Wireless Network-Coded Four-Way Relaying Using Latin Hyper-Cubes
本文讨论了四路无线中继场景下的物理层网络编码，其中四个节点A，B，C和D希望在中继节点R的帮助下将其消息传递到所有其他节点。本文给出的方案是基于Popovski等人提出的去噪转发方案。为了使信道使用次数最少，该协议采用两个阶段：多址接入（MA）阶段和广播（BC）阶段，每个阶段使用一个信道。本文对四路中继场景进行了等效，就像Koike Akino等人对双向中继场景所做的那样，对于[3]中的三路中继情形，据观察，根据信道条件自适应地改变中继器处使用的网络编码映射大大降低了在MA阶段期间中继器处发生的多址干扰的影响。这些网络编码映射是这样选择的，使得它们满足称为排他定律的要求。我们证明了当四个用户从同一个M-PSK星座发送点时，每个满足互斥律的网络编码图都可以用一个M边的4重拉丁超立方体来表示。明确地获得由中继用于BC阶段的网络代码图，并且其目的在于减少在MA阶段的干扰的影响。
2012-10-15 cs.IT math.IT
Wireless Network-Coded Multi-Way Relaying Using Latin Hyper-Cubes
处理用于$n$路无线中继场景的物理层网络编码，其中每个$n$用户节点$X_1,$ $X_2,...,X_n$希望在中继节点R的帮助下将其消息传送到所有其他$(n-1)$节点。该方案基于Popovski等人在\cite{PoY1}中提出的双向中继的去噪转发方案，采用两个阶段：多址（MA）阶段和广播（BC）阶段，每个阶段利用一个信道使用，因此总共使用两个信道。针对\cite{KPT}中的双向中继场景、\cite{SVR}中的三向中继场景以及\cite{ShR}中的四向中继场景，使用去噪转发方案进行了物理层网络编码。本文采用去噪转发方案的物理层网络编码的$n$路中继的情况下说明的情况下，$n = 5$的帮助下，没有处理到目前为止。据观察，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减少了在MA阶段期间在中继器处发生的多址干扰的影响。选择这些网络编码映射，使得它们满足称为\textit{exclusive law}的要求。我们证明了当$n$用户从同一个$M$-PSK $(M=2^λ)$星座发送点时，每个满足互斥律的网络编码图都可以用一个$M$的$n$折叠拉丁超立方体来表示.奇异的衰落子空间产生的计划进行了描述和枚举的$n$和$M$的一般值，并根据其在给定的情况下的可移除性进行分类。获得了中继器用于BC阶段的网络代码图，目的是减少MA阶段的干扰影响。
2013-03-01 cs.IT math.IT
Opportunistic Relaying for Space-Time Coded Cooperation with Multiple Antenna Terminals
本文研究了瑞利衰落信道下多天线终端的无线中继网络，并在放大转发（A&F）模式下应用了分布式空时编码（DSTC）。A&F方案以每个中继器发送接收到的符号的线性组合的缩放版本的方式使用。结果表明，结合中继站的功率分配，A&F DSTC导致机会中继方案，其中仅选择最佳中继站来中继源的空时编码信号。此外，假设在源节点的源中继CSI的知识，我们设计了一个有效的功率分配，优于均匀功率分配的源天线。接下来，假设M-PSK或M-QAM调制，我们分析了所提出的协作分集传输方案在具有多天线源和目的地的无线中继网络中的性能。我们推导出在目的地接收到的SNR的概率密度函数（PDF）。然后，PDF被用来确定符号出错率（SER）在瑞利衰落信道。我们推导出封闭形式的近似的平均SER在高信噪比的情况下，从中我们找到系统的分集阶RminfNs;Ndg，其中R，Ns和Nd是中继，源天线和目的地天线的数量，分别。仿真结果表明，当R = 2，Ns = 2，Nd = 1时，在误码率为10^{-4}时，该系统的信噪比比A&F MIMO DSTC系统提高了6 dB以上。
2011-02-12 cs.IT math.IT
Channel Quantization for Physical Layer Network-Coded Two-Way Relaying
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大大降低了在MA阶段期间在中继器处发生的多址干扰的影响。换句话说，所有可能的信道实现的集合（复平面）被量化为有限数量的区域，其中特定的网络编码映射在特定区域中给出最佳性能。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。当$M$ -PSK（对于$M$ 2的任意幂）是MA阶段期间使用的信号集时，我们分析地获得所有可能的信道实现的集合的量化。结果表明，复平面可以分为两个区域：一个区域中，任何网络编码映射，满足所谓的排他性法律，给出了相同的最佳性能和一个区域中，网络编码映射的选择影响的性能，这是进一步量化的基础上选择的网络编码映射，优化性能。由此解析地获得的量化导致与使用计算机搜索Koike-Akino等人设置的4-PSK信号所获得的量化相同，当专用于$M=4.$时
