Cooperative Hybrid Networks with Active Relays and RISs for B5G: Applications, Challenges, and Research Directions
在无线技术的最新进展和创新中，可重构智能表面（RIS）受到了广泛关注，并被设想为超5G（B5G）网络的使能技术之一。另一方面，在前几代无线通信中，主动（或经典）协作中继在提供可靠和功率高效的通信方面发挥了关键作用。在本文中，我们将重点介绍将有源中继和RIS融合在一起的混合网络架构。首先讨论了每种技术的操作概念和协议。随后，我们提出了多个合作的混合网络的使用情况下，主动中继和RISs可以和谐共存，以提高速率性能。此外，提供了一个案例研究，演示了可实现的速率性能的通信网络的协助下，无论是一个积极的中继，RIS，或两者兼而有之，并与不同的中继协议。最后，我们为读者提供了在这一领域的挑战和重点研究方向。
2022-10-17 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Relay Selection Design and Analysis for Multi-Stream Cooperative Communications
研究了具有$M$中继节点的多流协作MIMO系统中的多中继选择问题。传统上，中继选择方法主要集中在选择一个中继节点，以提高传输可靠性给定的单天线目的地节点。因此，在源节点和所选择的中继节点都向目的地节点发送的协作阶段中，仅可行的是利用协作空间分集（例如，通过分布式空时编码）。对于具有多天线目的地节点的无线系统，在协作阶段中，可以通过利用多个中继节点来机会性地向目的地节点发送多个数据流。因此，我们提出了一个低开销的多中继选择协议，以支持多流协作通信。此外，我们推导出该方案在高信噪比下的渐近性能结果，并讨论了分集复用的权衡以及吞吐量可靠性的权衡。从这些结果中，我们表明，所提出的多流合作通信方案实现了较低的中断概率相比，现有的基线计划。
2011-01-09 cs.IT math.IT
Cooperative Jamming and Relay Selection for Covert Communications
研究了在无线中继系统中通过协作干扰和中继选择实现的隐蔽通信。在该系统中，源站通过选择的中继站向目的站发送消息，而看守站试图检测源站和中继站的无线传输，而友站则发送干扰信号以防止看守站检测到传输过程。为此，我们首先提出了两个中继选择方案，即随机中继选择（RRS）和最大最小中继选择（MMRS），以及相应的合作干扰（CJ）计划，以确保系统的隐蔽性。然后，我们提供了理论建模的隐蔽率性能下的每个中继选择方案和CJ计划，并进一步探讨了最佳的源和中继的传输功率控制隐蔽率最大化。最后，大量的仿真/数值结果验证了我们的理论模型，也说明了合作干扰和中继选择下的中继系统的隐蔽率性能。
2023-03-14 cs.IT math.IT
Achievable Rate Regions for Cooperative Relay Broadcast Channels with Rate-limited Feedback
提出了速率受限反馈下协作中继广播信道的可扩展速率域。具体来说，我们考虑两个接收机的无记忆广播信道，每个接收机发送反馈信号的发送器通过一个无噪声和速率限制的反馈链路，同时，作为中继传输合作信息到其他接收机。结果表明，建议的速率区域改善已知的区域，考虑中继合作或反馈通信，但不是两者兼而有之。
2016-05-06 cs.IT math.IT
Diversity Multiplexing Tradeoff of Asynchronous Cooperative Relay Networks
协作通信中继网络中的节点以同步方式操作的假设通常是不现实的。在本文中，我们考虑两种不同的模式，异步操作的合作分集网络经历慢衰落，并检查相应的分集复用权衡（DMT）。对于这两种模式，我们提出的协议和分布式空时码，渐近实现所有复用增益和任何数量的中继的发射分集界。
2008-07-01 cs.IT math.IT
Channel-Aware Ordered Successive Relaying with Finite-Blocklength Coding
连续中继允许源节点和中继节点同时发送消息，可以提高传输速率，但它可能会引起严重的中继间干扰（IRI）。已经提出了IRI取消方案来减轻IRI。然而，干扰消除方法具有高的错误传播风险，导致在有限块长度制度中的严重传输速率损失。因此，联合解码连续中继有限块长度编码（FBC）仍然是一个挑战。本文提出了一种优化的具有有限块长编码的信道感知有序连续中继协议（CAO-SIR-FBC），该协议可以通过仔细调整中继传输顺序和速率来恢复速率损失。我们分析了CAO-SIR-FBC方法的平均吞吐量，在此基础上，在高信噪比（SNR）的制度，提出了一个封闭的形式的表达式。平均吞吐量分析和仿真表明，CAO-SIR-FBC在频谱效率方面优于传统的两时隙半双工中继。
2022-10-26 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
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
Outage Performance for Cooperative NOMA Transmission with an AF Relay
