Short Message Noisy Network Coding with Rate Splitting
提出了一种基于速率分割的短消息噪声网络编码（SNNC-RS）编码策略。Hou和Kramer已经表明，在有利位置的中继执行解码转发（DF）并且其余中继执行短消息噪声网络编码（SNNC）的混合协作策略可以优于噪声网络编码（NNC）。我们提出的策略进一步提高了这种混合SNNC-DF合作策略的速率性能。在所提出的方案中，叠加编码被纳入SNNC编码，以促进部分干扰消除DF中继，从而提高整体速率。为了证明所提出的SNNC-RS策略的增益，分析了具有一个DF中继和一个SNNC-RS中继的离散无记忆双中继网络的可实现速率，并与没有速率分裂的情况进行了比较。在高斯双中继网络中评估所获得的速率，并证明了在没有速率分裂的情况下所获得的速率增益。
2014-12-19 cs.IT math.IT
Joint Source-Channel Cooperative Transmission over Relay-Broadcast Networks
研究了离散无记忆信源在多中继中继广播网络中的可靠传输问题。受传感器网络应用的启发，假设中继站和目的站都可以访问与底层源信号相关的边信息。研究了联合信源信道协作传输，其中中继站利用其监听信号（如经典信道协作情形）和相关边信息，帮助信源信号传输到目的站。研究了多中继网络中基于解码转发的协作传输，提出了两种不同的协作传输方案：一种是在编码端不进行显式信源合并的规则编码和滑动窗口解码方案，另一种是基于边信息统计的半规则编码和后向解码方案。结果表明，这两种方案导致相同的源信道码率，这被示出为“源信道容量“的情况下，i）物理退化的中继网络，其中边信息信号也以与信道相同的顺序退化;以及ii）中继广播网络，其中所有终端都希望可靠地重建源，而它们中的至多一个可以充当中继。
2012-02-27 cs.IT math.IT
On Joint Source-Channel Coding for Correlated Sources Over Multiple-Access Relay Channels
我们研究了离散无记忆（DM）多址接入中继信道（MARC），其中中继和目的地都可以访问与源任意相关的边信息的相关源的传输。由于最佳传输方案是一个开放的问题，在这项工作中，我们提出了一种新的联合信源-信道编码方案的基础上的一种新的组合的相关保持映射（CPM）技术与Slepian-Wolf（SW）信源编码，并获得相应的充分条件。该编码方案基于解码转发策略，利用CPM同时对中继和目的地的信息进行编码，而来自中继的协作信息通过SW信源编码进行编码。它表明，有新的计划严格优于在文献中可用的计划的情况下。这是使用CPM将信息编码到两个不同节点（中继和目的地）的源信道代码的第一个实例。除了充分条件，我们提出了三套不同的单字母的必要条件，可靠的传输相关的源DM MARC。新推导出的条件被证明至少是紧作为先前已知的必要条件。
2014-07-26 cs.IT math.IT
Delay-Efficient and Reliable Data Relaying in Ultra Dense Networks using Rateless Codes
我们调查的问题，延迟高效和可靠的数据传输在超密集网络（UDN），构成宏基站（MBS），小基站（SBS），和移动用户。考虑到两跳数据传输系统，我们提出了一个部分解码和转发（PDF）中继策略，连同一个简单直观的友好编码方案的无比率码显着改善用户体验方面的端到端延迟。仿真结果表明，该友好编码方案能有效地提高无比率码的中间性能。它还验证了我们提出的PDF显着提高解码和转发（DF）策略的性能，PDF是更强大的信道退化。总体而言，所提出的策略和编码方案是有效的延迟敏感的数据交付在UDN的情况下。
2020-08-25 cs.IT cs.NI math.IT
Signal Space Alignment for an Encryption Message and Successive Network Code Decoding on the MIMO K-way Relay Channel
本文研究了多输入多输出（MIMO）高斯无线网络的$K$ -用户和一个中间中继$M$天线的网络信息流问题。在该网络中，每个用户打算向所有其他用户传送多播消息，同时经由中间中继从其他用户接收$K-1$独立消息。该网络信息流被称为MIMO高斯$K$路中继信道。对于这个通道，我们表明，$\frac{K}{2}$自由度是可以实现的，如果$M=K-1$。为了证明这一点，我们提出了一个编码和解码策略的灵感来自密码学理论。所提出的编码和解码策略涉及用于多址接入阶段（MAC）的\textit{signal space alignment for an encryption message}和用于广播（BC）阶段的\textit{zero forcing with successive network code decoding}。\emph{signal space alignment for an encryption message}的思想是所有用户合作地选择预编码向量来发送消息，使得中继器可以接收具有特殊结构\textit{network code chain structure}的适当加密消息。在BC阶段期间，\emph{zero forcing combined with successive network code decoding}使所有用户能够解密来自中继的加密消息，尽管事实上他们…
