A New Training Protocol for Channel State Estimation in Wireless Relay Networks
信道状态信息（CSI）的准确性是提高无线网络容量的关键。在本文中，我们介绍了一个训练协议的无线中继网络，使用信道估计和前馈方法。前馈方法是所提出的协议的显着特点。正如我们所示，每个中继前馈不完美的CSI的目的地的方式，提供了更高的网络容量和更快的传输的CSI比现有的协议。此外，我们通过比较网络与完美的有效CSI，不完美的有效CSI，和嘈杂的不完美的有效CSI在目的地的无线中继网络容量的有效CSI的准确性的重要性。
2011-01-15 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
Wireless Powered Cooperative Relaying using NOMA with Imperfect CSI
研究了由一个信源、两个用户和一个EH中继节点组成的能量收集（EH）协作非正交多址（NOMA）网络中不完美信道状态（CSI）信息的影响.中继器不配备固定电源，而是充当无线供电节点，以帮助向用户传输信号。针对固定功率分配和动态功率分配两种不同的功率分配策略，推导了不完美信道状态信息下两个用户的中断概率的封闭表达式。蒙特卡洛模拟被用来数值评估不完美的CSI的效果。这些结果证实了理论中断分析，并表明NOMA可以优于正交多址，即使有不完美的CSI。
2018-09-29 cs.IT math.IT
Message and State Cooperation in a Relay Channel When the Relay Has Strictly Causal State Information
研究了一种状态依赖的中继信道，在该信道中，中继站有严格因果的信道状态信息，而源站和目的站没有状态信息。源和中继通过两个单向带外有限容量的正交链路连接，并且状态相关的无记忆信道在一侧连接源和中继，在另一侧连接目的地。经由正交链路，源可以将关于要被递送到目的地的消息的信息传送到中继，而中继可以将状态信息转发到源。这种交换使得源和中继之间能够在向目的地传输消息和状态信息时进行协作。首先，一个可实现的计划，受噪声网络编码的启发，提出了利用消息和状态的合作。其次，基于给定的可达速率和适当的上界，容量的结果，确定了一些特殊的情况。最后，高斯模型进行了研究，以及相应的数值结果，照亮状态和消息合作的相对优点。
2011-02-03 cs.IT math.IT
Opportunistic Relaying without CSI: Optimizing Variable-Rate HARQ
我们分析了在块衰落信道上的机会中继HARQ传输的基础上，在发射机节点的信道状态信息（CSI）的情况下。我们假设源和中继都被允许在HARQ传输轮之间改变它们的传输速率。我们使用双递归动态规划来解决关于传输速率的吞吐量最大化问题。还提出了简化，以减少优化的复杂性。数值结果表明，可变速率HARQ可以显着增加吞吐量相比，它的固定速率对应。
2017-02-24 cs.IT math.IT
Message and State Cooperation in a Relay Channel When Only the Relay Knows the State
研究了一种状态依赖的中继信道，在该信道中，中继站有严格因果的信道状态信息，而源站和目的站没有状态信息。源和中继通过两个单向的带外正交链路的有限容量连接，和状态相关的无记忆信道连接的源和中继，在一侧，和目的地，在另一侧。经由正交链路，源可以将关于要被递送到目的地的消息的信息传送到中继，而中继可以将状态信息转发到源。这种交换使得源和中继之间能够在向目的地传输消息和状态信息时进行协作。首先，提出了两个可实现的计划，利用消息和状态的合作。它示出的传输方案的启发，噪声网络编码比基于块马尔可夫编码和反向解码的策略执行得更好。其次，基于给定的可实现方案和适当的上界，对一些特殊情况下的容量结果进行了识别。最后，高斯模型进行了研究，以及相应的数值结果，照亮状态和消息合作的相对优点。
2014-07-13 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
On Wireless Energy and Information Transfer in Relay Networks
本文研究了具有无线信息和能量传输的中继网络的中断概率和吞吐量，其中中继从源发送的射频信号中获取能量。考虑到不同的功耗模型，我们推导出中断概率的自适应和非自适应功率分配在中继。在源的总能量消耗的约束下，我们提供了封闭形式的表达式的最佳分时和源能量和信息传输信号之间的功率分配，以及最佳的中继定位，使中断概率最小化。最后，我们将我们的分析扩展到多中继网络。我们发现，完美的信道状态信息（CSI），可在中继和$N$中继机会中继方案实现分集阶$\frac{N+1}{2}$。此外，我们分析了机会中继与部分CSI的源中继或中继目的地CSI提供在其相应的发送终端，并证明了中继选择的基础上的源中继CSI优于中继选择的基础上的中继目的地CSI，中断概率。分析和仿真结果表明，在不同的条件下，无线能量和信息传输系统的效率。
2016-07-24 cs.IT math.IT
Performance of Opportunistic Fixed Gain Bidirectional Relaying With Outdated CSI
本文研究了使用过时的信道状态信息进行中继选择对网络性能的影响，其中两个源通过固定增益amplifyand-forward继电器相互通信。在瑞利衰落信道下，推导了中断概率、矩母函数和符号出错率的封闭表达式。仿真结果也证实了推导的分析结果。结果表明，增加继电器不提高性能，如果通道是实质上过时的。此外，中继的位置也被考虑，它表明，性能可以得到改善，通过将中继更接近源的通道是更过时的。