本文研究了在放大转发中继作用下，协作非正交多址接入（NOMA）网络的中断性能。精确的封闭形式近似的精确中断概率。在此基础上，研究了协作NOMA的渐近中断概率，结果表明，与协作正交多址相比，协作NOMA具有相同的分集阶数和更高的编码增益。当中继站的发射功率小于基站的发射功率时，中继站与间接链路用户之间的距离越小，中断性能越好。
2017-03-13 cs.IT math.IT
Cooperative Strategies for the Half-Duplex Gaussian Parallel Relay Channel: Simultaneous Relaying versus Successive Relaying
研究了在加性高斯白噪声环境下，两个半双工并联继电器组成的网络的通信问题。两个协议，即，提出了与两种可能的中继排序相关联的\emph{Simultaneous}和\emph{Successive}中继。同时中继协议基于\emph{Dynamic Decode and Forward (DDF)}方案。对于连续中继协议：（i）考虑基于\emph{Dirty Paper Coding (DPC)}的\emph{Non-Cooperative}方案，以及（ii）考虑基于\emph{Block Markov Encoding (BME)}的\emph{Cooperative}方案。此外，与\emph{Cooperative}方案相比，在一个中继器处采用BME而在另一个中继器处采用DPC的复合方案总是实现更好的速率。还提出了一种\emph{"Simultaneous-Successive Relaying based on Dirty paper coding scheme" (SSRD)}。中继的最佳顺序，从而在低和高的信号噪声比（SNR）的情况下，半双工高斯并行中继信道的容量推导。在低信噪比的情况下，它揭示了在一定的条件下的信道系数，基于DDF的同时中继的可达速率的割集界的比值趋于1。另一方面，当信噪比趋于无穷大时，证明了基于DPC的连续中继渐近地达到网络的容量。
2008-10-26 cs.IT math.IT
Max-min Fairness of K-user Cooperative Rate-Splitting in MISO Broadcast Channel with User Relaying
协作速率分裂（CRS）策略依赖于发射机处的线性预编码速率分裂和中继用户对公共消息的机会性传输，最近已被证明优于典型的非协作速率分裂（NRS），两用户多输入单输出广播信道中的协作非正交多址接入和空分多址用户中继。在这项工作中，现有的两个用户的CRS传输策略推广到K用户的情况下。我们研究了联合优化的预编码器，消息分裂，时隙分配，中继用户调度的目标是最大化用户之间的最小速率的问题。首先提出了一种有效的自组织中继协议，然后提出了一种基于连续凸近似（SCA）的算法，以联合优化时隙，预编码器和消息分裂。数值结果表明，在广泛的网络负载和用户部署的最坏情况下，CRS实现的可达速率显着增加比NRS和SDMA。重要的是，所提出的基于SCA的算法显着降低了计算复杂度没有任何速率损失相比，在文献中的CRS的传统算法。因此，我们得出结论，所提出的K用户CRS比现有的传输方案更强大。
2020-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Compute-and-Forward Network Coding Design over Multi-Source Multi-Relay Channels
网络编码是现代通信网络的一种新的和有前途的范例，它允许中间节点混合从多个源接收的消息。计算转发策略是网络编码的一种，其中中继将基于格码的代数结构，根据观察到的信道系数解码并转发源消息的线性组合。如果接收到足够多的线性方程，目的地将恢复所有发送的消息。本文在系统级设计了基于Fincke-Pohst的候选集搜索算法和网络编码系统矩阵构造算法来计算和转发网络编码系数，使得多源多中继系统的传输速率最大化。数值结果表明了我们提出的算法的有效性。
2020-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
Error Performance and Diversity Analysis of Multi-Source Multi-Relay Wireless Networks with Binary Network Coding and Cooperative MRC
本文对多源多中继网络编码协作分集协议进行了理论分析、设计和性能评估。这些协议是有用的，以抵消频谱效率低的重复为基础的合作。我们提供了一个通用的分析框架，分析和设计的无线网络使用解调和转发（DemF）协议与二进制网络编码（NC）在中继和合作最大比合并（C-MRC）在目的地。我们的系统模型包括一个任意数量的中继，提供两个合作水平：i）完全合作的中继，推迟自己的数据帧的传输，以帮助通过DemF中继和二进制NC的源的传输;和ii）部分合作的中继，利用NC传输自己的数据帧以及从源接收的数据包。继电器可以适用于NC上的不同子集的源，这是不平等的多样性订单提供的来源。选择要组合的数据包的准则，即，给出了实现所需分集阶数的网络码。我们的研究表明，部分合作中继提供没有贡献的多样性秩序的来源。理论研究结果和设计指导方针进行了验证，通过广泛的蒙特卡罗模拟。