2010-10-05 cs.IT math.IT
Delay Optimal Secrecy in Two-Relay Network
我们考虑一个两中继网络，其中源的目的是传达一个机密的消息到目的地，同时保持消息的秘密从中继节点。在第一跳中，从源到中继的信道被假设为块衰落，并且信道状态在块之间任意地改变-可能是非平稳和非遍历的。当中继反馈的源到中继信道的状态是可用的源上没有延迟，我们提供了一个编码策略，以实现最佳的延迟。接下来，我们考虑的情况下，有一个块延迟中继反馈的源到中继信道的状态。我们表明，对于一组信道状态序列，最佳延迟与一个块延迟反馈的最佳延迟与无延迟反馈的最佳延迟最多相差一个块。
2014-10-18 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
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
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
Noncoherent Low-Decoding-Complexity Space-Time Codes for Wireless Relay Networks
Kiran等人、Oggier等人和Jing等人针对使用由酉矩阵组成的码本的无线中继网络引入的差分编码/解码设置被扩展以允许由缩放的酉矩阵组成的码本。对于这样的码本中使用的Jing-Hassibi协议的合作分集，需要满足的条件，由中继矩阵和码本被确定。提出了一种速率为1、全分集、四组可编码和四组可解码的差分空时码（DSTC）作为分布式DSTC（DDSTC）。据我们所知，这是第一个已知的低解码复杂度DDSTC方案的合作无线网络。
2007-04-19 cs.IT math.IT
Distributed Decode-Forward for Relay Networks
提出了一种适用于一般N节点中继网络的单播、组播和广播编码方案。提出的分布式解码转发方案结合并推广了单跳广播信道的Marton编码和3节点中继信道的Cover-El Gamal部分解码转发编码方案。该方案的核心思想是在源端对整个网络的所有码字进行预编码，通过多个块进行多编码。该编码步骤允许这些码字隐含地携带消息的部分信息，而无需复杂的速率分割和路由。然后，在中继节点处恢复该部分信息并进一步转发。对于N节点高斯单播、多播和广播中继网络，该方案实现了从割集界到容量（区域）的0.5N比特内，而不管网络拓扑、信道增益或功率约束。粗略地说，分布式解码转发是有噪网络编码的对偶，它将压缩转发推广到单播、多播和多址中继网络。
2017-01-11 cs.IT math.IT
Multistage Relaying Using Interference Networks
具有从源向目的地中继信息的多个节点的无线网络被期望部署在许多应用中。因此，了解它们在实际约束条件下的设计和性能非常重要。在这项工作中，我们提出并研究了三个多跳解码和转发协议的多级半双工中继网络的源和目的节点之间没有直接的链接。在所有三个协议中，我们假设没有合作的中继节点的编码和解码。在说明性的例子网络和廉价的中继割集界半双工网络的比较数值评估表明，建议的中继协议的方法在一定范围内的信道增益的能力。协议设计的主要思想是在半双工网络的不同状态或模式下创建的干扰网络中使用编码。我们的研究结果表明，多级半双工中继与合作的实际约束是点对点链路和全双工中继网络，如果有多个非重叠的路径从源到目的地，如果采用适当的编码干扰网络状态。
2010-01-21 cs.IT math.IT
Joint Channel-Network Coding Strategies for Networks with Low Complexity Relays
我们研究联合网络和信道编码方案的网络时，中继节点不能执行信道编码操作。相反，信道编码在源节点处执行，而信道解码仅在目的地节点处完成。我们研究了三种不同的解码策略：独立的网络然后信道解码，串行网络和信道解码，以及联合网络和信道解码。此外，我们描述了如何实现这样的联合网络和信道解码使用迭代可解码的纠错码。使用简单的网络作为一个模型，我们得出可实现的速率区域，并使用模拟来证明这三个解码器的有效性。
2011-10-25 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
Private Quantum Coding for Quantum Relay Networks