2013-05-25 cs.IT math.IT
The Relay-Eavesdropper Channel: Cooperation for Secrecy
本文建立了用户合作的效用，促进安全的无线通信。特别地，引入了四端中继窃听信道，并推导出了最优速率模糊区域的外界。几种合作策略，然后设计和相应的可实现率模糊区域的特点。特别感兴趣的是新的噪声转发（NF）策略，其中中继节点发送独立于源消息的码字来迷惑窃听者。这种策略被用来说明聋人助手现象，其中中继能够促进安全通信，而完全不知道所传输的消息。此外，NF示出，以增加保密容量在中继节点无法提供在经典设置中的性能增益的情况下，中继降级的场景。在加性高斯白噪声（AWGN）信道中，理论证明和数值验证了所提出的合作策略所提供的增益。
2006-12-07 cs.IT math.IT
Dynamic Power Splitting Policies for AF Relay Networks with Wireless Energy Harvesting
无线能量收集（WEH）提供了一种令人兴奋的方式来为中继节点提供能量，以转发源-目的地对的信息。在本文中，我们研究的问题，中继节点如何动态地调整信息传输（IT）和能量收集（EH）的功率分配比，以达到最佳的中断性能。根据中继节点的信道状态信息，分别给出了完整信道状态信息和部分信道状态信息下的最优动态功率分配策略。最后，通过仿真，提出的功率分配策略可以改善中断性能，并与完整的CSI策略达到最佳性能。同时，部分CSI策略可以接近完全CSI策略，并且系统开销要小得多。
2015-03-23 cs.IT math.IT
Impact of CSI on Distributed Space-Time Coding in Wireless Relay Networks
我们考虑一个两跳无线网络，其中发送器与接收器通过$M$中继与放大转发（AF）协议进行通信。最近的工作表明，复杂的线性处理，如波束成形和分布式空时编码（DSTC）在中继能够提高AF性能。然而，这些策略的相对效用取决于在发射机（CSIT），这又取决于系统参数，如潜在的衰落信道的速度和训练和反馈过程的可用信道状态信息。此外，具有处理不同CSIT场景的单个发送方案是实际感兴趣的。这促使我们考虑一个统一的方法，DSTC的基础上，可能提供多样性增益与统计CSIT和利用一些额外的边信息，如果可用的。在继电器的个人功率约束下，我们优化放大器的功率分配，使成对的错误概率条件下可用CSIT最小化。在完美CSIT下，我们提出了一个开关梯度算法，有效地找到一组继电器打开。在部分和统计CSIT下，我们提出了一个简单的注水算法，产生一个非平凡的解决方案之间的最大功率分配和广义STC，均衡所有继电器的平均放大噪声。此外，我们推导出封闭形式的解决方案，M=2，并在某些渐近制度，使一个简单的解释所提出的算法。结果发现，一个适当的放大器功率分配是强制性的DSTC提供足够的多样性和功率增益在一般的网络拓扑结构。
2008-03-19 cs.IT math.IT
Diversity Multiplexing Tradeoff of the Half-duplex Slow Fading Multiple Access Channel based on Generalized Quantize-and-Forward Scheme
研究了半双工慢衰落多址接入中继信道（HD-MARC）下广义量化转发（GQF）中继方案的分集复用折衷（DMT）问题。压缩和转发（CF）方案已被证明，以实现最佳的DMT时，中继的目的地链路的信道状态信息（CSI）是在中继。然而，由于无线系统的实际考虑，在中继处具有中继-目的地链路的CSI并不总是可能的。相比之下，在这项工作中，DMT的GQF方案推导没有中继目的地链路CSI在中继。它示出，即使没有知识的中继目的地CSI，GQF计划实现相同的DMT，实现CF计划与CSI的全部知识。
2014-06-20 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
On the Impact of Relay-side Channel State Information on Opportunistic Relaying
本文研究了网络拓扑感知分布式机会中继选择策略的中断性能，重点研究了中继节点上不同信道状态信息（CSI）水平对中断性能的影响。具体而言，两种情况下（a）精确的瞬时和（b）只有统计CSI进行比较，明确考虑到小规模瑞利衰落和路径损耗，由于随机节点间的距离。分析结果，密切匹配的模拟，表明，虽然类似的多样性顺序可以实现在这两种情况下，缺乏精确的CSI，以支持中继选择转化为显着增加所需的功率，以实现相同的QoS水平。此外，当仅统计CSI可用时，由于多个中继之间的系统资源的分裂，实现相同的分集阶数与低SNR下的明显性能降级相关联。
2013-06-12 cs.IT math.IT
Impact of Relay Cooperation on the Performance of Large-scale Multipair Two-way Relay Networks
我们考虑多对双向中继通信网络，其中成对的用户设备通过中继系统交换信息。用户之间的通信采用时分双工，所有用户在一个时隙中同时向中继发送信息，中继在下一个时隙中将处理后的信息发送给所有用户。中继系统由大量的单天线单元组成，这些单元可以形成组。在每个组内，中继交换信道状态信息（CSI）、在上行链路中接收的信号和旨在用于下行链路传输的信号。另一方面，在组之间不交换每组CSI和上行链路/下行链路信号（数据），这些组完全独立地执行数据处理。假设组在上行链路和下行链路中执行迫零，我们推导出所描述的系统的遍历总速率作为中继组大小的函数的下限。通过仔细观察这个下限，可以得出结论，当组大小远大于用户对的数量时，总速率基本上与组大小无关。这表明，一个非常大的合作继电器组可以由一些较小的组，而不会引起任何显着的性能降低。此外，这个结果意味着，中继合作是更有效的（在合作上花费的资源方面），当使用几个较小的中继组相比，一个单一的，大的组。