2013-03-21 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Relay Selection and Optimal Relay Location in Cooperative Cellular Networks with Asymmetric Traffic
由于用户终端的电池功率有限，能量有效的通信是移动中继网络的重要要求。本文考虑了在非对称业务的协作蜂窝系统中通过选择移动中继来实现能量有效的中继方案。电池供电终端的每信息比特的总能量消耗，即，移动台（MS）和中继站之间的关系。在联合上行链路和下行链路中继选择（JUDRS）方案，我们提出了，中继，使总的能量消耗最小化。此外，能量有效的合作区域进行了研究，并找到了最佳中继位置的合作蜂窝系统与非对称业务。结果表明，MS中继和中继基站（BS）的信道有不同的影响中继选择决策的最佳能量效率。信息论分析的分集复用权衡（DMT）表明，该方案实现了全空间分集的合作终端在该网络中的数量。最后，数值结果进一步证实了显着的能量效率增益的算法相比，以前的最佳差信道选择和最佳谐波均值选择算法。
2010-09-01 cs.IT math.IT
Sensing/Decision-Based Cooperative Relaying Schemes With Multi-Access Transmission: Stability Region And Average Delay Characterization
我们考虑一个协作中继系统，它包括一些源终端，一个共享的中继，和一个共同的目的地与多包接收（MPR）能力。在本文中，我们研究了两个合作中继方案的稳定性和延迟分析：基于感知的合作（SBC）计划和基于决策的合作（DBC）计划。在SBC方案中，中继在每个时隙的开始处感测信道。在空闲时隙中，中继站在其队列的头部发送分组，而在繁忙时隙中，中继站决定与源终端同时发送或监听源传输。SBC方案是一种新的范例，它比其他协作方案更有效地利用频谱，因为中继不仅利用空闲时隙，而且还具有温和干扰源终端的能力。另一方面，在DBC方案中，中继不感测信道，并且它根据一定的概率来决定发送或监听。数值结果表明，这两个方案优于现有的合作计划，限制中继发送只在空闲时隙。此外，我们展示了目的地的MPR能力如何补偿中继站的感知需求，即，DBC方案实现了与SBC方案几乎相同的稳定区域。此外，我们推导出的条件下，提出的两个计划实现相同的最大稳定吞吐量。
2015-06-29 cs.IT math.IT
Cooperative Jamming for Secure Communications in MIMO Relay Networks
在传统的中继系统中，窃听者会阻碍安全通信。提出了两跳中继网络中的协作干扰策略，窃听者可以窃听中继信道的两个跳。在这些方法中，中继网络中通常不活动的节点可以被用作合作干扰源来迷惑窃听者。线性预编码方案进行了调查的两种情况下，通过解码和转发（DF）中继传输单个或多个数据流，假设全球信道状态信息（CSI）是可用的。对于单数据流传输的情况，我们推导了封闭形式的干扰波束形成器和相应的最优功率分配。提出了一种基于广义奇异值分解（GSVD）的多数据流安全中继方案。通过几何规划的最优功率分配GSVD中继方案。在此基础上，提出了一种基于GSVD的协同干扰方案，与无干扰方案相比，该方案在保密率方面有明显的提高。此外，本文还研究了窃听者具有未知CSI的情况。仿真结果表明，中继网络中的非活动节点参与协作干扰后，保密率得到了显著提高。
2011-07-08 cs.IT math.IT
Modify-and-Forward for Securing Cooperative Relay Communications
提出了一种新的物理层技术，可以提高协作中继通信的安全性。所提出的方法修改的解码后的消息在中继站根据中继站和目的地之间的唯一信道状态，使目的地可以利用修改后的消息，以其优势，而窃听者不能。我们提出了一个实用的方法，安全地共享合法的合作伙伴之间的修改规则，并提出了在准静态衰落信道中的秘密中断概率。结果表明，该方案可以提供一个显着的改善，比其他方案时，中继可以成功地解码的源消息。
2014-03-26 cs.IT math.IT
Outage Probability of Overhearing Amplify-and-Forward Cooperative Relaying
研究了采用空时网络编码（STNC）的偷听放大转发（AF）协作中继的中断性能。首先，这种中继系统的传输协议，即，提出了一种基于STNC的具有偷听AF中继的协作中继（STNC-OHAF）。然后分析了STNC-OHAF的瞬时端到端信噪比表达式。在此基础上，STNC-OHAF在独立但不一定同分布（i.n.i.d）的瑞利衰落信道的中断概率的显式表达式的理论推导。数值结果验证了我们的理论分析，并表明通过引入中继间的偷听，系统的中断性能可以大大改善。它还表明，有一个折衷的系统总中断容量和发送的符号数。
2015-01-04 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer for Multi-Relay Assisted Cooperative Communication
