Divide-and-conquer：两对双向高斯中继网络容量的探讨

OFDM双向解码转发中继的QoS-Aware传输策略

QoS-Aware Transmission Policies for OFDM Bidirectional Decode-and-Forward Relaying

双向中继可以显著提高中继辅助双向通信中的频谱效率。然而，基于正交频分复用（OFDM）的双向解码转发（DF）中继系统的优点和灵活的结构却很少被利用。此外，大多数现有的工作没有考虑双向中继的服务质量（QoS）供应。在本文中，我们考虑基于OFDM的双向传输，其中一对用户交换信息，或没有一个DF中继的协助。每个用户可以通过三种传输模式进行通信：直接传输、单向中继和双向中继。我们共同优化的传输策略，包括功率分配，传输模式选择，和子载波分配最大化的加权和速率的两个用户与不同的服务质量（QoS）保证。我们制定的联合优化问题作为一个混合整数规划问题。通过使用对偶方法，我们有效地解决了问题的渐近最优的方式。此外，我们推导了并行信道中双向DF中继的容量域。仿真结果表明，与传统的资源分配方案相比，本文提出的资源分配方案能够显著提高系统性能。通过全面的模拟也提供了一些有趣的见解。

两相双向继电保护的广播容量域

Broadcast Capacity Region of Two-Phase Bidirectional Relaying

在三节点网络中，半双工中继节点利用频谱高效的两阶段协议实现两个节点之间的双向通信。在第一阶段中，两个节点将它们的消息发送到中继节点，中继节点解码消息并在第二阶段中广播重新编码的合成。在这项工作中，我们确定广播阶段的容量区域。在这种情况下，每个接收节点都有关于发送给另一个节点的消息的完整信息。所得到的两阶段双向中继的可实现速率的集合包括可以通过在中继节点处对解码的消息应用XOR来实现的区域。我们还证明了强逆的最大错误概率，并表明，这意味着相对于平均错误概率定义的$[\eps_1,\eps_2]$容量区域是恒定的小值的错误参数$\eps_1$，$\eps_2$。

Wireless Bidirectional Relaying using Physical Layer Network Coding with Heterogeneous PSK Modulation

In bidirectional relaying using Physical Layer Network Coding (PLNC), it is generally assumed that users employ same modulation schemes in the Multiple Access phase. However, as observed by Zhang et al., it may not be desirable for the users to always use the same modulation schemes, particularly when user-relay channels are not equally strong. Such a scheme is called Heterogeneous PLNC. However, the approach in [1] uses the computationally intensive Closest Neighbour Clustering (CNC) algorithm to find the network coding maps to be applied at the relay. Also, the treatment is specific to certa…

双向中继信道的改进Levenberg-Marquardt方法

A Modified Levenberg-Marquardt Method for the Bidirectional Relay Channel

本文提出了一种优化方法，由多个双向链路的双向放大转发中继系统。希望提高系统的公平性。所有用户对通过具有多个天线的一个中继站交换信息。由于向所有用户进行联合传输，用户之间会受到相互干扰。干扰的减轻可以通过最大-最小公平预编码优化来实现，其中中继受到总和功率约束。由此产生的优化问题是非凸的。本文提出了一种新的迭代和低复杂度的方法的基础上修改的Levenberg-Marquardt方法找到近最优解。所提出的方法找到解决方案接近标准的凸求解器为基础的松弛方法。

双向缓冲器辅助中继信道在阻塞衰落下的速率可变区

Achievable Rate Region of the Bidirectional Buffer-Aided Relay Channel with Block Fading

双向中继信道是一种简单而又基本实用的网络结构，其中两个用户通过一个中继节点进行通信。在本文中，我们考虑块衰落双向中继信道，并提出有效的传输策略，利用信道的块衰落特性。因此，我们考虑解码和转发中继，并假设两个用户之间的直接链接是不存在的。我们的目标是长期可实现的速率区域的特点，并制定协议，实现所获得的速率区域的所有点。具体地，在双向中继信道中，存在六种可能的传输模式：四种点对点模式（用户1到中继、用户2到中继、中继到用户1、中继到用户2）、多址模式（两个用户到中继）和广播模式（中继到两个用户）。大多数现有的协议假设使用上述传输模式的子集的固定调度。出于这种限制，我们开发的协议不限于遵守预定义的时间表使用的传输模式。实际上，该协议根据所涉及链路的瞬时信道状态信息（CSI），在每个时隙中选择最优传输模式，以最大化长期可达速率区域。因此，我们考虑两种不同类型的发射功率约束：1）针对所有节点的联合长期功率约束，以及2）针对每个节点的固定发射功率。此外，为了能够使用非预定义的调度进行传输模式选择，中继器必须配备有两个缓冲器，用于存储从两个用户接收的信息。由于数据缓冲增加了端到端的延迟，我们考虑延迟无约束和延迟约束的文件传输。

