Nonregenerative MIMO Relaying with Optimal Transmit Antenna Selection
我们推导出最佳信噪比为基础的发射天线选择规则在源和中继的非再生半双工MIMO中继信道。虽然天线选择是波束成形的次优形式，但其具有以下优点：优化是易处理的，并且可以仅利用从目的地到源和中继的几个比特的反馈来实现。我们比较的比特出错率的最佳天线选择在源和中继到其他建议的波束成形技术，并提出执行必要的有限反馈的方法。
2008-01-21 cs.IT math.IT
Energy Efficient Precoding Design for SWIPT in MIMO Two-Way Relay Networks
本文研究了多输入多输出（MIMO）双向中继网络中的能量效率（EE）最大化问题。该网络由一个多天线放大转发中继节点组成，在两个多天线收发节点之间提供双向通信
2017-03-21 cs.IT math.IT
Coverage Region Analysis for MIMO Amplify-and-Forward Relay Channel with the Source to Destination Link
本文研究和分析了在中继站采用放大转发策略的半双工多输入多输出（MIMO）中继信道的覆盖区域。通过假设混合瑞利和莱斯衰落信道与两种不同的中继站的情况下，我们考虑的目标是最大化的覆盖区域为一个给定的传输速率，并找到最佳的中继位置的意义上最大化的覆盖区域。使用蒙特卡罗模拟，示出了对于不同衰落情况和不同中继站位置的覆盖区域和容量界限。最后，我们比较我们的结果与以前的解码和转发（DF）MIMO中继信道。
2014-10-11 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
Optimal Power Allocation for A Massive MIMO Relay Aided Secure Communication
在本文中，我们解决的问题，在中继两跳安全通信在实际条件下的最佳功率分配。为了保证长距离传输过程中的安全通信，研究了大规模MIMO（M-MIMO）中继技术，以显著提高无线安全性。本文的重点是分析和设计解码转发（DF）M-MIMO中继的最优功率分配，以最大化的秘密中断容量和最小化的拦截概率，分别。我们的研究揭示了一个非负的秘密中断容量的条件，获得了封闭形式的最佳功率的表达式，并提出了保密性能的渐近特性。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2015-08-31 cs.IT math.IT
Energy Harvesting Enabled MIMO Relaying through Time Switching
这封信认为同时无线信息和功率传输（SWIPT）的多输入多输出（MIMO）中继系统。继电器通过经由时间切换（TS）从源收集能量来供电，并且利用所收集的能量来转发信息信号。我们的目标是在源节点和中继节点的功率约束下最大化系统的速率。在第一种情况下，其中的源协方差矩阵是一个单位矩阵，我们提出了联合最佳的解决方案，中继和TS比的封闭形式。然后提出了一种迭代方案，用于联合优化源和中继矩阵和TS比。
2017-04-10 cs.IT math.IT
The Optimal Input Distribution for Partial Decode-and-Forward in the MIMO Relay Channel
研究了高斯多输入多输出（MIMO）中继信道下的部分解码转发（PDF）策略。与已知高斯信道输入是最优的解码转发（DF）策略或点对点（P2P）传输不同，使高斯MIMO中继信道的可实现PDF速率最大化的输入分布迄今为止仍然未知。对于某些特殊情况，例如，对于中继信道，其中最佳PDF策略简化为DF或P2P传输，可以推断高斯输入使PDF速率最大化。然而，就一般情况而言，这个问题到目前为止仍然没有解决。在这项工作中，我们通过证明高斯MIMO中继信道的最大可实现PDF速率始终通过高斯信道输入来实现来解决这个问题。我们的证明依赖于信道增强技术，这最初是由Weingarten等人引入的。推导出高斯MIMO广播信道的（私有消息）容量区域。通过将这种技术与原始分解方法相结合，我们首先建立联合高斯源和中继输入最大化对齐高斯MIMO中继信道的可实现PDF速率。随后，我们使用一个限制的参数，以扩展这一结果从对齐的一般高斯MIMO中继信道。
2014-09-30 cs.IT math.IT
Deterministic Capacity of MIMO Relay Networks
中继网络的确定性容量是当中继仅限于传输\emph{reliable}信息时网络的容量，即源消息的（渐近）确定性函数。在本文中，它表明，确定性容量的MIMO中继网络的数量可以发现在低功率制度，其中$\SNR\to0$。这是通过推导单个字母的上限并找到这些上限的极限作为$\SNR\to0$来实现的。这种技术的优点是它克服了寻找互信息的最佳分布的困难。
2009-04-01 cs.IT math.IT
Generalized Signal Alignment: On the Achievable DoF for Multi-User MIMO Two-Way Relay Channels
