The Degraded Gaussian Diamond-Wiretap Channel
在本文中，我们提出了非平凡的上界和下界的保密能力的退化高斯钻石窃听信道，并确定了几个范围内的信道参数，这些界限符合有用的直觉。此外，我们调查的窃听者的存在对容量的影响。我们考虑以下两种关于随机性的可用性的场景：1）在源和两个中继处有共同的随机性，以及2）仅在源处有随机性，并且在中继处没有可用的随机性。我们通过考虑两个中继信号之间的相关性和每个编码器处的随机性的可用性来获得上界。对于下界，我们提出了两种类型的编码方案：1）解码和转发方案，其中的中继协作发送的消息和虚构的消息和2）部分DF方案与多编码，其中每个中继发送一个独立的部分消息和整个或部分虚构的消息使用依赖码字。
2015-04-22 cs.IT math.IT
Improving Secrecy with Nearly Collinear Main and Wiretap Channels via a Cooperative Jamming Relay
在物理层安全（PHY-安全）中，主信道和窃听信道之间频繁观察到的高度相关性可能会导致严重的保密性损失。本文研究了一个慢衰落的情况下，发射机（爱丽丝）发送一个机密的消息，一个合法的接收机（鲍勃），而一个被动的窃听者（夏娃）试图从其接收到的信号解码的消息。假设Alice配备有多个天线，而Bob和Eve各自具有单个天线（即，MISOSE系统）。在MISOSE系统中，高相关性导致主信道和窃听信道向量几乎共线，这有助于Eve查看和拦截机密信息。不幸的是，在Alice的信号处理技术，如波束成形和人工噪声（AN），是无助的，特别是在极端的情况下，完全共线的主和窃听信道向量。在此背景下，我们首先研究了通过波束成形和AN在Alice处实现的保密中断概率，其中信息承载信号和AN之间具有最优功率分配。在此基础上，提出了一种巧妙的模型，在该模型中引入了协作干扰中继（Relay），有效地减轻了高相关性带来的不利影响。基于该模型，还研究了在Alice处的信息承载信号和在Relay处的AN之间的功率分配，以最大化保密性。最后，为了验证我们提出的方案，进行了数值模拟，结果表明，一个显着的性能增益方面的保密性。
2017-08-15 cs.CR cs.IT math.IT
Secrecy Rate Maximization with Outage Constraint in Multihop Relaying Networks
在本文中，我们研究了在多跳无线网络中的安全传输与随机转发（RaF）中继，在存在随机分布的窃听。通过考虑自适应编码器与开关传输（OFT）计划，我们研究的窃听码和路由策略的最佳设计，以最大化的保密率，同时满足保密中断概率（SOP）的约束。我们推导出窃听码的最佳速率参数的精确表达式。然后对经典的Bellman-Ford算法进行了改进，解决了安全路由问题。仿真结果验证了我们的分析。
2017-10-29 cs.IT math.IT
Secure Nested Codes for Type II Wiretap Channels
研究了II型窃听信道的安全编码设计问题，其中主信道是无噪声的，窃听信道是一般的二进制输入无记忆输出信道。所提出的安全纠错码具有嵌套码结构。研究了两种适用于II型高斯窃听信道的安全嵌套编码方案。嵌套基于第一方案的良好码序列的陪集和第二方案的良好码序列的对偶的陪集。在每种情况下，相应的可实现的速率模糊度对导出的阈值行为的基础上的良好的代码序列。这两种安全编码方案共同建立了一个可实现的速率模糊域，几乎覆盖了本例研究中的保密容量模糊域。建议的安全编码方案扩展到II型二进制对称窃听信道。一个新的可实现的完美保密率，它改进了以前报告的结果由Thangaraj等人，这是针对这个频道的。
2007-06-26 cs.CR cs.IT math.IT
Lattice Code Design for the Rayleigh Fading Wiretap Channel
最近已经表明，可以利用嵌套网格来完成高斯窃听信道的编码。一个精细的晶格打算合法用户必须被设计为一个常见的格码的高斯信道，而一个粗糙的晶格被添加到引入混乱的窃听者，其θ系列必须最小化。我们提出了一个设计准则的罚款和粗格获得窃听格码的瑞利衰落窃听信道。
2010-12-19 cs.IT math.IT
Dependence Balance and Capacity Bounds for Multiterminal Communication and Wiretap Channels
本文基于集合的分数划分信息度量，推导出通信中的通用依赖平衡不等式，并用于获得多终端通道可靠和秘密速率的新上界，包括终端间共享随机性的速率上界，改进了标量高斯通道的切集界。
2026-04-12 cs.IT math.IT
List decoding for nested lattices and applications to relay channels
我们展示了一个嵌套格码的解码方案，它能够解码一个特定大小的列表，其中包含高概率的传输码字。该列表解码器类似于中继信道的可扩展性方案中的随机编码参数中使用的解码器，并且允许来自中继和源节点的信息的有效组合。使用该列表解码结果，我们证明了1）格码可以实现物理降级的AWGN中继信道的容量，2）使用格码的具有直接链路的双向中继信道的可实现速率区域，以及3）我们可以针对具有直接链路的双向中继信道的特定情况改进容量的恒定间隙。
