。最后，为了降低计算复杂性，提出了一种逐次凸逼近（SCA）方法来寻找近似最优解。SCA方案的复杂度远低于SRM和Max-SLANR方案。仿真结果表明，SCA方案的保密率和误码率与SRM方案非常接近，但远优于迫零（ZF）方案。
2018-03-14 cs.IT math.IT
SER Analysis for SWIPT-Enabled Differential Decode-and-Forward Relay Networks
在本文中，我们分析的符号错误率（SER）性能的同时无线信息和功率传输（SWIPT）使三节点差分解码转发（DDF）中继网络，采用功率分配（PS）协议在中继。与相干调制相比，非相干差分调制的使用消除了发送训练符号以估计所有网络节点处的瞬时信道状态信息（CSI）的需要，并且因此提高了功率效率。然而，性能分析结果尚未提供的国家的最先进的检测器，如最大似然检测器（MLD）和近似MLD。现有的作品依赖于蒙特卡洛模拟方法来显示存在一个最佳的PS比，最大限度地减少整体SER。在这项工作中，我们提出了一个接近最佳的检测器与线性复杂度的调制大小。我们推导了一个近似的SER表达式，并证明了该检测器实现了全分集阶数。基于我们的表达式，最佳PS比可以准确地估计，而不需要任何蒙特卡洛模拟。我们还扩展了建议的检测器和SER分析，采用时间切换（TS）协议在中继。仿真结果验证了我们提出的检测器的有效性和我们的SER结果在各种网络场景PS和TS协议的准确性。
2020-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of FSO System with Spatial Diversity and Relays for M-QAM over Log-Normal Channel
本文分析了在发射端采用中继和空间分集的自由空间光通信系统的性能。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。湍流的影响是在对数正态概率密度函数建模。本文给出了M进制正交幅度调制（M-QAM）系统的比特出错率的精确封闭表达式。比较了开关键控、M进制脉冲幅度调制和M-QAM调制技术下的FSO系统链路性能。对于基于中继的自由空间光通信系统，M-QAM被证明是优于其他系统考虑相同的频谱效率为每个系统。在误码率分析和信噪比增益方面，多跳MISO FSO系统的性能得到了显着的提高。
2017-09-26 cs.IT math.IT
SR-DCSK Cooperative Communication System with Code Index Modulation: A New Design for 6G New Radios
提出了一种基于码索引调制的高吞吐量短参考差分混沌键控协作通信系统（CIM-SR-DCSK-CC）。在CIM-SR-DCSK-CC系统中，源节点在第一个时隙向中继节点和目的节点发送信息比特，而中继节点在第二个时隙不仅转发源节点的信息比特，还向目的节点发送新的信息比特。具体地，中继器采用$N$阶Walsh码来携带附加的${{\log }_{2}}N$信息比特，该附加的${{\log }_{2}}N$信息比特被叠加到携带解码的源信息比特的SR-DCSK信号上。随后，携带源和中继信息比特的叠加信号被发送到目的地。此外，推导了在加性高斯白噪声（AWGN）和多径瑞利衰落信道下，CIM-SR-DCSK-CC系统的理论出错率（BER）表达式。与传统的DCSK-CC系统和SR-DCSK-CC系统相比，CIM-SR-DCSK-CC系统在不降低系统误码性能的前提下，可以显著提高系统的吞吐量。因此，所提出的系统是非常有前途的6 G使能的低功耗和高速率通信的应用。
2022-08-27 cs.IT eess.SP math.IT
Optimized Energy and Information Relaying in Self-Sustainable IRS-Empowered WPCN
提出了一种在无线供电通信网络（WPCN）中利用自维持智能反射面（IRS）实现的混合中继方案，以同时提高混合接入点（HAP）到多个用户的下行能量传输（ET）和用户到HAP的上行信息传输（IT）的性能。我们提出了时间切换（TS）和功率分配（PS）计划的IRS，其中IRS可以收获能量从HAP的信号之间切换能量收集和信号反射的TS计划或调整其反射幅度在PS计划。对于TS和PS方案，我们制定的总和速率最大化问题，通过联合优化IRS的相移ET和IT和网络资源分配。为了解决每个问题的非凸性，我们提出了一个两步算法，以获得高精度的近最优解。为了显示资源分配的结构，我们还研究了随机相移方案的最优解。通过数值结果，我们表明，我们提出的计划可以实现显着的系统和速率增益相比，基线计划没有IRS。