在本文中，我们认为同时无线信息和功率传输（SWIPT）的多中继辅助两跳中继系统，其中多个中继节点同时协助从源到目的地的传输使用分布式空时编码的概念。每个中继应用功率分配协议来协调接收信号能量以用于信息解码和能量收集。针对解码转发（DF）和放大转发（AF）中继协议，推导了中继节点功率分配比的优化问题。提出了有效的算法来寻找最优解。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2016-02-22 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
Cooperative Relaying for Large Random Multihop Networks
在本文中，我们提出了一个新的中继协议的大型多跳网络的概念相结合的合作分集和机会中继。协作中继协议基于两种分集机制，增量冗余合并和重复合并。我们假设大型多跳网络中的节点是由一个齐次泊松点过程建模，并在瑞利衰落和恒定功率传输每个节点。建议的中继协议的性能进行评估，通过多跳网络的进度率密度（PRD），并与传统的多跳中继没有合作。我们开发了一个解析近似的PRD解码单元的概念的基础上。对协议参数进行了优化，使网络的PRD最大化。我们发现，合作中继协议提供了显着的吞吐量改善传统的中继没有合作，在一个大型的多跳网络。它还表明，增量冗余组合提供了一个更高的增益PRD相对于重复组合。PRD的增益在所有的路径损耗指数值下都接近恒定值，并且在分集阶数上是单调的。
2015-08-10 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
Relay Selection for Cooperative NOMA
本文研究了中继选择对协作非正交多址接入系统性能的影响。特别地，提出了一种两阶段的RS策略，分析结果表明，这种两阶段的策略可以实现最小的中断概率在所有可能的RS方案，并实现最大的分集增益。仿真结果表明，合作NOMA与这两个阶段的RS计划优于传统的最大-最小的方法，也可以产生一个显着的性能增益超过正交多址。
2016-04-04 cs.IT math.IT
Cooperative Rate-Splitting for MISO Broadcast Channel with User Relaying, and Performance Benefits over Cooperative NOMA
由于其在广泛的实际场景中的有前途的性能，速率分裂（RS）最近在学术界受到了极大的关注，用于通信系统的下行链路。在这封信中，我们提出并分析了一个合作的速率分裂（CRS）策略的基础上，三个节点的中继信道的发射机配备有多个天线。通过在发送端对用户消息进行拆分，对公共和私有流进行线性预编码，并适时地请求中继用户转发其解码后的公共消息，CRS可以有效地应对各种传播条件（用户信道强度和方向的差异），并补偿由于深衰落引起的性能下降。预编码器的设计和资源分配优化通过解决加权和速率（WSR）最大化问题。数值结果表明，我们提出的CRS方案可以实现显式的速率区域的改善相比，其非合作的对手和其他合作策略（如合作NOMA）。
2019-10-25 cs.IT math.IT
Analysis of Coverage Region for MIMO Relay Network with Multiple Cooperative DF-Relays
研究和分析了多中继网络中中继节点采用解码转发策略的MIMO通信系统的覆盖区域。假设有一个视线（LOS）传播环境的源中继信道和信道状态信息可在接收机（CSIR），我们认为的目标是最大化的覆盖区域，对于一个给定的传输速率和数字显示的显着影响的传播环境容量界限，最佳中继位置和覆盖区域。此外，我们研究的情况下，两个相邻的中继合作传输信号到目的地，并分析表明，覆盖区域扩展相比，非合作的情况。
2014-06-27 cs.IT math.IT
Joint Optimization of Cooperative Communication and Computation in Two-Way Relay MEC Systems
考虑两个用户通过一个配备移动边缘计算服务器的双向中继交换计算结果，研究了以时延约束下总能耗最小为目标的协作通信与计算联合优化问题.为了得到低复杂度的最优解，通过假设中继的发射功率给定，我们从理论上推导出计算任务划分因子的最优值。因此，总能量消耗最小化问题的最优解可以通过在中继的发射功率上的一维搜索来找到。仿真结果表明，我们所提出的方案性能优于所有的计算任务分配给中继或用户。
2019-06-06 cs.IT math.IT
Joint Cooperative Computation and Interactive Communication for Relay-Assisted Mobile Edge Computing
为了在中继移动边缘计算系统中实现协作计算和通信，提出了一种混合中继转发协议，该协议在执行延迟和网络能耗之间寻求平衡.该问题被配制成一个不可微的优化问题，这是非凸的高度耦合的约束。利用问题的结构，我们提出了一个轻量级的基于不精确块坐标下降法的算法。实验结果表明，该算法具有更快的收敛速度相比，流行的凹凸过程为基础的算法，同时取得了良好的性能。
2017-10-31 cs.IT math.IT
A Constrained Coding Approach to Error-Free Half-Duplex Relay Networks