中继编码器是一种不可靠的概率设备，其目的是帮助发送者和接收者之间的通信。在这项工作中，我们表明，在量子设置的概率行为可以完全消除。我们还展示了如何将量子极化编码与超激活辅助相结合，以便在嘈杂的量子中继信道上实现可靠的和容量实现的私人通信。
2013-05-26 cs.IT math.IT quant-ph
Sum capacity of multi-source linear finite-field relay networks with fading
研究了具有多个源-目的节点对的衰落线性有限域中继网络。由于不同的单播会话所产生的干扰，找到其容量区域的问题通常是困难的。我们观察到，由于信道是时变的，中继可以通过等待适当的信道实现，使目的地可以解码他们的消息没有干扰，以提供他们收到的信号。我们提出了一个块马尔可夫编码和中继方案，利用这样的信道变化。通过推导出一般割集上界和可达到的速率区域，我们表征了一些类的信道分布和网络拓扑结构的总容量。例如，当信道均匀分布时，总容量由分离整个源和目的地的所有切割所构造的信道矩阵的最小平均秩给出。我们还描述了其他情况下的能力的特点。
2009-05-11 cs.IT math.IT
A Non-differential Distributed Space-Time Coding for Partially-Coherent Cooperative Communication
在分布式空时编码方案中，基于中继信道模型，中继节点协作以线性地处理从源发送的信号并将它们转发到目的地，使得目的地处的信号表现为空时分组码。最近，已经提出了用于在部分相干环境中实现全分集的码设计准则以及基于差分编码和解码技术的码。对于这样的设置，本文提出了一种非差分编码技术和构造分布式空时分组码从酉矩阵组在源和一组对角酉矩阵的中继。结果表明，我们的方案的性能是独立的酉矩阵的选择在继电器。当群是循环群时，证明了循环群的生成元达到全分集和最小化两两错误概率的一个充要条件。给出了循环群生成元的各种选择，以降低目的地的ML译码复杂度。同时还证明了，在源处，如果使用非循环交换酉矩阵群，则不能获得全分集。所提出的方案也是鲁棒的中继节点的任何子集的故障。
2008-06-19 cs.IT math.IT
Resource Allocation in Dynamic DF Relay for SWIPT Network with Circuit Power Consumption
本文研究了在中继端采用功率分割（PS）能量收集协议的双跳动态解码转发（DF）中继网络中的无线信息和功率同步传输（SWIPT）问题。电路功耗（CPC），其中包括解码和编码电路的功率要求，被认为是在继电器。对于速率相关的线性CPC模型，我们制定了一个优化问题，以确定最佳的吞吐量，PS比，中继发送功率和时间比的源中继传输。虽然由此产生的优化问题是非凸的，我们得到一个有效的优化算法，需要显着减少浮点运算比内点法。最后，我们提出的数值结果，导致一些有趣的见解系统设计。
2019-09-12 cs.IT eess.SP math.IT
Compress-and-Forward Scheme for Relay Networks: Backword Decoding and Connection to Bisubmodular Flows
针对单播无线中继网络，提出了一种压缩转发后向解码方案。在源和中继处的编码是噪声网络编码方案（NNC）的推广。虽然它实现了与噪声网络编码方案相同的可靠数据率，但是与NNC方案的联合解码相比，后向解码允许更好的解码复杂度。表征分层解码方案被示出为等同于表征无线网络的信息流。给出了具有双子模容量约束的图的点流，并证明了它的最大流最小割定理，推广了计算机科学文献中关于容量约束图的流的许多著名结果.单播中继网络的结果被推广到具有多个源的网络，其中多个源具有针对单个目的地的独立消息。
2012-06-15 cs.IT math.IT
OFDM based Distributed Space Time Coding for Asynchronous Relay Networks
最近Li和Xia提出了一种基于Alamanti空时码和正交频分复用的无线中继网络传输方案，以对抗中继节点处的定时误差的影响。这种传输方案非常简单，并且对于任何数量的中继都可以实现2阶分集。由于其简单性，该方案被扩展到一个更一般的传输方案，可以实现充分的合作多样性的任何数量的中继。的分布式空时分组码（DSTBC）的结构，承认其应用在建议的传输方案的条件被确定，并指出，最近提出的全分集四组可解码的DSTBC从预编码的坐标交织正交设计和扩展的Clifford代数满足这些条件。然后，它示出了如何在源差分编码可以与所提出的传输方案相结合，以达到一个新的传输方案，可以实现完全的合作分集在异步无线中继网络中没有信道信息，也没有定时误差的知识在目的节点。最后给出了适用于这种二次幂中继传输方案的四种分组可译码的分布式差分空时分组码。
2008-04-19 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