2011-11-16 cs.IT math.IT
Use of Non-Orthogonal Multiple Access in Dual-hop relaying
为了提高双跳中继系统的和速率，提出了一种新的非正交多址接入（NOMA）两阶段功率分配方案。在该方案中，在从源接收到具有功率分配的叠加编码符号之后，中继节点向目的地转发具有另一功率分配的新的叠加编码符号。通过采用最大比合并（MRC），目的地联合解码来自源和中继的信息符号。假设瑞利衰落信道，在高信噪比（SNR）的遍历SR的封闭形式的解决方案，推导出一个实际的功率分配也被设计为建议的NOMA计划。数值结果表明，与已有的工作相比，该方案的性能有了明显的提高。
2016-04-13 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
Space-Time Coded Spatial Modulated Physical Layer Network Coding for Two-Way Relaying
使用空间调制的方法，其中只有一个发射天线是活跃的时间，我们提出了两个传输方案的双向中继信道使用物理层网络编码与空时编码，使用坐标交织正交设计（CIOD的）。结果表明，在节点处使用两个不相关的发射天线，但仅使用一个RF发射链和跨这些天线的空时编码可以提供更好的性能，而不使用任何额外的资源，并且不增加硬件实现成本和复杂度。在第一种传输方案中，仅在中继站处使用两个天线，在中继站处采用自适应网络编码（ANC），并且中继站发送CIOD空时分组码（STBC）。这给出了一个更好的性能相比，现有的ANC方案的双向中继信道使用一个天线在所有三个节点。结果表明，对于这种方案在高信噪比的平均端到端符号错误概率（SEP）的上限是两倍的点到点衰落信道的SEP。在第二种传输方案中，在所有三个节点处使用两个发射天线，CIOD STBC在多址和广播阶段中发射。该方案为平均端到端SEP提供了二阶分集，其中对于任意信号集增加了$\mathcal{O}(M^3)$的解码复杂度，对于方形QAM信号集增加了$\mathcal{O}(M^2\sqrt{M})$的解码复杂度。
2014-01-05 cs.IT math.IT
Joint Physical Network Coding and LDPC decoding for Two Way Wireless Relaying
本文研究了双向中继系统中信道编码和网络编码的联合设计，提出了一种低复杂度的物理网络编码和LDPC译码的联合方案。对于在两个源节点采用相同的LDPC码，我们表明，中继可以解码网络编码的码字从BPSK调制的多址接入信道接收的叠加信号。仿真结果表明，在AWGN信道和复杂MAC信道下，这种新的联合物理网络编码和LDPC译码方法的性能优于现有的MMSE网络编码和LDPC译码方法。
2013-02-20 cs.IT math.IT
Adaptive Delay-Tolerant DSTBC in Opportunistic Relaying Cooperative MIMO Systems
针对两跳协作多输入多输出（MIMO）网络，采用放大转发策略和机会中继算法，提出了一种带反馈的自适应容迟分布式空时编码（DSTC）方案。最大似然接收机和可调码矩阵被认为是受功率约束。在所提出的延迟容忍DSTC方案中，中继节点采用可调的编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。随机梯度算法被开发以降低计算复杂性来估计码矩阵的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益和解决延迟问题的合作MIMO系统相比，现有的DSTC方案。
2014-12-15 cs.IT math.IT
Adaptive Delay-Tolerant Distributed Space-Time Coding Based on Adjustable Code Matrices for Cooperative MIMO Relaying Systems
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种利用反馈的自适应时延容忍分布式空时编码（DSTC）方案。最大似然（ML）接收机和可调码矩阵被认为是受功率约束的解码和转发（DF）合作策略。在所提出的延迟容忍DSTC方案中，中继节点采用可调的编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。最小二乘（LS）算法被开发成具有降低的计算复杂性以调整码的参数。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益和解决的延迟问题，合作MIMO系统相比，现有的延迟容忍DSTC计划。
2014-05-19 cs.IT math.IT
Compressed Relaying for Two-Way Relay Networks with Correlated Sources