2010-10-01 cs.IT math.IT
A Comparison of Skewed and Orthogonal Lattices in Gaussian Wiretap Channels
我们考虑格陪集编码传输在窃听信道加性高斯白噪声（AWGN）。检查一个函数，可以被解释为无论是合法的接收器的错误概率或窃听者的正确决策概率，我们严格表明，虽然提供简单的位标签，正交嵌套格陪集编码的合法接收器和窃听者的概率是次优的。
2014-11-21 cs.IT math.IT
Design of Nested LDGM-LDPC Codes for Compress-and-Forward in Relay Channel
研究了一种具有二进制擦除信道（BEC）的三端中继系统，在该系统中，信源在中继的“协助”下将信息转发到信宿。设计了一种低密度生成矩阵（LDGM）-低密度奇偶校验（LDPC）的嵌套结构，在中继端实现压缩转发（CF）。LDGM编码对接收信号进行了有损压缩，LDPC码实现了Slepian-Wolf编码的合并。首先提出了一种实用的编码方案，在源端和中继端分别采用LDPC码和嵌套LDGM-LDPC码，以达到系统容量的割集界。然后在给定码率界的情况下，对LDGM码和LDPC码的度分布进行优化，保证迭代置信传播（BP）译码算法在目的端的收敛性。最后，仿真结果表明，基于嵌套码实现的性能非常接近Slepian-Wolf理论极限。
2010-03-19 cs.IT math.IT
Achievable Rate Regions for Two-Way Relay Channel using Nested Lattice Coding
本文研究高斯双向中继信道，其中两个通信节点通过中继交换消息。假设所有节点在通信节点之间没有任何直接链路的情况下以半双工模式操作。首先提出了一种基于嵌套格码的压缩转发中继策略。然后，所提出的方案进行了改进，通过执行分层编码：一个共同的层是由两个接收机解码和细化层恢复只有接收机具有最佳的信道条件。新方案的可实现的速率的特点，并被证明是高于解码和转发策略在某些地区提供的。
2013-11-21 cs.IT math.IT
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。
2015-06-06 cs.IT math.IT
MDS codes on the erasure-erasure wiretap channel
本文研究了Wyner的窃听信道II的一个改进版本上的完全安全通信问题，其中主信道和窃听信道都有一些擦除。秘密消息将被编码到$n$信道符号中并被发送。主信道是这样的，使得合法接收机接收具有精确的$n - ν$擦除的发送码字，其中擦除的位置是随机的。另外，窃听者（窃听者）能够以类似的方式观察具有$n - μ$擦除的发送码字。本文研究了该信道在完全保密条件下的最大可达信息速率，并给出了一种利用嵌套码实现保密容量的编码方案。
2009-02-19 cs.IT math.IT
Nested Lattice Codes for Gaussian Relay Networks with Interference
本文研究了一类中继网络。我们假设，在一个节点上，其邻居的传出信道是正交的，而来自邻居的传入信号可能会相互干扰。我们感兴趣的是这些网络的组播容量。作为一个子类，我们首先专注于高斯中继网络的干扰，并找到一个可实现的速率使用格编码方案。它表明，有一个恒定的差距，我们的可达到的速率和信息论割集界。这与Avestimehr，Diggavi和Tse最近的结果相似，他们展示了一般高斯中继网络容量的近似特征。然而，我们的可验证性使用结构化代码而不是随机代码。使用高斯情况下使用的相同的想法，我们也考虑线性有限域对称网络的干扰和使用线性编码方案的容量的特征。
2009-02-14 cs.IT math.IT
Nested Lattice Codes for Gaussian Two-Way Relay Channels
在本文中，我们考虑了高斯双向中继信道（GTRC），其中两个源通过中继彼此交换消息。我们假设源之间没有直接链路，并且所有节点都以全双工模式运行。通过将嵌套格型码用于上行链路（即，MAC阶段），以及用于下行链路的结构化合并（即，广播阶段），我们提出了两个可实现的方案。方案1基于[1]的计算和转发方案，而方案2基于三级格划分链对源节点使用两个不同的格。我们证明了方案2可以在高信噪比（SNR）下达到容量区域。不管所有信道参数如何，方案2的可实现速率在距离用户1的割集外边界的0.2654比特内。对于用户2，如果信道系数大于1，则所提出的方案在距离外边界0.167比特内实现，并且如果信道系数小于1，则在距离外边界0.2658比特内实现。此外，所提出的方案的和速率是在0.334比特从和容量。GTRC的这些差距是迄今为止最好的能力差距结果。
2013-01-26 cs.IT math.IT
Construction $π_A$ over Multiquadratic Fields for Compound Block-Fading Wiretap Channels