我们表明，无差错的半双工约束中继的无限深度树结构网络的广播容量可以实现在源和中继的符号转发使用约束编码。
2013-06-14 cs.IT math.IT
Network Coded Transmission of Fountain Codes over Cooperative Relay Networks
提出了一种喷泉码在协作中继网络中的传输策略。当有多个中继节点可用时，我们将网络编码应用于喷泉编码数据包。通过这样做，使得关于即将到来的消息块的部分信息可用于目的地节点。因此，它能够减少擦除信道上所需的传输次数，从而增加有效吞吐量。它的应用与瑞利衰落和AWGN噪声的无线信道进行了分析，从而模拟网络编码和最佳权重选择的作用。
2010-05-14 cs.IT math.IT
High-Throughput Cooperative Communication with Interference Cancellation for Two-Path Relay in Multi-source System
基于中继的协作通信由于能够获得分集增益而成为近年来无线网络中的研究热点。在现有的工作中，网络编码和两个路径中继分别处理网络规模的增加和中继的半双工性质，。为了进一步提高带宽利用率，本文提出了一种新的协作传输方案，该方案将网络编码和双径中继结合在一起。由于利用双路径中继，我们提出的方案实现了全速率传输。在信源和中继端采用复数域网络编码（CFNC），保证了不同信源的符号在同一时隙内广播。在中继节点处采用物理层网络编码（PNC）技术来解决双径中继引起的中继间干扰问题。通过仔细的过程设计，我们的方案的理想吞吐量达到了1个符号每源每时隙（sym/S/TS）。此外，理论分析提供了一种方法来估计的符号错误概率（SEP）和吞吐量在加性复高斯白噪声（AWGN）和瑞利衰落信道。仿真结果验证了该方案的有效性。
2013-04-08 cs.IT math.IT
Distributed Linear Convolutional Space-Time Coding for Two-Relay Full-Duplex Asynchronous Cooperative Networks
本文研究了一个采用放大转发协议的双中继全双工异步协作网络。我们提出了两种分布式空时编码方案的情况下，有和没有串扰，分别。在第一种情况下，每个中继器可以通过串扰链路接收另一个中继器发送的信号。我们首先研究了在这个网络中消除串扰的可行性，并表明串扰干扰不能很好地消除。为此，我们设计的空时码，利用串扰信号，而不是消除它们。在另一种情况下，在每个中继节点处通过环路信道单独地实现自编码，并且来自两个中继节点的信号形成空时码。研究了这两种情况下的可实现协作分集，给出了实现完全协作分集的条件。仿真结果验证了理论分析的正确性。
2013-10-08 cs.IT math.IT
On Cooperative Relay Networks with Video Applications
在本文中，我们研究了协作中继在CR网络进一步提高网络性能的问题。特别是，我们专注于两个代表性的合作中继策略，并开发最佳频谱感知和$p$ -持久的CSMA频谱接入。然后，我们研究了CR网络中视频流的协作中继问题。我们将干扰对齐，使发射机协同发送编码信号的所有CR用户。在一个单一的许可信道和多个许可信道的情况下，信道绑定，我们开发了一个最佳的分布式算法证明收敛和收敛速度。在多信道无信道绑定的情况下，我们提出了一种性能有界的贪心算法。
2012-10-19 cs.IT cs.NI math.IT
Secrecy in Cooperative Relay Broadcast Channels
通过考虑协作中继广播信道，研究了用户协作对广播信道保密性的影响。我们表明，用户合作可以增加可实现的保密区域。我们提出了一个可实现的方案，结合马顿的编码方案的广播信道和覆盖和埃尔贾迈勒的压缩和转发方案的中继信道。我们推导出外部边界的速率模糊区域使用辅助随机变量的单字母。最后，我们考虑高斯信道，并表明，两个用户可以有积极的保密率，这是不可能的标量高斯广播信道没有合作。
2008-11-09 cs.IT math.IT
Adaptive Delay-Tolerant DSTBC in Opportunistic Relaying Cooperative MIMO Systems
针对两跳协作多输入多输出（MIMO）网络，采用放大转发策略和机会中继算法，提出了一种带反馈的自适应容迟分布式空时编码（DSTC）方案。最大似然接收机和可调码矩阵被认为是受功率约束。在所提出的延迟容忍DSTC方案中，中继节点采用可调的编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。随机梯度算法被开发以降低计算复杂性来估计码矩阵的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益和解决延迟问题的合作MIMO系统相比，现有的DSTC方案。
2014-12-15 cs.IT math.IT
Joint PIC and relay selection based on greedy techniques for cooperative DS-CDMA systems