Distributed Space Time Codes with Low Decoding Complexity for Asynchronous Relay Networks
最近Li和Xia提出了一种基于Alamanti空时码和正交频分复用的无线中继网络传输方案，以对抗中继节点处的定时误差的影响。这种传输方案非常简单，并且对于任何数量的中继都可以实现2阶分集。由于其简单性，该方案被扩展到一个更一般的传输方案，可以实现充分的合作多样性的任何数量的中继。的分布式空时码（DSTC）结构，承认其应用在建议的传输方案的条件被确定，并指出，最近提出的全分集四组可解码的DSTC预编码坐标交织正交设计和扩展Clifford代数满足这些条件。然后，它示出了如何在源差分编码可以与所提出的传输方案相结合，以达到一个新的传输方案，可以实现完全的合作分集在异步无线中继网络中没有信道信息，也没有定时误差的知识在目的节点。最后给出了适用于这种二次幂中继传输方案的四种分组可译码分布式差分空时码。
2007-09-18 cs.IT math.IT
On the Diversity Order and Coding Gain of Multi-Source Multi-Relay Cooperative Wireless Networks with Binary Network Coding
研究了一种采用二进制调制和二进制网络编码的多源多中继协作无线网络。系统模型包括：i）中继站处的解调转发协议，其中转发接收到的分组而不管它们的可靠性;以及ii）目的地处的最大似然最优解调器，其考虑中继站处可能的解调错误。推导出了端到端错误概率的渐近紧闭表达式，该表达式清晰地反映了每个信源的分集阶数和编码增益。与文献中的其他论文不同，所提出的框架具有三个主要的可区分的特征：i）它对一般网络拓扑和任意二进制编码向量是有用的; ii）它显示了网络编码和两跳转发协议如何影响分集阶数和编码增益;以及ii）它考虑了现实的衰落信道和中继处的解调误差。该框架提供了三个主要结论：i）每个源实现等于网络码的分离向量的分集阶数; ii）每个源的编码增益随着中继处的混合分组的数量而减小;以及iii）如果目的地不能考虑中继处的解调错误，则其损失了大约一半的分集阶数。
2012-04-23 cs.IT math.IT
Alternative Awaiting and Broadcast for Two-Way Relay Fading Channels
我们研究了一个双向中继（TWR）衰落信道中，两个源节点希望交换信息的帮助下的中继节点。给定传统的TWR协议，已知两个方向上的传输速率受到具有较低容量的跳的限制，即，上行链路和下行链路之间的最小操作。在本文中，我们提出了一种新的传输协议，命名为交替等待和广播（AAB），以消除在TWR衰落信道中的最小操作。分析了AAB协议的工作原理、遍历和容量的新上界以及信号传输平均时延的收敛性。数值结果表明：1）与传统的TWR协议相比，AAB协议显著提高了可实现的遍历和速率（ESR）; 2）考虑了系统服务（SS）的平均时延，AAB协议的平均速率（ESR）比传统的TWR协议有了明显的提高;（在源缓冲器中），由所提出的AAB协议引起的ST的平均延迟非常小并且可以忽略。
2013-02-03 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
Differential Distributed Space-Time Coding with Imperfect Synchronization in Frequency-Selective Channels
差分分布式空时编码（D-DSTC）是一种在无线中继网络中，在信道信息不确定的情况下提高分集度的协作传输技术。传统上，假设信道是平坦衰落的，并且中继在符号级完全同步。然而，由于宽带系统中的延迟扩展和中继网络的分布式特性，这些假设可能会被违反。因此，可能出现符号间干扰（ISI）。本文提出了一种新的差分编码和解码过程的D-DSTC系统中的多个中继慢频率选择性衰落信道的不完美同步。所提出的方法克服了由频率选择性引起的ISI，并且对同步错误具有鲁棒性，同时不需要中继站和目的地处的任何信道信息。此外，最大可能的多样性与类似的传统的D-DSTC的解码复杂度被获得。仿真结果显示了所提出的方法在各种情况下的性能。
2014-11-16 cs.IT math.IT
Network-Level Cooperative Protocols for Wireless Multicasting: Stable Throughput Analysis and Use of Network Coding
本文研究了多播协作无线网络中中继节点的网络编码对稳定吞吐率的影响。与传统的物理层协作协议相比，该协议采用网络级协作，并在中继节点采用随机线性网络编码。假设业务是突发的，中继节点在源静默期间转发其分组，这允许更好地利用信道资源。我们的研究结果表明，合作将导致更高的稳定吞吐率比传统的重传策略，并在中继使用随机线性网络编码可以进一步增加稳定的吞吐量，增加网络编码字段的大小或数量的数据包进行编码。
2010-08-31 cs.IT math.IT