2018-07-23 cs.IT math.IT
Blocklength-Limited Performance of Relaying under Quasi-Static Rayleigh Channels
在本文中，块长度受限的中继系统的性能进行了研究，假设信道经历准静态瑞利衰落，而在同一时间只有平均信道状态信息（CSI）是可用的源。研究了中继系统的物理层性能（块长度受限的吞吐量）和链路层性能（有效容量）。我们提出了一个简单的系统操作，通过引入一个因素，我们加权的平均CSI的基础上，让源确定相应的编码速率。特别是，我们证明了块长度限制的吞吐量和有效容量是准凹的权重因子。通过数值研究，我们证明了我们的理论模型的适当性。此外，我们观察到中继比直接传输更有效。此外，在平均CSI场景下中继的这种性能优势比在完美CSI场景下更显著。最后，中继系统中的收敛速度（在块长度受限性能和香农容量机制中的性能之间）与平均CSI场景和完美CSI场景下的直接传输相比更快。
2016-02-09 cs.IT math.IT
Energy Efficient Cooperative Strategies for Relay-Assisted Downlink Cellular Systems, Part I: Theoretical Framework
考虑认知对多个中继辅助基站传输的下行蜂窝系统能量效率的影响。该问题的动机是中继辅助解决方案在移动网络中的实际重要性，例如LTE-A，其中中继之间的合作有望大大提高系统的能量效率。我们研究了在基站的功耗和中继节点的合作和认知水平之间的根本权衡。通过将相同的消息分发给多个中继站，基站消耗更多的功率，但它使中继站之间的合作，从而使中继站之间的传输到目的地的多用户认知信道。由于干扰管理和相干合并增益，中继之间的协作允许用于从中继向终端用户发送的功率的降低。这些增益甚至在部分或单向发射机协作的情况下也存在，这是在认知信道（诸如认知干扰信道和具有认知中继的干扰信道）中的情况。因此，我们解决的问题，确定在继电器的最佳合作水平，从而导致最小的总功耗时，占由于认知的功率降低。一个实际的设计实例和数值模拟在配套文件（第二部分）。
2013-03-29 cs.IT math.IT
Capacity Gain from Transmitter and Receiver Cooperation
在中继网络中，合作的节点是靠近在一起的发射机和接收机合作的容量增益进行了比较。当所有节点具有相等的平均发射功率以及完整的信道状态信息（CSI）时，证明了发射机协作优于接收机协作，而当功率在节点间进行最优分配但只有接收机相位CSI可用时，则相反.此外，当节点具有相等的平均功率且仅具有接收器相位CSI时，与具有相同平均网络功率的非协作方案相比，协作并不能提供容量改善。当系统处于最优功率分配下，信道状态信息完整时，解码转发发送协作速率接近其割集容量上界，优于压缩转发接收协作。此外，它表明，完整的CSI是必不可少的发射机合作，而最优的功率分配是必不可少的接收机合作。
2005-08-02 cs.IT 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
MIMO DF Relay Beamforming for Secrecy with Artificial Noise, Imperfect CSI, and Finite-Alphabet
在本文中，我们考虑解码和转发（DF）中继波束形成与不完善的信道状态信息（CSI），合作人工噪声（AN）注入，和有限字母表输入存在的用户和$J$非合谋窃听。源和用户之间的通信由多输入多输出（MIMO）DF中继辅助。我们使用窃听代码由两部分组成的事实：i）公共消息（非秘密）和ii）秘密消息。源发送两个独立的消息：i）公共消息（非秘密），和ii）秘密消息。公共消息以固定速率$R_{0}$发送，并且它是为用户准备的。秘密消息也是为用户准备的，但它应该对$J$窃听者保密。源和MIMO DF中继在单独的功率约束下操作。为了提高保密率，MIMO中继还注入人工噪声。假设所有链路上的CSI是不完美的，并且CSI误差是范数有界的。为了最大化最坏情况下的保密率，我们最大化最坏情况下的链路信息速率的用户服从：i）源和MIMO中继的个人功率约束，以及ii）最好的情况下的链路信息速率的$J$窃听小于或等于$R_{0}$，以支持一个固定的公共消息速率$R_{0}$。数值结果显示的效果完美/不完美的CSI，存在/不存在的AN有限字母输入的保密率。
2015-05-04 cs.IT math.IT
CSI Sharing Strategies for Transmitter Cooperation in Wireless Networks
多天线“基于”发射机（TX）的合作已经建立了一个有前途的工具，以避免，对齐，或整形的干扰所造成的积极的频谱重用。然而，在大多数现有方法中，以反馈和在协作设备之间交换信道状态信息（CSI）的形式付出的代价常常被低估。在现实中，反馈和信息开销威胁的实用性和可扩展性的TX合作方法在密集的网络。在此，我们提出了一个“谁需要知道什么？“问题，当涉及到CSI在合作发射机。对这一问题的全面回答仍然超出了我们的能力范围，也超出了本文件的范围。然而，该领域中的最近结果表明，即使是大型网络，只要使反馈到TX的分配不均匀并且适当地取决于网络的拓扑，也可以包含CSI开销。本文提供了一些解决问题的提示。
2013-02-13 cs.IT math.IT