研究了多用户MIMO双向中继信道的可达自由度，其中有$K$源节点，每个源节点配备$M$天线，有一个中继节点，配备$N$天线，每个源节点通过中继与任意一组其他源节点交换独立的消息.通过允许任意的信息交换模式，所考虑的信道模型是一个统一的。它包括几个现有的信道模型作为特殊情况：$K$ -用户MIMO Y信道，多对MIMO双向中继信道，广义MIMO双向X中继信道，和$L$ -簇MIMO多路中继信道。以前的研究主要考虑的自由度割集约束$2N$在天线配置$N < 2M$通过应用信号对齐的可扩展性。本文研究了DOF割集约束$KM$在$N\geq 2M$情形下的可解性。为此，我们首先推导出更严格的自由度上限为三个特殊情况下所考虑的信道模型。然后，我们提出了一个新的传输框架，广义信号对齐，接近这些界限。GSA的概念是通过在中继站处对齐要在压缩子空间中交换的每对信号来形成网络编码符号。给出了构造中继压缩矩阵的一个充要条件。我们表明，使用GSA，新的自由度上界是可实现的，当i）$\frac{N}{M} \in \big(0, 2+\frac{4}{K(K-1)}\big] \cup \big[K-2, +\infty\big)$的$K$ -用户MIMO Y信道; ii）$\frac{N}{M} \in \big(0, 2+\frac{4}{K}\big] \cup \big[K-2, +\infty\…
2015-04-02 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis of Amplify and Forward Relaying in a Parallel MIMO Relay Network
本文考虑了一个并行MIMO中继网络的设置，其中$K$中继，每个配备有$N$天线，协助发射机和接收机，每个配备有$M$天线，在半双工模式下，假设$N\geq{M}$。该设置已在文献中进行了研究，如\cite{nabar}、\cite{nabar2}和\cite{qr}。在本文中，一个简单的计划，所谓的增量合作波束形成，介绍和示出，以实现在渐进的情况下，$K\to{\infty}$的网络容量的间隙不超过$O(\frac{1}{\log(K)})$。只要继电器的功率按$ω(\frac{\log^9(K)}{K})$缩放，该结果就被证明是成立的。最后，研究了渐进信噪比行为，证明了所提出的方案实现了充分的复用增益，无论中继的数量。
2007-03-30 cs.IT math.IT
MIMO Multiway Distributed-Relay Channel with Full Data Exchange: An Achievable Rate Perspective
我们认为有效的通信多输入多输出（MIMO）多路分布式中继信道（MDRC）与充分的数据交换，其中每个用户，配备多个天线，广播其消息的所有其他用户通过一些分布式中继的帮助。我们提出了一种基于物理层网络编码（PNC）的方案，涉及线性预编码的信道对齐嵌套格编码的PNC，和基于格的预编码的干扰减轻，我们表明，与所提出的方案，分布式中继实现了相同的和速率协作中继在高信噪比制度。我们还表明，该方案实现的MIMO MDRC在一个恒定的间隙在高信噪比的渐近和容量。数值结果表明，所提出的方案大大优于现有的方案，包括解码和转发和放大和转发。
2016-12-26 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoffs in MIMO Relay Channels
研究了准静态慢衰落环境中具有多天线终端的多跳中继信道。对于全双工和半双工中继的基本分集复用权衡（DMT）进行了分析。结果表明，虽然解码和转发（DF）中继实现最佳DMT在全双工中继的情况下，动态解码和转发（DDF）协议是必要的，以实现最佳DMT，如果中继被约束为半双工操作。对于后者的情况下，静态协议被认为是以及，相应的可实现的DMT性能的特点。
2008-08-14 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom for the MIMO Multi-way Relay Channel
研究了L簇、K用户MIMO多路中继信道的自由度，其中每个簇中的用户希望在簇内交换消息，并且只能通过中继进行通信。通过提供用户精心设计的精灵信息，得到了一个新的自由度上界。使用信号空间对齐和多址传输来识别可扩展的DoF。对于每个簇中有两个用户的两簇MIMO多路中继信道，当用户和中继具有任意数量的天线时，建立了一般情况下的DoF，并证明了DoF的上界可以通过信号空间对齐或多址传输或两者的组合来实现。然后将结果推广到三个用户的情况。对于对称环境下的L簇K用户MIMO多路中继信道，建立了DoF上界可达到的条件。除了在多路中继信道的各种感兴趣的场景中被示出为紧之外，新导出的上界还建立了多路中继信道的特殊情况下的多用户中继信道的几个先前建立的可实现的DoF结果的最优性。
2013-08-06 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency of Multipair Massive MIMO Two-Way Relaying with Hardware Impairments
我们考虑一个多对大规模多输入多输出（MIMO）双向中继系统，其中多对单天线设备交换数据的帮助下，中继采用大量的天线$N$。继电器由低成本的组件，遭受硬件损伤。推导了最大比（MR）处理下的频谱效率（SE）的大尺度近似的封闭形式，该近似是紧的，近似为$N \to \infty$。结果表明，对于一个固定的硬件质量，当$N$变大时，硬件损伤的影响渐近消失。此外，如果满足缩放定律，则当硬件质量随着$N$逐渐降低时，损伤的影响甚至可以消失。最后，数值结果验证了多对大规模MIMO双向中继系统对中继端硬件损伤的鲁棒性。
2017-09-09 cs.IT math.IT
On the Secrecy Outage Capacity of Physical Layer Security in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI
研究了大规模多输入多输出（LS-MIMO）中继系统的物理层安全问题。LS-MIMO中继系统的优势被用来提高无线安全性和频谱效率。特别是，短拦截距离引起的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息（CSI）两种情况下，研究了不完全CSI对两种典型中继系统的影响，放大和转发（AF）和解码和转发（DF）系统，并获得显式表达式的保密中断能力的两种情况。最后，数值结果验证了我们的理论结论.