双向随机中继网络编码的分集复用折衷

Diversity-Multiplexing Tradeoff of Network Coding with Bidirectional Random Relaying

本文提出了一种基于双向随机中继集的分集复用折衷（DMT）算法，其中所有节点的分布是一个平稳的泊松点过程。这是DMT的非平凡扩展，因为它需要考虑中继节点的合作（或缺乏合作）、业务模式以及前向和反向业务方向之间的时间分配。然后，我们使用这种权衡比较传统的时分多跳（TDMH）和网络编码（NC）的DMT。我们的主要结果是推导出的DMT为TDMH和NC。令人惊讶的是，这表明，如果中继节点协作，则NC并不总是具有比TDMH更好的DMT，因为难以同时实现两个源节点的双向发射分集。事实上，对于某些业务模式，由于前向和反向传输方向之间的次优时间分配，NC可能具有更差的DMT。

信道增益不对称的安全双向中继嵌套格码

Nested Lattice Codes for Secure Bidirectional Relaying with Asymmetric Channel Gains

安全双向中继的基本问题涉及两个用户谁想要交换消息通过中间的“诚实，但好奇”中继节点。用户之间没有直接的链接，所有通信都必须通过中继节点进行。用户节点和中继之间的链路是具有高斯噪声的无线链路。要求用户的消息对中继保持安全。在以前的工作中，我们提出了基于嵌套格的编码方案，假设从两个用户节点到中继的信道增益是相同的。我们还分析了使用我们的编码方案进行安全可靠的消息交换的功率速率权衡。在本文中，我们扩展我们以前的工作的情况下，当信道增益不一定是相同的，并且已知的中继节点，但可能不对用户。我们表明，使用我们的计划，完美的保密性，可以得到只有某些值的信道增益，并分析在这些情况下的功率速率权衡。我们也对我们的强安全方案进行了类似的观察。

双向缓冲辅助中继网络中的自适应模式选择和功率分配

Adaptive Mode Selection and Power Allocation in Bidirectional Buffer-aided Relay Networks

在本文中，我们考虑的问题和速率最大化的双向中继网络中的衰落。由此，用户1和用户2仅通过中继器彼此通信，即，用户1和用户2之间的直接链接不存在。在该网络中，存在六种可能的传输模式：四种点对点模式（用户1到中继、用户2到中继、中继到用户1、中继到用户2）、多址模式（两个用户到中继）和广播模式（中继到两个用户）。大多数现有的协议假设使用上述传输模式的子集的固定调度，因此，总和速率受到与每个时隙中的中继相关联的最弱链路的容量的限制。出于这种限制，我们开发了一个协议，它不限于遵守预定义的时间表使用的传输模式。因此，可以基于所涉及链路的瞬时信道状态信息（CSI）自适应地使用双向中继网络的所有传输模式。为此，中继器必须配备有两个缓冲器，用于分别存储从用户1和2接收的信息。对于所考虑的网络，给定所有节点的总平均功率预算，我们联合优化的传输模式选择和功率分配的基础上，在每个时隙的瞬时CSI和速率最大化。仿真结果表明，所提出的协议优于现有的协议的所有信噪比（SNR）。具体来说，我们获得了相当大的增益在低信噪比由于自适应功率分配和高信噪比由于自适应模式选择。

具有MIMO中继的双向多对网络：波束成形策略和无对偶性

Bidirectional multi-pair network with a MIMO relay: Beamforming strategies and lack of duality

我们解决了多用户中继网络的问题，其中多个单天线节点对希望通过使用多天线中继节点交换信息。由于中继的半双工约束，信息交换分两步进行。在第一步中，节点将它们的数据发送到中继站，而在第二步中，中继站通过使用线性和非线性预编码策略来广播数据。本文重点介绍了第二步。我们首先考虑的问题，最大限度地提高可实现的整体速率使用线性和脏纸型预编码策略在中继。然后，我们考虑在中继站使用相同的策略，以最小化总功率的中继站受到个人的SINR约束。我们表明，下行链路-上行链路的二元性不适用于这里考虑的设置，这是一个有点令人惊讶的结果。我们还表明，在单对情况下是最佳的波束形成策略在多对情况下，实际相关的SNR表现非常好。数值模拟的结果表明。