2020-09-30 cs.IT eess.SP math.IT
Adaptive Coding and Modulation Aided Mobile Relaying for Millimeter-Wave Flying Ad-Hoc Networks
针对地面站覆盖受限的毫米波无人机集群网络，提出ε-MOGA辅助的移动中继与自适应编码调制方案，显著提升端到端数据交付量。
2023-07-13 cs.IT math.IT
Symbol and Bit Mapping Optimization for Physical-Layer Network Coding with Pulse Amplitude Modulation
在本文中，我们考虑一个双向中继网络中，两个用户交换消息，通过一个单一的中继使用物理层网络编码（PNC）为基础的协议。该协议包括两个通信阶段。在多址（MA）阶段，两个用户同时向中继器发送其调制信号，并且在广播（BC）阶段，中继器向两个用户广播网络编码（去噪）信号。非二进制和二进制网络码被认为是均匀和非均匀脉冲幅度调制（PAM）中采用的MA阶段，分别。我们研究了符号映射的不同选择的效果（即，从去噪信号到中继器处的调制符号的映射）和比特映射（即，从调制符号映射到用户处的源比特）对系统误码率性能的影响。提出了一个通用的优化框架，以确定最佳的符号/比特映射，在两个通信阶段的噪声传输的联合考虑。复杂性降低技术被开发用于解决优化问题。结果表明，最佳符号/比特映射依赖于信道的信噪比（SNR）和调制方案。选择良好的符号/比特映射的一般策略也提出了基于高SNR分析，这表明使用一个符号映射，对齐的错误模式在两个通信阶段和灰色和二进制比特映射均匀和非均匀PAM，分别。
2013-06-19 cs.IT math.IT
Blind Channel Estimation for Amplify-and-Forward Two-Way Relay Networks Employing M-PSK Modulation
研究放大转发双向中继网络的信道估计问题。大多数关于这个问题的工作都集中在基于导频的方法上，这种方法会产生显著的训练开销，从而降低系统的频谱效率。为了避免这种损失，这项工作提出了盲信道估计算法的AF TWRN采用恒模（CM）信令。我们的主要算法是基于确定性最大似然（DML）的方法。假设M-PSK调制，我们表明，由此产生的估计是一致的，并在高信噪比的调制阶数高于2的高概率接近真实的信道。然而，对于BPSK，DML表现不佳，我们提出了一种替代算法，考虑到BPSK结构的数据符号，执行得更好。为了比较的目的，我们还研究了高斯最大似然（GML）的方法，将数据符号作为高斯分布的滋扰参数。我们推导出Cramer-Rao界，并使用Monte-Carlo模拟研究所提出的算法的均方误差（MSE）性能。我们还比较了DML算法的符号出错率（SER）性能与基于训练的最小二乘（LS）算法，并证明了DML提供了一个优越的精度和频谱效率之间的权衡。
2012-03-02 cs.IT math.IT stat.OT
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
An Iterative Noncoherent Relay Receiver for the Two-way Relay Channel
物理层网络编码通过允许多个源终端同时向中继传输来提高双向中继信道的吞吐量。然而，在中继站处对准多个接收信号的相位通常是不可行的，这激发了对非相干解决方案的探索。在本文中，Turbo编码的正交多音频移键控（FSK）被认为是双向中继信道。与模拟网络编码相比，所考虑的系统是数字网络编码的实例;即，中继器解码网络码字并转发重新编码的版本。非相干数字网络编码的关键是中继接收机的实现，这是本文的主要重点。本文推导的中继接收机支持2的幂次的任意调制阶数，并且具有从turbo信道解码器到解调器的先验信息的迭代反馈;即，它使用具有迭代解码的比特交织编码调制（BICM-ID）。通过误码率仿真和容量分析，研究了接收机在瑞利衰落信道中的性能。结果表明，BICM-ID接收器相比于非迭代接收器实现方式提高了0.5-0.9 dB的能量效率。
2013-02-26 cs.IT math.IT
Optimal Relay Functionality for SNR Maximization in Memoryless Relay Networks