在这项工作中，我们提出了一个跨层的设计策略的基础上的并行干扰消除（PIC）检测技术和多中继选择算法的合作直接序列码分多址（DS-CDMA）系统的上行链路。我们设计了一个低成本的贪婪列表为基础的PIC（GL-PIC）策略与RAKE接收机作为前端，可以接近最大似然检测器的性能。我们还提出了一个低复杂度的多中继选择算法的贪婪技术的基础上，可以接近一个穷举搜索的性能。仿真结果表明，与现有技术相比，所提出的检测和中继选择算法具有良好的比特出错率性能。
2014-06-02 cs.IT math.IT
Relay Selection with Network Coding in Two-Way Relay Channels
本文研究了双向中继信道中联合网络编码和中继选择的设计问题。在所提出的方案中，两个用户首先顺序地广播他们各自的信息到所有的中继。我们提出了两个RS计划，一个单一的中继选择与NC和双中继选择与NC。对于这两种方案，所选择的中继对从两个用户发送的接收信号执行NC，并将它们转发给两个用户。提出的方案进行了分析和准确的比特出错率（BER）的表达式推导和验证通过蒙特卡罗模拟。结果表明，双中继选择与NC优于其他考虑中继选择方案在双向中继信道。结果还表明，建议的NC中继选择方案提供了一个选择增益相比，NC方案没有中继选择，和网络编码增益相对于传统的中继选择方案没有NC。
2010-09-27 cs.IT math.IT
Joint Uplink and Downlink Relay Selection in Cooperative Cellular Networks
本文研究了协作蜂窝网络中的中继选择技术，其中用户终端充当移动中继，以帮助基站（BS）和移动台（MS）之间的通信。本文提出了一种新的中继选择方案，称为联合上行链路和下行链路中继选择（JUDRS）。具体来说，我们概括了JUDRS在两个关键方面：（i）中继联合选择上行链路和下行链路，使中继选择开销可以减少，（ii）我们考虑到最小化加权总的能量消耗MS，中继和BS通过考虑信道质量和业务负载条件的上行链路和下行链路。从信息论的角度分析了分集-复用的折衷关系，结果表明该方案在网络中协作终端的数量上实现了全空间分集。数值结果表明，与已有的最佳差信道选择算法和最佳谐波均值选择算法相比，该算法具有显著的能量效率增益。
2010-09-01 cs.IT math.IT
On the Stability Region of Amplify-and-Forward Cooperative Relay Networks
本文研究了一种具有衰落状态的放大转发中继网络。放大转发方案（及其变体）是实现无线网络中协作通信的核心机制，因此理解放大转发方案下的网络稳定区域是非常重要的。然而，在采用放大转发的中继网络中，节点之间的交互是根据实值"分组“（信号）而不是离散分组（比特）来描述的。这限制了中继节点以期望的速率重新编码分组。因此，采用放大转发方案的中继网络的稳定性分析绝不是基于分组的网络中的稳定性分析的简单扩展。本文给出了四节点中继网络稳定域的特征，并提出了一种简单的联合调度和速率分配的吞吐量优化算法。
2009-08-06 cs.IT math.IT
Battery-Aware Relay Selection for Energy Harvesting Cooperative Networks
使用能量收集（EH）节点作为协作中继是实现绿色无线系统的新兴解决方案。在本文中，我们考虑多个EH中继节点收获能量的射频（RF）信号从源接收，并使用收获的能量转发源信息到目的地。与具有固定电源的传统继电器不同，由于有限的能量转换效率、充电和放电曲线之间的不匹配以及有限的能量存储容量，EH继电器可能无法永久地用于辅助源传输。我们提出了电池感知中继选择（BARS）计划，它联合考虑信道条件和电池状态的中继选择。利用马尔可夫链模型分析了该方案的中断概率。仿真结果验证了分析的准确性。通过数值计算，我们表明，所提出的BARS方案可以实现全分集阶数等于中继的数量，而不需要固定的电源电缆。
2014-08-19 cs.IT 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
Wireless-Powered Cooperative Communications via a Hybrid Relay
在本文中，我们考虑一个无线供电的协作通信网络，它由一个混合接入点（AP），一个混合中继，和一个信息源。与传统的合作网络相比，所考虑的网络中的源被假定为没有嵌入式能源供应。因此，在上行链路（UL）中向AP发送信息之前，首先需要在下行链路（DL）中从具有恒定电源的AP和/或中继器广播的信号中获取能量。混合中继器不仅可以帮助在UL中转发信息，而且还可以在DL中利用无线能量传输对源充电。考虑到不同的可能操作的混合中继，我们提出了两个合作协议所考虑的网络。我们共同优化的时间和功率分配的DL能量传输和UL信息传输，以最大限度地提高系统吞吐量的建议协议。数值结果比较所提出的协议的性能，并说明系统参数的影响。
2014-08-20 cs.IT math.IT
Joint Transmit Diversity Optimization and Relay Selection for Cooperative MIMO Systems using Discrete Stochastic Algorithms
针对译码转发（DF）协作MIMO系统，提出了一种基于离散随机优化的联合发射分集选择（TDS）和中继选择（RS）算法，TDS和RS联合进行，采用连续最小二乘信道估计（CE），所有节点均采用线性最小均方误差（MMSE）接收机，中继间无需通信。通过比特出错率（BER）的比较和多样性分析，所提出的方案的性能进行评估，并收敛到最佳的穷举解。