2014-01-14 cs.IT math.IT
Large-Scale MIMO Relaying Techniques for Physical Layer Security: AF or DF?
在本文中，我们考虑了一个大规模的多输入多输出（LS-MIMO）中继系统，其中信息源发送消息到其预期的目的地的辅助下，LS-MIMO中继，而一个被动窃听者试图拦截中继转发的信息。利用大规模天线阵列的优势来提高频谱效率并增强无线安全性。特别是，短距离拦截所带来的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在中继站没有窃听者信道状态信息和不完全合法信道状态信息的情况下，对两种经典的中继技术，放大转发（AF）和解码转发（DF）。此外，渐近分析进行这样的LS-MIMO中继系统的保密性能提供清晰的见解。我们表明，在大的发射功率下，AF是一个更好的选择比DF从保密性能和实现复杂性的角度来看，并证明存在一个最佳的发射功率在中等制度，最大限度地提高保密中断容量。
2015-05-12 cs.IT math.IT
Energy Harvesting Enabled MIMO Relaying through PS
本文研究了一种具有能量收集中继节点的多输入多输出（MIMO）中继系统。所有节点都配备有多个天线，并且中继节点依赖于从接收到的信号中收获的能量来支持信息转发。特别地，中继节点部署基于功率分配的能量收集方案。在源节点和中继节点的功率约束下的容量最大化问题被认为是固定的源协方差矩阵和最佳源协方差矩阵的情况下。而不是使用现有的软件求解器，使用对偶分解技术的迭代方法开发的最佳中继预编码和源协方差矩阵的结构的基础上。仿真结果表明，相对于固定的源协方差矩阵的情况下，联合优化的性能增益。
2017-03-30 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
Achievable Diversity-Rate Tradeoff of MIMO AF Relaying Systems with MMSE Transceivers
研究了多输入多输出放大转发中继系统中基于最小均方误差（MMSE）的最优收发器的分集阶数。虽然分集复用折衷（DMT）分析准确地预测了MMSE接收机对于正复用增益的行为，但事实证明，对于固定速率的情况，通过DMT的性能是非常不可预测的，因为MMSE策略表现出复杂的速率相关行为。在本文中，我们建立了MIMO AF中继系统的分集率权衡性能的MMSE收发机作为一个封闭的形式为所有固定的速率，从而提供了一个完整的表征的分集阶数与DMT的早期工作。
2013-12-16 cs.IT math.IT
Wireless Information and Energy Transfer for Decode-and-Forward Relaying MIMO-OFDM Networks
研究了具有能量收集中继的多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）系统的系统可达速率及其优化问题。首先，我们提出了一种基于时间交换的中继（TSR）协议，以实现中继器处的同时信息处理和能量收集。然后，我们从理论上讨论了它的可达速率性能，并制定了一个优化问题，以最大限度地提高系统的可达速率。由于该问题求解困难，我们设计了一种增广拉格朗日罚函数（ALPF）方法，并通过大量的仿真实验验证了分析结果的准确性和ALPF方法的有效性。
2015-01-04 cs.IT math.IT
Simultaneous Diagonalization: On the DoF Region of the K-user MIMO Multi-way Relay Channel
研究了K个用户通过一个中继节点进行消息交换的K用户MIMO Y信道。提出了一种基于迫零波束形成的信道对角化传输策略。然后，该策略与信号空间对齐网络编码相结合，并推导出可实现的自由度区域。一个新的自由度的外界也来自它表明，该策略实现了这个外界，如果用户有更多的天线比中继。
2014-04-08 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
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
A Tutorial on the Optimization of Amplify-and-Forward MIMO Relay Systems