University of Campinas（坎皮纳斯大学）；Imperial College London（伦敦帝国学院）
本文基于多二次数域构造多级格码，利用完全分裂的有理素数实现CRT分解，从而实现多阶段解码，并通过离散高斯整形和平坦因子界提供可靠性和保密性。
2026-04-14 cs.IT math.IT
Design and Analysis of a Concatenated Code for Intersymbol Interference Wiretap Channels
Shahid Beheshti University（沙希德·贝赫什提大学）；McMaster University（麦克马斯特大学）
提出一种两阶段级联编码方案，结合LDPC码与网格码，在符号间干扰窃听信道上实现可靠安全通信，并优化度分布使信息泄露率上界趋于零。
2026-06-08 cs.IT math.IT
On the Application of Noisy Network Coding to the Relay-Eavesdropper Channel
在本文中，我们考虑一个新的四节点中继窃听信道的保密传输方案的设计。该方案的核心思想是将有噪网络编码与窃听信道的干扰辅助策略相结合，并引入一个辅助编码器。一个新的可实现的保密率的特点是离散无记忆和高斯信道。这种新的速率可以被看作是一个一般的框架，其中现有的干扰辅助方案，如噪声转发和合作干扰方法可以被示出为所提出的方案的特殊情况。此外，在某些信道条件下，现有的方案只能达到零保密率，所提出的保密方案仍然可以提供显着的性能增益。
2012-03-26 cs.IT math.IT
Opportunistic Relay in Multicast Channels with Generalized Shadowed Fading Effects: A Physical Layer Security Perspective
由于无线信道的衰落和遮蔽的同时存在，通过无线多播网络的普通传输受到极大的阻碍，可以通过适当地利用传播介质的随机属性来增强安全传输。本研究的重点是利用这些属性，以提高物理层安全（PLS）性能的双跳无线多播网络在kappa-mu阴影衰落信道下的窃听尝试多个窃听。为了提高系统的保密性，在多个中继节点中采用最优中继节点选择策略。通过对多播中继网络的非零保密容量概率、安全中断概率和遍历保密容量的解析表达式进行数学建模，对多播中继网络的性能进行了分析。利用这些表达式，系统参数，即，研究了衰落、阴影、天线数目、目的接收器、窃听器和中继对保密性能的影响。数值结果表明，衰落和阴影所造成的不利影响，可以显着减轻著名的机会中继技术。此外，该模型统一了几个经典模型的保密性分析，从而表现出巨大的通用性比现有的作品。
2021-11-14 cs.IT math.IT
To Harvest and Jam: A Paradigm of Self-Sustaining Friendly Jammers for Secure AF Relaying
本文研究了在多天线放大转发中继窃听信道中，假设源端和目的端之间的直接链路中断，多天线捕获和干扰辅助器的使用。我们的目标是最大限度地提高保密率在目的地的AF中继和HJ助手的发射功率约束。在理想信道状态信息（CSI）的情况下，利用半定松弛法（SDR）研究了协同干扰的人工噪声（AN）协方差矩阵和AF波束形成矩阵的联合优化问题，该方法具有较强的收敛性，同时也得到了复杂度较低的次优解。对于不完美的CSI的情况下，我们提供了等价的最坏情况下的鲁棒优化，以最大限度地提高最小可实现的保密率。受理想CSI情况下的最优解的启发，提出了一种次优鲁棒方案，该方案在复杂度和性能之间取得了良好的折衷。最后，提供了各种设置的数值结果来评估所提出的方案。
2015-10-21 cs.IT math.IT
Opportunistic Relay Selection over Generalized Fading and Inverse Gamma Composite Fading Mixed Multicast Channels: A Secrecy Tradeoff
多径效应和阴影效应的同时出现会严重影响真实无线多播场景的保密性能。为了解决这一安全威胁，在这项工作中，提出了一个机会主义的中继为基础的双跳无线组播框架，在该框架中，源发送机密信息的一堆接收器下，通过中间中继窃听多个窃听者的尝试。两种情况下，即非视线（NLOS）和视线（LOS）通信以及乘法和LOS阴影被认为是其中第一种情况下假设的eta-mu和eta-mu/逆伽马（IG）复合衰落信道和后一个如下kappa-mu和kappa-mu/IG复合衰落信道作为源中继和中继接收机的以及窃听者的链路，分别。秘密分析是通过推导三个常见的保密措施，即安全中断概率组播，概率非零保密组播容量，遍历保密组播容量的封闭形式的表达式。我们进一步利用这些表达式来观察所有系统参数的影响，这些参数通过Monte-Carlo模拟再次得到证实。我们的观察表明，可以建立一个秘密的中继和接收器，窃听器和阴影参数的数量之间的权衡，以保持可接受的安全级别，通过减少衰落，阴影，组播接收器和窃听器的数量的不利影响。
2021-12-08 cs.IT math.IT