本文提出了一种基于Huffman和物理层网络编码（HPNC）的双向相关源中继网络（TWRN-CS）的压缩中继方案。在HPNC方案中，两个源首先同时向中继发送相关的原始源消息。中继器对接收到的符号执行物理层网络编码（PNC），使用霍夫曼编码来压缩PNC编码的符号，并将压缩的符号广播到两个源节点。然后，每个源通过使用其自己的消息作为边信息来解码另一个源的消息。分析了该方案的压缩比和误块率出错率。仿真结果表明，在TWRN-CS中，与传统的非压缩中继方案相比，HPNC方案能有效提高网络吞吐量，同时获得更好的误码率性能。
2014-10-26 cs.IT math.IT
Wireless Network Coding for MIMO Two-way Relaying using Latin Rectangles
考虑用于物理层网络编码双向MIMO中继场景的调制方案的设计，其中$n_R$天线在中继器R处，$n_A$和$n_B$天线分别在端节点A和B处。我们考虑的噪声和转发（DNF）协议，它采用两个阶段：多址（MA）阶段和广播（BC）阶段。对于网络编码的SISO双向中继已知的是，根据信道条件自适应地改变在中继处使用的联网编码映射（也被称为去噪映射）极大地降低了在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当满足称为{ \it排他性定律}的要求。满足互斥律的网络编码图可等价地看作拉丁矩形。本文证明了对于MIMO双向中继，当信道衰落系数矩阵的行空间是$\mathbb{C}^{n_A+n_B}$的有限个向量子空间（称为奇异衰落子空间）的一个子空间时，中继站会发生深度衰落。结果表明，适当选择网络编码映射可以去除大部分奇异衰落子空间，称为可去除奇异衰落子空间。对于$2^λ$ -PSK信号集，证明了不可移除奇异衰落子空间的数目只占奇异衰落子空间总数的一小部分。当端节点使用不同数量的天线的情况下的拉丁矩形被示出为可从拉丁方的情况下，当它们使用相同数量的天线。此外，网络编码映射，删除所有可移动的奇异奇异衰落子空间被证明是可获得的一个小的拉丁方。
2012-03-14 cs.IT math.IT
Adaptive Distributed Space-Time Coding in Cooperative MIMO Relaying Systems using Limited Feedback
针对两跳协作MIMO网络，提出了一种自适应随机分布式空时编码（DSTC）方案。线性最小均方误差（MMSE）接收机滤波器和随机矩阵的功率约束被认为是与放大和转发（AF）的合作策略。在所提出的DSTC方案中，通过反馈信道获得的随机化矩阵被用来在中继节点处对空时编码矩阵进行变换。考虑了有限反馈和反馈误差的影响。设计了线性MMSE表达式来计算自适应随机化矩阵和线性接收滤波器的参数。本文还提出了一种降低计算复杂性的随机梯度算法。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的DSTC计划。
2013-03-17 cs.IT math.IT
Digital Network Coding Aided Two-way Relaying: Energy Minimization and Queue Analysis
在本文中，我们考虑一个三节点，双向中继系统与数字网络编码在静态信道中的所有链路增益被假定为常数在传输过程中。其目的是最大限度地减少总的能量消耗，同时确保在所有节点的队列稳定性，对于一个给定的一对随机数据包到达率。具体来说，我们允许一组传输模式，并解决分配给每个模式，包括多址上行链路传输模式和网络编码广播模式的资源的最佳比例。此外，对于下行链路，我们发现的条件，以确定是否叠加编码与过量的数据在更好的链路和网络编码的数据，为两个用户是能量有效的，并制定和解决相应的优化。为了解决这个网络中的队列演化，我们提出了一个详细的分析，在每个节点上的队列使用随机调度方法，非常接近的理论设计，通过一个二维马尔可夫链模型。
2012-10-26 cs.IT math.IT
Asymptotic Analysis on LDPC-BICM Scheme for Compute-and-Forward Relaying
计算转发（CAF）方案因其在双向中继信道上的高带宽效率而引起了人们的极大兴趣。在CAF方案中，中继尝试解码从其他终端或中继发送的消息的线性组合。研究实用的纠错码是实现低计算复杂性的CAF方案的关键。在本文中，我们提出了一种有效的比特交织编码调制（BICM）的CAF计划与相移键控（PSK）调制。特别是，我们研究的渐近译码性能的BICM计划与低密度奇偶校验（LDPC）码通过使用密度进化（DE）的方法。基于信道模型的非对称性，我们利用人口动力学方法的DE方程没有全零码字的假设。结果表明，对于QPSK和8 PSK调制的双向中继信道，LDPC-BICM方案提供了更高的可达速率相比，替代分离解码方案。
2019-01-16 cs.IT math.IT
Time-Switching Based SWIPT for Network-Coded Two-Way Relay Transmission with Data Rate Fairness