Temporal CSI Correlation in Mixed RF/FSO Cooperative Relaying Systems Under Joint Effects of HPA Nonlinearities and IQ Imbalance
本文分析了具有多个中继的RF/FSO混合系统的性能。为了选择最好的中继，我们采用部分中继选择与过时的CSI，其中我们调查的信道的时间相关性的影响。与绝大多数的工作，我们介绍了损害的继电器和目的地，我们比较传统的RF中继系统的性能。我们进一步推导出中断概率和遍历容量的表达式，以及解压缩工程见解系统的鲁棒性的界限。
2021-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
GDoF of Interference Channel with Limited Cooperation under Finite Precision CSIT
当发射机之间以共享消息的$π$ DoF的形式允许有限量的（半双工或全双工）合作时，在发射机处的有限精度信道状态信息（CSIT）的假设下，两个用户干扰信道的广义自由度（GDOF）针对所有参数机制被表征。在所有情况下，每个协作比特购买的空中比特的数量被示出为等于$0, 1, 1/2$或$1/3$。最有趣的方面的结果是$1/3$斜率，它只出现在有限精度CSIT和强干扰，因此还没有遇到在以前的研究中，总是假设完美的CSIT。事实上，具有$1/3$斜率的参数区域的可解性和逆性是这项工作最具挑战性的方面。特别是，相反依赖于对齐图像边界的非平凡应用。
2019-08-02 cs.IT math.IT
Capacity of Linear Two-hop Mesh Networks with Rate Splitting, Decode-and-forward Relaying and Cooperation
考虑线性网状网络，其中每个小区的单个用户经由专用中继（两跳通信）与本地基站通信。利用可能相关的小区间信道增益，在两个跳中连续取消的速率分割被研究作为一个有前途的解决方案，以提高基本单速率通信的速率。然后，提出了一种替代解决方案，该方案试图通过中继站之间的协作传输来提高第二跳（从中继站到基站）的性能。协作方案利用中继站获得的公共信息作为在第一跳中使用速率分割的副产品。数值结果带来洞察的条件下（网络拓扑结构和功率约束），速率分裂，可能的中继合作，是有益的。多小区处理（在基站处的联合解码）也被考虑用于参考。
2007-10-12 cs.IT math.IT
State-Dependent Relay Channel with Private Messages with Partial Causal and Non-Causal Channel State Information
在本文中，我们介绍了一个离散的无记忆的状态相关的中继信道与私人消息（SD-RCPM）作为一个推广的状态相关中继信道。我们研究两种主要情况：SD-RCPM与非因果信道状态信息（CSI），和SD-RCPM与因果CSI。在每种情况下，假设部分CSI在源和中继处可用。对于非因果的情况下，我们建立了一个可实现的速率区域，使用Gel'fand-Pinsker类型的编码方案在节点通知CSI，和压缩和转发（CF）计划在中继。使用香农策略和CF方案，因果情况下的可达速率区域。作为示例，考虑了SD-RCPM的高斯版本，并且导出了仅在源处具有非因果完美CSI的高斯SD-RCPM的可实现速率区域。提供数值例子，我们说明了使用CF和解码和转发（DF）计划得出的可实现的速率区域之间的比较。
2010-06-13 cs.IT math.IT
Delivery Time Minimization in Cache-Assisted Broadcast-Relay Wireless Networks with Imperfect CSI
下一代通信系统的新兴趋势是为网络边缘提供附加能力，诸如以高速缓存形式的存储资源，以减少文件递送延迟。为了研究这种技术对延迟的影响，我们研究了由一个中央基站，$M$缓存配备收发器和$K$接收器组成的缓存辅助广播中继无线网络的传输时间有限精度信道状态信息（CSI）。我们使用归一化的传递时间（NDT）来捕获文件传递中最坏情况下的每比特延迟。推导了NDT的上下界，以了解$K,M$、缓存容量和通道质量对NDT的影响。特别是，NDT最优的制度进行了确定和讨论。
2018-03-11 cs.IT math.IT
Opportunistic Cooperation Strategies for Multiple Access Relay Channels with Compute-and-Forward
本文研究了计算转发技术在多址中继信道（MARC）中的应用。尽管计算并转发在提高网络吞吐量方面有很大的优势，但将其应用于MARC并不简单。本文提出了两种有效的机读目录与计算转发的协作策略。这两个建议的策略是机会主义的意义上说，中继和目的地之间的合作，只有当它是为了高传输效率的需要进行。在第一种策略中，中继通过发送其局部最优整数系数向量来帮助目的地，而不考虑目的地处的所得整数系数矩阵是满秩的。相比之下，在第二种策略中，中继转发其"最佳"系数向量，其总是确保在目的地处的满秩系数矩阵。这两种策略都能在高信噪比下实现两倍于现有策略的网络吞吐量。它们也具有较低的中断概率，独立于中继位置。此外，第一种策略几乎实现了二阶分集增益，而第二种策略恰好实现了二阶分集增益，这是现有策略无法实现的。
2020-08-08 cs.IT math.IT
Wireless Network-Level Partial Relay Cooperation: A Stable Throughput Analysis