多输入多输出（MIMO）无线信道的显着承诺，激发了激烈的研究活动，以表征与不同操作条件下的发送（源）和接收（目的地）处理矩阵的设计相关的理论和实际问题。这项活动主要集中在点对点（单跳）通信，但最近有一个广泛的工作，在两跳或多跳设置，其中单个或多个中继用于提供信息从源到目的地。本教程的目的是提供一个最新的基本成果和设计放大和转发MIMO中继系统的实际实现问题的概述。
2013-03-12 cs.IT math.IT
Symbol Detection for Massive MIMO AF Relays Using Approximate Bayesian Inference
对于大规模MIMO AF中继，当天线数量不够大时，符号检测成为一个实际问题，因为线性方法是非最优的，而最优方法是指数复杂的。本文提出了一种新的检测算法，提供贝叶斯最优的MSE的成本$O(n^3)$每次迭代的复杂度。该算法本质上是最近为深度学习开发的两种方法的混合，特别是对中继的优化。作为一个混合体，它继承了两个状态演化公式，其中渐近MSE可以通过标量等效模型精确预测。当考虑单跳时，该算法也容易退化到许多已知的结果。
2020-03-26 cs.IT math.IT
On the transmit strategy for the interference MIMO relay channel in the low power regime
本文研究了低发射功率下MIMO中继存在时两发射两接收的干扰信道。使用了一种结合块马尔可夫编码、波束形成和Willems反向解码的通信方案。利用该方案，我们得到了一个信道增益依赖于信号功率的干扰信道。提出了该方案的功率分配，并给出了该功率分配下的可达速率域。我们表明，在低发射功率，在中继和发射机具有相等的功率约束，MIMO中继的干扰信道实现了功率线性的和速率。该和速率由通道设置确定。我们还表明，在存在丰富的功率在中继，传输策略显着简化，和MAC从发射机到中继形成的瓶颈的系统从和速率的角度来看。
2009-10-20 cs.IT math.IT
Robust Beamforming for Amplify-and-Forward MIMO Relay Systems Based on Quadratic Matrix Programming
研究了基于最小均方误差（MMSE）准则的双跳放大转发MIMO中继系统的鲁棒收发机设计问题。信道估计误差被建模为高斯随机变量，然后将其影响纳入基于贝叶斯框架的鲁棒收发器。提出了一种迭代算法来联合设计源端的预编码器、中继端的前向矩阵和目的端的均衡器，并利用二次矩阵规划（QMP）方法有效地解决了联合设计问题。
2010-05-31 cs.IT math.IT
Joint Wireless Information and Power Transfer in a Three-Node Autonomous MIMO Relay Network
本文研究了一种三节点放大转发（AF）多输入多输出（MIMO）中继网络，其中自主中继从源信息流中获取功率，并进一步得到目的地无线功率传输（WPT）形式的能量流的帮助。提出了一种能量流辅助的两相继电保护方案，其中源和中继联合优化制定最大化的速率。通过对角化信道，问题被简化为一个功率优化问题，其中中继信道配对问题通过排序操作来解决。所提出的算法，迭代优化继电器和源功率，收敛。对于单独的中继和源优化，可以获得封闭形式的解决方案。此外，还研究了无能量流两相继电保护。仿真结果表明，如果能量流的发射功率足够大，则能量流辅助方案有利于速率的提高。否则，没有能量流的方案将是优选的。
2015-02-24 cs.IT math.IT
Achievable Degrees of Freedom Region of the MIMO Relay Networks using the Detour Schemes
本文研究了MIMO中继网络的自由度。我们从一般的Y信道开始，其中每个用户具有$M_i$天线，并且旨在通过配备有$N$天线的中继与其他两个用户交换消息。然后，我们将我们的工作扩展到一般的4用户MIMO中继网络。与大多数以前的工作集中在网络的总自由度不同，我们的目标是描述可实现的自由度区域。我们开发了一个外边界的自由度区域的基础上的概念，单侧精灵。然后，我们定义了一个新的可达区域使用信号空间对齐（SSA）和迂回计划。我们的可实现的方案实现了与$M_i$和$N$相关的某些条件的上界。
2014-02-28 cs.IT math.IT
How to Scale Up the Spectral Efficiency of Multi-way Massive MIMO Relaying?