本文从信息论的角度研究了网络编码双向中继传输中的能量和信息同时传输问题，其中两个源通过能量收集中继交换信息。针对时间交换（TS）中继接收机结构，提出了基于TS的双向重铺（TS-TWR）协议。为了探索系统吞吐量限制与数据率公平性，我们制定了一个优化问题下的总功率约束。为了解决这个问题，我们首先得到一些显式的结果，然后设计一个有效的算法.数值结果表明，在总可用功率相同的情况下，由于路径损耗对能量传输的影响，TS-TWR与传统的non-EH双向中继相比存在一定的性能损耗，在信噪比相对较低和相对较高的情况下，性能损耗相对较小。
2014-12-25 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Network Coded Systems Under Quasi-static Rayleigh Fading Channels
在基本和网络编码协作通信领域，经常需要预期的端到端比特出错率（BER）值来比较所提出的编码、中继和解码技术。而不是通过耗时的蒙特卡罗模拟获得这些值，使用近似值导出封闭形式的表达式是至关重要的。在这项工作中，最终的目标是获得一个近似的平均误码率表达式的网络编码系统。在达到这一目标时，我们首先考虑了协作系统的瞬时误码率值，这通常是由多个变量的Q-函数。对于这些Q-函数，我们研究了采样性质的收敛特性，并将此性质推广到任意多元函数。其次，我们适应等效信道的方法，以网络编码的情况下，为便于分析，并提出了一个网络解码器，降低了复杂度。最后，通过结合这些技术，我们表明，所获得的封闭形式的表达式与仿真结果在很宽的信噪比范围内。
2013-12-05 cs.IT math.IT
Joint LDPC and Physical-layer Network Coding for Asynchronous Bi-directional Relaying
在实际的异步双向中继中，两个源发送的符号到达中继站时不能实现完美的帧对齐和符号对齐，需要认真考虑异步多址接入信道（MAC）的影响。最近，Lu等人提出了一种矩形脉冲整形的符号异步MAC的Tanner图表示，并进一步发展了符号异步物理层网络编码的最优译码的消息传递算法。本文针对任意脉冲整形的异步MAC，提出了一种通用的信道模型。在此基础上，提出了异步MAC信道最优译码的Bahl，Cocke，Jelinek，and Raviv（BCJR）算法。针对基于符号异步MAC层的低密度奇偶校验（LDPC）编码BPSK信号，提出了一种形式化的对数域广义和积译码算法（Log-G-SPA）.此外，我们提出使用循环码来对抗帧异步性，并且可以通过使用简单的循环冗余校验（CRC）编码技术来解决该方法中固有的相对延迟。仿真实验验证了该方法的有效性。
2011-06-28 cs.IT math.IT
Cooperative Network Coded ARQ Strategies for Two Way Relay Channel
提出了一种新的双向中继网络中的协作自动重传请求（ARQ）方法。在分组传输失败时，网络进入协作阶段，其中分组的重传由中继节点辅助。该方法将网络编码技术与协作ARQ技术相结合，通过减少重传次数来提高网络吞吐量。对于连续重传，考虑了三种不同的选择重传节点的方法。分析比较了各种方法的吞吐量。该分析是基于二进制马尔可夫信道，它考虑了信道系数的时间相关性。分析结果表明，所提出的使用网络编码的吞吐量性能优于传统的ARQ和合作ARQ没有网络编码。它也被观察到，相关性可以有显着的性能上提出的合作网络编码的ARQ方法的影响。特别地，所提出的方法对于缓慢到适度快速衰落信道是有利的。
2013-11-26 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
Improving Two-Way Selective Decode-and-forward Wireless Relaying with Energy-Efficient One-bit Soft Forwarding
受电池供电的无线传感器网络（WSN）等应用的启发，我们提出了一种易于实现的节能双向中继方案。特别是，我们解决的挑战，提高标准的双向选择性解码和转发协议（TW-SDF）的误块率（BLER）方面的较小的额外的复杂性和能量消耗。通过遵循软中继的原理，我们的解决方案是双向一位软转发（TW-1bSF）协议，其中中继转发一位量化的后验信息度量的传输位，与适当设计的可靠性参数。在无线传感器网络相关的标准（如IEEE802.15.6和蓝牙），采用分组码，而不是卷积码和其他复杂的代码，由于其高效的解码器硬件实现。作为第二个主要贡献，我们推导出严格的上限的BLER性能的TW-SDF和TW-1bSF，当双向中继网络采用分组码和硬解码。错误概率分析证实了TW-1bSF的优越性。此外，我们推导出TW-1bSF在TW-SDF上的渐近性能增益，这进一步表明所提出的协议是一个很好的选择，特别是当使用长分组码时。
2015-01-07 cs.IT math.IT math.PR
Distributed Space-Time Coding Based on Adjustable Code Matrices for Cooperative MIMO Relaying Systems