On Compress-Forward without Wyner-Ziv Binning for Relay Networks
噪声网络编码是Lim，Kim，El Gamal和Chung等人最近提出的一种适用于一般多源网络的编码方法。该方案建立在压缩转发（CF）中继，但涉及三个新的想法，即没有Wyner-Ziv分箱，放松同时解码和消息重复。在本文中，使用双向中继信道作为底层的例子，我们分析了这些想法的中继网络的可达速率区域的影响。首先，CF没有装仓，但与联合解码的消息和压缩索引可以实现一个更大的速率区域比原来的CF方案的多目的地中继网络。在合并和连续解码的情况下，每个中继站处的压缩率受到从中继站到目的地的最弱链路的约束;但是在没有合并的情况下，该约束被放松。第二，在不唯一解码压缩索引的情况下同时解码所有块上的所有消息可以完全去除对压缩率的约束，但是仍然受到消息块边界效应的影响。第三，消息重复是必要的，以克服这种边界效应，并实现多源网络的噪声网络编码区。随着重复次数的增加，速率区域扩大。我们还应用CF没有binning专门的单向和双向中继信道，并详细分析了速率区域。对于单向中继信道，它实现了与原始CF和噪声网络编码相同的速率，但只有1个块解码延迟。对于双向中继信道，我们推导出明确的信道条件，在高斯和衰落的情况下，CF没有合并，以实现相同的速率区域或总速率的噪声网络编码。这些分析可能是呼吁实际的实现，因为在CF的编码和解码延迟较短，没有合并。
2011-11-10 cs.IT math.IT
A Quantum Multiparty Packing Lemma and the Relay Channel
在量子系统中对经典信息进行最佳编码是量子信息理论最古老和最基本的挑战之一。Holevo的界限对这种编码设置了一个严格的上限，而Holevo-Schumacher-Westmoreland（HSW）定理则解决了一个给定的量子系统可以“打包”多少经典信息的问题。在这篇文章中，我们使用Sen最近的量子联合典型性结果来证明一个推广HSW定理的一次性多方量子包装引理。引理被设计成容易地适用于许多网络通信场景。作为一个例子，我们用它来直接获得量子概括的中继信道的著名的经典编码方案：多跳，相干多跳，解码转发，部分解码转发。我们提供有限块长度和渐近结果，后者匹配现有的经典公式。考虑到经典包装引理在网络信息论中的关键作用，我们的包装引理应该有助于打开直接量子推广的领域。
2020-05-26 cs.IT math-ph math.IT
Myopic Coding in Multiple Relay Channels
在本文中，我们调查可实现的数据传输速率从源到汇通过多个中继网络。我们考虑近视编码，这是一种受约束的通信策略，其中每个节点只有网络的局部视图，这意味着节点只能向相邻节点发送和解码。我们将其与全知编码进行比较，在全知编码中，每个节点都有网络的全局视图，所有节点都可以合作。以高斯信道为例，我们发现，当节点在低功率下传输时，两跳近视编码可实现的速率与五节点多中继信道中的全知编码一样大，接近六节点多中继信道中的全知编码。这些结果表明，我们可以做本地编码和合作，而不会损害太多的传输速率。实际上，近视编码方案对拓扑变化更鲁棒，因为当远程节点处存在变化时，节点处的编码和解码不受影响。此外，近视编码减轻了全知编码的高计算复杂性和大缓冲器/存储器要求。
2005-08-17 cs.IT math.IT
Fast Algorithm for Finding Unicast Capacity of Linear Deterministic Wireless Relay Networks
由Avestimehr、Diggavi和Tse '07提出的无线中继网络的确定性信道模型已经捕获了无线通信的广播和推理性质，并且已经广泛用于近似无线中继网络的容量。将最大流最小割定理推广到线性确定性无线中继网络中，并将线性确定性无线中继网络的单播容量刻画为描述源-目的割的所有二进制邻接矩阵的最小秩，这些邻接矩阵的个数随网络规模呈指数增长.在本文中，我们开发了一个快速算法，找到线性确定性无线中继网络的单播容量的最大数量的线性无关路径使用路径增强的思想。我们开发了一种改进的深度优先搜索算法，为线性确定性中继网络找到线性独立的路径，其总数被证明等于底层网络的单播容量。我们的算法的结果提出了一个容量实现的传输策略与一位长度的线性编码的中继节点在有关的线性确定性无线中继网络。文中给出了算法在一般情况下的正确性证明。此外，我们的算法具有由$O(|{\cal{V}}_x|\cdot C^4+d\cdot |{\cal{V}}_x|\cdot C^3)$界定的计算复杂性，这表明了对Amaudruz和Fragouli（其复杂度由$O(M\cdot |{\cal{E}}|\cdot C^5)$与$M\geq d$和$|{\cal{E}}|\geq|{\cal{V}}_x|$界定）以及Yazdi和Savari（其复杂度由$O(L^8\cdot M^{12}\cdot h_0^3+L\cdot M^6\c…
2009-09-30 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