在这项工作中，我们研究部分中继合作的好处。我们考虑一个两节点的系统组成的一个源和一个中继节点传输信息到一个共同的目的地。源和中继具有外部业务，此外，中继配备有流控制器以调节来自源节点的传入业务。合作是在网络层面进行的。考虑了带擦除的碰撞信道。我们提供了一个精确的表征系统的稳定区域，我们也证明了部分合作的系统总是更好的或至少等于系统没有流量控制器。
2017-08-21 cs.IT cs.NI math.IT
Energy-Efficient Relaying over Multiple Slots with Causal CSI
在许多通信场景中，诸如在蜂窝系统中，能量成本是相当大的并且应当被节省，然而存在支持需要及时数据递送的许多实时应用的增长的需求。为了模拟这样的情况下，在本文中，我们考虑的问题最小化的预期总和能量提供一个给定大小的消息从源到目的地的截止日期约束。中继器存在，并且可以在解码消息之后提供帮助。因果信道状态信息（CSI），在所有链路的当前和过去的SNR的形式，可用于确定最佳的功率分配的源和中继。通过动态规划得到了最优功率分配策略，并探讨了其结构。我们还获得了条件，最小期望和能量是有界的一般信道分布。特别是，我们表明，瑞利和莱斯衰落信道，中继是必要的最小预期和能量有界。这说明了当仅因果CSI可用时，从能量高效通信的角度来看中继的基本优点。数值结果表明，在不同的通信场景下，预期的总和能量的减少。
2012-11-29 cs.IT math.IT
Decentralized Two-Hop Opportunistic Relaying With Limited Channel State Information
考虑由$n$源-目的地对和$m$中继组成的网络。针对大系统极限（大$n$），研究了瑞利衰落信道下两跳中继协议的吞吐量缩放定律。它示出，在单用户编码-解码方案的实际约束下，和部分信道状态信息（CSI）在发射机（通过从接收机的整数值反馈），最大吞吐量尺度为$\log n$，即使完全中继合作是允许的。此外，一种新的分散的机会中继方案与接收机CSI，部分发射机CSI，没有中继合作，实现最佳吞吐量缩放定律的$\log n$。
2008-04-29 cs.IT math.IT
On the Benefit of Cooperation in Relay Networks
这项工作解决了合作促进者（CF）模型，其中网络节点通过速率受限的通信设备进行协调。对于独立的多址接入信道（MAC）编码器，CF模型是已知的，以显示显着的速率的好处，即使当合作的速率可以忽略不计。具体地，作为协作速率$C_{CF}$的函数的MAC总速率的益处有时在$C_{CF}=0$处具有无限斜率。这项工作研究的问题，通过CF合作是否可以产生类似的无限斜率的好处时，适用于内部网络编码器，其中MAC发射机之间的依赖关系，可以建立没有CF的帮助。为此，这项工作研究CF模型时，适用于中继节点的单源，单终端，钻石网络组成的广播信道，然后由MAC。在中继信道与正交接收机组件，仔细推广的部分解码转发/压缩转发的CF模型的下限产生的无限斜率的好处的充分条件。其他结果包括衍生的钻石网络的无限斜率率效益直接从相应的MAC组件的属性时，孤立地研究了一个家庭。
2022-02-03 cs.IT math.IT
Secure Data Transmission in Cooperative Modes: Relay and MAC
云中的合作为5G无线网络提供了一种有前途的技术，支持更高的数据率。通过无线云传输数据的安全性可能会对设备造成限制;是否合作。因此，我们的目标是提供分析框架的物理层上的安全性，这样的设置，并定义与合作体现在小尺寸的无线云的约束。在本文中，两个合法的发射机爱丽丝和约翰合作，以增加由他们共同的合法接收机鲍勃，其中一个窃听者，夏娃存在的可靠传输速率。我们提供了可实现的安全数据传输速率与合作中继，当没有合作存在创建一个多址接入信道（MAC）。本文考虑了不同的合作场景的分析：有两个中继设备的合作场景，没有中继的合作场景，非合作场景，从一方的合作。我们推导出最优功率分配的解析表达式，最大限度地提高可实现的保密率的不同的情况下，可实现的保密率的合作的影响进行了分析。我们提出了一种分布式算法，允许设备选择是否合作或不合作，并选择他们的最佳功率分配的基础上选择的合作框架。此外，我们还定义了距离约束，以加强无线云中设备之间的合作。
2014-05-14 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Optimization in Relay-Assisted MIMO Systems with Perfect and Statistical CSI
提出了一种基于放大转发中继的单用户MIMO系统中能量有效的资源分配算法。在这方面的以前的结果集中在速率最大化或总功率最小化的问题，而较少的结果时，位/焦耳的能量效率（EE）的优化是目标。要优化的性能度量是系统的可实现速率与总消耗功率之间的比率。优化进行相对于源和中继预编码矩阵，受到QoS和功率约束。这样一个具有挑战性的非凸问题是通过分数规划和交替最大化算法，在源和中继的各种CSI假设。特别是完美的CSI和统计CSI的情况下，无论是源中继或中继目的地信道的解决。此外，给出了波束形成最优性的充分条件，有助于简化系统设计。数值结果证实了理论结果的有效性。
2014-03-05 cs.IT math.IT math.OC
Efficient Feedback Mechanisms for FDD Massive MIMO under User-level Cooperation
在频分复用（FDD）大规模MIMO系统中，信道状态信息（CSI）反馈是一个具有挑战性的问题.研究了一种协作反馈机制，即用户通过设备到设备（D2D）通信交换信道状态信息，然后自行计算预编码器，并将预编码器反馈给基站（BS）。分析结果表明，合作预编码器反馈是更有效的比CSI反馈的干扰缓解。在D2D通信容量有限的约束下，提出了一种基于信号子空间投影和最优比特划分的自适应CSI交换策略。数值结果表明，所提出的具有自适应CSI交换的协作预编码器反馈方案显著优于CSI反馈方案，即使当经由速率受限的D2D通信来交换CSI时也是如此。
