The Capacity of the Single Source Multiple Relay Single Destination Mesh Network
在本文中，我们推导出了一类特殊的网状网络的容量。网状网络被定义为异构无线网络，其中功率受限的节点之间的传输由使用相同无线介质的强大中继辅助。我们发现网状网络的容量时，有一个源，一个目的地，和多个中继。我们称这种信道为单源多中继单目的（SSMRSD）网状网络。我们的做法如下。我们首先看看在高斯设置这些网络的信息理论容量的上限。然后，我们表明，使用压缩转发策略的多中继信道的界限是渐近可实现的。从理论上讲，研究结果表明，在无线ad-hoc和传感器网络的合作和仔细部署的中继效用的价值。容量表征量化了中继如何用于节省节点能量或增加传输速率。
2006-05-22 cs.IT math.IT
Age-Minimal Transmission in Energy Harvesting Two-hop Networks
我们考虑一个能量收集两跳网络，其中源通过中继与目的地通信。在给定的通信会话时间期间，源从物理现象收集测量更新并将其发送到中继，中继然后将其转发到目的地。目标是尽可能及时地将这些更新发送到目的地;即，使得信息的总年龄在通信会话结束时最小化，受到源和中继处的能量因果关系约束以及中继处的数据因果关系约束。源和中继都使用固定的但可能不同的传输速率。因此，每个更新分组引起固定的非零传输延迟。我们首先解决这个问题的单跳版本，然后表明，两跳的问题是解决了治疗的源和中继节点作为一个组合节点，与一些参数变换，并解决一个单跳之间的问题，组合节点和目的地。
2017-12-06 cs.IT cs.NI math.IT
To Code or Not To Code in Multi-Hop Relay Channels
多跳中继信道使用多个中继级，每个中继级具有多个中继节点，以促进源和目的地之间的通信。以前，分布式空时编码用于最大化分集增益。假设从目的地到每个中继级和源的低速率反馈链路，本文提出了端到端的天线选择策略作为分布式空时编码的替代方案。单向（其中只有源具有用于目的地的数据）和双向（其中目的地也具有用于源的数据）多跳中继信道被考虑为具有全双工和半双工中继节点。端到端的天线选择策略的设计和证明，以实现最大的分集增益，通过使用一个单一的天线路径（使用单个天线的源，每个中继级和目的地），在目的地的最大信噪比。对于半双工的情况下，两个单天线路径的两个最佳的信号-噪声比在交替的时隙被用来克服与半双工节点的速率损失，与一个小的分集增益惩罚。最后，为了回答这个问题，是否编码（分布式空时码）或不（建议的端到端天线选择策略）在多跳中继信道，端到端天线选择策略和分布式空时编码的几个重要性能指标进行了比较。
2008-05-20 cs.IT math.IT
Optimal relay location and power allocation for low SNR broadcast relay channels
我们考虑广播中继信道（BRC），其中一个单一的源发送到多个目的地的帮助下，一个中继，在一个大的带宽限制。我们解决的问题，最佳的中继定位和功率分配在源和中继，最大限度地提高组播速率从源到所有目的地。为了解决这样的网络规划问题，我们开发了一个三方面的基础上的信息理论模型，计算几何方面，网络优化工具的方法。首先，假设叠加编码和频率划分之间的源和中继，信息理论框架产生一个超图模型的宽带BRC，它捕获的依赖性，可实现的速率元组的网络拓扑结构。随着中继位置的变化，构成超图的超弧集合也会变化，从而呈现优化问题的组合性质。我们证明了二维平面上所有节点的凸包C可以被划分成对应于不同超弧集的不相交区域。这些集合是通过叠加C的所有k阶Voronoi细分而获得的。我们提出了一个简单而有效的算法来计算所有的超弧集，并证明了它们是多项式有界的。使用切换超图的方法，我们建模的原始问题作为一个连续的但非凸的网络优化程序。最后，利用几何规划和$p$ -范数代理逼近技术，得到了一个良好的凸逼近。我们提供了一个详细的表征共线定位的目的地的问题，然后给出了一个概括的任意位置的目的地。最后，我们表现出强大的收益相比，看似有趣的位置的最佳中继定位。
2011-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
Energy-Throughput Trade-offs in a Wireless Sensor Network with Mobile Relay
在本文中，我们分析了在无线传感器网络中的链路能量和吞吐量之间的权衡。我们感兴趣的应用程序是一个，其中一些低功耗的传感器需要无线通信的测量到一个通信汇，或目的地节点，通信到中央处理器。我们专注于一个特定的传感器源，并考虑的情况下，到目的地的距离是超过峰值功率的源。需要一个中继节点。可以调整传感器和中继器的传输能量，以使从传感器源到目的地的连接的给定吞吐量的总能量最小化。我们引入了一个有界随机游走模型的传感器和目的节点之间的中继移动，并使用马尔可夫稳态分析的总传输能量和吞吐量性能的特点。基于总能量和吞吐量之间的权衡，我们提出了一个新的分时协议，利用移动的中继，以减少总能量。我们证明了分时的有效性，最大限度地减少总能耗，同时实现吞吐量的要求。然后，我们表明，分时方案比流行的睡眠方式方案更节能。
2014-03-24 cs.IT cs.NI 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
On optimal relay placement in directional networks