我们探讨了SNR最优中继功能在\emph{memoryless}中继网络，即网络中，在每个信道使用期间，由中继发送的信号仅取决于在该中继的最后接收到的符号。我们开发了一个广义的概念SNR的类的无记忆中继功能。广义信噪比优化问题的解决方案导致了新的最小均方不相关误差估计（MMSUEE）的概念。对于一个单一的继电器的基本情况下，我们表明，MMSUEE是SNR最佳的无记忆中继功能，无论源和中继发射功率，和调制方案。这个计划，我们称之为估计和转发（EF），也被证明是SNR最佳的PSK调制在一个并行的中继网络。我们证明，EF性能优于最好的放大和转发（AF）和解调和转发（DF），在并行和串行中继网络。我们还确定，AF是接近最佳的低发射功率在并行网络中，而DF是接近最佳的高发射功率在串行网络中。对于包含串行和并行元素的混合网络，并且当期望鲁棒性能时，发现EF优于AF和DF的优点是显著的。提供错误概率来证实通过SNR最优性获得的性能增益。我们还表明，对于\emph{Gaussian}输入，AF，DF和EF变得相同。
2006-07-05 cs.IT math.IT
Error Performance Analysis of DF and AF Multi-way Relay Networks with BPSK Modulation
本文分析了解码转发（DF）和放大转发（AF）多路中继网络（MWRN）的误码性能。我们考虑一个MWRN与成对的数据交换协议，使用二进制相移键控（BPSK）调制在加性高斯白噪声（AWGN）和瑞利衰落信道。我们量化的$L$ -用户DF或AF MWRN中可能的错误事件，并推导出准确的渐近界的概率为一般情况下，用户不正确地解码的消息，正是$k$（$k\in[1,L-1]$）用户。我们表明，在高信噪比（SNR），高阶错误事件（$k\geq 3$）是不太可能在AF MWRN，但所有的错误事件是同样可能在DF MWRN。我们推导出在高信噪比条件下，在AWGN和瑞利衰落信道中，DF或AF MWRN中用户的平均BER。仿真结果验证了推导公式的正确性。我们的研究结果表明，在中高信噪比，DF MWRN提供更好的错误性能比AF MWRN在AWGN信道中，即使有大量的用户（例如，L=100）。然而，AF MWRN在瑞利衰落信道中甚至对于更少数量的用户（例如，$L > 10$）也优于DF MWRN。
2013-08-10 cs.IT math.IT
Multilevel Coding Schemes for Compute-and-Forward
我们调查的技术设计调制/编码方案的无线双向中继信道。假设中继具有完美的信道状态信息，但假设发射机没有信道状态信息。我们认为物理层网络编码的基础上，多级编码技术。我们的多级编码框架的灵感来自计算和转发中继协议。事实上，我们表明，这里开发的框架自然有利于解码的码字的线性组合转发的中继节点。我们开发我们的框架与一般的调制格式铭记，但数值结果的情况下，每个节点发送使用QPSK星座与灰色标签。我们的讨论集中在中继器可以可靠地解码从端节点发送的码字的线性组合的速率上。
2011-07-27 cs.IT math.IT
Distributed Transmit Diversity in Relay Networks
我们分析衰落中继网络，其中一个单天线的源-目的地终端对通信通过一组半双工单天线中继使用两跳协议，在中继级的线性处理。一个家庭的中继方案，实现了整个最佳的分集复用（DM）的折衷曲线。作为我们的分析的副产品，它遵循的延迟分集和相位滚动在中继级相对于整个DM权衡曲线是最佳的，提供的延迟和调制频率，分别选择适当的。
2007-05-24 cs.IT math.IT
Coherent Detection for Short-Packet Physical-Layer Network Coding with FSK Modulation
研究了双向中继信道中短分组传输的物理层网络编码（PNC）相干检测问题。PNC将叠加的EM波转换为网络编码消息，以提高中继系统的吞吐量。为了实现这一点，在中继准确的信道信息是必要的。许多先前的工作应用于信道估计。对于长分组，由于大的数据有效载荷，前导码开销低。对于短数据包，情况并非如此。为了避免过多的开销，我们考虑一个设置，其中短数据包没有优先级。一个关键的挑战是中继如何能够估计信道和检测网络编码的消息联合从两个终端用户的接收信号的基础上。我们设计了一个相干检测器，利用置信传播（BP）算法来做到这一点。为了具体起见，我们着重于频移键控（FSK）调制。我们展示了如何可以简化BP算法，并与高斯混合物通过实用。此外，我们证明，先验知识的渠道分布是不需要与我们的框架。对检测器的信道分布的先验知识进行基准测试，数值结果表明，我们的检测器可以有几乎相同的性能，没有这样的先验知识。
2019-04-17 cs.IT math.IT