Capacity of the Gaussian Two-way Relay Channel to within 1/2 Bit
在本文中，高斯双向中继信道，其中两个源节点通过一个中继交换消息，被认为是。我们假设所有的节点都工作在全双工模式，并且源节点之间没有直接的信道。我们提出了一个可实现的方案组成的嵌套格码的上行链路和结构化的分仓下行链路。我们表明，该计划实现在1/2位从割集界的所有信道参数，并成为渐近最优的信噪比增加。
2009-02-14 cs.IT math.IT
Joint Transceiver and Power Splitter Design Over Two-Way Relaying Channel with Lattice Codes and Energy Harvesting
这封信认为，计算和转发的双向中继信道，同时无线信息和功率传输。具体而言，两个单天线用户交换信息，通过多天线中继站的基础上嵌套格码。同时，无线能量从中继流向用户，用于电路消耗和上行链路传输。在此基础上，提出了一个在保证每个用户最小传输速率的前提下，最小化中继站发射功率的优化问题。针对这一问题，提出了一种基于半定松弛和半定规划的联合优化发射机、接收机和功率分配器的迭代算法。中继传输功率的数值结果验证了我们的分析。
2016-10-31 cs.IT math.IT
Capacity of the Gaussian Two-Pair Two-Way Relay Channel to Within 1/2 Bit
研究了高斯两对双向中继信道（TWRC）的收发机设计，其中两对用户通过一个公共中继以成对的方式交换信息。我们的主要贡献是表明，高斯两对TWRC的容量是可以实现的任意信道条件下的1/2位内。在证明中，我们开发了一种混合编码方案，包括高斯随机编码，嵌套格编码，叠加编码和网络编码解码。此外，我们提出了一种消息重组策略，以解耦的编码设计的用户到中继和中继到用户的链接，从而提供灵活性，充分利用信道的随机性。最后，明智的功率分配在中继是必要的，以接近各种信道条件下的信道容量。
2018-05-31 cs.IT math.IT
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。
2014-10-19 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
Secure Compute-and-Forward Transmission With Artificial Noise and Full-Duplex Devices
我们考虑一个窃听频道，有一个窃听者（夏娃）和一个诚实但好奇的中继（雷）。Ray和目的地（Bob）是全双工（FD）设备。由于我们的目的是不透露信息的秘密消息的中继，我们考虑缩放的计算和转发（SCF），其中缩放的网格编码是用于传输的源（爱丽丝）和鲍勃，以允许雷解码只有一个线性组合的两个消息。与此同时，雷发射人工噪声（AN）来迷惑夏娃。当Ray中继解码的线性组合时，Alice和Bob正在针对Eve发送AN。这可以是5G蜂窝通信场景，其中移动终端（MT）旨在在网络FD中继的帮助下向FD基站（BS）发送秘密消息。相对于现有文献，本文的创新之处在于：a）Bob和Ray是FD设备; b）Alice、Ray和Bob也发送AN;以及c）Alice、Bob和Ray不知道到Eve的信道。对于这种情况下，我们推导出在瑞利衰落条件下的信道夏娃的保密中断概率的界限，和可实现的保密中断率。
2016-06-14 cs.IT math.IT
Improving the Performance of Nested Lattice Codes Using Concatenation
编码理论中的一个基本问题是设计一种有效的编码方案，以实现加性白高斯（AWGN）信道的容量。这篇短文的主要目的是指出，通过在一个适当的有限域上级联一个实现容量的嵌套格码与一个合适的高速率线性码，我们可以实现具有多项式编码和解码复杂度的AWGN信道的容量。具体来说，我们表明，使用内部构造A格码和外部里德-所罗门码，我们可以获得的容量实现码的编码和解码的复杂性增长为$O(N^2)$，而错误的概率呈指数衰减在$N$，其中$N$表示块长度。用扩展码代替外部Reed-Solomon码有助于进一步将解码复杂度降低到$O(N\log^2N)$。这也给了我们一个配方转换为高斯信道的高复杂度嵌套格码的低复杂度级联码没有任何损失的渐近速率。作为例子，我们描述多项式时间编码方案的窃听信道，和计算和转发计划计算整数线性组合的消息。
2016-08-23 cs.IT math.IT
Structured interference-mitigation in two-hop networks
我们考虑具有源（S）、中继（R）和目的地（D）的两跳S-R-D高斯网络，其中一些经历加性干扰。这种使信道依赖于状态的附加干扰是a）在目的地D处经历并且在源S处非因果地已知的，或者b）在中继R处经历并且在目的地D处已知的。在这两种情况下，人们希望利用在一些节点处的信道状态的这种知识来获得“干净”或无干扰的信道，就像Costa的脏纸编码对于具有发射机非因果已知的状态的单跳信道所做的那样。我们展示了一个方案，实现了在0.5位的“干净”的通道。该方案基于嵌套格码和解码转发中继。直观地，该策略使用由嵌套格码提供的结构来消除干扰的“整数”（或格量化）部分，并将“残差”（或量化噪声）视为噪声。