在本文中，我们研究的问题，在无线网络中的最佳拓扑设计配备了高定向发射天线。我们使用1-2-1网络模型来描述两个中继的最佳位置，帮助源-目的地对之间的通信。我们分析表明，在某些条件下的源-目的地对之间的距离，在最大限度地提高网络吞吐量方面的最佳拓扑结构是尽可能接近的源和目的地的中继。
2021-02-06 cs.IT math.IT
Compute-and-Forward on a Multiaccess Relay Channel: Coding and Symmetric-Rate Optimization
我们考虑一个系统，其中两个用户与目的地通信的帮助下，一个半双工中继。基于计算转发方案，我们开发和评估的编码策略，是网络编码的精神。在该框架中，目的地解码与所发送的码字相关的两个整数值线性组合，而不是解码用户的信息消息。两种解码方案被认为是。在第一种情况下，中继计算其中一个线性组合，然后将其转发到目的地。目的地基于直接传输计算另一线性组合。在第二种情况下，考虑到通过直接链路在目的地可用的边信息，中继使用Wyner-Ziv压缩来压缩它得到的边信息，并将其传送到目的地。然后，目的地在本地计算这两个线性组合。对于这两种编码方案，我们讨论了设计标准，并推导出允许的码率。接下来，我们解决了功率分配和整数值系数的选择，以最大限度地提高提供的码率，提出了一种迭代坐标下降方法。分析表明，第一种方案可以优于标准的中继技术，在某些制度，和第二种方案，而依赖于可行的结构格码，最多可以达到相同的性能，定期压缩和转发的多址中继网络模型，我们研究。通过数值算例说明了结果。
2013-06-08 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
Learning-Based Compress-and-Forward Schemes for the Relay Channel
针对中继信道容量未知的问题，提出集成学习型任务感知Wyner-Ziv压缩器的神经CF方案，通过端到端训练利用相关目的信号优化中继压缩，速率接近高斯码本可达速率，为实用神经CF中继提供概念验证。
2025-02-12 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
Source-Channel Coding for the Multiple-Access Relay Channel
本文研究了一般相关信源在多址接入中继信道（MARC）和多址接入广播中继信道（MABRC）上的可靠传输。在MARC中，只有目的地对源的重建感兴趣，而在MABRC中，中继和目的地都希望重建源。我们假设中继和目的地都有相关的边信息。我们找到了基于操作分离的可靠通信的充分条件，以及可实现的源信道速率的必要条件。对于相关的源发送衰落高斯MARC和MABRC，我们发现的条件下，信息分离是最佳的。
2012-06-29 cs.IT math.IT
Secure Communication Via a Wireless Energy Harvesting Untrusted Relay
无线媒体的广播性质允许非预期用户窃听机密信息传输。在这方面，我们调查的问题，源和目的地之间的安全通信，通过无线能量收集不可信的节点，作为一个帮手，中继信息，然而，源和目的地节点希望保持信息的机密性从中继节点。为了实现正保密率，我们使用目的地辅助干扰。作为一个能量匮乏的节点，不可信中继从接收到的射频信号中获取能量，这些射频信号包括源的信息信号和目的地的干扰信号。因此，我们通过利用干扰信号作为有用的能量源来有效地利用干扰信号。在中继器处，为了实现能量收集和信息处理，我们采用功率分割（PS）和时间切换（TS）策略。为了评估该方案的保密性能，我们推导出两个重要指标的解析表达式，即，秘密中断概率和遍历秘密率。数值分析揭示了不同的系统参数，如功率分配比，能量收集时间，目标保密率，发送信噪比（SNR），中继位置，能量转换效率因子，对保密性能的影响的设计见解。具体地说，PS策略实现更好的最优保密中断概率和最优遍历保密率比TS策略在更高的目标保密率和发送SNR，分别。
2016-03-10 cs.IT cs.NI 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
Performance Analysis of a Cooperative Wireless Network with Adaptive Relays
在这项工作中，我们研究了时隙时间中继辅助多包（MPR）接收能力的合作随机接入无线网络。MPR指的是无线节点成功接收来自在相同时隙同时发送的两个以上其他模式的分组的能力。我们考虑一个网络的$N$饱和源，传输数据包到一个共同的目的地节点的合作，两个无限容量的中继节点。中继通过转发未能到达目的地的数据包来帮助源。此外，中继也有自己的数据包要传输到目的地。我们进一步假设中继采用状态相关的重传控制机制。特别地，中继节点基于另一中继的状态相应地适配其传输概率。这样的协议是朝向自我感知的网络，并导致在延迟方面的实质性性能增益。我们研究了完整MPR模型的稳定区域和吞吐量性能。此外，对于非对称两源两中继情形，我们借助于边值问题理论导出了定常联合长度分布的母函数。对于对称的情况下，我们得到了明确的表达式，在一个中继节点的平均延迟没有解决边值问题。大量的数值例子，并提供系统性能的见解。
2019-07-15 cs.IT cs.NI 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
Performance Analysis of Hybrid ARQ with Incremental Redundancy over Amplify-and-Forward Dual-Hop Relay Channels