三相固定速率双向DF保护的最优功率分配

Optimal Power Allocation for Three-phase Bidirectional DF Relaying with Fixed Rates

携带延迟敏感信息（诸如语音和/或视频信号）的无线系统通常以固定的数据率进行传输，但是可能偶尔遭受由衰落信道的随机特性引起的传输中断。如果发射机具有可用的瞬时信道状态信息（CSI），则它可以通过利用功率分配来补偿这些中断的显著部分。在本文中，我们考虑了传统的双跳双向解码转发（DF）中继系统的最优功率分配与三相传输协议。所提出的策略最小化的平均功率消耗的终端节点和中继，受到一些最大允许的系统中断概率（OP），或等效地，最小化的系统OP，同时满足平均功率约束在终端节点和中继。我们表明，在建议的功率分配方案，终端节点和继电器调整其输出功率所需的最低水平，以避免停电，但有时会沉默，以节省电力，延长其寿命。对于所提出的方案，端节点使用其各自的源中继链路的瞬时CSI，并且中继使用两个链路的瞬时CSI。

不完全信道状态信息下双向AF中继选择的容量分析

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。

利用全双工双向继电器实现蝶形网络的净反馈增益

Achieving Net Feedback Gain in the Butterfly Network with a Full-Duplex Bidirectional Relay

一个对称蝶形网络（BFN）与全双工继电器工作在一个双向的反馈方式被认为是。该网络与各种无线网络相关，包括处理小区边缘用户的蜂窝系统。基于割集理论和合作论导出了一般无记忆反馈BFN容量域的上界，并将其应用于具有实源反馈的线性确定性BFN.它示出的上界是可实现的计算转发策略和经典的解码和转发策略的组合，从而充分表征的容量区域。结果表明，净率增益是可能的，在某些参数制度。

高斯MIMO双向广播信道的容量

Capacity of Gaussian MIMO Bidirectional Broadcast Channels

我们考虑三节点网络的广播阶段，其中中继节点使用频谱高效的两阶段解码和转发协议在两个节点之间建立双向通信。在第一阶段中，两个节点将它们的消息发送到中继节点。然后，中继节点解码消息，并在第二阶段中广播它们的重新编码的组成。我们考虑高斯MIMO信道，并确定第二阶段的容量区域，我们称之为高斯MIMO双向广播信道。

双向继电器的零误差函数计算

Zero-Error Function Computation through a Bidirectional Relay

我们考虑在三节点无线网络中的零误差函数计算。节点A和B分别观察$X$和$Y$，并且想要计算具有零误差的函数$f(X,Y)$。为了实现这一点，节点A和B分别以速率$R_A$和$R_B$向中继节点C发送消息。然后，中继器C以速率$R_C$向A和B广播消息，以帮助它们以零误差计算$f(X,Y)$。我们允许分组编码，并研究率三倍$(R_A,R_B,R_C)$是可行的区域。速率区域的特征在于在图着色的一些适当定义的概率图。我们给单字母的内部和外部界限，满足一些简单的例子。我们提供了一个充分条件下的联合分布$p_{XY}$中继也可以计算$f(X,Y)$，如果A和B可以计算它与零误差。

两相双向中继信道的广播经典-量子容量域

Broadcast Classical-Quantum Capacity Region of Two-Phase Bidirectional Relaying Channel

我们研究了一个三节点量子网络，该网络通过一个半双工中继节点实现两个节点之间的双向通信。解码转发协议用于分两个阶段执行通信。在第一阶段，两个节点的消息被发送到中继节点。在第二阶段中，中继节点向两个节点广播重新编码的合成。我们确定广播阶段的容量区域。

一种自适应模式选择的双向中继网络时延约束协议

A Delay-Constrained Protocol with Adaptive Mode Selection for Bidirectional Relay Networks

在本文中，我们考虑一个双向中继网络与半双工节点和块衰落的节点以固定的传输速率进行传输。因此，用户1和用户2仅经由中继节点交换信息，即，两个用户之间的直接链接不存在。最近，在[1]中，示出了在双向中继中通过最佳地选择传输模式或等效地选择节点的状态，即，基于所涉及的链路的质量在每个时隙中的发送、接收和静默状态。为了实现自适应传输模式选择，中继器必须配备有两个缓冲器，用于存储从两个用户接收的数据。然而，在[1]中提出的协议是延迟无约束的，并提供了一个上限的实际延迟约束协议的性能。在本文中，我们提出了一个启发式的，但有效的延迟约束协议，它可以接近性能上界报告[1]，即使在情况下，只有一个小的平均延迟是允许的。特别是，所提出的协议不仅考虑到所涉及的自适应模式选择的链路的瞬时质量，但也在缓冲区的队列的状态。通过分析队列状态的马尔可夫链，对所提出的时延约束协议的平均吞吐量和平均时延进行了评估。