2016-11-22 cs.IT math.IT
Security-Reliability Trade-off Analysis of Multi-Relay Aided Decode-and-Forward Cooperation Systems
我们考虑一个合作的无线网络，包括一个源，一个目的地和多个中继操作的窃听者，试图挖掘的源-目的地传输的存在。我们提出了多中继选择方案，以保护源免受窃听。更具体地，多中继选择允许多个中继同时将源的传输转发到目的地，这不同于传统的单中继选择，在传统的单中继选择中，仅选择最佳中继来帮助从源到目的地的传输。为了比较的目的，我们考虑经典的直接传输和单中继选择作为基准计划。我们推导出封闭形式的表达式的拦截概率和中断概率的直接传输，以及单中继和多中继选择方案在瑞利衰落信道。结果表明，随着中断要求的放宽，三种方案的拦截性能提高，反之亦然，这意味着有一个\emph{security versus reliability trade-off}（SRT）。我们还表明，无论是单中继和多中继选择方案优于直接传输的SRT方面，证明了中继选择方案的优势，保护源的传输免受窃听攻击。最后，在增加中继器的数量时，单中继器和多中继器选择方案的SRT都显著提高，并且如预期的那样，多中继器选择优于单中继器选择。
2015-07-05 cs.IT math.IT
Capacity Analysis of Bidirectional AF Relay Selection with Imperfect Channel State Information
在这封信中，我们分析了双向放大和转发中继选择（RS）的遍历容量与不完美的信道状态信息（CSI），即，过时的CSI和不完美的信道估计。在实际应用中，由于CSI的不完美性，无法获得最大化遍历容量的最优RS方案。因此，讨论和分析了两种次优RS方案，其中第一种RS方案是基于不完美信道系数的，第二种RS方案是基于预测信道系数的。给出了不完美CSI下的遍历容量的封闭形式，与仿真结果吻合较好。结果表明，当信道状态信息不完全时，双向RS的遍历容量会大大降低，而基于信道预测的RS方案具有更好的性能，当预测长度足够大时，它无限接近最优性能。
2013-01-21 cs.IT 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
A Systematic Approach for Interference Alignment in CSIT-less Relay-Aided X-Networks
研究了具有M个发射节点和N个接收节点的X网络的自由度（DoF），该X网络利用干扰对准，并且支持每个都配备有工作在半双工非再生模式下的$L_j$天线的$J$中继。干扰对齐的可行性条件推导出使用适当的传输策略和结构化的方法的基础上的克罗内克产品表示。这种方法的优点是双重的：第一，它扩展了现有的结果，可实现的自由度广义天线配置。其次，它统一了对时变和恒定信道的分析，并提供了两个信道模型之间有价值的见解和互连。结果表明，只要$L_j^2 \geq [N-1][M-1]$的和是$\nicefrac{NM}{M+N-1}$的自由度是可行的。
2013-09-13 cs.IT math.IT
Performance Analysis of SWIPT Relaying Systems in the Presence of Impulsive Noise
我们开发了一个分析框架来表征脉冲噪声对中继辅助的同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统的性能的影响。我们推导出新的封闭形式的成对错误概率（PEP）考虑两个变量的基础上的可用性的信道状态信息（CSI），即盲中继和CSI辅助中继的表达式。我们进一步考虑两种能量收集（EH）技术，即，瞬时EH（IEH）和平均EH（AEH）。利用衍生的分析结果，我们提出了一个详细的数值调查的多样性秩序的基础场景下的脉冲噪声假设。对于两个中继和一个直接链路的可用性的情况下，它表明，所考虑的SWIPT系统与盲AEH中继能够实现渐近分集阶数小于3，这是等于CSI辅助IEH中继实现的分集阶数。这一结果表明，通过采用盲AEH中继，由于消除了CSI估计的需要，可以降低网络的功耗。这可以在没有任何性能损失的情况下实现。我们的研究结果进一步表明，将继电器靠近源可以显着减轻脉冲噪声的不利影响。大量的蒙特卡罗模拟结果验证了所提出的分析框架的准确性。
2020-02-09 cs.IT 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
Achievable Rates for a Two-Relay Network with Relays-Transmitter Feedbacks
我们考虑一个具有两个中继和两个从中继到发送者的反馈链路的中继网络。为了获得可扩展性的结果，我们使用的压缩和转发和解码和转发的策略，以扩展设施和合作的模拟所提出的封面和El Gamal的中继信道。除了随机装箱，我们使用确定性装箱执行限制解码。我们展示了如何使用反馈链路的发送方和中继之间的合作来传输的信息，这是压缩在发送方和中继。
2011-11-10 cs.IT math.IT
Cooperation with an Untrusted Relay: A Secrecy Perspective