在本文中，我们考虑一个三节点中继网络，包括一个源，一个中继，和一个目的地。源使用具有增量冗余（IR）的混合自动重传请求（HARQ）将消息发送到目的地。中继器偷听到传输的消息，使用可变增益放大器将其放大，然后将消息转发到目的地。后者将源消息和中继消息结合起来，并试图解码信息。在解码失败的情况下，目的地发送否定确认。然后，在后续HARQ轮中发送包含新奇偶校验比特的消息的新副本。该过程继续，直到在目的地成功解码或达到最大循环数$M$。我们从信息论的角度研究了HARQ-IR在中继信道上的性能。我们推导出精确的表达式和界限的信息中断概率，平均传输次数，和平均传输速率。此外，我们评估所经历的延迟泊松到达数据包在所考虑的中继网络。我们还提供了预期的等待时间，逗留时间和能源效率的解析表达式。推导出的精确表达式进行了验证Monte Carlo模拟。
2014-04-08 cs.IT math.IT
Cooperative Transmission for a Vector Gaussian Parallel Relay Network
在本文中，我们考虑了一个并行中继网络，其中两个中继协作帮助源发送到目的地。我们假设源节点和目的节点配备有多个天线。研究了三种基本方案及其可实现的速率：解码转发（DF）、放大转发（AF）和压缩转发（CF）。对于DF方案，源发送两个专用信号，每个中继一个，其中脏纸编码（DPC）在两个专用流之间使用，并且公共信号用于两个中继。中继站有效地利用公共信息，在到目的地的传输中引入适当量的相关性。我们证明了DF方案在一定条件下达到了容量。我们还表明，CF计划是渐近最优的高中继功率限制，无论信道秩。事实证明，AF计划也达到渐近最优，但只有当中继到目的地的信道是满秩。通过数值结果讨论了三种格式的相对优势。
2009-09-10 cs.IT math.IT
Optimal Scheduling Policy for Minimizing Age of Information with a Relay
针对带中继的物联网传感器网络，为最小化平均加权和AoI，联合优化中继采样与更新策略，推导了不同场景下的最优性结论并提出通用场景的强化学习调度策略。
2023-08-25 cs.IT math.IT
Combining coded signals with arbitrary modulations in orthogonal relay channels
我们考虑一个中继信道，其中作出以下假设。(1)源-目的地和中继-目的地信道是正交的（频分中继信道）。(2)中继实现解码转发协议。(3)源和中继实现相同的信道编码器，即卷积编码器。(4)它们可以使用任意的和可能不同的调制。在这个框架中，我们得出的最佳组合器的意义上的最大似然（ML）在目的地和分支度量的网格与其信道解码器的ML组合器，也为最大比组合器（MRC），合作MRC（C-MRC），和最小均方误差（MMSE）组合器。
2009-02-16 cs.IT math.IT
Interference Mitigation via Relaying
本文研究了在干扰受限的通信场景中中继干扰抑制的有效性。我们的动机是观察到，在蜂窝网络中，放置在小区边缘的中继节点观察到预期信号和小区间干扰的组合，该组合与附近目的地处的接收信号相关，因此中继链路可以有效地允许中继站和目的地处的天线被汇集在一起，用于信号增强和干扰减轻。我们模拟这种情况下的MIMO高斯中继信道的数字中继到目的地的链路的有限容量，并与相关的噪声在整个中继和目的地天线。假设一个压缩和转发策略与高斯输入分布和量化噪声，我们提出了一个坐标上升算法获得的非凸联合优化的传输和量化协方差矩阵的一个稳定点。对于固定的输入分布，全局最优的量化噪声协方差矩阵可以找到在封闭形式使用的变换的中继的观察，同时对角化两个条件协方差矩阵的同余。对于固定量化，全局最优的发送协方差矩阵可以通过凸优化来找到。本文进一步表明，这种优化的可达速率是在一个恒定的加性间隙的MIMO中继信道容量。量化噪声协方差的最佳结构使得能够表征作为中继到目的地链路容量的函数的可实现速率的斜率。此外，本文表明，在空间自由度的MIMO中继在噪声相关性的存在下，通过连接到确定性的中继信道与上述斜率有关。
2019-03-19 cs.IT math.IT
Convolutional Network-Coded Cooperation in Multi-Source Networks with a Multi-Antenna Relay
我们提出了一种新的合作传输方案，称为“卷积网络编码合作”（CNCC）的网络，包括N个源，一个M天线中继，和一个共同的目的地。假设源-中继（S-R）信道为Nakagami-m衰落，而源-目的（S-D）和中继-目的（R-D）信道为瑞利衰落。CNCC方案利用良好的（N+ M '，N，v）系统卷积码的生成矩阵，其中在GF（2）上设计d_free的自由距离，作为由网络的节点运行的网络编码矩阵，使得系统符号直接从源发送，并且奇偶校验符号由中继的最佳天线发送。获得了源的BER的上界，从而获得了所实现的分集阶数。数值结果表明，CNCC方案优于其他合作计划考虑，在分集阶数和网络吞吐量。仿真结果验证了理论分析的正确性。
2013-09-01 cs.IT cs.NI math.IT
Apply Artificial Noise To Secure Fading Relay Networks: A SER-Based Approach