双向中继网络的自适应模式选择--固定速率传输

Adaptive Mode Selection for Bidirectional Relay Networks -- Fixed Rate Transmission

在本文中，我们考虑的问题，总吞吐量最大化的双向中继网络块衰落。因此，用户1和用户2仅经由中继节点交换信息，即，两个用户之间的直接链接不存在。我们假设在发射机处的信道状态信息（CSIT）不可用和/或由于复杂性约束而在发射机处仅使用一个编码和调制方案。因此，无论信道状态信息（CSI）如何，节点都以固定的预定义速率进行发送。通常，网络中的节点可以在每个时隙中采取三种可能状态之一，即发送、接收和静默状态。大多数现有的协议假设一个固定的时间表的顺序的节点的状态。在本文中，我们放弃了限制有一个固定的和预定义的时间表，并提出了一个新的协议，在接收机（CSIR）的CSI的基础上，选择在每个时隙的节点的最佳状态，使总吞吐量最大化。为此，中继器必须配备有两个缓冲器，用于存储从两个用户接收的信息。数值结果表明，该协议显着优于现有的协议。

中继辅助双向OFDMA蜂窝网络的优化框架与图方法

Optimization Framework and Graph-Based Approach for Relay-Assisted Bidirectional OFDMA Cellular Networks

本文考虑了一种中继辅助的双向蜂窝网络，其中基站（BS）与每个移动站（MS）使用OFDMA的上行链路和下行链路进行通信。我们的目标是通过探索网络在各个维度（包括用户、子载波、中继和双向流量）的全部潜力来提高整体系统性能。在这项工作中，我们首先介绍了一种新的三时隙时分双工（TDD）传输协议。该协议统一了直接传输，单向中继和网络编码的双向中继之间的BS和每个MS.使用建议的三时隙TDD协议，然后，我们提出了一个优化的资源分配框架，以实现以下收益：合作分集（通过中继选择），网络编码增益（通过双向传输模式选择），和多用户分集（通过子载波分配）。我们将该问题表述为一个组合优化问题，它是NP完全的。为了使其更易于处理，我们采用了基于图的方法。我们首先建立了原问题与图论中的最大权团问题之间的等价关系。然后，采用基于任意蚁群优化（ACO）的元启发式算法在多项式时间内求解。仿真结果表明，该协议与蚁群优化算法一起显著提高了系统的总吞吐量。

Optimal Relaying Beamforming in Multiple Access Broadcast Channel (MABC) Bidirectional Cognitive Radio Networks in Presence of Interferers

In this paper, a general cognitive radio system consisting of a set of users with different level of spectrum access including two primary transceivers and several types of secondary users is considered. It is assumed that two secondary users operate based on an underlay model at the same frequency bandwidth and at the same time as the primary users based on a multiple access broadcast channel (MABC) bidirectional beamforming scheme. Other secondary users provide a relaying service to the primary users in exchange for the opportunity to send their messages towards their own destinations for a …

双向中继中的安全计算转发

Secure Compute-and-Forward in a Bidirectional Relay

我们考虑基本的双向中继问题，其中两个用户在无线网络中希望通过一个中间中继节点交换消息。在计算和转发策略中，中继使用由用户节点在高斯多址（MAC）信道中同时发送的符号的自然发生的和来计算两个消息的函数，并且在随后的广播阶段中将计算的函数值转发给用户节点。在本文中，我们研究的问题下，一个额外的安全约束，这要求每个用户的消息被保持安全的中继。我们考虑两种类型的安全约束：完美的保密性，其中所看到的中继的MAC信道输出是独立的每个用户的消息;和强保密性，这是一种形式的渐近独立。我们提出了一种基于嵌套格的编码方案，其主要特点是，给定一对满足一定的“善良”属性的嵌套格，我们可以明确地指定随机化的概率分布在编码器，以达到所需的安全标准。特别是，我们的编码方案保证完美或强大的保密性，即使在没有信道噪声。在信道中的噪声只影响在中继计算的可靠性，高斯噪声，我们得出可靠和安全的计算可实现的速率。我们还提出了一个应用程序，我们的方法的多跳线路网络中，一个源需要通过一系列的中间中继发送消息到目的地。