2013-06-10 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Relay Selection With Enhanced Dynamic Decode-and-Forward and Network Coding in Two-Way Relay Channels
本文采用Bletsas，Khisti，Reed和Lippman（2006）提出的中继选择（RS）协议，在两跳双向多中继网络中采用增强型动态解码转发（EDDF）和网络编码（NC）系统。所有节点都是单输入单输出（SISO）和半双工，即，它们不能同时发送和接收数据。中断概率进行了分析，我们展示了在瑞利衰落信道下的中断概率与各种情况下的比较。研究结果表明，在存在足够多中继的情况下，基于EDDF和网络编码的中继选择（RS-EDDF&NC）方案在中断概率意义上优于解码转发（DF）中继。此外，如果我们随机选择一个中继，性能损失很大。由此可见中继选择策略的重要性。
2016-01-20 cs.IT math.IT
Slepian-Wolf Coding Over Cooperative Relay Networks
研究了在协作中继网络上多播一组离散无记忆相关信源的问题。给出了割集解释的必要条件。提出了一种\emph{Joint source-Wyner-Ziv encoding/sliding window decoding}方案，其中在每个接收机处的解码相对于其他节点的有序分区来完成。对于每个有序分区的一组可行性约束的推导。然后，利用熵函数的次模性质和一种新的几何方法，统一了不同有序划分的结果，得到了问题的充分条件.该方案实现了信源编码和信道编码的操作分离。证明了在Aref网络和有限域确定性网络这两种特殊的合作网络中，充分条件确实是必要条件。此外，在高斯合作网络中，它表明，可靠传输的所有DMCS的Slepian-Wolf区域相交的割集边界区域内的一个恒定的比特数，是可行的。特别是，所有的文件的结果是专门获得一个可达到的速率区域的协作中继网络，其中包括中继网络和双向中继网络。
2010-12-06 cs.IT math.IT
An Optimal Coding Strategy for the Binary Multi-Way Relay Channel
我们推导了二进制多路中继信道的容量，在该信道中，多个用户通过中继以共同的速率交换消息。容量是通过一种新的函数解码前向编码策略来实现的。在功能-解码-前向编码策略中，中继解码用户消息的功能而不需要解码单个消息。要由中继器解码的功能被定义为使得当中继器将功能广播回用户时，每个用户能够解码所有其他用户的消息。
2010-04-14 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Cooperative Protocols for Full-Duplex Relay Channels
在这项工作中，能量有效的合作协议进行了研究，全双工中继（FDR）与干扰。在这些协议中，中继援助只寻求在一定条件下对不同的链路中断，以确保有效的合作。最近，一种能量有效的选择性解码和转发协议被提出用于FDR，并且被证明在中断方面优于现有的方案。在这里，我们提出了一个增量选择性解码和转发协议，提供额外的节能，同时保持相同的中断性能。我们比较了这两种协议的性能方面的端到端的信噪比累积分布函数，通过封闭形式的表达式。最后，我们通过仿真证实了我们的理论结果，并显示了与非选择性协作（无论信道条件如何，中继器都进行协作）相比的相对中继功率节省。
2013-10-17 cs.IT math.IT
Wireless Powered Cooperative Jamming for Secrecy Multi-AF Relaying Networks
本文研究了一组无线能量收集（WEH）启用放大转发（AF）中继执行合作干扰（CJ）和中继的帮助下的保密传输。网络中的源节点在第一阶段中与采用功率分配（PS）接收器的每个中继器进行同时无线信息和功率传输（SWIPT）;每个中继器进一步划分其收获的功率以用于转发接收到的信号并在第二传输阶段中生成用于干扰窃听者的人工噪声（AN）。在集中的情况下，与全球信道状态信息（CSI），我们提供了封闭形式的表达式的最佳和/或次优AF中继波束成形向量，以最大限度地提高可实现的保密率的中继的个人功率约束，使用半定松弛（SDR），这被证明是紧的技术。一个完全分布式的算法，仅利用本地CSI在每个中继也提出了作为一个性能基准。仿真结果验证了所提出的多AF中继与CJ比其他次优设计的有效性。
2015-11-11 cs.IT math.IT
Auction-based Resource Allocation for Multi-relay Asynchronous Cooperative Networks
研究了多中继无线网络中协作传输的资源分配问题。提出了两种拍卖机制，SNR拍卖和功率拍卖，用于分布式协调多个中继之间的功率分配。在SNR拍卖中，用户选择具有最低加权价格的中继。在电力拍卖中，用户可以选择同时使用多个继电器，这取决于网络拓扑和继电器的价格。给出了纳什均衡的存在性（在两种拍卖中）和唯一性（在信噪比拍卖中）的充分条件。进一步讨论了SNR拍卖的公平性和功率拍卖的有效性。它也被证明，用户可以达到唯一的纳什均衡分布式通过最佳反应更新在一个完全异步的方式。