我们应用人工和受控干扰的概念，在三角形中继网络与不可信的中继，旨在提高源和目的节点之间的无线通信的保密性。为了屏蔽从源节点发送到中继的正交幅度调制（QAM）信号，目的节点设计并发送人工噪声（AN）符号以干扰中继接收。我们考虑的AN设计的目标是降低在不可信的中继的错误概率性能，在目的地的不同类型的信道状态信息（CSI）。通过考虑完美的知识的源到中继和中继到目的地链路的瞬时CSI，我们首先提出了一个解析表达式的符号出错率（SER）的性能在中继。基于在目的节点的平均功率约束的假设，然后，我们推导出最大化SER在中继的AN的最佳相位和功率分布。此外，我们获得了最佳的AN设计的情况下，只有统计CSI在目的节点。对于这两种情况，我们的研究表明，高斯分布通常不是生成AN符号的最佳选择。特别是，进行的数值结果表明，高斯分布的AN是远离最优。所提出的AN设计考虑了通信链路的实际参数，例如QAM信令和最大似然解码。
2016-01-31 cs.IT math.IT math.PR
Optimizing Information Freshness in Two-Hop Status Update Systems under a Resource Constraint
在本文中，我们研究的年龄最小化问题的两跳中继系统，在中继转发操作的平均数量的资源约束下。首先，我们设计一个最佳的政策，考虑建模调度问题作为一个约束马尔可夫决策过程（CMDP）问题。基于所观察到的多阈值结构的最优策略，我们然后设计了一个低复杂度的双阈值中继（DTR）的政策，只有两个阈值，一个为中继的AoI和其他一个年龄之间的增益目的地和中继。我们推导出近似的封闭形式的表达式的平均AOI在目的地，和平均转发操作的DTR策略在中继，通过建模的纠缠的年龄在中继和目的地的演变为马尔可夫链（MC）。数值结果验证了所有的理论分析，并表明，低复杂度的DTR策略可以达到接近最优的性能相比，最优的CMDP为基础的政策。此外，中继应始终考虑其本地年龄的阈值，以在目的地保持较低的年龄。当资源约束相对严格时，它还需要考虑年龄增益的阈值，以确保只有那些可以显著降低目的地年龄的数据包才会被转发。
2021-02-25 cs.IT cs.NI eess.SP
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
On the Degree of Freedom for Multi-Source Multi-Destination Wireless Network with Multi-layer Relays
自由度（DoF）区域提供了高信噪比（SNR）区域中容量区域的近似，而总和DoF给出了缩放因子。在这封信中，我们分析的自由度区域和总和自由度单播分层多跳中继无线网络与任意数量的源/目的/中继节点，任意数量的跳数和任意数量的天线在每个节点。这个结果对于很多消息拓扑都是有效的。我们揭示了由于级联结构的多跳网络的容量的限制，并显示与电容网络的相似性。通过对边界间隙和最优性条件的分析，证明了多跳网络的极限容量严格劣于单跳网络。当跳数固定时，可以建立线性缩放定律。在成本的信道状态信息在发射机（CSIT）为每个组件的单跳网络，我们可以实现的计划，避免路由和简化调度。
2011-01-12 cs.IT math.IT
Optimum Wirelessly Powered Relaying
本文最大限度地提高可实现的吞吐量的中继辅助无线供电的通信系统中，能量受限的源，帮助下的能量受限的中继和供电的专用功率信标（PB），与目的地进行通信。考虑到时间分裂方法，源和中继首先从配备有多个天线的PB收集能量，然后将信息发送到目的地。简单的封闭形式的表达式导出的最佳PB能量波束形成矢量和时间分裂的能量收集和信息传输。数值结果和仿真结果表明，与一些直观的基准波束形成方案相比，该方案具有更好的性能。此外，它被发现，放置在中间的源-目的地路径的中继不再是最佳的。
2015-04-30 cs.IT math.IT
Relay Strategies Based on Cross-Determinism for the Broadcast Relay Channel
我们考虑一个两个用户高斯多输入多输出（MIMO）广播信道与一个共同的多天线中继，和一个共享的数字（无噪声）中继和两个目的地之间的链接。针对该信道，本文提出了一种渐进实现容量和的量化转发中继策略。我们的技术来设计一个渐近最佳的中继量化器是基于确定一个交叉确定性关系的中继观测，源信号，和目的地观测。在中继信道中，近似交叉确定性关系对应于近似确定性关系，其中中继观测在某种程度上是源和目的地信号的确定性函数。我们表明，交叉决定性可以作为量化惩罚的措施。通过确定一个确定性的广播中继信道和高斯MIMO中继信道之间的类比，我们提出了一个三阶段的脏纸编码策略，随着接收器波束成形和量化在中继，渐近实现扩展的可实现的速率区域的MIMO广播信道与一个共同的多天线中继。
2010-10-11 cs.IT math.IT
Performance of DF Incremental Relaying with Energy Harvesting Relays in Underlay CRNs
分析了认知无线电网络中采用能量收集（EH）解码转发（DF）中继的增量中继的吞吐量性能。当直接链路中断时，目的地组合直接和中继信号。从推导出的封闭形式的表达式，我们提出了一个表达式的EH中继，优化吞吐量性能的功率分配参数。我们证明，中继使用EH DF中继的结果比直接信令没有中继更好的性能，只有当目的地结合了直接信号从源与中继信号。计算机模拟证明了所导出的表达式的准确性。
2017-09-01 cs.IT math.IT
Coverage Analysis of Relay Assisted Millimeter Wave Cellular Networks with Spatial Correlation