Function Computation through a Bidirectional Relay

We consider a function computation problem in a three node wireless network. Nodes A and B observe two correlated sources $X$ and $Y$ respectively, and want to compute a function $f(X,Y)$. To achieve this, nodes A and B send messages to a relay node C at rates $R_A$ and $R_B$ respectively. The relay C then broadcasts a message to A and B at rate $R_C$. We allow block coding, and study the achievable region of rate triples under both zero-error and $ε$-error. As a preparation, we first consider a broadcast network from the relay to A and B. A and B have side information $X$ and $Y$ respectively…

Source and Physical-Layer Network Coding for Correlated Two-Way Relaying

In this paper, we study a half-duplex two-way relay channel (TWRC) with correlated sources exchanging bidirectional information. In the case, when both sources have the knowledge of correlation statistics, a source compression with physical-layer network coding (SCPNC) scheme is proposed to perform the distributed compression at each source node. When only the relay has the knowledge of correlation statistics, we propose a relay compression with physical-layer network coding (RCPNC) scheme to compress the bidirectional messages at the relay. The closed-form block error rate (BLER) expressions …

Decision-Feedback Detection for Bidirectional Molecular Relaying with Direct Links

In this paper, we consider bidirectional relaying between two diffusion-based molecular transceivers (bio-nodes). As opposed to existing literature, we incorporate the effect of direct diffusion links between the nodes and leverage it to improve performance. Assuming network coding type operation at the relay, we devise a detection strategy, based on the maximum-likelihood principle, that combines the signal received from the relay and that received from the direct link. At the same time, since a diffusion-based molecular communication channel is characterized by high inter-symbol interference…

On the DoF of Two-way $2\times2\times2$ Relay Networks with or without Relay Caching

Two-way relay is potentially an effective approach to spectrum sharing and aggregation by allowing simultaneous bidirectional transmissions between source-destinations pairs. This paper studies the two-way $2\times2\times2$ relay network, a class of four-unicast networks, where there are four source/destination nodes and two relay nodes, with each source sending a message to its destination. We show that without relay caching the total degrees of freedom (DoF) is bounded from above by $8/3$, indicating that bidirectional links do not double the DoF (It is known that the total DoF of one-way $2…

确定性多对双向中继网络的容量域

Capacity region of the deterministic multi-pair bi-directional relay network

本文研究了多对双向（或双向）无线中继网络的容量域，其中一个中继节点促进多对用户之间的通信。该网络是一个推广的众所周知的双向中继信道，我们只有一对用户。我们研究这个问题的背景下，确定性的信道相互作用模型，消除了信道噪声，使我们能够专注于信号之间的相互作用。我们的特点是该网络的容量区域时，中继操作在全双工模式或半双工模式（与非自适应中继传输调度）。在这两种情况下，我们表明，割集上界是紧的，相当有趣的是，容量区域是通过一个简单的方程转发策略。

无线双向中继与拉丁方

Wireless Bidirectional Relaying and Latin Squares

针对物理层网络编码双向中继场景，考虑了采用两个阶段的协议的调制方案的设计：多址（MA）阶段和广播（BC）阶段。Koike-Akino等人观察到，根据信道条件自适应地改变在中继器处使用的网络编码映射极大地降低了在MA阶段期间在中继器处发生的多址干扰的影响，并且所有这些网络编码映射应当满足称为{ \it排他性定律}的要求。我们强调的问题与小池秋野等人提出的方案，并提出了一个方案，解决了这些问题。我们证明了每个满足排他律的网络编码映射都可以用拉丁方表示，反之亦然，并且利用这种关系可以得到满足排他律的网络编码映射.对于给定的一组参数，使用拉丁方的结构特性，找到所有需要的映射的问题被简化为找到一个小的$M-$ PSK星座的映射集。这是使用同位素和转置拉丁方的概念来实现的。即使，部分填充的$M \times M$拉丁广场使用$M$符号的可完成性是一个开放的问题，两个特定的情况下，这样的完成总是可能的识别和明确的施工程序提供。使用第一过程构造的拉丁方有助于减少所使用的网络编码图的总数。第二个过程有助于从为$M/2$-PSK信号集获得的拉丁方构造用于$M$-PSK信号集的某些拉丁方。