2011-02-04 cs.IT math.IT
Approaching Gaussian Relay Network Capacity in the High SNR Regime: End-to-End Lattice Codes
我们提出了一个自然和低复杂度的技术，实现高信噪比制度的高斯中继网络的能力。具体来说，我们建议使用端到端的结构化格码与放大和转发策略，其中源使用嵌套格码编码的消息和目的地解码的消息格解码。所有的中间中继器只是简单地放大并通过网络将接收到的信号转发到目的地。我们表明，端到端的格编码放大和转发方案的分层高斯中继网络的能力在高信噪比制度。接下来，我们扩展我们的计划下的放大转发方案，这可以被看作是一个高斯符号间干扰（ISI）信道的非分层高斯中继网络。与其他方案相比，我们的方法是显着简单，只需要格的预编码和解码的端到端的设计。它不需要网络拓扑或单个信道增益的任何知识。
2013-09-16 cs.IT math.IT
On Achievable Rate Regions of the Asymmetric AWGN Two-Way Relay Channel
本文研究了加性高斯白噪声双向中继信道，其中两个用户通过中继交换消息。非对称信道被认为是用户可以以不同的速率和不同的功率电平发送数据。我们修改和改进现有的编码方案，以获得三个新的可实现的速率区域。比较了四种下行链路最优编码方案，结果表明：当两个用户都在低信噪比（SNR）下传输时，和速率性能最好的方案是完全译码前向编码方案，当两个用户都在高信噪比下传输时，和速率性能最好的方案是嵌套格码的函数译码前向编码方案，当两个用户都在低信噪比下传输时，和速率性能最好的方案是完全译码前向编码方案。（iii）当一个用户以低SNR发送而另一个用户以中高SNR发送时，具有速率分割和时分复用的功能解码转发。
2011-06-15 cs.IT math.IT
Rateless Nested Lattice Codes for Secure Cooperative V2X Broadcast over Fading and Erasure Channels
Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic)（阿米尔卡比尔理工大学）；University of British Columbia (UBC)（不列颠哥伦比亚大学）
针对V2X广播中时变衰落、擦除和窃听问题，提出结合无速率Raptor格码、嵌套格物理层安全与区块链信任管理的协作中继框架，显著降低中断概率并有效抵御窃听。
2026-10-05 cs.IT math.IT
Weak Secrecy in the Multi-Way Untrusted Relay Channel with Compute-and-Forward
研究了高斯多路中继信道中基于嵌套格码的计算转发方案的安全通信问题。所有节点采用半双工操作，只能通过不可信的中继交换机密消息。中继被假定为诚实但好奇的，即，符合系统规则并应用预期中继方案的窃听者。我们从一般情况下的单输入多输出（SIMO）L-用户多路中继信道，并提供了一个可实现的保密率区域下的弱保密标准。我们表明，安全可实现的总和速率是相当于计算速率和多址接入信道（MAC）的容量之间的差异。特别是，我们表明，所有节点必须编码他们的消息，使共同的计算速率元组落在中继的MAC容量区域之外。我们提供的单输入单输出（SISO）和多输入单输入（MISO）L-用户多路中继信道以及双向中继信道的结果。我们讨论了这些结果，并显示信道实现和可实现的保密率之间的依赖关系。我们进一步比较我们的结果，在文献中的不同方案的结果，并表明，该方案的计算和转发率接近无保密。
2014-06-23 cs.IT math.IT
The Gaussian Interference Relay Channel: Improved Achievable Rates and Sum Rate Upperbounds Using a Potent Relay
我们认为高斯干扰信道与中间中继作为一个主要的构建块的合作干扰网络。在可扩展性方面，我们考虑基于压缩和转发的策略。具体而言，广义压缩和转发策略，其中的目的地联合解码的压缩索引和源消息，被证明是改善后的压缩和转发策略，顺序解码的压缩索引和源消息，以及最近提出的广义散列和转发策略。我们还构造了一个基于嵌套格码的计算转发中继方案，当直接链路较弱时，该方案的性能优于其他中继方案。在这种情况下，它示出，与中继，干扰链路可以是有用的解码源消息。注意到需要上界的容量为这个通道，我们提出了一种新的技术，可以限制的总和速率。特别是，当中继节点具有丰富的功率时，通过考虑信道，总容量是有上限的，因此被命名为有效的。对于具有强中继的高斯干扰中继信道，研究了强干扰和弱干扰的情况，建立了其总容量，并以此作为有限中继功率GIFRC总容量的上界.数值结果表明，上界比割集界更紧，并且与许多感兴趣的场景中已知的可实现的和率相吻合。此外，当继电器具有大功率时，GIFRC的自由度被示出为2，使用压缩转发可实现。
2011-01-31 cs.IT math.IT