本文研究了一种解码转发（DF）多路大规模多输入多输出（MIMO）中继系统，在该系统中，多个用户通过一个具有大规模天线阵列的中继站进行数据交换。我们提出了一种新的传输协议，利用连续的取消解码和迫零（ZF）在用户。利用大规模MIMO的特性，推导出频谱效率的一个严格解析近似。我们表明，我们提出的方案只使用传统方案（时隙数等于用户数[1]）所需的一半时隙，在不同的用户之间交换数据。因此，我们提出的方案的总和频谱效率是传统方案的近两倍，从而将多路大规模MIMO的性能提升到前所未有的水平。
2017-03-30 cs.IT math.IT
Secure Wireless Information and Power Transfer in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI
在本文中，我们解决的问题，安全的无线信息和功率传输的大规模多输入多输出（LS-MIMO）放大转发（AF）中继系统。利用LS-MIMO中继的优势来提高无线安全性、传输速率和能量效率。特别是，短拦截距离和长传输距离带来的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息的情况下，研究了不完全CSI对保密中断容量的影响，得到了保密中断容量与发射功率和信道条件的显式关系。然后，我们提出了一个最佳的功率分配方案，在中继，以最大限度地提高保密中断容量。最后，我们的理论索赔进行了验证仿真结果。
2014-07-21 cs.IT math.IT
Analysis of Coverage Region for MIMO Relay Channel
在本文中，我们研究的意义上最大化适当定义的覆盖区域的MIMO中继信道的最佳中继位置。我们考虑一般瑞利衰落的情况下，并假设信道状态信息只在接收机（CSIR），这是一个重要的实际情况下，如合作车辆通信的应用。为了克服数学上的困难，关于确定的最佳中继位置，我们提供了两个解析解，并表明，它是可能的，以确定最佳的中继位置（所需的传输速率），在该覆盖区域是最大的。蒙特卡罗模拟证实了分析结果的有效性。数值结果表明，使用多个天线增加了覆盖区域的固定传输速率，也增加了传输速率的固定覆盖范围。
2012-06-24 cs.IT math.IT
Multipair Massive MIMO Two-Way Full-Duplex Relay Systems with Hardware Impairments
相位噪声、量化误差、非线性和噪声放大等硬件损伤对无线通信有着不利的影响。本文研究了硬件损伤对多对大规模多输入多输出（MIMO）双向全双工放大转发中继系统的影响。更具体地说，新的封闭形式的频谱效率的近似表达式推导出所考虑的系统的实际设计中获得一些重要的见解。当中继天线$N$的数量增加没有约束，我们提出了一个硬件缩放定律，这表明，可以容忍的硬件损伤的水平大致成正比的$\sqrt{N}$。这一新的结果启发我们设计低成本和实用的多对大规模MIMO双向全双工中继系统。此外，推导出中继天线的最佳数量，以最大限度地提高能量效率。最后，提供的Motor-Carlo模拟结果来验证我们的分析结果。
2017-08-02 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for Secure Communications in Large-Scale MIMO Relaying Systems
在本文中，我们解决的问题，在中继两跳安全通信的最佳功率分配。为了解决安全通信中短距离侦听的挑战性问题，利用大规模MIMO（LS-MIMO）中继技术的优势，即使在没有窃听者信道状态信息（CSI）的情况下，也能显著提高保密性能。本文的重点是分析和设计中继的最优功率分配，以最大化秘密中断容量。我们揭示了秘密中断容量为正的条件，证明了存在且只有一个最优功率，并给出了一个最优功率分配方案。此外，秘密中断容量的渐近特性进行了保密性能优化提供了一些清晰的见解。仿真结果验证了该方案的有效性。
2015-01-19 cs.IT math.IT
Robust Transceiver Design for MIMO Decode-and-Forward Full-Duplex Relay
针对不可分辨的系统不确定性的鲁棒收发器设计对于可靠通信至关重要。例如，全双工通信在消除自干扰时遭受这种不确定性，因为残余自干扰（RSI）由于不完善的信道知识而保持未被消除。我们考虑一个MIMO多跳系统，其中的源，中继和目的地都配备了多个天线。我们允许多流波束赋形授予MIMO技术，而不限制传输到单流。中继可以在半双工或全双工模式下工作，并根据RSI强度改变模式。此外，中继被假定为执行解码和转发（DF）策略。我们研究了一个鲁棒的收发器设计问题，最大化的吞吐率最坏情况下的RSI信道不确定性约束。该问题是一个非凸优化问题。我们提出了一个有效的算法来迭代地获得局部最优解。最后，我们得到的见解在中继输入前端和输出前端的最佳天线分配，中继接收和传输，分别。有趣的是，在源处的天线数量少于目的地处的天线数量的情况下，在中继输入前端处应当使用比中继输出前端处更多数量的天线。
2019-01-25 cs.IT math.IT
MIMO Two-way Relay Channel: Diversity-Multiplexing Tradeoff Analysis
考虑了多跳双向中继信道，其中所有终端都配备有多个天线。假设独立的准静态瑞利衰落信道和信道状态信息可在接收机，我们表征的最佳分集复用增益权衡（DMT）曲线的全双工中继终端。它示出的最佳DMT可以通过压缩和转发类型的中继策略，其中中继量化其接收到的信号，并发送相应的信道码字。值得注意的是，利用该传输协议，在相反方向上的两个传输可以同时实现它们各自的单用户最优DMT性能，尽管它们对彼此造成干扰。基于该方案在双向中继信道下的最优性，提出了一种新的适用于单向多跳MIMO中继信道的动态压缩转发（DCF）协议，并证明了该方案具有最优的DMT性能.