无线双向中继、拉丁方与图顶点着色

Wireless Bidirectional Relaying, Latin Squares and Graph Vertex Coloring

研究了在物理层网络编码双向中继信道中，利用去噪转发协议获取网络编码映射的问题。已知的是，在中继节点处使用的确保在端节点处的唯一可解码性的网络编码映射形成拉丁方。此外，已知当从端节点到中继节点的衰落系数的比率属于由所使用的信号集确定的复数的有限集（称为奇异衰落状态）时，中继节点处的有效星座的最小距离变为零。此外，最近已经表明，获得去除奇异衰落状态的有害影响的网络编码映射的问题简化为获得满足称为\textit{singularity removal constraints}的某些约束的拉丁方的问题。在本文中，它示出的奇异性去除的限制，以及行和列的排除条件的拉丁方，可以competitively表示由一个图称为\textit{singularity removal graph}确定的奇异衰落状态和信号集。它表明，一个拉丁方消除奇异衰落状态可以得到适当的顶点着色相应的奇异性消除图。用于填充消除奇异衰落状态的拉丁方的符号的最小数量等于奇异消除图的色数。结果表明，对于任意正方形$M$ -QAM信号集，存在奇异性去除图，其色数超过$M$，因此顶点着色需要多于$M$的颜色.此外，对于任何$2^λ$ -PSK信号集，$λ\geq 3,$的奇异性消除图都可以用$2^λ$颜色着色.

Energy Efficient Precoding Design for SWIPT in MIMO Two-Way Relay Networks

In this paper, we study the energy efficiency (EE) maximization problem in multiple-input multiple-output (MIMO) two-way relay networks with simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT). The network consists of a multiple-antenna amplify-and-forward relay node which provides bidirectional communications between two multiple-antenna transceiver nodes

基于预消除无线网络编码的双向业务四节点中继网络

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。

The DoF of Two-way Butterfly Networks

This paper studies the two-way butterfly network, a class of two-way four-unicast networks. We first show that bidirectional links do not increase the degrees of freedom for this network thus giving the first example for networks, to the best of our knowledge, where bidirectional links do not increase the degrees of freedom. Further, we see that sufficient caching at the relays or increasing the number of antennas in the relays can double the two-way degrees of freedom for butterfly network.

基于无线网络编码的双向多天线中继通信

Bi-Directional Multi-Antenna Relay Communications with Wireless Network Coding

在本文中，我们考虑一个双向或双向通信系统与中继配备多个天线。我们表明，当下行链路的信道状态信息是不知道在中继，在中继有额外的天线的好处只能通过使用解码和转发（DF），但不放大和转发（AF）。当我们将发射分集与无线网络编码一起使用时，增益变得显著。我们还演示了如何通过在中继器处执行天线选择来提高这样的系统的性能。我们的研究结果表明，如果下行链路信道状态信息是已知的中继，网络编码可能不会提供额外的增益比简单的天线选择方案。

双向中继信道的近似容量：确定性方法

Approximate capacity of the two-way relay channel: A deterministic approach

研究了两个节点一个中继的全双工双向（或双向）中继信道的容量。假设前向方向上的信道与后向方向上的信道不同（通常），即不假设信道互易性。我们使用最近提出的确定性方法来捕捉问题的本质，并确定一个良好的传输和中继策略的高斯信道。根据各个信道增益的比率，我们建议在中继器处使用简单的放大转发或特定的叠加编码策略。我们分析了可实现的速率区域，并表明该方案实现了3位内的割集界的所有值的信道增益。

模拟网络编码双向保护中的差分调制

Differential Modulation for Bi-directional Relaying with Analog Network Coding

针对双向中继网络中源节点和中继节点都不知道信道状态信息（CSI）的情况，提出了一种基于放大转发协议的差分调制模拟网络编码方案（ANC-DM）.分析了所提出的ANC-DM方案的性能，并推导出一个简单的渐近出错率（BER）表达式。通过仿真验证了分析结果。结果表明，所提出的差分方案的误码率性能是约3 dB的相干检测方案。为了提高系统性能，在简化误码率的基础上，确定了信源和中继之间的最优功率分配。仿真结果表明，所提出的差分方案与最佳功率分配产生1-2 dB的性能改善比一个相等的功率分配方案。

多用户多天线双向中继蜂窝系统收发机设计

Transceiver Design for Multi-user Multi-antenna Two-way Relay Cellular Systems

在本文中，我们设计的多用户双向中继系统中，多天线基站（BS）同时与多个单天线用户通过多天线放大转发中继站（RS）交换信息的无干扰收发器。为了提供性能基准并提供对收发器结构的有用见解，我们采用交替优化来找到BS和RS处的最佳收发器，以最大化双向总和速率。然后，我们提出了一个低复杂度的方案，其中的BS收发器是迫零预编码器和检测器，和RS收发器的设计，以平衡上行链路和下行链路的总和速率。仿真结果表明，该方案优于现有的迫零和信号对齐方案，且与交替优化方案的性能差距较小。