Near-Optimal Modulo-and-Forward Scheme for the Untrusted Relay Channel
本文研究了一种不可信中继信道，在该信道中，目的站在源站向中继站发送消息的同时发送人工噪声，以保护源站的机密消息。传统的放大转发（AF）方案在这种情况下表现不佳，因为干扰功率困境：通过使用更强的人工噪声来提供更好的安全性将降低从中继到目的地的机密消息功率。为了解决这个问题，提出了一种在中继端进行模-转发（MF）操作，并在源端进行嵌套格编码。理论分析表明，对于发送端具有完整信道状态信息的系统，所提出的MF方案在任何信道实现下都能达到1/2比特的保密容量，从而实现了完整的广义安全自由度（G-SDoF）。相比之下，AF方案只能实现G-SDoF的一小部分。对于没有CSIT的系统，引入了完全中断事件，定义为连接中断或保密中断。基于此总中断定义，分析表明，所提出的MF方案实现了一阶的完全广义安全分集增益（G-SDG）。另一方面，AF方案最多只能实现1/2的G-SDG。
2015-03-31 cs.IT math.IT
Lattice Coding for the Two-way Two-relay Channel
格型编码技术可用于推导出可实现的速率区域，其性能优于已知的独立同分布（i.i.d.）多源中继网络中的随机码，特别是双向中继信道。增益源于使用格码以比i.i.d.更高的速率解码码字（或消息）的总和的能力。随机代码在这里，我们开发了一种新的格子编码方案的双向双中继信道：1 <->2 <->3 <->4，其中节点1和4同时通过两个中继节点2和3相互通信。每个节点只与其相邻节点通信。关键的技术贡献是基于格的可重复性策略，其中每个中继能够在块马尔可夫策略中解码若干信号的总和时去除噪声，然后使用所谓的“重新分布变换”将信号重新编码为另一个格码字。这允许进一步向下行的节点再次解码网格码字的和。这种转换对于提高可实现速率至关重要，并确保即使在非对称信道条件下，在两个方向上传输的消息也能充分利用中继的功率。所有解码器都是格型解码器，并且仅需要单个嵌套格型码本对。所提出的网格编码方案实现的对称速率在对称速率容量的0.5 log 3 bit/Hz/s内。
2012-12-05 cs.IT math.IT
Lattice codes for the Gaussian relay channel: Decode-and-Forward and Compress-and-Forward
已知格码在高斯点对点信道中实现容量，实现与独立同分布（i.i.d.）随机高斯码本对于能够利用其线性度的某些信道模型，格型码还已知优于随机码。在这项工作中，我们表明，格码可以用来实现相同的性能，如已知的i.i.d.高斯中继信道的高斯随机编码技术，并显示了几个例子，这可能是如何结合在多源中继网络的线性格码。特别是，我们提出了一种嵌套格列表解码技术，格码实现解码和转发（DF）率的单源，单目的地高斯中继信道与一个或多个中继。接下来，我们给出了该DF方案可以如何与格码的线性相结合以实现新的速率区域的两个示例，该新的速率区域对于某些信道条件优于多源中继信道中的类似的已知高斯随机编码技术。也就是说，我们推导出一个新的可实现的速率区域的双向中继信道与直接链路，并将其与现有的计划进行比较，并推导出另一个可实现的速率区域的多址接入中继信道。此外，我们提出了一个格压缩和转发（CF）计划的高斯中继信道，利用格Wyner-Ziv分仓方案，并实现了相同的速率覆盖-El Gamal CF率评估高斯随机码。这些结果表明，结构/格码可以用来模仿，有时优于，一般高斯网络中的随机高斯码。
2012-10-21 cs.IT math.IT
LDPC Lattice Codes for Full-Duplex Relay Channels
低密度奇偶检验（LDPC）格是由构造D '和一族嵌套的二元LDPC码得到的。我们考虑一个特殊的情况下，这些格与一个二进制LDPC码作为底层代码。LDPC格的这种特殊情况可以通过使用构造A格提升二进制LDPC码来获得。LDPC格是第一个在高维中具有高效解码的格族。我们在协作传输框架中采用了LDPC格的编码和解码。提出了基于超立方体成形和Voronoi成形的两种高效成形方法，得到LDPC格码。然后，我们提出了使用LDPC格码实现单向和双向中继网络的块马尔可夫编码。这需要拥有用于将全速率码本分解成较低速率码本的有效方法。我们应用不同的分解方案的单向和双向中继信道的低密度格码（LDLC）的分解方法的修改版本。由于LDPC格的解码复杂度较低的LDLC相比，我们的计划的复杂度显着低于LDLC提出的。所提出的计划的效率，使用仿真结果。
2016-08-12 cs.IT math.IT
The Gaussian Two-way Diamond Channel
我们考虑在高斯菱形信道中的双向中继，其中两个终端节点希望使用两个中继交换信息。一个简单的基线协议是通过两个单向协议之间的时间共享。为了提高基线性能，我们提出了两个计算和转发（CF）协议：计算和转发复合多址信道（CF-CMAC）和计算和转发广播（CF-BC）。这些协议混合了通过两个中继的两个流，并实现比简单的分时协议更好的速率。我们推导出一个外边界的容量区域，满足任何中继协议，并观察到所提出的协议提供的速率接近外边界在某些信道条件下。CF-CMAC和CF-BC协议都在计算阶段使用嵌套格码。在CF-CMAC协议中，两个中继通过复合多址接入信道（CMAC）同时转发到目的地。在更简单的CF-BC协议的前向阶段中，取决于要实现的速率对，一次选择一个中继用于广播信道（BC）传输。我们还考虑了具有直接源-目的链路的菱形信道和具有干扰中继的菱形信道。这两个通道的外部边界和可实现的速率区域进行比较。混合流使用CF-CMAC协议被证明是好的对称双向速率。