Capacity of a Class of Linear Binary Field Multi-source Relay Networks
多源无线中继网络容量域的刻画是网络信息论的基本问题之一。然而，当网络中存在多个源-目的地（S-D）对时，由于用户间干扰，该问题是相当具有挑战性的。通过研究一类特殊的网络，我们证明了容量是可以找到的，即研究了一个具有时变信道的分层线性二进制域网络，它是一个反映无线通信广播、干扰和衰落特性的简化模型。我们观察到，衰落可以发挥重要作用，有效地减轻用户间干扰的单跳和多跳网络。我们提出了新的编码和中继方案与随机信道配对，利用这样的信道变化，并得出其可实现的速率。通过与割集上界的比较，可以刻画某些信道分布和网络拓扑下单跳网络的容量域和多跳网络的总容量.对于这些类，我们表明，容量区域或总和容量可以解释为最大流最小割定理。
2011-02-24 cs.IT math.IT
Differential Distributed Space-Time Coding with Imperfect Synchronization
差分分布式空时编码（D-DSTC）被认为是在信道信息缺失的情况下提高协作通信系统分集度和数据速率的有效方法。然而，传统上，假设中继在符号级完全同步。在实践中，由于中继网络的分布式特性，这个假设很容易被违反。本文提出了一种新的差分编码和解码过程中的D-DSTC系统的两个继电器。所提出的方法是强大的同步错误，并不需要在目的地的任何信道信息。此外，最大可能的多样性和符号的符号解码。仿真结果表明，所提出的方法的性能，各种同步误差和事实，我们的算法是不敏感的同步误差。
2014-07-24 cs.IT math.IT
Partial Decode-Forward Binning Schemes for the Causal Cognitive Relay Channels
因果认知中继信道（CRC）具有两个发送者-接收者对，其中第二发送者从第一发送者因果地获得信息并辅助两个发送者的传输。在本文中，我们研究了全双工和半双工模式。在每一种模式下，我们提出了两个新的编码方案相继建立在另一个说明不同的编码技术的影响。第一种方案称为部分解码前向装仓（PDF-binning），其结合了部分解码前向中继和Gelfand-Pinsker装仓的思想。第二种方案称为Han-Kobayashi部分解码-前向合并（HK-PDF-binning），其通过进一步的分裂率和应用叠加编码、条件合并和松弛联合解码将PDF合并与Han-Kobayashi编码相结合。在这两种方案中，第二发送方解码来自第一发送方的消息的一部分，然后使用Gelfand-Pinsker分箱技术对解码的码字进行分箱，但是以允许状态无效和转发的方式。对于高斯信道，这种PDF分箱本质上是发射信号与分箱状态之间的相关性，其包含传统的脏纸编码分箱作为该相关因子为零时的特殊情况。我们还提供了封闭形式的最佳装箱参数为每个方案。两阶段半双工方案通过去除块马尔可夫编码、在不同阶段发送不同的消息部分以及在两个阶段应用联合解码而从全双工方案适应。分析表明，在这两种模式下的HK-PDF-binning方案涵盖了Han-Kobayashi速率区域，并实现了第一发送方的部分解码转发中继速率和第二发送方的无干扰速率。此外，该方案优于所有现…
2011-12-07 cs.IT math.IT
Strategic Communication via Cascade Multiple Description Network
在分散决策问题中，代理人根据本地可用的信息和其他代理人的决策规则或策略的知识来选择他们的行动。我们考虑一个三节点级联网络的编码器，一个中继和一个解码器，具有不同的目标捕获的成本函数。在这样的级联网络中，智能体依次选择各自的策略，作为对前一个智能体策略的响应，并以某种方式影响网络中后一个智能体的决策。我们假设编码器在通信发生之前提交一个策略。一旦编码策略被揭示，中继器就提交一个策略并揭示它。通信开始，源序列被提取并由编码器和中继器处理。然后，解码器观察符号序列，相应地更新其贝叶斯后验信念，并采取最佳行动。这是博弈论文献中贝叶斯说服问题的延伸。在这项工作中，我们提供了一个信息理论的方法来研究通过三节点级联网络的战略沟通的基本限制。我们的目标是描述编码器，中继器和解码器的最优策略，并研究编码器的最小长期成本函数的渐近行为。
2022-10-02 cs.IT math.IT
Slepian-Wolf Coding over Cooperative Networks
我们提出了一组相关的源多播合作网络的充分条件。我们提出了联合源Wyner-Ziv编码/滑动窗口解码方案，其中每个接收器考虑其他节点的有序分区。根据这个方案，我们得到了一组可行性约束的每个有序分区。利用几何方法的一个结果得到了充分条件，从而统一了不同序分拆的结果。我们观察到这些充分条件确实是Aref网络的必要条件。作为主要结果的结果，我们得到了一个可实现的速率区域的网络组播需求。此外，我们推导出一个双向中继网络，其中两个节点要通过中继网络进行通信的可并行性结果。