提出了一种适用于两跳协作MIMO网络的自适应分布式空时编码（DSTC）方案。线性最小均方误差（MMSE）接收滤波器和可调码矩阵被认为是受功率约束的放大转发（AF）合作策略。在所提出的自适应DSTC方案中，在中继节点处利用反馈信道获得的可调编码矩阵对空时编码矩阵进行变换。有限反馈和反馈误差的影响进行了评估。设计了线性MMSE表达式来计算可调码矩阵和线性接收滤波器的参数。随机梯度（SG）和最小二乘（LS）算法也降低了计算复杂性。上界的成对错误概率分析推导出，并表明在中继节点采用可调码矩阵的优势。另一种自适应DSTC方案的优化算法也得自，以消除对反馈的需要。该算法以最小化错误概率为目标，在中继节点上实现了一种全分布式的自适应DSTC。仿真结果表明，所提出的算法获得显着的性能增益相比，现有的DSTC计划。
2013-04-06 cs.IT math.IT
An Efficient Adaptive Distributed Space-Time Coding Scheme for Cooperative Relaying
研究了一种基于分布式空时编码策略的非再生双跳无线系统。假设每个中继器重传其接收信号的适当缩放的空时编码版本。本文的主要目标是研究一种基于中断概率最小化的中继站功率分配策略。在中继-目的地链路的高信噪比状态下，示出了基于阈值的功率分配方案（即，如果其与源的信道增益小于预定阈值，则中继保持静默）是最佳的。Monte-Carlo仿真表明，推导出的开关功率分配方案执行接近最佳的有限的信号噪声比的值。数值结果表明，在系统性能的显着改善的情况下，中继站转发他们的接收信号与全功率。此外，在源中继链路质量较好的情况下，提出了一种放大转发/检测转发混合方案。最后，在信道估计误差的存在下，所提出的方案的鲁棒性进行了数值评估。
2008-12-08 cs.IT math.IT
Turbo DPSK in Bi-directional Relaying
针对双向中继系统中的联合信道解码和物理层网络编码（JCNC）方法，研究了迭代差分相移键控（DPSK）解调和信道解码方案。Bahl，Cocke，Jelinek，和Raviv（BCJR）算法的相干和非相干检测推导出软输入软输出解码的DPSK信号在两个用户多址信道与瑞利衰落。然后，我们提出了一个务实的方法与JCNC计划反复利用外部代码的外部信息。通过相干检测，我们证明了DPSK可以很好地与简单的卷积码级联，以实现像传统点对点通信场景一样的出色编码增益。所提出的非相干检测，它本质上要求在两个连续的符号上的信道保持恒定，可以工作，而无需显式的信道估计。仿真结果表明，迭代过程收敛非常快，大部分编码增益在两次迭代内获得。
2013-02-11 cs.IT math.IT
Quantization for Soft-Output Demodulators in Bit-Interleaved Coded Modulation Systems
研究了比特交织编码调制（BICM）系统中对数似然比（LLR）的量化问题。我们建议设计的量化器，使量化器的输出成为等概率。我们调查半解析和数值上的遍历和中断容量在单天线和多天线信道不同的量化器。最后，我们展示了比特出错率模拟BICM系统的LLR量化使用率1/2低密度奇偶校验码。
2009-05-05 cs.IT math.IT
Multiple-Input Multiple-Output Two-Way Relaying: A Space-Division Approach
针对多输入多输出（MIMO）双向中继信道（TWRC），提出了一种新的基于空分复用的网络编码方案，其中两个多天线用户通过一个多天线中继交换信息.在所提出的方案中，在中继的整个信号空间被分成两个子空间。在一个子空间中，两个用户的空间流具有几乎正交的方向，并且在中继处被完全解码。在另一个子空间中，两个用户的信号方向近似平行，并且遵循物理层网络编码（PNC）的原理，在中继处计算空间流的线性函数。基于恢复的消息和消息函数，中继器生成网络编码的消息并将其转发到两个用户。我们表明，在高信噪比（SNR），所提出的方案实现的MIMO TWRC的渐近和速率容量在1/2log（5/4）= 0.161位每用户天线的任何天线配置和信道实现。我们进行大系统分析，以获得平均和速率的建议计划在瑞利衰落MIMO TWRCs。我们表明，平均渐近和速率差距的容量上限是最多0.053位每中继天线。结果表明，该计划显着优于现有的计划。
2014-05-29 cs.IT math.IT
Ultra Low Complexity Soft Output Detector for Non-Binary LDPC Coded Large MIMO Systems
MIMO系统容量的理论结果表明，天线数目越多，传输速率越高。这使得具有数百个天线的MIMO系统非常有吸引力，但是阻碍这种大维度MIMO系统实际实现的主要问题之一是MIMO检测器的高复杂度。本文提出了一种新的基于匹配滤波的软输出MIMO检测器，该检测器可应用于采用非二进制LDPC码编码的大型MIMO系统。该检测器的每比特复杂度仅为低复杂度软输出MMSE检测器的0.28%，并且仅与天线数成线性关系。此外，具有小信息长度800比特的编码性能与相关联的MIMO容量在4.2dB内。
2012-04-18 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface vs. Decode-and-Forward: How Large Surfaces Are Needed to Beat Relaying?