我们考虑的通信场景中，一个源-目的地对希望保持从中继节点的信息的秘密，尽管想要争取它的帮助。对于这种情况，一个有趣的问题是是否应该部署中继节点。也就是说，与不受信任的中继节点的合作是否可能是有益的。我们首先提供了一个可实现的保密率一般不可信的中继信道，并着手调查这个问题的两种类型的中继网络的正交组件。对于第一种模型，存在从源到中继的正交链路。对于第二种模型，存在从中继到目的地的正交链路。对于第一个模型，我们找到了模糊能力域，并证明了答案是否定的。相比之下，对于第二个模型，我们发现答案是肯定的。具体来说，我们通过压缩和转发的基础上实现的保密率，即，通过要求不可信的中继节点中继信息，我们可以实现更高的保密率比只是把中继作为一个窃听。对于第二个模型的一个特殊的类，中继不干扰自己，我们推导出一个上限的保密率使用的参数，其净效果是从中继分离窃听。新的上限的优点是证明了两个通道，属于这个特殊的类。上面提到的第二个模型的高斯情况受益于这种方法，因为新的上限改进了先前已知的界限。对于Cover-Kim确定性中继信道，新的上界通过与我们提出的可达速率相匹配，找到了源-目的链路不比源-中继链路差时的保密容量。
2009-10-08 cs.IT math.IT
Capacity Scaling for MIMO Two-Way Relaying
考虑了一种多输入多输出（MIMO）双向中继信道，其中两个信源希望使用多个中继节点相互交换消息，并且信源和中继节点都配备有多个天线。假设两个源具有相等数量的天线，并且对于MIMO双向中继信道的所有信道具有完美的信道状态信息（CSI），然而，假设每个中继节点对于其发送和接收信道具有CSI（相干情况）或者对于任何信道都没有CSI（非相干情况）。本文的主要结果是在MIMO双向中继信道的容量区域的缩放行为随着中继节点的数量增加。在相干的情况下，MIMO双向中继信道的容量区域示出成比例线性与源节点处的天线的数量和grammically与中继节点的数量。在非相干的情况下，示出的容量区域与源节点处的天线的数量成线性比例，并且与信噪比成线性比例。
2008-04-07 cs.IT math.IT
Multipair Two-way Half-Duplex Relaying with Massive Arrays and Imperfect CSI
我们考虑一个双向半双工中继系统，其中多对单天线用户交换信息的多天线中继协助。考虑到不完美的信道估计的实际约束，我们研究了放大转发（AF）和解码转发（DF）协议，假设中继采用简单的最大比处理可实现的和频谱效率。我们推导出一个精确的封闭形式的AF协议和DF协议的频谱效率的总和时，中继天线的数量，$M$，成为足够大的大规模近似的频谱效率的表达式。此外，我们研究了如何发送功率的规模与$M$，以保持所需的服务质量。特别是，我们的研究结果表明，通过使用大量的中继天线，用户，中继和导频符号的发射功率可以按比例缩小到$1/M^α$，$1/M^β$，和$1/M^γ$为某些$α$，$β$，和$γ$，分别。这种优雅的功率缩放定律揭示了用户/中继和导频符号的发射功率之间的基本折衷。最后，利用新的和频谱效率的表达式，新的功率分配方案的设计，以进一步提高和频谱效率。
2016-07-06 cs.IT math.IT
Probabilistic Cooperation of a Full-Duplex Relay in Random Access Networks
在这项工作中，我们分析了概率合作的全双工中继在多用户随机接入网络。继电器配备有接收器和发射器独立的开/关模式。这些模式被建模为接收器和发射器被激活的概率。我们提供的中继队列的性能，如到达率和服务率，稳定性条件，和平均队列大小的解析表达式。我们优化中继的操作设置，以最大限度地提高全网络的吞吐量，同时，我们保持中继的队列稳定，并最大限度地减少消耗的能量。此外，我们研究了SINR阈值和自干扰（SI）系数对每个用户和全网吞吐量的影响。对于低信干噪比阈值，我们表明在何种情况下，它是有益的，完全关闭中继，或关闭中继的接收机只。
2016-07-07 cs.IT cs.NI math.IT
Multi-Pair Two-Way Massive MIMO DF Relaying Over Rician Fading Channels Under Imperfect CSI
研究了莱斯衰落信道下多对双向解码转发中继辅助的大规模多输入多输出天线系统，其中多对用户通过一个具有多根天线的中继站进行信息交换.不完美的信道状态信息被认为是在最大比处理的上下文中。封闭形式的表达式推导出近似的总和频谱效率（SE）的系统。此外，我们得到了在用户和中继站的功率缩放律，以满足一定的SE要求在三个典型的场景。最后，仿真验证了推导结果的准确性。
2021-10-28 cs.IT eess.SP math.IT
Split-Extended LDPC codes for coded cooperation
我们提出了一种新的代码设计，旨在分发LDPC码的中继信道。它基于分裂和扩展方法，该方法允许中继将连接到LDPC码的某个奇偶校验的比特集合分裂成两个或多个子集。随后，以重复累积的方式使用每个子集内的比特的总和，以便生成从中继器向目的地发送的额外比特。我们表明，所提出的设计产生LDPC码具有增强的纠错能力，并可以有利地应用于现有的代码，这使得解决合作问题不断发展的标准。最后，我们推导出密度演化方程的建议的设计，我们表明分裂扩展LDPC码可以非常接近的高斯中继信道的容量。
2010-04-29 cs.IT math.IT
On the Performance of Selection Cooperation with Outdated CSI and Channel Estimation Errors
在本文中，我们研究了选择合作的性能存在不完美的信道估计。特别是，我们考虑了合作的情况下，多个中继和放大转发协议在频率平坦衰落信道。在选择方案中，仅选择使接收机端的有效信噪比（SNR）最大化的“最佳”中继。我们目前的有效SNR的下限和上限，并推导出封闭形式的表达式的平均符号出错率（ASER），中断概率和平均容量的接收信号的带宽中存在的信道估计错误。仿真研究证实了分析结果，并证明了中继选择与不完美的信道估计的性能。