我们提出了一种新的分析框架，用于评估毫米波（mmWave）蜂窝网络的覆盖性能，空闲用户设备（UE）作为中继。在该网络中，基站（BS）采用直接模式向目的UE发送，或者如果直接模式失败则采用中继模式，其中BS向中继UE发送，然后中继UE向目的UE发送。为了解决实际中目的地UE的剧烈旋转运动，我们提出在目的地UE处采用选择组合。推导了网络的信干噪比（SINR）覆盖概率的新表达式。使用数值结果，我们首先证明了我们的新表达式的准确性。然后，我们表明，忽略空间相关性，这已被普遍采用的文献中，导致严重高估的SINR覆盖概率。此外，我们表明，引入中继到毫米波蜂窝网络大大提高了覆盖性能。此外，我们表明，最佳的BS密度最大化的SINR覆盖概率可以通过使用我们的分析确定。
2019-12-27 cs.IT math.IT
Capacity of the Gaussian Relay Channel with Correlated Noises to Within a Constant Gap
本文研究了经典的三节点高斯中继信道的中继策略和近似容量，但中继站和目的站的噪声是相关的。它示出，这样的中继信道的容量可以实现在一个恒定的间隙内的$\hf \log_2 3 =0.7925$位使用修改后的版本的噪声网络编码策略，其中在中继的量化水平设置在相关依赖的方式。作为推论，该结果确立了传统的压缩和转发方案也实现了在容量的恒定间隙内。相比之下，解码转发和单抽头放大转发中继策略在中继和目的地的噪声高度相关的情况下可以具有无限的容量间隙，并且中继到目的地链路的增益趋于无穷大。
2011-10-22 cs.IT math.IT
Information Bottleneck for a Rayleigh Fading MIMO Channel with an Oblivious Relay
研究了具有不经意中继的Rayleigh衰落多输入多输出（MIMO）信道的信息瓶颈（IB）问题。中继器被约束为在不知道码本的情况下操作，即，它执行不经意处理。此外，由于瓶颈约束，它是不可能的中继通知目的节点的完美的信道状态信息（CSI）在每个信道实现。为了评估瓶颈率，我们首先提供了一个上限，假设目的节点可以得到完美的CSI在没有成本。然后，我们提供了四个可实现的方案，每个方案满足瓶颈约束，并给出了一个下界的瓶颈率。在第一种和第二种方案中，中继将中继-目的地链路的容量分成两部分，并将CSI及其观测传送到目的地节点。由于信道状态信息的传输，这两种方案的性能对MIMO信道维数，特别是信道输入维数敏感。为了确保当信道维度变大时它仍然表现良好，在第三和第四可实现方案中，中继仅向目的地节点发送压缩观测。数值结果表明，通过简单的逐符号不经意中继处理和压缩，所提出的可实现的方案工作良好，并且可以在很宽的相关系统参数范围内证明下限非常接近上限。
2021-05-07 cs.IT math.IT
Power Allocation in Two-way Relaying Networks
本文研究了由源、目的和多个半双工解码转发（DF）中继组成的双向中继网络中的中继选择和功率分配问题。有目的地引入了一个三个子时隙的传输模型。在第一个子时隙中，选择的中继应用时间交换协议来收集源和目的地辐射的射频能量;在剩余的子时隙中，选择的中继帮助源和目的地交换信息。针对数据缓冲区和中继电池容量有限的情况，提出了一种最优中继选择和功率分配策略，以最大化网络总吞吐量。一个障碍是底层吞吐量和优化问题的固有非凸性。通过仔细解耦乘法变量和放松二进制变量为一个实数，我们将这个问题转化为一个凸优化问题，然后使用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件来解决它。
2022-12-15 cs.IT math.IT
Power Allocation in Amplify and Forward Relays with a Power Constrained Relay
针对两跳MIMO放大转发中继系统，提出在满足目的端服务质量和中继功率约束下最小化源发射功率的优化方案，并比较迫零与最小均方误差接收机的性能。
2012-11-08 cs.IT cs.SY eess.SY
Cooperative Strategies for Simultaneous and Broadcast Relay Channels
考虑由一组中继信道组成的\emph{simultaneous relay channel}（SRC），其中源希望向每个目的地发送公共和私有信息。这个问题被认为是等同于发送公共和私人信息到几个目的地的帮助中继器的存在，其中每个信道结果成为一个分支的\emph{broadcast relay channel}（BRC）。研究了两个无记忆中继信道的协作方案和容量域。提出的基于\emph{Decode-and-Forward}（DF）和\emph{Compress-and-Forward}（CF）的编码方案必须能够同时向这样的集合中的所有目的地发送信息。根据源到中继和中继到目的地信道的质量，推导出一般BRC的容量的内界。考虑了三种特别令人感兴趣的情况：合作是基于两个用户的发展便利化战略（称为发展便利化-发展便利化区域），合作是基于两个用户的合作便利化战略（称为合作便利化-合作便利化区域），合作是基于一个目的地的发展便利化战略和另一个目的地的合作便利化战略（称为发展便利化-合作便利化区域）。这些结果可以看作是前人工作的推广和统一。还导出了一般BRC容量的外界。容量的结果得到半退化和退化的高斯同时中继信道的特定情况下。速率是针对高斯模型进行评估的，其中源必须保证向两个用户发送最小量的信息，同时向每个用户发送额外的信息。
2012-10-14 cs.IT math.IT
A New Coding Paradigm for the Primitive Relay Channel