本文比较智能反射面与解码转发中继，发现需极高速率或大型超表面才能在发射功率和能量效率上超越中继。
2024-11-11 cs.IT math.IT
Physical Layer Network Coding for Two-Way Relaying with QAM
[1]、[3]、[4]和[5]研究了物理层网络编码双向中继场景的调制方案设计。文[7]证明了每个满足排他律的网络编码图都可以用拉丁方表示，反之亦然，利用这种关系可以得到满足排他律的网络编码图。但是，在[7]和[8]中仅解决了端节点使用$M$ -PSK信号集的场景。在本文中，我们解决的情况下，其中端节点使用$M$ -QAM信号集。在衰落情形中，对于称为奇异衰落状态的某些信道条件$γe^{j θ}$，MA相位性能大大降低。通过制定一个程序来寻找QAM的奇异衰落状态的确切数量，我们表明，平方QAM信号集相比PSK信号集的奇异衰落状态的数量较少。这导致$M$ -QAM优于$M$ -PSK的性能。它示出的标准，用于分割的复平面，为使用一个特定的网络代码的一个特定的衰落状态的目的，是不同的，用于$M$ -PSK。使用修改后的标准，我们描述了一个程序来解析分区的复杂平面代表的信道条件。我们表明，当使用$M$（$M >4$）信号集时，传统的XOR网络映射无法消除$γe^{j θ}=1$的不良影响，这是一个奇异的衰落状态的所有信号集的任意大小。我们表明，一个双块循环拉丁方消除这种奇异衰落状态$M$ -QAM。
2013-01-20 cs.IT math.IT
Physical Layer Network Coding for Two-Way Relaying with QAM and Latin Squares
针对物理层网络编码双向中继场景的调制方案的设计最近已经被广泛地研究，该协议采用两个阶段：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满足称为排他性定律的要求。在使用Latin Squaures的\cite{NVR}中，仅对端节点使用M-PSK信号集的情形进行了广泛研究。在本文中，我们解决了端节点使用M-QAM信号集（其中M具有$2^{2λ}$的形式，$λ$是任何正整数）的情况。在衰落情形中，对于称为奇异衰落状态的某些信道条件$γe^{j θ}$，MA相位性能大大降低。我们发现，平方QAM信号集的奇异衰落状态的数量较少的PSK信号集相比。正因为如此，中继的复杂性大大降低。此外，在BC阶段中需要较少数量的开销比特。衰落状态$γe^{j θ}=1$对于包括PSK和QAM的任意大小的所有星座是奇异的。对于任意PSK星座，众所周知，通过逐位XOR映射获得的拉丁方消除了这种奇异性。我们表明，XOR映射未能消除这种奇异性QAM的大小大于4，并表明，一个双块循环拉丁方消除这种奇异性。仿真结果表明了QAM优于PSK。
2012-03-15 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Adaptive Physical Layer Network Coding for Wireless Two-way Relaying
分析了物理层网络编码双向中继方案的调制方案，该方案采用两个阶段：多址（MA）阶段和广播（BC）阶段。这是由小池秋野等。根据信道条件自适应地改变在中继站处使用的网络编码映射大大降低了在MA阶段期间在中继站处发生的多址干扰的影响。取决于在端节点处使用的信号集，对于被称为奇异衰落状态的有限数量的信道衰落状态发生深度衰落。奇异衰落状态分为以下两类：由于信道中断而引起的并且其有害影响不能通过自适应网络编码来减轻的奇异衰落状态被称为\textit{non-removable singular fade states}。由于信号集的选择而发生的并且其有害影响可以通过适当选择自适应网络编码映射来消除的那些被称为\textit{removable}奇异衰落状态。在本文中，我们推导出一个上界的平均端到端的符号出错率（SER），有和没有自适应网络编码在中继，莱斯衰落的情况下。结果表明，在没有自适应网络编码的情况下，在高信噪比（SNR）下，对端到端SER的贡献来自以下错误事件，这些错误事件落为$\text{SNR}^{-1}$：与可移除奇异衰落状态相关联的错误事件，与不可移除奇异衰落状态相关联的错误事件以及BC阶段期间的错误事件。相反，对于自适应网络编码方案，与对平均端到端SER有贡献的可移除奇异衰落状态相关联的错误事件作为$\text{SNR}^{-2}$而下降，并且结果，自适应网络编码方案提供了优于不…
2012-03-26 cs.IT math.IT
Goodput Maximization in Cooperative Networks with ARQ