2008-12-18 cs.IT math.IT
Impact of Transceiver Impairments on the Capacity of Dual-Hop Relay Massive MIMO Systems
尽管通信系统上的硬件损伤的有害影响，大多数先前的作品没有调查广泛使用的中继系统的影响。最重要的是，廉价的收发器的应用，易于硬件损伤，是最具成本效益的方式来实现大规模多输入多输出（MIMO）系统。因此，本文的方向是对MIMO中继网络与大量的天线的硬件损伤的影响的调查。具体来说，我们得到了双跳（DH）放大转发（AF）中继系统的遍历容量的一般表达式。接下来，由于自由概率（FP）理论的优势，与其他已知的技术相比，在该地区的大型随机矩阵理论，我们追求一个大的限制分析的天线和用户的数量，通过揭示中继系统的行为所造成的硬件损伤。
2015-09-15 cs.IT math.IT
Generalized Signal Alignment For Arbitrary MIMO Two-Way Relay Channels
在本文中，我们考虑了任意MIMO双向中继信道，其中有$K$源节点，每个都配备了$M_i$天线，$i=1,2,\cdots,K$，和一个中继节点，配备了$N$天线。每个源节点都可以在中继的帮助下与任意其他源节点交换独立的消息。本文将文献[1]中提出的广义信号对齐（GSA）传输方案推广到任意MIMO双向中继信道，当$N>M_i+M_j$，$\forall i \neq j$ . GSA算法的核心思想是对每个数据对在其特定子空间内的干扰信号分两步进行消除。这通过联合设计所有源节点处的预编码矩阵和中继节点处的处理矩阵来实现。此外，对齐的子空间彼此正交。通过应用GSA，我们表明，天线配置，以实现自由度上限$\min \{\sum_{i=1}^K M_i, 2\sum_{i=2}^K M_i,2N\}$的一个必要条件是$N \geq \max\{\sum_{i=1}^K M_i-M_s-M_t+d_{s,t}\mid \forall s,t\}$。这里，$d_{s,t}$表示在源节点$s$和$t$之间交换的消息的DoF。在任意MIMO双向中继信道简化为$K$ -用户MIMO Y信道的特殊情况下，我们证明了我们的DoF上界的可达区域大于以前的工作。
2014-04-03 cs.IT math.IT
Robust Transceiver Design for AF MIMO Relay Systems with Column Correlations
本文研究了具有高斯分布信道估计误差的双跳放大转发MIMO中继系统的鲁棒收发机设计问题。以不理想信道状态信息（CSI）下的互信息最大化为目标，对源端的信源预编码器和中继端的转发矩阵进行联合优化。利用矩阵单调函数的一些优良性质，首先导出了最优解的结构。然后基于导出的结构，提出了迭代注水的解决方案。现有的几种算法被证明是所提出的解决方案的特殊情况。最后，仿真结果证明了所提出的鲁棒设计的有效性。
2012-01-14 cs.IT math.IT
Unified Sum-BER Performance Analysis of AF MIMO Beamforming in Two-Way Relay Networks
针对瑞利衰落信道下的放大转发（AF）多输入多输出（MIMO）波束形成（BF）双向中继网络，采用5种不同的中继协议进行了统一的性能分析。因此，一个新的封闭形式的和比特出错率（BER）的表达式，提出了一个统一的表达式，为所有的协议。一个新的封闭形式的高信噪比（SNR）的性能也得到了一个单一的表达式，并提供了一个分析的高信噪比之间的差距表达式的五个协议。我们比较了五个中继协议的性能与适当的归一化速率和功率方面的总和BER，并表明，该协议与四个时隙优于其他协议时，从两个源的发射功率是足够不同的，和一个与三个时隙占主导地位的其他协议时，使用多个中继天线，在高信噪比。
2013-09-14 cs.IT math.IT
Adaptive Delay-Tolerant Distributed Space-Time Coding Based on Adjustable Code Matrices for Cooperative MIMO Relaying Systems
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种利用反馈的自适应时延容忍分布式空时编码（DSTC）方案。最大似然（ML）接收机和可调码矩阵被认为是受功率约束的解码和转发（DF）合作策略。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。最小二乘（LS）算法被开发成具有降低的计算复杂性以调整码的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益和解决的延迟问题，合作MIMO系统相比，现有的延迟容忍DSTC计划。
2014-05-19 cs.IT math.IT
Low-Complexity QL-QR Decomposition Based Beamforming Design for Two-Way MIMO Relay Networks
研究了双向放大转发多输入多输出中继系统中信源和中继联合波束形成矩阵的优化问题。系统由两个源节点和两个中继节点组成，两个接收端均采用线性最小均方误差（MMSE）。我们假设个人继电器功率约束和研究一个重要的设计问题，一个所谓的行列式最大化（DM）问题。由于这个DM问题是非凸的，我们考虑一个有效的迭代算法，通过使用MSE平衡的结果，以获得至少一个局部最优解。该算法是基于QL，QR和Choleskey分解，这在复杂度和性能不同的基础上开发的。分析和仿真结果表明，与现有的双向中继系统相比，该算法可以显著降低计算复杂性，并且具有与基于正则块对角（RBD）方案的奇异值分解（SVD）相当的误比特率（BER）性能。