双向多天线中继信道的最优波束赋形

Optimal Beamforming for Two-Way Multi-Antenna Relay Channel with Analogue Network Coding

本文研究了无线双向中继信道（TWRC），其中两个源节点S1和S2通过一个辅助中继节点R进行信息交换。假设R在一个时隙中接收来自S1和S2的和信号，然后在下一个时隙中放大并将接收到的信号转发到S1和S2。通过应用模拟网络（ANC）的原理，S1和S2中的每一个消除来自R的接收信号中的所谓“自干扰”，然后解码所需的消息。假设S1和S2均配备单天线，R配备多天线，本文分析了在R处采用线性处理（波束成形）的基于ANC的TWRC的容量区域。容量区域包含在S1、S2和R处的给定发射功率约束下S1和S2的所有可实现双向速率对。我们提出了最佳中继波束形成结构，以及一个有效的算法来计算基于凸优化技术的最佳波束形成矩阵。低复杂度的次优中继波束形成方案也提出了，和他们的可实现的速率与最佳方案的容量进行比较。

具有正交双向协作链路的高斯广播信道

Gaussian Broadcast Channels with an Orthogonal and Bidirectional Cooperation Link

本文考虑了一个系统，其中一个发射机广播一个单一的公共消息，两个接收机链接的双向合作信道，这是假设是正交的下行链路信道。假设一个简化的设置，特别是，标量中继协议的使用和信道编码不利用，我们要提供的几个问题的实际利益的响应元素。以下是主要的潜在问题：1。在接收机处重新组合信号的方式; 2.最佳合作轮数; 3.合作的方式（对称或不对称;在后一种情况下，哪个接收器应该开始合作）; 4.频谱资源的影响。这些问题被认为是通过研究假设系统的性能，通过分析结果时，他们是可推导的，并通过仿真结果。对于我们所做的特定选择，结果有时并不与所研究的信道的离散对应物的结果一致。

无线网络编码累加计算转发双向中继

Wireless Network-Coded Accumulate-Compute and Forward Two-Way Relaying

考虑了物理层网络编码双向无线中继场景的调制方案的设计。Koike-Akino等人观察到，对于双向中继场景，根据信道条件自适应地改变在中继处使用的网络编码映射极大地减少了在MA阶段期间在中继处发生的多址干扰的影响，并且所有这些网络编码映射应满足称为排他性定律的要求。我们将这种方法扩展到一个累积计算和转发协议，它采用两个阶段：多址接入（MA）阶段，包括两个信道使用独立的消息，在每个信道使用，和广播（BC）阶段有一个信道使用。假设两个用户从相同的4-PSK星座发送点，则每个这样的满足互斥律的网络编码图可以由边长为16的拉丁方表示，反之，可以利用这种关系来得到满足互斥律的网络编码图。两种方法获得此网络编码映射在中继使用进行了讨论。使用拉丁方的结构属性为一组给定的参数，找到所有需要的地图的问题减少到找到一个小的地图集。在获得所有拉丁方之后，根据所获得的拉丁方中的哪一个优化性能，量化所有可能的信道实现的集合。由此获得的量化被示出为与在[7]中针对2级双向中继获得的量化相同。

双向协作网络中的信噪比-分集-复用折衷与最优功率分配

Finite-SNR Diversity-Multiplexing Tradeoff and Optimum Power Allocation in Bidirectional Cooperative Networks

本文重点研究了双向协作网络中的两种主要协议--模拟网络编码（ANC）和时分广播（TDBC）。首先推导了这两种协议的中断概率的下界。这些下限在整个信噪比（SNR）范围内都是非常紧的，与信道方差的值无关。基于这些下界，有限SNR分集复用的ANC和TDBC协议的折衷。其次，我们研究如何有效地使用信道状态信息（CSI）在这两个协议。具体而言，提出了一种最佳的ANC协议的功率分配方案。它同时最小化中断概率和最大化该协议的总互信息。对于TDBC协议，在等功率分配的假设下，提出了一种在中继端合并接收信号的最优方法。该方法在最小化中断概率的同时，最大化TDBC协议的总互信息。

