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。
2013-01-25 cs.IT math.IT
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$\eps_1$，$\eps_2$。
2007-03-15 cs.IT math.IT
Wireless Bidirectional Relaying using Physical Layer Network Coding with Heterogeneous PSK Modulation
在使用物理层网络编码（PLNC）的双向中继中，通常假设用户在多址接入阶段采用相同的调制方案。然而，正如Zhang等人所观察到的，可能不希望用户总是使用相同的调制方案，特别是当用户中继信道不是同样强时。这种方案被称为异构PLNC。然而，[1]中的方法使用计算密集的最近邻聚类（CNC）算法来找到要在中继处应用的网络编码映射。此外，治疗是特定于异质性调制的某些情况下。在本文中，我们表明，当用户采用异构但对称的PSK调制，网络编码映射和映射区域中的衰落状态平面可以得到解析。性能结果以中继出错率（RER）和比特出错率（BER）的形式提供。
2017-03-12 cs.IT math.IT
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。
2014-02-12 cs.IT math.IT
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。
2013-11-18 cs.IT math.IT
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。
2009-09-25 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
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。
2013-06-11 cs.IT math.IT
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。
2010-12-22 cs.IT math.IT
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。
2014-03-31 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
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。
2012-07-27 cs.IT math.IT
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。
2008-04-30 cs.IT math.IT
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。
2014-11-25 cs.IT math.IT
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。
2015-09-28 cs.IT math.IT math.QA
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。
2014-03-11 cs.IT math.IT
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。
2014-02-05 cs.IT math.IT
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。
2010-09-02 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Relaying Beamforming in Multiple Access Broadcast Channel (MABC) Bidirectional Cognitive Radio Networks in Presence of Interferers
在本文中，一般的认知无线电系统由一组用户具有不同的频谱接入水平，包括两个主收发机和几种类型的次用户被认为是。假设两个次用户基于MIMO模型在相同的频率带宽下操作，并且与基于多址广播信道（MABC）双向波束成形方案的主用户同时操作。其他次要用户向主要用户提供中继服务，以换取在通信周期的固定部分内向其自己的目的地发送其消息的机会。此外，假设一些干扰器在通信周期期间是活动的并且对网络造成干扰。此外，假设只有部分信道状态信息（CSI）之间的干扰和网络中的其他节点是可用的。我们提供了一种鲁棒的优化方法，以最大化联合的主要和次要的{信号干扰噪声比（SINR）}的假设有限的可用功率在次要中继的缺陷上的中继器的CSI。在次级中继节点处采用放大转发（AF）中继策略，利用二阶凸规划（SOCP）方法获得最优波束形成。仿真结果表明，所提出的波束形成方法的性能对干扰的存在，并证明了我们的鲁棒性的方法对干扰的CSI知识的不确定性的有效性。
2018-09-07 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
Function Computation through a Bidirectional Relay
我们考虑一个三节点无线网络中的函数计算问题。节点A和B分别观察两个相关源$X$和$Y$，并且想要计算函数$f(X,Y)$。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。我们允许分组编码，并研究了零错误和$ε$错误下速率三倍的可实现区域。作为准备，我们首先考虑从中继到A和B的广播网络。A和B分别具有边信息$X$和$Y$。中继节点C观察到$X$和$Y$两者，并且向A和B广播编码消息。我们希望获得最佳广播速率，使得A和B可以分别从接收到的消息和它们各自的边信息$X$和$Y$恢复函数$f(X,Y)$。对于这个问题，我们证明了$ε$ -错误和零错误计算之间的等价性-这给出了零错误计算的速率表征。作为推论，当$p_{XY}$的支撑集满时，这也给出了一类称为{ \em分量一对一函数}的函数在零误差下的中继网络的速率特征.对于中继网络，任意函数的零差错率区域用一些适当定义的概率图的图着色来刻画。然后，我们给这个速率区域一个单字母的内界。此外，我们扩展了图论的思想，以解决$ε$错误的问题，并获得一个单字母的内界。
2018-10-27 cs.IT math.IT
Source and Physical-Layer Network Coding for Correlated Two-Way Relaying
本文研究了具有双向信息交换的相关信源的半双工双向中继信道。在这种情况下，当两个源有相关统计的知识，源压缩与物理层网络编码（SCPNC）计划，提出了在每个源节点执行分布式压缩。当只有中继具有相关统计知识时，我们提出了一种中继压缩与物理层网络编码（RCPNC）方案来压缩中继处的双向消息。推导了这两种方案的块出错率（BLER）的封闭表达式，并通过仿真进行了验证。结果表明，所提出的计划实现了相当大的改善，在错误性能和吞吐量相比，传统的非压缩方案在相关的双向中继网络（CTWRN）。
2016-01-30 cs.IT math.IT
Decision-Feedback Detection for Bidirectional Molecular Relaying with Direct Links
在本文中，我们考虑两个基于扩散的分子收发器（生物节点）之间的双向中继。与现有文献相反，我们将节点之间的直接扩散链接的效果，并利用它来提高性能。假设在中继网络编码类型的操作，我们设计了一种检测策略，基于最大似然原理，结合从中继接收到的信号，从直接链路接收到的。同时，由于基于扩散的分子通信信道的特征在于高符号间干扰（ISI），我们利用决策反馈机制来减轻其影响。仿真结果表明，所提出的设置，包括直接链路可以实现显着的改善，在错误的性能比传统的检测方案，不利用直接链路和/或不试图减轻ISI的影响。
2022-07-21 cs.IT cs.SY eess.SP
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
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。
2009-03-15 cs.IT math.IT
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。
2011-11-16 cs.IT math.IT
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.