在本文中，平均成功吞吐量，即，研究了瑞利衰落环境下编码3节点协作网络的有效吞吐量。假设在网络中采用简单的自动重传请求（ARQ）技术，使得错误接收的码字被重传直到成功递送。假设继电器工作在放大转发（AF）或解码转发（DF）模式。在这些假设下，描述了重传机制和协议，并确定了成功发送信息所需的平均时间。随后，制定了AF和DF中继的有效吞吐量。的权衡和有效吞吐量，传输速率和中继位置之间的相互作用进行了研究，并确定最佳策略。
2011-01-14 cs.IT math.IT
Phase Noise Estimation for Uncoded/Coded SISO and MIMO Systems
在发射机和接收机处的非理想振荡器引入了时变相位噪声，该时变相位噪声以非线性方式与所发射的数据相互作用。相位噪声成为一个有害的问题，需要进行估计和补偿。在本论文中，接收机算法的推导和评估，以减轻在数字通信系统中的相位噪声的影响。第三章研究了单输入单输出（SISO）系统的相位噪声估计问题。首先，硬判决定向扩展卡尔曼滤波器（EKF）被施加到一个未编码的系统。接下来，使用期望最大化（EM）框架的编码系统的迭代接收机算法执行码辅助Turbo同步。两个软决策直接估计在文献中的卡尔曼滤波的基础上进行评估。低密度奇偶检验（LDPC）码被用来计算边缘后验概率和构造软判决符号。通过仿真比较了两种估计器的出错率性能。第四章研究了多输入多输出（MIMO）系统中的相位噪声估计问题。首先，一个低复杂度的硬判决引导的EKF应用到未编码的系统。其次，提出了一种基于EM框架的编码MIMO系统联合估计和检测接收算法。提出了一种低复杂度的软判决引导的扩展卡尔曼滤波器和平滑器（EKFS），跟踪相位噪声参数在一个帧，以执行最大化步骤。建议EKFS为基础的方法相结合的迭代检测器，利用比特交织编码调制，并采用LDPC码。最后，仿真结果证实，所提出的基于EM的方法的出错率性能接近于在低到中等信噪比下相位噪声的完美知识的情况。
2012-10-23 cs.IT math.IT
Maximum Likelihood Decoding of Convolutionally Coded Noncoherent ASK Signals in AWGN Channels
在这项工作中，我们开发了最大似然检测（MLD）算法的非相干幅度移位键控（NCASK）系统在加性高斯白噪声（AWGN）信道。所开发的算法被用来调查与卷积编码和软判决维特比译码的NCASK系统的性能。紧和简单的上界已被推导出描述系统的性能，仿真结果表明，推导出的上界是在0.1 dB的模拟点。
2019-11-08 cs.IT math.IT
Noncoherent Analog Network Coding using LDPC-coded FSK
模拟网络编码（ANC）是一种用于双向中继信道（TWRC）的吞吐量增加技术，其中两个端节点在相同的时间和频带上同时向中继器发送，随后中继器向端节点广播接收到的信号总和。ANC下的相干接收是具有挑战性的，因为需要所有节点的振荡器同步，多普勒频移进一步加剧了这个问题。本文提出了一种实现ANC的非相干M进制移频键控（FSK）解调器，该解调器产生适合于容量接近信道码的软输出，并支持信道解码器的信息反馈。该公式的一个独特之处是在接收符号概率密度函数中存在无限求和。当截断求和包含足够数量的项时，检测和信道解码成功。通过Monte Carlo仿真研究了调制阶数为2、4和8，信道编码和未编码操作，以及有和没有从解码器到解调器的信息反馈时的比特出错率性能。考虑用于仿真的信道码是由DVB-S2标准定义的LDPC码。据我们所知，这项工作是第一个开发非相干软输出解调器的ANC。
2017-03-04 cs.IT math.IT
Achievable Information Rates for Coded Modulation with Hard Decision Decoding for Coherent Fiber-Optic Systems
我们分析了可实现的信息速率（AIR）的编码调制方案与QAM星座与逐位和逐符号解码器，对应的情况下，其中二进制码与高阶调制结合使用的比特交织编码调制（BICM）的范例和使用的情况下，分别在一个字段匹配的星座大小的非二进制码。特别是，我们认为硬判决解码，这是光纤通信系统的解码复杂性是一个问题的优选方案。最近，Liga \emph{et al.}分析了按位和按符号解码器的AIR，考虑了作者称之为\emph{hard decision decoder}的方法，然而，该方法利用了由硬检测产生的离散输入离散输出信道的转移概率的\emph{soft information}。因此，解码器的复杂度基本上与软判决解码器的复杂度相同。在本文中，我们分析，而不是标准的硬判决解码器，在实践中常用的，其中的解码是基于汉明距离度量的AIR。我们表明，如果使用标准的硬判决解码，逐位解码器产生显着更高的AIR比符号解码器。结果，与Liga \emph{et al.}的结论相反，二进制解码器与BICM范例一起对于光谱高效的光纤系统是优选的。我们还设计了二进制和非二进制的楼梯码，并表明，在协议的AIR，二进制码产生更好的性能。