2015-02-17 cs.IT math.IT
Joint Source and Relay Precoding Designs for MIMO Two-Way Relaying Based on MSE Criterion
适当设计的预编码器可以显著提高多输入多输出（MIMO）中继系统的频谱效率。本文研究了MIMO双向中继系统中基于均方误差（MSE）准则的信源和中继联合预编码设计，其中两个多天线信源节点通过一个多天线放大转发中继节点进行信息交换。这个问题是非凸的，它的最优解仍然没有得到解决。为了找到一种有效的方法来解决这个问题，我们首先将原始问题分解为三个易于处理的子问题，然后提出了一种迭代的预编码设计算法的交替优化的基础上。每个子问题的解都是唯一的最优解，从而保证了迭代算法的收敛性。其次，我们提出了一种结构化的预编码设计，以降低计算复杂性。所提出的预编码结构能够在多址接入（MAC）阶段和广播（BC）阶段中并行化信道。因此，它将预编码设计简化为简单的功率分配问题。最后，针对每个源节点只发送一个数据流的特殊情况，提出了一种基于源天线选择（SAS）的预编码算法。该算法仅选择一个天线用于来自每个源的传输，因此需要较低的信令开销。对所有预编码方案的有效性进行了全面的仿真分析。
2011-12-14 cs.IT math.IT
On the Performance of Zero-Forcing Processing in Multi-Way Massive MIMO Relay Networks
本文研究了一个多路大规模多输入多输出中继网络，在中继端具有迫零处理。考虑到时分双工协议与信道估计，我们推导出一个解析近似的频谱效率。这种近似是非常紧密和简单的，这使我们能够分析系统的性能，以及，比较频谱效率与迫零和最大比处理。我们的研究结果表明，通过使用大量的中继天线和迫零技术，我们可以同时服务于许多活跃的用户在相同的时间-频率资源，每个具有高的频谱效率。
2017-01-03 cs.IT math.IT
The Approximate Capacity of the MIMO Relay Channel
研究了发送端具有t1根发射天线，中继端具有r2根接收天线和t2根发射天线，接收端具有r3根接收天线的多天线复高斯中继信道的容量界.它示出的部分解码前向编码方案实现min（t1，r2）位从割集界和至少一半的割集界，建立一个很好的近似表达的容量。min（t1 + t2，r3）+ r2比特的类似的加性间隙被示出为通过压缩-前向编码方案来实现。
2015-09-07 cs.IT math.IT
MIMO Multiway Relaying with Clustered Full Data Exchange: Signal Space Alignment and Degrees of Freedom
我们调查可实现的自由度（DoF）的多输入多输出（MIMO）多路中继信道（mRC）与$L$集群和每个集群的$K$用户。每个用户配备有$M$天线，中继器配备有$N$天线。我们假设一个新的数据交换模型，称为\emph{clustered full data exchange}，即，集群中的每个用户都希望获知同一集群中所有其他用户的消息。新的信号对齐技术的发展，系统地构建波束形成矩阵的用户和中继有效的物理层网络编码。在此基础上，我们推导出具有任意网络配置$L$和$K$以及任意天线配置$M$和$N$的MIMO mRC的可实现DoF。我们表明，我们提出的方案实现的自由度容量时，$\frac{M}{N} \leq \frac{1}{LK-1}$和$\frac{M}{N} \geq \frac{(K-1)L+1}{KL}$。
2014-04-05 cs.IT math.IT
Diversity-Multiplexing Tradeoff for the MIMO Static Half-Duplex Relay
在这项工作中，我们研究了多天线（MIMO）静态半双工中继信道的分集复用折衷（DMT）。在一定的假设下，推导出DMT上界的一般表达式，该上界可以通过中继处的压缩转发协议来实现。DMT表达式一般作为最小化问题的解给出，并且当中继信道关于天线数目对称时，即源和目的地每个具有n个天线，并且中继具有m个天线时，找到了显式表达式。观察到，当中继具有单个天线时，静态半双工DMT与全双工DMT匹配，并且当中继具有多个天线时，静态半双工DMT严格低于全双工DMT。此外，上界的推导涉及到球面积分（即关于酉群U（n）上Haar测度的积分）的新的渐近研究，这本身就是一个数学兴趣的话题。
2009-11-08 cs.IT math.IT
Wireless Information and Energy Transfer for Two-Hop Non-Regenerative MIMO-OFDM Relay Networks