2013-10-16 cs.IT math.IT
Energy Efficient Precoding Design for SWIPT in MIMO Two-Way Relay Networks
本文研究了多输入多输出（MIMO）双向中继网络中的能量效率（EE）最大化问题。该网络由一个多天线放大转发中继节点组成，在两个多天线收发节点之间提供双向通信
2017-03-21 cs.IT math.IT
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。
2008-06-23 cs.IT math.IT
The DoF of Two-way Butterfly Networks
研究了双向四点单播网络中的双向蝶形网络。我们首先表明，双向链接不增加该网络的自由度，从而给出了网络的第一个例子，据我们所知，双向链接不增加自由度。此外，我们看到，在中继器处的充分缓存或增加中继器中的天线数量可以使蝶形网络的双向自由度加倍。
2016-07-20 cs.IT math.IT
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。
2008-06-23 cs.IT math.IT
Hierarchical Gradient Coding: From Optimal Design to Privacy at Intermediate Nodes
本文提出了一种分层梯度编码方案，通过优化通信与计算的权衡，在中间节点实现隐私保护，同时保持最优通信负载。
2025-11-21 cs.IT math.IT
Bidirectional Information Flow and the Roles of Privacy Masks in Cloud-Based Control
我们考虑了一个基于云的控制架构的线性工厂与高斯过程噪声，其中的工厂的状态包含客户端的敏感信息。我们假设云试图在执行指定的控制算法的同时估计状态。采用客户端的实际状态和云的估计之间的互信息作为隐私损失的度量。我们讨论了上行链路和下行链路的隐私掩码的必要性。在观察到隐私不一定是噪声水平的单调函数的隐私掩码，我们讨论了上行链路和下行链路的隐私掩码的联合设计过程。最后，隐私和控制性能之间的权衡进行了探讨。
2019-05-17 cs.IT math.IT math.OC
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。
2011-11-30 cs.IT math.IT
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。
2012-06-06 cs.IT math.IT
Semantic Leakage and Privacy Preservation in Relay-Assisted Semantic Communications
Nexcepta；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；University of Maryland（马里兰大学）
研究语义通信中继节点对潜在表示的隐私泄露问题，提出迭代对抗训练框架，通过交替优化中继窃听与合法系统，在保持合法接收端语义解码性能的同时抑制中继的语义推断。
2026-07-01 cs.CR cs.IT cs.LG
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。
2009-05-29 cs.IT math.IT
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。
2010-11-20 cs.IT math.IT
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。
2008-10-15 cs.IT math.IT
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。
2013-03-29 cs.IT math.IT
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。
2012-10-21 cs.IT math.IT
Performance Analysis and Optimization of Bidirectional Overlay Cognitive Radio Networks with Hybrid-SWIPT
本文考虑了一种具有两个主用户（PU）和两个次用户（SU）的协作认知无线电网络，该网络结合基于非线性能量收集的同时无线信息和功率传输（SWIPT）实现主系统和次系统的双向通信。利用所考虑的网络，SU能够在授权频谱上实现它们的通信，同时将中继辅助扩展到PU。整个双向端到端传输分四个阶段进行，其中包括能量收集（EH）和信息传输。采用了一种混合SWIPT方案的非线性能量采集器，其中同时使用了功率分配和时间切换EH技术。SU通过执行放大转发操作来帮助中继协作，而在PU处采用选择组合技术以从SU广播的多个接收信号中提取预期信号。在Nakagami- $m$衰落环境下，推导了主链路和辅链路的中断概率表达式。此外，相对于可实现的系统吞吐量和能量效率来分析系统行为。由于所考虑的系统的性能受到频谱共享因子和混合SWIPT参数的强烈影响，粒子群优化算法实现优化系统参数，以最大限度地提高系统的吞吐量和能量效率。仿真结果证实了性能分析，并提供了有用的见解系统的行为有关的各种系统/信道参数。
2021-01-06 cs.IT eess.SP math.IT