2011-01-04 cs.IT math.IT
Information and Energy Cooperation in OFDM Relaying: Protocols and Optimization
在能量受限的无线网络中，将功率传输集成到无线通信中以支持同时无线信息和功率传输（SWIPT）是一种很有前途的技术。虽然大多数关于SWIPT的现有工作集中在容量-能量特性上，但是对SWIPT的合作传输的益处的研究要少得多。在本文中，我们考虑在正交频分复用（OFDM）中继系统中的SWIPT，其中源节点传输信息和功率的一部分同时到中继节点，和中继节点使用从源节点的收获功率转发源信息到目的地。为了支持同时的信息和能量合作，我们首先提出了一种传输协议，假设源和目的地之间的直接链路不存在，即功率分裂（PS）中继协议，其中中继节点在第一跳的接收信号功率分成两个单独的部分，一个用于信息解码和其他用于能量收集。然后，我们考虑的情况下，源和目的地之间的直接链路是可用的，并提出了传输模式自适应（TMA）协议，其中的传输可以同时完成合作模式和直接模式（在不同的子载波）。在直接模式中，当源向目的地发送信号时，目的地接收信号作为信息，并且中继节点同时接收信号以用于能量收集。联合资源分配问题制定最大化的系统吞吐量。利用拉格朗日对偶方法，我们发展了求解非凸优化问题的有效算法。
2015-06-23 cs.IT math.IT
Quantization and Bit Allocation for Channel State Feedback for Relay-Assisted Wireless Networks
研究了多源单中继协作蜂窝网络中信道状态信息（CSI）的量化和无线链路间的比特分配问题。我们的目标是最大限度地减少性能的损失，衡量可实现的总和速率，由于有限的量化率的CSI。我们开发了一个信道量化方案和分配有限的反馈位的各种无线链路。我们假设量化的CSI被报告给负责最优资源分配的中心节点。我们首先推导出严格的下限和上限之间的差异，完美的CSI和量化CSI的情况下的速率。这些界限，然后用于推导出一个有效的量化器为任意信道分布。接下来，我们使用这些界限来优化分配的比特在整个链路上的预算对总可用的量化比特。特别是，我们表明，最佳的比特分配算法分配更多的位在网络中的那些链接，最有助于总和速率。最后，本文研究了中心节点的选择，我们表明，这种选择起着重要的作用，在CSI位需要达到一个目标的性能水平。
2011-12-04 cs.IT math.IT
Performance Analysis and Scaling Law of MRC/MRT Relaying with CSI Error in Massive MIMO Systems
本文针对多用户大规模MIMO中继网络，提出了一种全面的缩放定律和性能分析方法，该中继网络采用大规模天线，采用MRC/MRT进行低复杂度处理。考虑CSI误差。首先，推导出一个和速率下界，它体现了系统参数的影响，包括中继天线和用户的数量，CSI质量，以及源和中继的发射功率。通过建立系统参数随中继天线数变化的一般比例模型，得到了SINR随参数比例变化的渐近缩放定律，定量地反映了网络参数及其对网络性能的影响。此外，给出了信干噪比渐近确定的参数标度的充分条件，该条件涵盖了已有的此类分析的特殊情况。然后，研究了SINR随中继天线数线性增加的情况。证明了这种情形下参数可标度的充要条件。首先证明了在这种情况下干扰功率不是渐近确定的，然后推导了干扰功率的分布，并在此基础上分析了中继网络的中断概率和平均出错率。
2016-06-23 cs.IT cs.NI math.IT
The degrees of freedom of MIMO networks with full-duplex receiver cooperation but no CSIT
研究了即使在各向同性衰落和发射端没有信道状态信息（或输出反馈）的情况下，多用户网络的自由度（DoF）是否可以得到增强的问题。为此，两个用户MIMO（多输入，多输出）的广播和干扰信道进行了研究，没有边信息，无论在发射机和接收机配备了全双工无线电。全双工特征允许接收器协作，因为每个接收器除了接收由发射器发送的信号之外，还可以同时将相同频带中的信号发送到另一接收器。与具有CSIT和全双工接收器的MIMO网络的情况不同，对于其DoF是已知的，示出了对于没有CSIT的MIMO网络，全双工接收器合作在甚至DoF区域被增强的程度上是有益的。实际上，对于由不同终端处的天线数量的某些关系定义的两用户MIMO广播和干扰信道的重要类别，建立精确的DoF区域。实现DoF最优性能的关键是新的反向协作干扰对齐方案。它们的最优性是通过对这些网络的某些基因辅助或增强版本的DoF分析来建立的。
2012-09-06 cs.IT math.IT
Decode-and-Forward Relay Beamforming with Secret and Non-Secret Messages
在本文中，我们研究波束成形解码转发（DF）中继使用多个中继，源节点发送秘密消息以及非秘密消息的目的地节点在存在多个非合谋窃听。非秘密消息以固定速率$R_{0}$传输，并且不需要保护以防止窃听者，而秘密消息需要保护以防止窃听者。电源和继电器在总功率约束下工作。我们找到了最佳的源功率和权重的秘密和非秘密的消息，最大限度地提高最坏情况下的秘密消息的保密率，以及满足信息速率约束$R_{0}$的非秘密消息的中继。我们解决这个问题的情况下，（$i$）完美的信道状态信息（CSI）的所有链路是已知的，和（$ii$）只有统计CSI的窃听链路和完美的CSI的其他链路是已知的。
2014-01-31 cs.IT math.IT