研究了非再生多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）中继系统中的无线信息和能量同步传输问题。通过考虑两种实际的接收机结构，我们提出了两种协议，基于时间切换的中继（TSR）和基于功率分配的中继（PSR）。为了探索系统的性能极限，我们制定了两个优化问题，以最大限度地提高端到端的可实现的信息速率与完整的信道状态信息（CSI）的假设。由于这两个问题都是非凸的，且没有已知的求解方法，我们首先通过理论分析得到了一些显式的结果，然后设计了有效的算法。数值结果表明，这两个协议的性能有很大的影响中继位置。其中，PSR和TSR对继电器位置的变化表现出非常不同的行为。PSR的可达信息速率随着中继从源节点向目的节点移动而单调下降，而TSR的性能随着中继位于源节点和目的节点中间而变差。这是第一次观察到这样的现象。此外，它也表明，PSR总是优于TSR在这样的MIMO-OFDM中继系统。此外，还讨论了天线数和子载波数对系统性能的影响。
2014-12-29 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom in Cached MIMO Relay Networks With Multiple Base Stations
物理层中继缓存增加单个小区的自由度（DoF）的能力最近被说明。在本文中，我们将这一结果扩展到多个小区的情况下，其中多个非合作基站（BS）之间共享缓存中继。特别是，我们表明，一个大的自由度增益可以通过利用具有共享的中继，与BS合作的好处。我们首先提出了一个缓存辅助中继协议，提高了BS和中继之间的合作机会。接下来，我们考虑缓存内容放置问题，旨在设计在中继缓存内容，使自由度增益最大化。我们提出了一个最优算法和一个接近最优的低复杂度的缓存内容放置问题的算法。仿真结果表明，使用建议的中继缓存协议的自由度增益显着改善。
2017-02-17 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Two-Way AF MIMO Relaying of OSTBCs with Imperfect Channel Gains
本文研究了基于信道状态信息（CSI）估计的双向放大转发（AF）多输入多输出（MIMO）中继系统中正交空时分组码（OSTBC）的中继问题。一个简单的四阶段协议用于训练和OSTBC数据传输。在用户终端处对OSTBC数据的解码是通过在最大似然解码器中用估计的CSI替换精确的CSI来执行的。矩母函数（m.g.f.）的紧近似通过忽略高阶噪声项，推导了瑞利衰落下用户端接收信噪比的计算公式。所考虑的合作方案的分析平均误差性能推导出使用m.g.f.表情此外，所考虑的方案的分析多样性秩序也得到了一定的系统配置。仿真和分析表明，信道估计不影响基于OSTBC的双向AF MIMO中继系统的分集阶数。
2014-07-04 cs.IT math.IT
Joint Source-Relay Design for Full--Duplex MIMO AF Relay Systems
中继站的自干扰会严重影响全双工中继系统的性能。通过在频分复用中继系统中采用多天线技术，可以通过空间信号干扰抑制来提高频分复用中继系统的频谱效率。针对FD MIMO放大转发（AF）中继系统，研究了在中继处理时延的情况下，联合信源发射波束形成和中继处理以实现速率最大化的问题。该问题是难以解决的，主要是由于SI约束引起的中继处理延迟。本文首先给出了中继放大矩阵具有秩一结构的一个充分条件。然后，对于秩为1的放大矩阵的情况下，速率最大化问题等价地简化为一个无约束问题，可以使用梯度上升法局部求解。接下来，我们提出了一个基于惩罚的算法框架，称为P-BSUM，一类约束优化问题，除了一些凸约束有困难的等式约束。通过用一组辅助变量重写速率最大化问题，我们将P-BSUM算法应用于一般情况下的速率最大化问题。最后，数值结果验证了所提出的算法的效率，并表明，联合源中继设计方法的秩一假设下，可以严格次优相比，基于P-BSUM的联合源中继设计方法。
2016-07-11 cs.IT math.IT
Transceiver Design For SC-FDE Based MIMO Relay Systems
在本文中，我们提出了一个联合收发器的设计单载波频域均衡（SC-FDE）为基础的多输入多输出（MIMO）中继系统。为此，我们首先推导出最佳的最小均方误差线性和判决反馈频域均衡滤波器在目的地随着相应的误差协方差矩阵在均衡器的输出。随后，我们制定的源和中继预编码矩阵的设计问题，作为一个家庭的舒尔凸和舒尔凹函数的均方误差的均衡器的输出下单独的功率约束的源和中继的最小化。通过利用误差协方差矩阵的性质和优势化理论的结果，我们推导出源和中继预编码矩阵的最优结构，这使得我们能够将矩阵优化问题转化为标量功率优化问题。采用高信噪比近似的目标函数，我们得到的功率分配变量的全局最优解。仿真结果表明，该系统的优良性能和传统的正交频分复用的MIMO中继系统相比，其优越性。
2012-10-14 cs.IT math.IT
Outage Probability for Multi-Hop Full-Duplex Decode and Forward MIMO Relay
本文研究了多跳（MH）解码转发（DF）多输入多输出（MIMO）中继网络。为了考虑更现实的场景，采用具有中继自干扰（RSI）的全双工（FD）操作。假设MIMO信道受到瑞利衰落的影响，推导出了一个简单而紧凑的闭型中断概率表达式。推导这一结果的关键假设是每个信道的互信息可以很好地近似为高斯随机变量。为了得到综合中断概率，Wishart分布的复随机矩阵的和已经得到了一个新的优良的精确近似。数值蒙特卡罗模拟验证了我们的结果。这些仿真表明，对于低干扰和中等干扰状态，FD模式的性能优于半双工（HD）模式。另一方面，当RSI增加时，HD模式可以优于FD模式。
2015-04-13 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