2009-01-15 cs.IT math.IT
Detection and Performance Analysis for Non-Coherent DF Relay Networks with Optimized Generalized Differential Modulation
研究了具有$N$并行解码转发（DF）中继的中继网络的检测和性能分析问题。由于这种网络的分布式特性，它实际上是非常具有挑战性的，以满足瞬时信道状态信息的相干检测的要求。为了绕过这一要求，我们考虑使用非相干DF中继的基础上的广义差分调制（GDM）计划，其中传输功率分配的$M$ -ary相移键控符号时，利用差分编码。在本文中，提出了一种新的检测器在这样的非相干DF中继网络的目的地。它是最先进检测器的精确近似，称为几乎最大似然检测器（AMLD），但检测复杂度从$\mathcal{O}(M^2N)$显著降低到$\mathcal{O}(MN)$。通过对主要误差项的描述，我们得到了精确的符号出错率（SER）近似表达式。在此基础上，进一步设计了GDM的优化功率分配方案。我们的模拟表明，所提出的非相干方案可以执行接近相干对应的块长度的增加。此外，我们证明了所提出的检测器和AMLD的分集阶数正好是$\lceil N/2 \rceil + 1$。大量的仿真结果进一步验证了我们的结果在各种情况下的准确性。
2020-08-23 cs.IT cs.PF eess.SP
Noisy Network Coding with Partial DF
在本文中，我们提出了一个嘈杂的网络编码集成部分解码和转发中继单源多播离散无记忆网络（DMN的）。我们的编码方案推广了部分解码压缩和转发方案（定理7）的封面和El Gamal。这是第一次将该定理推广到DMN，使得每个中继同时执行部分解码转发和压缩转发。我们的编码方案同时推广了Lim，Kim，El Gamal和Chung的噪声网络编码和Lim，Kim和Kim的分布式解码和转发。由于这两种方案在编码和解码策略上固有的不兼容性，因此将它们结合起来并不容易。我们解决这个问题，通过发送相同的长消息在多个块的源，并在同一时间，让源找到辅助覆盖索引，携带信息的消息同时在所有块。
2015-05-20 cs.IT math.IT
Mobile Lattice-Coded Physical-Layer Network Coding With Practical Channel Alignment
物理层网络编码（PNC）是一种利用重叠传输来提高无线中继网络吞吐量的通信模式。PNC研究的一个高潮是从理论上证明了利用格码的PNC可以接近双向中继网络（TWRN）的信息论容量，其中两个端节点通过中继节点进行通信。容量不能通过时分或直接网络编码的常规方法来实现。然而，许多实际的挑战，仍然有待解决之前，格编码PNC的全部潜力可以实现。两大挑战是：为了在格型编码PNC中获得良好的性能，同时发送节点的信道必须对齐;为了使格型编码PNC实用，必须降低发送器处的格型编码和接收器处的格型解码的复杂性。我们解决这些挑战，并实现了第一格编码的PNC系统的软件定义的无线电平台。具体来说，我们设计并实现了一个低开销的信道预编码系统，准确地对齐分布式节点的信道。在我们的实现中，节点只使用低成本的温度补偿振荡器-随之而来的挑战是，与使用昂贵的振荡器相比，必须更频繁、更准确地进行信道对齐。低开销和精确的信道对准通过以下方式实现：（1）在FPGA上实现的信道预编码系统，以实现信道状态信息的快速反馈;（2）高精度的载波频率偏移估计方法;以及（3）部分反馈信道估计方法，其显著减少从接收机到发射机的反馈信息，用于在发射机处进行信道预编码。为了降低格编码和解码的复杂性，我们采用低密度格码用于PNC系统。
2017-08-22 cs.IT cs.NI math.IT
Combinatiorial Algorithms for Wireless Information Flow
描述无线中继网络的单播容量是信息论中一个长期存在的问题。由于无线信道固有地广播信号并且在传输之间存在干扰，所以由于在网络中引起的复杂信号交互而出现困难。最近，Avestimehr，Diggavi和Tse提出了一种线性确定性模型，该模型考虑了无线信道的共享特性，重点关注信号相互作用而不是背景噪声。他们将图的最小割最大流定理推广到确定性信道的网络，并证明了容量可以使用信息理论工具来实现。他们表明，在这种情况下，最小割的值是描述源-目的地割的所有邻接矩阵的最小秩。在本文中，我们开发了一个多项式时间算法，发现中继编码策略，以实现线性确定性（无线）网络中的最小割值，单播连接的情况下。我们的算法关键使用信道之间的线性独立的概念来计算容量在多项式时间。此外，我们可以通过在中间结点使用非常简单的单符号处理来实现容量，从而建设性地产生有限长度策略，其实现线性确定性（无线）中继网络的单播容量。
2009-09-25 cs.DS cs.IT math.IT
Hybrid Coding: An Interface for Joint Source-Channel Coding and Network Communication