Exact Cramer-Rao Bounds for Semi-blind Channel Estimation in Amplify-and-Forward Two-Way Relay Networks
本文首次推导了放大转发双向中继网络半盲信道估计的克拉美-罗界。边界覆盖了满足一定对称条件的各种调制方案。特别是，PSK和平方QAM的重要类被覆盖。对于平方QAM的情况下，我们还提供了简化的表达式，更容易提供数值实现。导出的界限被用来表明，半盲的方法，它利用了发送的导频和发送的数据符号，可以提供基于训练的方法，只使用导频符号来估计信道参数的估计精度的实质性改善。我们还推导出更易处理的修改CRB，它准确地近似准确的CRB在高信噪比低调制阶数。
2012-07-23 cs.IT math.IT
Scalar Quantize-and-Forward for Symmetric Half-duplex Two-Way Relay Channels
研究了双向中继信道的标量量化和前向（QF）方案。不同的QF方法进行了比较，在速率以及中继和解码器的复杂性。提出了一种在中继端不需要Slepian-Wolf编码的编码方案，并给出了相应的和速率优化问题的性质。一个数值方案类似的Blahut-Arimoto算法的推导，指导优化量化器的设计。模拟结果支持。
2013-01-27 cs.IT math.IT
Efficient Signal-Time Coding Design and its Application in Wireless Gaussian Relay Networks
为了提高中继网络中的信息流速率，提出了将传统的信号域编码/调制方式与时域信号脉冲相位调制相结合的信号时间编码。在本文中，我们主要集中在有效的信号时间编码的设计。在给定码长的情况下，我们首先推导出一个估计最大可用码数的显式迭代算法，然后提出一种迭代构造码本的方法。结果表明，与传统的计算机搜索方法相比，本文提出的迭代构造方法可以大大降低计算复杂度。数值结果也将表明，新构造的码书是最佳的编码速率。为了最小化存储码本所需的缓冲区大小，同时保持相对较高的效率，我们将提出一种组合构造方法。然后，我们将考虑在无线高斯中继网络中的应用。将示出的是，在三节点网络模型中，通过使用两跳和直接传输的混合传输并不总是一个好的选择。
2009-07-10 cs.IT math.IT
Decode-and-Forward Based Differential Modulation for Cooperative Communication System with Unitary and Non-Unitary Constellations
在本文中，我们推导出一个最大似然（ML）解码器的差分数据在解码和转发（DF）的协作通信系统利用未编码的传输。该译码器适用于适合差分调制的复值酉和非酉星座。ML解码器有助于提高基于DF的差分协作系统使用错误的中继节点的分集。我们还推导出一个分段线性（PL）解码器的差分数据传输的DF为基础的合作系统。所提出的PL解码器显着降低了解码的复杂性相比，建议ML解码器没有任何显着的接收机性能下降。在基于DF的协作通信系统中，差分调制未编码数据的现有ML和PL解码器仅适用于二进制调制信号，如二进制相移键控（BPSK）和二进制频移键控（BFSK），而所提出的解码器适用于适合于未编码传输下的差分调制的复值酉星座和非酉星座。我们推导出一个封闭的表达式的未编码的平均符号出错率（SER）的建议PL解码器与M-PSK星座在一个合作的通信系统与一个单一的中继和一个源-目的地对。忽略高阶噪声项的近似平均SER也来自此设置。它是解析示出的基础上推导出的近似SER，建议PL解码器提供了充分的多样性的二阶。此外，我们还得到了近似SER的差分DF系统与多个中继渐近高信噪比的源中继链路。
2012-04-11 cs.IT math.IT
Adaptive Modulation in Network-coded Two-way Relay Channel: A Supermodular Game Approach
Research School of Engineering, College of Engineering and Computer Science, the Australian National University（澳大利亚国立大学工程研究学院，工程与计算机科学学院）
研究网络编码双向中继信道中的自适应调制问题，提出双玩家博弈模型，证明其为超模ularity博弈，存在极值纯策略纳什均衡，提升频谱效率。
2016-05-01 cs.IT cs.SY eess.SY