2013-10-04 cs.IT math.IT
The Multi-way Relay Channel
多用户通信信道，其中多个用户交换信息的帮助下，一个中继终端，称为多路中继信道（MRC），介绍。在该模型中，多个干扰用户集群同时通信，其中同一集群内的用户希望在它们之间交换消息。假设用户不能直接接收彼此的信号，因此在该模型中中继终端是通信的使能器。特别地，考虑了受限编码器，其忽略接收到的信道输出并且仅使用用于生成信道输入的对应消息。高斯mRC的特点是可扩展的速率区域和外部边界，并在对称高斯网络的情况下，汇率方面提出了他们的比较。它示出的压缩和转发（CF）协议实现的交换速率在一个恒定的比特偏移量的交换容量独立的网络中的终端的功率约束。还示出了由CF和放大转发（AF）协议实现的交换率之间的有限位间隙。详细研究了MRC的两种特殊情况，即每个用户都希望接收所有其他用户的消息的全数据交换模型和由多个双向中继信道组成的成对数据交换模型。特别是对于成对的数据交换模型，除了建议的随机编码为基础的可实现的计划，嵌套格编码为基础的计划也被提出，并示出实现在一个恒定的比特间隙内的交换容量的交换率。
2012-02-27 cs.IT math.IT
A Lattice Compress-and-Forward Scheme
我们提出了一种嵌套格码为基础的策略，实现了基于随机编码的压缩和转发（CF）速率的三节点高斯中继信道。为此，我们首先概述了一个基于格的策略的$(X+Z_1,X+Z_2)$ Wyner-Ziv有损源编码与边信息的高斯噪声中的问题，重新解释的嵌套格码为基础的高斯Wyner-Ziv计划Zamir，Shamai，和Erez。我们使用符号$(X+Z_1,X+Z_2)$ Wyner-Ziv表示源具有$X+ Z_1$的形式，并且接收器处的边信息具有$X+ Z_2$的形式，用于独立的高斯$X, Z_1$和$Z_2$。接下来，我们使用该$(X+Z_1,X+Z_2)$ Wyner-Ziv方案来实现“结构化”或基于格码的CF方案，该方案实现了高斯中继信道的经典CF速率。这表明格码不仅在多址和广播信道中的点对点单跳信源和信道编码中有用，而且它们在较大的中继网络中也有用。在较大网络中使用格码的动机是它们的结构化性质（可能导致速率增益）和解码（相对简单）比它们基于随机编码的对应物更实际可实现。此外，我们预计提出的基于格的CF计划构成的第一步，对一个通用的结构化可扩展性计划的网络，如最近推出的“嘈杂的网络编码”的结构化版本。
2011-03-29 cs.IT math.IT
Eigen-Direction Alignment Based Physical-Layer Network Coding for MIMO Two-Way Relay Channels
在本文中，我们提出了一种新的通信策略，将物理层网络编码（PNC）到多输入多输出（MIMO）的双向中继信道（TWRC）。该方案的核心是一种新的关键技术，称为特征方向对齐（EDA）预编码。EDA预编码有效地将两个用户的本征模式对齐到相同的方向。在此基础上，我们对对齐的本征模进行了多流PNC。我们推导出一个可实现的速率的建议EDA-PNC计划，嵌套格码的基础上，在MIMO TWRC。渐近分析表明，所提出的EDA-PNC方案的容量上限的用户天线的数量增加到无穷大。对于有限数量的用户天线，我们制定的最佳EDA预编码器的设计准则和目前的解决方案。数值结果表明，在中到大信噪比区域，所提出的EDA-PNC方案的可实现速率和MIMO TWRC的容量上限之间只有一个边际差距。我们还表明，拟议的EDA-PNC方案显着优于现有的放大和转发和解码和转发的MIMO TWRC为基础的计划。
2012-05-29 cs.IT math.IT
On the Stochastic Analysis of Random Linear Streaming Codes in Multi-Hop Relay Networks
School of Electronic and Communication Engineering, Sun Yat-sen University（中山大学电子与通信工程学院）
本文研究了多跳中继网络中随机线性流码的随机性能极限，提出了一种新颖的框架来分析信息流动和误差概率，并将该方法推广到任意数量的中继 hop 网络。
2025-12-17 cs.IT math.IT
Signal Space Alignment for the Gaussian Y-Channel
考虑一个由三个节点和一个中继器组成的多路通信网络。这个所谓的Y信道中的三个节点经由中继以双向方式彼此通信。研究这种设置很重要，因为它是表征大型网络容量的重要里程碑。提出了一种用于高斯Y信道的传输策略，该策略模仿了先前考虑的用于Y信道的确定性近似的方案。即，使用使用嵌套格码和格对齐的方案来执行网络编码。引入了一种新的操作模式，命名为“循环通信”，有趣的是，这是一个重要的组成部分，用于实现高斯Y信道的容量区域内的一个恒定的间隙。