Privacy Preserving Semi-Decentralized Mean Estimation over Intermittently-Connected Networks
Stanford University（斯坦福大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
本文针对间歇连接无线网络中的均值估计问题，提出差分隐私协作算法PriCER，通过利用网络固有随机性和高斯扰动，在协作中继与隐私泄露之间实现优化权衡。
2024-06-06 cs.DC cs.IT cs.LG
Strong Secrecy and Reliable Byzantine Detection in the Presence of an Untrusted Relay
我们考虑一个高斯两跳网络的源和目的地只能通过一个中继节点谁是窃听者和拜占庭对手进行通信。允许源节点和目的地节点都进行传输，并且中继接收它们传输的信号的叠加。我们提出了一种新的编码方案，同时满足两个要求：传输的消息必须保密的中继节点，和目的地必须能够检测到任何拜占庭攻击，中继节点可能会推出可靠和快速。该方案的三个主要组成部分是嵌套格码，隐私放大和代数操作检测（AMD）码。具体而言，高斯两跳网络，我们表明，格编码可以成功地配对AMD代码，使其第一次应用到一个嘈杂的信道模型。我们证明，使用这种新的编码方案，拜占庭攻击未被检测到的概率呈指数级下降快的信道使用的数量，而在保密率的损失相比，可实现的速率时，中继是诚实的，可以任意小。此外，与高斯信道中的先前工作相比，这里提供的秘密的概念是强秘密。
2010-04-08 cs.IT math.IT
On hierarchical secure aggregation against relay and user collusion
本文提出了一种针对中继和用户合谋的分层安全聚合方案，通过优化通信负载和密钥管理，提升了联邦学习中的隐私保护效率。
2025-11-25 cs.IT math.IT
Physical-Layer Network Coding with Multiple Antennas: An Enabling Technology for Smart Cities
高效的异构通信技术是在智慧城市中提供完美连接的关键组成部分。无线技术、服务和通信设备的激增产生了对绿色和频谱高效的通信技术的需求。物理层网络编码（PNC）现在被公知为延迟敏感和频谱高效通信应用的潜在候选者，特别是在双向中继中，并且因此非常适合于智能城市应用。在本文中，我们提供了一个简单的介绍PNC和相关的距离缩短现象发生在中继。我们讨论了现有的计划，减轻距离缩短的有害影响的问题，我们提出了简单而有效的解决方案的基础上使用多天线系统。仿真结果表明，在PNC系统中使用基于欧氏距离度量的天线选择方案可以实现全分集阶数。
2017-10-11 cs.IT math.IT
Performance of Wireless Powered Cognitive Radio Sensor Networks With Nonlinear Energy Harvester
这封信分析了$m$衰落下覆盖认知无线电网络（CRN）中同时无线信息和功率传输（SWIPT）的性能。考虑一对次用户（SU），其中一个SU促进两个主用户（PU）之间的通信的中继协作。作为回报，SU利用主用户的信号进行能量收集（EH）并实现它们自己的通信。在这样的网络中，两个PU之间的端到端双向通信和SU之间的单向信息交换可以在三个阶段中执行。采用基于功率分配（PS）的方法来实现SWIPT。中继SU应用放大转发（AF）协议来广播主信号和辅信号，而PU执行选择组合以接入活动的直接链路。考虑中继SU处的非线性能量收集器，推导了Nakagami-m衰落下主系统的中断概率（OP）和吞吐量的精确表达式
2020-04-06 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Communication and Key Rate Region for Hierarchical Secure Aggregation with User Collusion
Technical University of Berlin（柏林工业大学）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；University of North Texas（北德克萨斯大学）；University of Exeter（埃克塞特大学）
研究提出分层安全聚合模型，通过优化通信和密钥生成效率，在考虑用户 collusion 的情况下提升安全聚合的性能。
2026-01-15 cs.IT math.IT
Collaborative Mean Estimation over Intermittently Connected Networks with Peer-To-Peer Privacy
Stanford University（斯坦福大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
这项工作考虑的问题，分布式均值估计（DME）在网络与间歇性连接，其目标是学习一个全球性的统计数据样本本地化的分布节点的帮助下，一个中央服务器。为了减轻间歇性链接的影响，节点可以与邻居合作计算本地共识，并将其转发到中央服务器。在这样的设置中，任何节点对之间的通信必须满足本地差分隐私约束。我们研究了节点之间额外的数据共享导致的协作中继和隐私泄露之间的权衡，随后提出了一种新的差分隐私协作算法来实现最佳权衡。最后，我们提出了数值模拟，以证实我们的理论研究结果。
2023-02-28 cs.CR cs.DC cs.IT