Neural Compress-and-Forward for the Relay Channel
该研究将基于神经网络的一次性Wyner-Ziv压缩器集成到原始中继信道中，提出了一种无需先验信源统计知识即可恢复量化索引“装箱”操作的神经CF方案，其性能接近高斯码本容量，为实用神经中继提供了概念验证。
2024-04-22 cs.IT eess.SP math.IT
New Closed-Form ASER Expressions for Dual-Hop Mixed THz-RF Cooperative Relay Networks
针对双跳混合THz-RF解码转发中继网络，推导端到端SNR分布及多种调制方式的ASER闭式表达式，并用Monte Carlo仿真验证。
2023-04-20 cs.IT eess.SP math.IT
LDPC Code Design for Noncoherent Physical Layer Network Coding
本文研究了在采用非相干FSK调制的物理层网络编码双向中继信道中优化LDPC码的问题。通过基于EXIT的Tanner图变量节点度分布优化，提高了多址接入阶段中继节点信道解码的误码率性能。从DVB-S2和WiMAX标准中提取的代码被用作设计和性能比较的基础。优化后的码保持了标准码的计算复杂性特性，保留了扩展的不规则重复累积（eIRA）。中继接收机性能的优化考虑两个调制阶数M = {4，8}使用迭代解码，其中解码器和解调器通过交换信息来细化信道估计。代码优化过程产生独特的优化代码的调制阶数和可用的信道状态信息的每种情况下。在平坦瑞利衰落信道中，采用蒙特卡罗仿真方法对标准码和优化码的性能进行了测量，并根据系统参数的不同，证明了其出错率提高了1.2 dB。
2015-02-20 cs.IT math.IT
On Constellations for Physical Layer Network Coded Two-Way Relaying
采用多址接入（MA）和广播（BC）两个阶段并使用物理层网络编码的双向中继网络的调制方案是当前研究的热点。最近，自适应调制方案使用拉丁方获得网络编码映射的去噪和转发协议已被报道具有良好的端到端性能。这些方案基于避免中继处的MA阶段结束时有效接收星座中的距离缩短的有害影响而工作。使用适当的拉丁方有效地去除了产生这种距离缩短的信道衰落状态，称为奇异衰落状态。该方案以及到目前为止研究的所有其他已知方案针对终端用户使用常规的常规PSK或QAM信号集，这导致中继器根据衰落状态针对BC阶段使用不同大小的星座。在这项工作中，我们提出了一个4点信号集，将始终需要一个4元星座的BC阶段的所有信道衰落条件。我们还提出了一个8点星座，提供更好的SER性能（1 dB的增益）比8-PSK，同时仍然使用8元星座的BC相位的情况下，与8-PSK。这是尽管所提出的8点信号集比8-PSK具有更多数目的奇异衰落状态的事实。
2013-03-29 cs.IT math.IT
Joint Relay Selection and Link Adaptation for Distributed Beamforming in Regenerative Cooperative Networks
中继选择通过选择具有更高容量的链路来提高协作网络的性能。同时，链路自适应通过根据当前链路状况调整调制和编码方案（MCS）来提高无线数据中心网络的频谱效率。该文将中继选择与链路自适应相结合，在两跳再生协作系统中实现分布式波束形成。提出了一种新的中继选择和链路自适应联合信令机制及相关优化算法。在所提出的方案中，有没有必要反馈的中继选择结果给每个中继。相反，通过广播来自目的地的链路自适应结果，每个中继将自动了解其是否被选择。推导出该方案的吞吐量的上、下限。分析和仿真结果表明，该方案提供了协同增益相比，纯中继选择和链路自适应方案。
2010-09-01 cs.IT math.IT
Deep Learning-Based Constellation Optimization for Physical Network Coding in Two-Way Relay Networks
Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL)（三菱电机研究实验室）；Yokohama National University（横滨国立大学）
研究了深度学习（DL）在物理层网络编码（PNC）双向中继星座图优化中的新应用，其中在每个终端和中继节点处采用基于深度神经网络（DNN）的调制和解调。我们训练DNN，使得交叉熵损失直接最小化，因此它最大化了可能性，而不是考虑星座的欧几里得距离。所提出的方案可以扩展到更高级别的星座与DNN结构的轻微修改。仿真结果表明，一个显着的性能增益方面的可实现的和速率超过传统的中继方案。此外，由于我们的DNN解调器直接输出逐位概率，因此可以直接与软判决信道解码级联。