在多址信道上传输相关信源的背景下，提出了一种信源-信道编码联合编码的新方法。类似于分离架构，在该方法中的联合信源-信道编码系统架构是模块化的，由此信源编码和信道解码操作被解耦。然而，与分离架构不同，相同的码字用于信源编码和信道编码两者，这允许所得到的混合编码方案实现最佳已知的联合信源-信道编码方案的性能。文中还讨论了该结构在中继通信中的应用。
2013-06-03 cs.IT math.IT
An Algebraic Approach to Physical-Layer Network Coding
研究了通过格划分设计新的物理层网络编码方案的问题。建立在最近的工作由Nazer和Gastpar，谁证明了其渐近增益使用信息理论的工具，我们采取代数方法来显示其潜力在非渐近设置。我们首先涉及Nazer-Gastpar的方法的基本定理的基本理想域上的生成模。基于这种联系，我们推广了它们的码构造，简化了它们的编码和译码方法。这不仅提供了对他们方法的透明理解，更重要的是，它为设计高效实用的PNC方案提供了机会。最后，我们将我们的PNC框架应用于高斯中继网络，并证明了它比传统PNC方案的优势。
2010-05-15 cs.IT math.IT
Cut-Set Bounds for Networks with Zero-Delay Nodes
在网络中，如果节点对每个发送符号的编码仅涉及在发送发送符号的时隙之前获得的接收符号（因此在时隙中发送的发送符号不能依赖于在相同时隙中获得的接收符号），则节点被称为招致延迟。如果节点在时隙中获得的接收符号可用于对在相同时隙中发送的发送符号进行编码，则节点被称为不引起延迟。在经典模型下，离散无记忆网络（DMN）中的每个节点都具有单位时延，并且DMN的容量域满足著名的割集外界。在本文中，我们提出了一个广义模型的DMN中的一些节点可能不会产生延迟。在我们的推广模型下，我们得到了一个新的割集外界，它被证明是紧的一些两个节点的DMN和Subdurable现有的因果中继网络的割集界。此外，我们建立了广义模型下的另一个截集外界的正延迟区域-可达率元组的约束下，每个节点都招致延迟的集合。我们利用正延迟区域的割集界证明了在广义模型下，对于某些两节点DMN，正延迟区域严格小于容量区域。
2015-02-12 cs.IT math.IT
Myopic Coding in Multiterminal Networks
本文研究了多终端网络中协作和可达速率之间的相互作用。协作是指节点共同工作以向目的地中继数据的过程。在可实现的信息传输速率和合作水平之间存在固有的权衡，这由涉及多少节点以及节点如何编码/解码数据来确定。我们通过研究多终端网络中数据传输的基于信息论解码转发的编码策略来说明这种权衡。解码转发策略通常在全知编码的上下文中讨论，其中网络中的所有节点在编码和解码方面都完全相互合作。在本文中，我们研究近视编码，其中每个节点只与几个相邻节点合作。我们表明，近视解码转发的可实现的速率可以大的全知解码转发在低信噪比制度。我们还表明，当每个节点只有几个合作的邻居，增加一个节点到合作的传输速率显着增加。此外，我们表明，近视解码转发可以实现非零速率的网络规模增长没有约束。
2008-06-30 cs.IT math.IT
Myopic Coding in Wireless Networks
我们研究了通过多中继网络从源到汇的数据传输的可达速率。我们研究了全知编码，其中所有节点都被认为是在每个节点的编码设计可实现的速率。我们发现，当最大化可实现的速率时，并非所有节点都需要在编码和解码方面与所有其他节点“合作”。这导致我们提出一个约束网络，每个节点在编码和解码过程中只考虑几个相邻节点。我们称之为近视编码，并计算近视编码可达到的速率。我们的例子表明，当节点在低信噪比下传输，这些速率是接近全知编码，当网络是不受约束的。这表明，对网络的短视看法可能与全球观点一样好。此外，近视编码具有对拓扑变化更鲁棒的实际优点。它还减轻了全知编码方案的高计算复杂性和大缓冲器/存储器要求。
2006-04-25 cs.IT math.IT
Batched Sparse Codes
与路由相比，网络编码可以显著提高存在丢包的通信网络的传输速率。然而，使用网络编码通常在网络设备和终端中引起高的计算和存储成本。例如，一些网络编码方案要求中间网络节点的计算和/或存储容量随着用于传输的分组的数量线性地增加，使得这样的方案难以在仅具有恒定计算和存储容量的类似路由器的设备中实现。在本文中，我们介绍批稀疏码（BATS码），它使数字喷泉的方法来解决上述问题。BATS码是一种由外码和内码组成的编码方案。外码是喷泉码的矩阵生成。它与在中间网络节点处包括随机线性编码的内码一起工作。BATS码保留了喷泉码的无码率和低编解码复杂度等理想特性。应用BATS码所需的中间网络节点的计算和存储容量与用于传输的分组的数量无关。针对单播网络、双向中继网络、树型网络、一类三层网络和蝶型网络，设计了几乎达到容量的BATS码方案。对于一般的网络，在不同的优化准则下，接收节点的保证解码速率可以得到。
2014-02-06 cs.IT math.IT