我们考虑原始中继信道，其中源向中继和目的地发送消息，并且中继通过经由单独的信道向目的地发送附加消息来帮助通信。两种众所周知的编码技术已被引入此设置：解码和转发和压缩和转发。在解码和转发中，中继完全解码消息并将一些信息发送到目的地;在压缩和转发中，中继不解码，它使用Wyner-Ziv编码将接收信号的压缩版本发送到目的地。在本文中，我们提出了一种新的编码范式，提供了一个改进的原始中继信道的可达速率。这个想法是通过链接结构将压缩转发和解码转发结合起来。我们通过成对的块进行传输：在第一块中，我们使用压缩和转发;在第二块中，我们使用解码和转发。更具体地，在第一块中，中继不解码，它经由Wyner-Ziv压缩接收到的信号，并且它仅将压缩的一部分发送到目的地。在第二个块中，中继完全解码消息，它将一些信息发送到目的地，并且它还发送来自第一个块的压缩的剩余部分。通过这样做，我们能够严格优于压缩转发和解码转发。注意，所提出的编码方案可以用极化码来实现。因此，它具有极化编码方案的典型吸引人的特性，即准线性编码和解码复杂度，以及以超多项式速度衰减的错误概率。作为一个运行的例子，我们考虑到擦除中继信道的特殊情况下，我们提供了我们提出的方案和现有的上限和下限之间的比较，可实现的速率。
2019-10-23 cs.IT math.IT
Efficient Relay Beamforming Design with SIC Detection for Dual-Hop MIMO Relay Networks
在本文中，我们考虑了一个双跳多输入多输出（MIMO）中继无线网络中，源-目的地对都配备了多个天线，通过大量的半双工放大转发（AF）中继终端进行通信。针对MIMO中继系统，提出了两种基于匹配滤波器（MF）和正则迫零（RZF）预编码技术的线性波束形成方案。我们着重于中继节点的线性过程，并利用前向信道和后向信道的信道状态信息（CSI）设计新的中继波束形成器。所提出的波束成形设计是基于QR分解（QRD）滤波器在目的节点执行连续干扰消除（SIC），以实现最大的空间复用增益。仿真结果表明，在不同的系统参数下，所提出的波束形成器在满足节点内阵列增益和分布式阵列增益的情况下，其遍历容量优于其他中继方案。
2010-06-22 cs.IT cs.NI math.IT
Robust Joint Source-Relay-Destination Design Under Per-antenna Power Constraints
本文研究了放大转发（AF）中继网络中的联合源-中继-目的波束形成（BF）设计。考虑到从中继站到目的站的信道状态信息（CSI）是不完全的，我们首先在每个天线功率约束下最大化最坏情况下的接收信噪比。然后，在两个步骤中解决相关联的优化问题。第一步，通过揭示最优继电BF矩阵的秩一性质，建立了仅依赖于一个向量变量的联合最优BF设计的半封闭形式解。基于此结果，在第二步中，我们提出了一个低复杂度的迭代算法来获得剩余的未知变量。我们还研究了在中继最大每天线功率最小化的问题，同时确保接收到的信噪比（SNR）的目标，并表明，它减少到SNR最大化的问题。文中还详细讨论了所得结果与现有相关工作的差异。特别是，我们表明，在完美的CSI的情况下，我们的算法具有相同的性能，但具有更低的成本的计算复杂度比现有的方法。最后，在仿真部分，我们研究了不完美CSI对系统性能的影响，以验证我们的分析。
2020-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
End-to-End Joint Antenna Selection Strategy and Distributed Compress and Forward Strategy for Relay Channels
多跳中继信道使用多个中继级，每个中继级具有多个中继节点，以促进源和目的地之间的通信。以前，分布式空时码被提出来最大化可实现的分集复用折衷，然而，它们未能实现最佳分集复用折衷的所有点。在存在从目的地到每个中继级和源的低速率反馈链路的情况下，本文提出了一种端到端天线选择（EEAS）策略作为分布式空时码的替代方案。EEAS策略使用每个中继级的天线子集将源信号传输到目的地，并在每个中继级进行放大和转发。选择子集使得它们最大化目的地处的端到端互信息。EEAS策略实现了最佳分集复用折衷（对应于最大分集增益和最大复用增益）的角点，并且在复用增益的中间值处实现了更好的分集增益，而不是最佳已知的分布式空时编码策略。提出了一种分布式压缩转发策略，实现了多中继节点的两跳中继信道的最优分集复用折衷。
2009-05-13 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
Destination-aided Wireless Power Transfer in Energy-limited Cognitive Relay Systems
本文考虑了一种能量受限的认知中继网络，其中辅助发射机（ST）协助将业务从主发射机（PT）转发到主接收机（PR），以换取在相同频率上为自己的辅助接收机（SR）提供服务。多天线ST被假定为是能量受限的，并且由来自源（PT）的信息流和来自目的地（PR和SR）的专用能量流两者供电，这被称为目的地辅助无线功率传输（DWPT）方案。然后，在能量因果约束和满足主用户速率需求的约束下，联合设计中继处理矩阵、认知波束形成向量和功率分配器，使次用户速率最大化.对于理想信道信息状态（CSI）情况，采用半定松弛（SDR）技术和Charnes-Cooper变换，给出了全局最优解。为了降低复杂度，矩阵分解，迫零（ZF）计划，和对偶方法联合使用，以获得一个次优的解决方案。对于不完美CSI情形，利用S-过程将最坏鲁棒问题转化为一个易处理的半定规划问题。仿真结果表明，当ST接近PR/SR时，我们提出的DWPT方案对于完美和不完美的CSI情况都是非常优选的。