2019-03-09 cs.IT cs.LG eess.SP
Throughput Optimized Multi-Source Cooperative Networks With Compute-and-Forward
在这项工作中，我们研究了一个多源多播网络的帮助下，任意数量的中继，假设没有直接的链接是在每个S-D对。目标是找到所有源节点的最大公共组播吞吐量的基本限制，如果资源分配是可用的。提出了一种采用中继策略的传输协议，即计算转发（CPF）。{We调整文献中的方法以获得整数网络构造的系数矩阵（朴素方法、局部最优方法以及全局最优方法），以适合具有任意数目的继电器的一般拓扑。两个传输场景解决。第一种情况是延迟严格传输，其中每个消息必须在一个时隙内传递。第二种情况是延迟容忍传输，其中没有施加延迟约束。建立了最大化短期和长期公共多播吞吐量的相关优化问题，并给出了功率和时隙的最优分配。性能比较表明，CPF策略优于传统的解码转发（DF）策略。它还表明，随着更多的中继，CPF策略表现得更好，由于增加的多样性。最后，通过仿真，可以观察到，对于一个大的网络，在相对较高的信噪比制度，CPF与网络构造矩阵的局部最优方法可以执行接近的全局最优方法。
2014-06-04 cs.IT math.IT
Relaying Strategies for Wireless-Powered MIMO Relay Networks
本文研究了放大转发多输入多输出中继网络中的中继方案，其中能量受限的中继从源信息流中收获无线功率，并且可以进一步通过在目的地以无线功率传输的形式的能量流（EF）来辅助。然而，中继矩阵和源预编码器的能量流辅助（EFA）和非EFA（NEFA）计划的联合优化是棘手的。将原速率最大化问题转化为等价的加权均方误差最小化问题并迭代优化，其中非凸信源预编码子问题的全局最优解通过半定松弛和降秩实现.迭代算法最终收敛。然后，基于信道对角化，提出了简化的EFA和NEFA方案，使矩阵优化问题简化为功率优化问题。可以实现封闭形式的解决方案。仿真结果表明，EFA方案的性能优于NEFA方案。此外，在中继器处部署更多天线增加了中继器处的信号空间的维度。利用额外的维度，信息检测块中的EF泄漏可以几乎与信息信号分离，使得EF泄漏可以以小的系数被放大。
2016-05-11 cs.IT math.IT
Coding and System Design for Quantize-Map-and-Forward Relaying
在本文中，我们开发了一个低复杂度的编码方案和系统设计框架的半双工中继信道的基础上量化映射和转发（QMF）中继方案。所提出的框架允许在所有网络终端的线性复杂性操作。我们建议使用二进制LDPC码的编码在源和LDGM码映射在中继。我们表示联合解码在目的地作为一个信念传播算法的因素图。该图具有LDPC和LDGM码作为经由对QMF中继操作建模的概率约束连接的子图。我们表明，这种编码框架自然延伸到高信噪比制度，使用比特交织编码调制（BICM）。我们开发的密度演化分析工具，这个因素图，并展示了设计的实用代码的半双工中继信道，在1dB的信息理论QMF阈值内执行。
2012-09-20 cs.IT math.IT
Differential Dual-Hop Relaying over Time-Varying Rayleigh-Fading Channels
本文研究了时变瑞利衰落信道下采用差分M-PSK调制和非相干检测的双跳放大转发中继。对于“双符号”检测的情况，一阶时间序列模型被用来表征级联信道的时变性质。基于该模型，推导出了精确的出错率表达式，并通过仿真验证了该表达式的正确性。该表达式表明，误码率与级联信道的自相关性有关，并且在高发射功率下存在不可约的误码平层。为了克服快速衰落所带来的错误平层，还提出了一种近似最优的多符号差分球检测（MSDSD）。仿真结果表明，MSDSD的错误性能在不同的衰落情况下。
2014-03-21 cs.IT math.IT
On the Achievable Rates of Multihop Virtual Full-Duplex Relay Channels