2008-01-20 cs.IT math.IT
Wireless Powered Cooperative Relaying Systems with Non-orthogonal Multiple Access
非正交多址接入（NOMA）和协作中继系统是满足未来无线网络高频谱利用率和大覆盖范围要求的两种很有前途的技术。另一方面，在诸如传感器网络和/或物联网（IoT）的具有有限能量的应用中，能量效率也具有高优先级。为此，在本文中，我们提出了无线供电合作中继系统与NOMA，从而提高频谱和能源效率。我们考虑三种不同的能量收集（EH）协议（即，功率共享（PS）、分时（TS）和理想），并且对于所有三种EH协议，我们推导出所考虑的系统模型的可实现速率。我们用计算机模拟验证了分析，并与基准测试相比，给出了无线供电系统的有效性。
2020-09-29 cs.IT math.IT
Accumulate then Forward: An Opportunistic Relaying Protocol for Wireless-Powered Cooperative Communications
研究了一个由信源、信宿和多天线解码转发中继组成的无线供电协作通信网络。我们认为继电器是一个无线供电的节点，没有外部电源，但它配备了一个能量收集（EH）单元和一个可充电电池，这样它就可以从源广播的射频信号中收集和积累能量。通过充分结合EH功能的中继，我们开发了一个机会的中继协议，称为积累，然后转发（ATF），考虑WPCCN。然后，我们采用离散马尔可夫链模型的动态充电和放电行为的继电器电池。在此基础上，我们推导出一个封闭形式的表达式所提出的ATF协议的确切中断概率。数值结果表明，ATF方案可以优于直接传输的一个，特别是当中继的信息转发所消耗的能量量进行了优化。
2016-06-16 cs.IT math.IT
Study of Max-Link Relay Selection with Buffers for Multi-Way Cooperative Multi-Antenna Systems
在本文中，我们提出了一种中继选择策略的多路协作多天线系统，是由一个中央处理器节点的帮助下，其中一个集群形成的两个用户被选择同时发送到对方的帮助下，中继。特别是，我们提出了一种新的多路中继选择策略的基础上选择的最佳链路，利用使用缓冲区和物理层网络编码，即所谓的多路缓冲区辅助最大链路（MW-Max-Link）。我们比较建议的MW-Max-Link现有的技术的误出错率，成对错误概率，总和率和计算复杂性。仿真，然后评估所提出的和现有的技术的性能。
2019-07-16 cs.IT math.IT
Distributed Soft Coding with a Soft Input Soft Output (SISO) Relay Encoder in Parallel Relay Channels
在本文中，我们提出了一种新的分布式编码结构与软输入软输出（SISO）中继编码器的易出错的并行中继信道。我们称之为分布式软编码（DISC）。在所提出的方案中，每个中继首先使用接收到的噪声信号来计算源符号的软比特估计（SBE）。设计了一种简单的SISO编码器，基于组成代码生成器矩阵对信源符号的SBE进行编码。SISO编码器在不同中继器处的输出然后被转发到目的地并且形成分布式码字。分析了该方案的性能。它表明，它的性能是由生成序列重量（GSW）的中继组成码，其中GSW的组成码被定义为在其生成序列中的1的数量。在此基础上，提出了一种新的编码设计准则，用于对所有继电器的组成码进行最优分配。仿真结果表明，与传统的软信息中继相比，DISC能有效地避免传统的检测转发（DF）中继重编码中由于解码错误而导致的错误传播，并能带来可观的编码增益。
2013-07-22 cs.IT math.IT
Four-node Relay Network with Bi-directional Traffic Employing Wireless Network Coding with Pre-cancellation
网络编码有可能通过组合不同的数据流并转发它们来提高网络的整体吞吐量。在无线网络中，无线信道为物理层网络编码提供了极好的媒介，因为来自不同发射机的信号通过无线信道自动组合。在这种情况下，研究可以最佳地中继信息的协议和算法将是有趣的。在本文中，我们着眼于一个四节点的双向或双向中继网络，并提出了一个中继协议，可以在这种网络中有效地中继信息。
2008-06-23 cs.IT math.IT
Rate Regions for Relay Broadcast Channels
部分协作中继广播信道（RBC）是具有一个源节点和两个目的地节点（目的地1和2）的三节点网络，其中目的地1可以充当中继以帮助目的地2。得到了离散无记忆部分合作RBC容量区域的内、外界。当中继功能被禁用时，内界和外界减少到广播信道的容量区域上的新边界。四类红细胞进行了详细研究。对于具有退化消息集的部分合作RBC，得到了其内界和外界。对于半确定部分合作RBC和正交部分合作RBC，建立了容量域。对于具有非匹配降级子信道的并行部分协作RBC，建立了降级消息集情况下的容量域。当源节点仅具有用于目的地2的私有消息时也建立容量，即，信道减少到具有不匹配的降级子信道的并行中继信道。
2006-06-15 cs.IT math.IT