2016-08-27 cs.IT math.IT
On the DoF of Two-way $2\times2\times2$ Relay Networks with or without Relay Caching
双向中继是一种潜在的有效方法，频谱共享和聚合，允许同时双向传输之间的源-目的地对。研究了双向$2\times2\times2$中继网络，它是一类四点单播网络，其中有四个源/目的节点和两个中继节点，每个源节点向目的节点发送一条消息。我们表明，没有中继缓存的总自由度（DoF）是有界的$8/3$从上面，表明双向链路不加倍的DoF（它是已知的，单向$2\times2\times2$中继网络的总DoF是$2$。）。此外，我们证明了$8/3$的自由度是可实现的双向$2\times2\times2$中继网络与中继缓存。最后，即使该网络的DoF对于通用信道增益不大于$8/3$，对于信道增益的对称配置也可以实现$4$的DoF。
2016-11-26 cs.IT math.IT
Relaying for Multiuser Networks in the Absence of Codebook Information
这项工作考虑了中继辅助传输的多用户网络时，中继没有访问的发射机使用的码本。由于这个原因，中继被称为不经意。特别感兴趣的是广义的压缩和转发（GCF）策略，其中的目的地联合解码的压缩索引和传输的消息，以及它们在这种设置的最优性。中继到目的地链路被假定为带外的有限容量。研究了两种模型：多址中继信道（MARC）和干扰中继信道（IFRC）。对于具有不经意中继的MARC，推导了一个新的外界，并通过使用GCF方案的容量区域的可扩展性证明了该外界是紧的。对于具有不经意中继的IFRC，建立了一个新的强干扰条件，在该条件下，通过推导一个新的外界来找到容量区域，并证明了使用GCF方案是可以实现的。该结果进一步推广到建立具有不经意中继的M用户MARC的容量域，以及具有不经意中继的包含M个源和K个目的地的多播网络。
2012-01-09 cs.IT math.IT
Maximum-Rate Optimization of Hybrid Intelligent Reflective Surface and Relay Systems
我们考虑一个无线通信系统，其中的发送源是由一个可重构的智能反射表面（IRS）和解码和转发半双工中继（混合IRS中继方案）与目的地接收器进行通信的协助。所有设备都配备了多个天线，传输分两个阶段进行。在阶段1中，源使用块对角化将发送消息拆分成两个子消息，分别发送到目的地和中继，以避免干扰。这两种传输都将受益于IRS。在阶段2中，中继器重新编码接收到的子消息并将其转发（仍然通过IRS）到目的地。我们优化的功率分配，波束形成器，并在这两个阶段的IRS的配置，以最大限度地提高在目的地的可实现的速率。我们比较了所提出的混合方法与其他计划（有/无中继和IRS），并确认，高数据速率的混合计划的最佳IRS配置的情况下实现。
2021-09-17 cs.IT eess.SP math.IT
Relay Selection for Wireless Communications Against Eavesdropping: A Security-Reliability Tradeoff Perspective
本文从安全性-可靠性权衡（SRT）的角度研究了在存在窃听者的情况下，保密编码辅助的从源到目的的无线通信。明确地说，在窃听者所经历的拦截概率方面的安全性进行量化，而在目的地遇到的中断概率被用来衡量传输的可靠性。我们描述了传统的直接传输从源到目的地的SRT，并表明，如果中断概率增加，拦截概率降低，反之亦然。我们首先证明，就业的中继节点协助源-目的地传输是能够抵御窃听，其次是量化的好处，单中继选择（SRS）以及多中继选择（MRS）计划。更具体地，在SRS方案中，仅选择单个“最佳”中继来将源信号转发到目的地，而MRS方案允许多个中继参与该过程。结果表明，SRS和MRS方案都比传统的直接传输实现了更好的SRT，特别是在增加中继数量时。数值结果还表明，正如预期的那样，MRS优于SRS的SRT。此外，我们还提出了无线中继辅助物理层安全的一些开放挑战和未来方向。
2015-09-03 cs.CR cs.IT math.IT
Joint Filter Design of Alternate MIMO AF Relaying Networks with Interference Alignment
本文研究了一个两跳中继网络，该网络由一个源，一个目的地和三个放大转发（AF）中继器组成，工作在半双工模式下。为了补偿在半双工模式中的容量预日志因子1/2的固有损失，我们考虑三个中继之间的交替传输协议，其中两个中继和其他中继交替地将消息从源转发到目的地。我们考虑一个多天线的环境中，所有的节点有$M$天线。对准由于交替传输而引起的中继间干扰被用于产生附加的自由度（DOF）并恢复前对数因子损失。仿真结果表明，与传统AF中继的$\frac{M}{2}$自由度相比，该中继方案可以实现$\frac{3M}{4}$自由度。此外，次优的线性滤波器设计的源和三个中继提出了最大限度地提高系统可实现的和速率为不同的衰落情况下，当目的地利用线性最小均方误差滤波器进行解码。我们从我们所选择的数值结果验证，建议的滤波器设计给出显着的改善，一个天真的过滤器或传统的中继计划。
2012-07-16 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