我们研究了一个多跳的“虚拟”全双工中继信道作为一个特殊的情况下，一般的多个组播中继网络。对于这样的信道，量化映射和转发（QMF）（或噪声网络编码（NNC））在恒定间隙内实现割集上界，其中间隙随着中继级$K$的数量{ \em线性}增长。然而，对于具有多跳传输的系统（即，以较高频率操作的无线回程）。我们最近已经通过在中继处使用最佳量化并且通过利用中继的消息（在先前时隙中解码的）作为边信息，获得了容量缩放的改进结果，其中间隙{ \em按比例}增长为$\log{K}$。在本文中，我们提出了一种混合方案，每个中继可以执行解码和转发（DF）或QMF可能的速率分裂，进一步提高了该网络的性能。我们推导出可实现的速率，并表明该方案优于QMF优化方案。此外，我们证明，这种性能的改善与$K$增加。
2015-04-23 cs.IT math.IT
Power Splitting for Full-Duplex Relay with Wireless Information and Power Transfer
研究了具有无线信息和能量传输的全双工中继网络的功率分配问题。通过将功率分配应用为中继收发器架构，全双工信息中继可以由从源发射的射频信号收集的能量供电。为了最小化中断概率，功率分配比分别根据完整信道状态信息（CSI）和部分CSI进行动态优化。在强环路干扰下，基于完全CSI和部分CSI的功率分配方案比固定功率分配方案具有更好的中断性能，而基于部分CSI的功率分配方案在不需要第二跳链路的CSI的情况下能够确保具有竞争力的中断性能。它也被观察到，最坏的中断性能时，实现中继位于中间的源和目的地之间，而中断性能的部分CSI为基础的功率分配方案的方法，完全CSI为基础的方案时，中继被放置在靠近目的地。
2015-04-18 cs.IT math.IT
Information Rate Optimization for Non-Regenerative MIMO Relay Networks with a Direct Link
我们考虑基于放大转发多输入多输出（MIMO）中继的两跳中继网络的优化。假设继电器通过应用于输入信号的继电器变换矩阵（RTM）来导出输出信号。假设在中继器处关于网络的完美信道状态信息，根据两个不同的标准来优化RTM：{ \bf \em i）}网络容量; { \bf \em ii）}基于正交空时块码的网络容量。这两个假设已在文献中部分讨论。将优化问题转化为一个可处理的凸形式，并显式求解其KKT方程。然后，给出了一个参数的解决方案，它产生的功率约束和容量实现与不相关的传输数据作为一个正不定的函数。对于给定的平均功率约束在中继的解决方案是服从一个\emph{water-filling-like}算法，并扩展了早期的文献结果解决的情况下，没有直接的链接。报告了有关Rayleigh中继网络的仿真结果，并精确评估了直接链路SNR的作用。
2021-10-01 cs.IT math.IT
Performance Characterization of Relaying Using Backscatter Devices
在本文中，我们研究的错误性能的后向散射通信环境干扰的存在下，后向散射设备作为一个中继。具体而言，放大和转发（AF）和解码和转发（DF）反向散射中继的性能比较被认为是第一次。考虑基于能量的开关键控（OOK）调制检测，我们推导出接收信号功率的统计，从该检测阈值和相应的出错率（BER）的解析获得。对于DF方案，我们允许源节点在中继到目的地的传输阶段发送连续波信号，以向反向散射中继供电。在源端的总功率预算约束下，优化了源端到中继端和中继端到目的端的功率分配。数值分析表明，具有最佳功率分配的DF方案与AF方案相比执行类似，尽管增加了解码操作的复杂度。另一方面，当反向散射装置处的反射系数不对应于完美OOK时，AF方案显著优于DF方案。这些结果提供了有价值的见解的设计和部署的后向散射节点的目标，提高覆盖范围。
2020-06-16 cs.IT math.IT
Communicating over Filter-and-Forward Relay Networks with Channel Output Feedback
中继网络有助于提高从源到目的地的通信速率。然而，即使是三端中继信道的容量也是一个公开的问题。在这项工作中，我们提出了一个新的下界的三端中继信道的容量与目的地到源反馈的相关噪声的存在。我们的下界改进了文献中现有的界限。然后，我们扩展我们的下界一般中继网络配置使用任意数量的过滤器和转发中继节点。这样的网络配置在许多多跳通信系统中是常见的，其中由于有限的计算能力，中间结点只能执行最小的处理。仿真结果表明，通过我们的方法可以获得显着的改善，在可实现的速率。接下来，我们推导出一个编码策略（使用后处理的信噪比作为标准进行优化）的三端中继信道与噪声信道输出反馈两次传输。这种编码方案可以与开环码结合使用，用于像自动重传请求（ARQ）或混合ARQ的应用。
2015-10-08 cs.IT 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