2012-07-02 cs.IT math.IT
Providing Secrecy With Structured Codes: Tools and Applications to Two-User Gaussian Channels
最近的研究结果表明，结构化码可以用来构造良好的信道码，源代码和高斯信道的物理层网络码。然而，对于具有保密约束的高斯信道，迄今为止的努力依赖于随机码。在这项工作中，我们主张，结构化的代码是有用的提供保密性，并显示如何计算保密率时，结构化的代码。特别是，我们解决了一个重要的一类结构化代码，即边界含糊率的问题，嵌套格码在建立了这个结果之后，我们接下来演示了在两用户高斯信道中使用结构化码进行保密。特别是，与结构化的代码，我们证明了一个积极的安全自由度是可以实现的一大类完全连接的高斯信道，只要信道不退化。通过这种方式，对于这些信道，我们建立了结构化码在高信噪比下优于高斯随机码。这类信道包括两用户多址窃听信道、带有机密信息的两用户干扰信道和两用户干扰窃听信道。这个结果的一个值得注意的结果是，与高斯随机码的情况不同，使用结构化码进行传输和合作干扰，在给定足够的功率的情况下，可以实现任意大的保密率。
2009-07-30 cs.IT math.IT
Smoothing of binary codes, uniform distributions, and applications
该研究采用Rényi散度刻画编码经噪声作用后接近均匀分布的情形，推导渐近完美平滑的最小编码速率，明确可实现强保密的嵌套Reed-Muller码族，并建立平滑与纠错的关联。
2023-09-26 cs.IT math.IT
Compute-and-Forward: Harnessing Interference through Structured Codes
干扰通常被视为无线网络中通信的障碍。本文提出了一种新的策略，计算和转发，利用干扰，在网络中的用户之间获得显着更高的速率。其核心思想是中继应根据其观测到的信道系数来解码发送消息的线性函数，而不是将干扰视为噪声。在解码这些线性方程之后，中继简单地将它们发送到目的地，目的地给出足够的方程，可以恢复它们所需的消息。底层代码基于嵌套格，其代数结构确保码字的整数组合可以被可靠地解码。编码器将消息从有限域映射到格，解码器恢复格点的方程，然后将其映射回有限域上的方程。即使发射机缺少信道状态信息，该方案也是适用的。
2011-06-13 cs.IT math.IT
On the Existence of Cyclic Lattice Codes
本文研究嵌套格码成为有限循环群的条件，通过求解线性丢番图方程给出任意码本大小的循环格码设计，使其具备群同构性质，以支持计算转发等物理层网络中继应用。
2024-05-09 cs.IT math.IT
Security Embedding Codes
本文考虑了同时向合法接收者发送两个消息，一个高安全性消息和一个低安全性消息的问题，称为安全嵌入问题。一个信息理论制定的问题。一个编码方案，结合率分割，叠加编码，嵌套分仓和信道前缀被认为是实现在几种情况下的信道的保密容量区域。将这些结果应用于标量和独立的并行高斯信道（在平均单个子信道功率约束下），结果表明，高安全性消息可以以全速率嵌入到低安全性消息中（就好像低安全性消息不存在一样），而不会对通信的总体速率造成任何损失（就好像两个消息都是低安全性消息一样）。Ozarow和Wyner的窃听通道II设置的扩展也被认为是，它示出了“完美”的安全嵌入可以通过使用两级陪集代码的编码器来实现。
2011-02-07 cs.IT math.IT
Providing Secrecy with Lattice Codes
最近的研究结果表明，格码可以用来构造良好的信道码，源代码和高斯信道的物理层网络码。另一方面，对于具有保密约束的高斯信道，迄今为止的努力依赖于随机码。在这项工作中，我们提供了一个工具，这两个领域的桥梁，使保密率可以计算格码时使用。特别是，我们解决的问题下的非线性模运算，是目前在格编码器/解码器的边界模糊率。该技术，然后演示了两个高斯信道的例子：（1）高斯窃听信道与合作干扰机，（2）从源到目的地的多跳线路网络与不可信的中间中继节点的信息需要保密。在这两种情况下，格码被用来促进合作干扰。在第二种情况下，有趣的是，我们证明了一个非零的正保密率是可以实现的，无论跳数。
2009-05-16 cs.IT math.IT
Some "Goodness" Properties of LDA Lattices
研究素域上低密度奇偶检验（LDPC）码构造A格的一些结构性质。这种格被称为低密度构造A（LDA）格，并且允许用于高斯信道上的传输的低复杂度置信传播解码。它已被证明，LDA格实现的功率约束的加性高斯白噪声（AWGN）信道的容量与最接近的格点解码，和模拟表明，他们表现良好的置信传播解码。我们继续这条线的工作，并证明，这些格是好的包装和均方误差（MSE）量化，和他们的双极是好的包装。由此，我们可以得出结论，使用嵌套LDA格构造的码可以实现功率受限的AWGN信道的容量，脏纸信道的容量，计算和转发协议所保证的速率，以及具有完美保密性的双向中继的最佳已知速率。
2016-08-23 cs.IT math.IT