物理层网络编码双向中继星座图的研究

On Constellations for Physical Layer Network Coded Two-Way Relaying

采用多址接入（MA）和广播（BC）两个阶段并使用物理层网络编码的双向中继网络的调制方案是当前研究的热点。最近，自适应调制方案使用拉丁方获得网络编码映射的去噪和转发协议已被报道具有良好的端到端性能。这些方案基于避免中继处的MA阶段结束时有效接收星座中的距离缩短的有害影响而工作。使用适当的拉丁方有效地去除了产生这种距离缩短的信道衰落状态，称为奇异衰落状态。该方案以及到目前为止研究的所有其他已知方案针对终端用户使用常规的常规PSK或QAM信号集，这导致中继器根据衰落状态针对BC阶段使用不同大小的星座。在这项工作中，我们提出了一个4点信号集，将始终需要一个4元星座的BC阶段的所有信道衰落条件。我们还提出了一个8点星座，提供更好的SER性能（1 dB的增益）比8-PSK，同时仍然使用8元星座的BC相位的情况下，与8-PSK。这是尽管所提出的8点信号集比8-PSK具有更多数目的奇异衰落状态的事实。

有色环境下相关MIMO双向中继系统的信道估计与最优训练设计

Channel Estimation and Optimal Training Design for Correlated MIMO Two-Way Relay Systems in Colored Environment

本文在考虑天线相关性和相邻用户干扰影响的基础上，分析了多输入多输出（MIMO）双向中继（TWR）系统的信道估计和训练序列设计。为此，我们建议将双向传输链路分解为两个阶段，即，多址（MAC）阶段和广播（BC）阶段。通过考虑Kronecker结构的信道模型，我们得到了最佳的线性最小均方误差（LMMSE）信道估计器。然后，制定并求解MAC和BC阶段的相应训练设计，以提高信道估计精度。对于两个阶段的训练序列设计的一般情况下，提出了两个迭代的训练设计算法，验证产生的训练序列，导致接近最佳的信道估计性能。此外，针对信道或干扰的协方差矩阵具有特殊结构的具体实际情况，给出了最优训练序列的设计准则。为了减少训练开销，在MAC和BC阶段的信道估计所需的最小训练长度也被导出。进行了全面的模拟，以证明所提出的培训设计的有效性。

认知双向中继网络的最优线性收发器设计

Optimal Linear Transceiver Designs for Cognitive Two-Way Relay Networks

本文研究了一种协作认知无线电网络，其中两个主用户（PU）交换信息的辅助用户（SU），这是配备了多个天线的帮助下，作为回报，SU叠加自己的消息随着主传输。在所考虑的网络中的基本问题是在次级节点的传输策略的设计。它涉及三个基本要素：第一，如何划分用于中继主信号和用于发送辅信号的功率;第二，应该使用什么双向中继策略来辅助两个PU之间的双向通信;第三，如何联合设计主发送预编码器和辅发送预编码器。这项工作的目的是解决这个问题，提出了一个传输框架，最大限度地提高可实现的SU的速率，同时保持两个PU的速率要求。三个著名的和实用的双向中继策略被认为是：放大和转发（AF），基于比特级XOR的解码和转发（DF-XOR）和基于符号级叠加编码的DF（DF-XOR）。对于每一种中继策略，虽然设计问题是非凸的，我们找到了最佳的解决方案，通过使用一定的转换技术和优化工具，如半定规划（SDP）和二阶锥规划（SOCP）。在一定的条件下，也得到了封闭解。仿真结果表明，当两个处理单元的速率要求对称时，通过采用DF-XOR策略并应用所提出的最优预编码，SU需要的中继功率最小，从而保留了最多的功率来传输自己的信号。另一方面，在非对称场景中，具有相应的最佳预编码的DF-MIMO策略是最好的。

Performance Analysis and Optimization of Bidirectional Overlay Cognitive Radio Networks with Hybrid-SWIPT

This paper considers a cooperative cognitive radio network with two primary users (PUs) and two secondary users (SUs) that enables two-way communications of primary and secondary systems in conjunction with non-linear energy harvesting based simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT). With the considered network, SUs are able to realize their communications over the licensed spectrum while extending relay assistance to the PUs. The overall bidirectional end-to-end transmission takes place in four phases, which include both energy harvesting (EH) and information transfer. A no…

Flow Decomposition

The decode-forward achievable region is studied for general networks. The region is subject to a fundamental tension in which nodes individually benefit at the expense of others. The complexity of the region depends on all the ways of resolving this tension. Two sets of constraints define an outer-bound on the decode-forward region: first, the conventional mutual-information inequalities implied by the one-relay channel, and second, causality constraints that ensure nodes only forward messages they have already decoded. The framework of flow decomposition is introduced to show these constraint…