The Binary-Symmetric Parallel-Relay Network
我们提出的二进制对称并行中继网络的容量结果，其中有一个源，一个目的地，和K个中继并行。我们表明，转发中继，中继只发送他们收到的信号，实现容量在两种方式：编码传输在源和有限数量的中继，或未编码的传输在源和足够大的中继数量。另一方面，解码中继，其中中继解码源消息，重新编码，并将其转发到目的地，实现的容量时，中继的数量是小的。
2010-04-14 cs.IT math.IT
Compute-and-Forward on a Multi-User Multi-Relay Channel
在本文中，我们考虑一个系统中，多个用户与一个目的地的多个半双工中继的帮助下进行通信。基于计算和转发方案，每个中继，而不是解码用户的消息，解码一个整数值的线性组合，相关的发送消息。然后，它将线性组合转发到目的地。给定这些线性组合，由于线性组合不总是满秩的，所以目的地可能会或可能不会恢复所发送的消息。因此，我们提出了一种算法，其中我们优化的预编码因子在用户，使得方程是满秩的概率增加，传输速率最大化。我们通过一些数值例子，我们的算法的有效性和执行预编码分配的用户的优势。此外，我们表明，该计划可以优于标准的中继技术在某些制度。
2014-10-17 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Mixed RF and Hybrid RF/FSO Relaying
在本文中，我们考虑了一个混合的RF和混合RF/FSO系统，其中几个移动用户通过RF链路将其数据发送到中继节点（例如，小小区基站），并且中继通过混合RF/FSO回程链路将信息转发到目的地（例如，宏小区基站）。中继站和目的地采用多个天线通过RF链路进行发送和接收，而每个移动用户具有单个天线。RF链路相对于FSO链路是全双工的，并且相对于彼此是半双工的，即，用户-中继RF链路或中继-目的地RF链路是活动的。对于这种通信设置，我们推导出最佳的资源分配策略，用于共享RF链路之间的RF带宽资源。我们的数值计算结果表明，所提出的通信架构和资源分配政策的有效性，和现有的计划相比，只采用一种类型的回程链路的优越性。
2015-06-16 cs.IT math.IT
Rate-Optimal Streaming Codes Over the Three-Node Decode-And-Forward Relay Network
本文研究了随机和突发数据包擦除情况下的三节点解码转发（D&F）中继网络。源希望通过中继向目的地传输无限的数据包流。三节点D&F中继网络受到T个分组的解码延迟的约束，即，由源在时间i发送的分组必须由目的地在时间i+T之前解码。对于从源到中继和中继到目的地的各个信道，我们假设一个基于延迟约束滑动窗口（DCSW）的数据包擦除模型，该模型可以被视为一个易于处理的近似，以普遍接受的吉尔伯特-埃利奥特信道模型。在该模型下，任何宽度为w的时间窗口包含最多为b（>= a）的随机擦除或擦除突发。因此，源-中继和中继-目的地信道被建模为（a_1，b_1，w_1，T_1）和（a_2，b_2，w_2，T_2）DCSW信道。我们首先推导出三节点D&F中继网络容量的上界。然后，我们表明，上界是紧的参数制度：最大{b_1，b_2}|（T-b_1-b_2-max{a_1，a_2}+1），a1=a2或b1=b2。码构造要求字段大小在T中是线性的，并且具有与解码MDS码的解码复杂度相等的解码复杂度。
2022-11-29 cs.IT math.IT
On the Capacity of Special Classes of Gaussian Relay Networks with Orthogonal Components and Noncausal State Information at Source
在本文中，我们研究了中继网络的正交分量存在的非因果信道状态信息（CSI）的来源。我们提出了一个上限的离散无记忆模型（DM）的能力的情况下，在该情况下，只是源组件的目的地编码对CSI已知的非因果关系在源。此外，我们推导出两个特殊类的高斯结构的模型的能力。第一类是我们已经获得上界的一类，第二类是针对非因果CSI对用于中继和目的地的所有源分量进行编码的一类，然而，在这种情况下，中继和目的地处不存在干扰。
2013-05-07 cs.IT math.IT
Multi-Pair Amplify-and-Forward Relaying with Very Large Antenna Arrays
我们考虑一个多对中继信道，多个源同时与目的地使用中继通信。每个源或目的地只有一个天线，而中继站则配备了一个非常大的天线阵列。我们调查的功率效率时，该系统的最大比合并/最大比传输（MRC/MRT）或迫零（ZF）处理在中继。使用非常大的阵列，可以使每个源或中继（或两者）的发射功率与中继天线的数量成反比，同时保持给定的服务质量。同时，可实现的和速率可以增加源-目的地对的数量的因子。我们表明，当天线的数量增长到无穷大，MRC/MRT和ZF的渐近可实现的速率是相同的，如果我们缩放的源的功率。根据大规模衰落效应，MRC/MRT可以优于ZF，反之亦然，如果我们缩放中继的功率。
2013-03-05 cs.IT math.IT
Capacity of a Class of Modulo-Sum Relay Channels
本文研究了一类模加性噪声中继信道的容量，其中中继站观测到噪声的破坏版本，并有一个单独的信道到目的地。容量被证明是严格低于割集界一般和可实现的使用量化和转发策略在中继。这一结果证实了一个猜想Ahlswede和韩的容量与速率限制的状态信息的信道在目的地为这一特定类别的信道。
2007-04-26 cs.IT math.IT