2017-11-02 cs.IT math.IT
Joint Phase Noise Estimation and Data Detection in Coded MIMO Systems
本文分析了采用比特交织编码调制（BICM）的多输入多输出（MIMO）系统中振荡器相位噪声（PHN）估计和数据检测的联合问题。基于期望最大化（EM）框架，提出了一种新的MIMO接收机，在估计器和检测器之间迭代。它示出，在高信号噪声比，最大后验估计（MAP）可以用来进行EM算法的最大化步骤。此外，为了降低所提出的EM算法的计算复杂性，软决策导向的扩展卡尔曼滤波器平滑器（EKFS），而不是MAP估计器来跟踪PHN参数。数值结果表明，通过结合所提出的EKFS的方法与迭代检测器，采用低密度奇偶检验（LDPC）码，PHN可以准确地跟踪。仿真结果还表明，与现有的算法相比，所提出的迭代接收机可以显着提高性能的MIMO系统中存在PHN。
2013-08-17 cs.IT math.IT
Fourier-Curve Constellations under Tangential Perturbation: Covariance-Aware Soft Demapping on Coded Links
RPTU University Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道技术大学）；Beijing Huairou Laboratory（北京怀柔实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）；German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）
本文提出一种基于傅里叶曲线星座的协方差感知解映射方法，通过在切线空间注入人工噪声，实现符号依赖的秩一协方差，从而改进LDPC编码链接性能，实验显示在相同传输条件下，该解码器在BLER=10^-1范围内提升约5dB。
2026-10-14 cs.IT eess.SP math.IT
Asynchronous Convolutional-Coded Physical-Layer Network Coding
本文研究了异步卷积编码物理层网络编码（PNC）系统的解码过程。具体来说，我们提出了一个分层的卷积编码PNC解码框架，包括三个层：符号重对齐层，码字重对齐层，联合信道解码网络编码（Jt-CNC）解码层。我们的框架可以处理多个源同时发送的信号之间的相位差和符号到达时间差。该框架的显著特征是它可以处理分数和整数符号偏移;先前提出的PNC解码算法（例如，XOR-CD和减少状态维特比算法）只能处理小数符号偏移。此外，Jt-CNC算法，基于置信传播（BP），是BER最优的同步PNC和异步PNC的近最优。除了卷积码之外，我们还将Jt-CNC解码算法推广到所有循环码。仿真结果表明，Jt-CNC算法在同步PNC系统中的性能比XOR-CD算法和减少状态的Viterbi算法提高了2dB。对于相位异步的PNC，Jt-CNC比其他两种算法的性能好4dB。重要的是，对于真实的无线环境测试，我们还实现了我们的解码算法在PNC系统建立在USRP软件无线电平台。实验结果表明，本文提出的Jt-CNC解码器在实际应用中效果良好。
2013-12-05 cs.IT math.IT
On the Performance under Hard and Soft Bitwise Mismatched-Decoding
本文研究硬、软按位失配解码下的辅助信道设置及 Q-factor 差距，指出软 FEC 编码调制系统需重新定义系统余量。
2020-02-03 cs.IT eess.SP math.IT
Improving soft FEC performance for higher-order modulations via optimized bit channel mappings
高阶调制的软前向纠错在实践中通常通过实用的比特交织编码调制范例来实现，其中单个二进制码被映射到非二进制调制。在本文中，我们研究了偏振复用光纤系统的编码比特到调制比特的映射的优化没有光学在线色散补偿。我们的重点是基于原型的低密度奇偶校验（LDPC）码，允许一个高效的硬件实现，适合于高速光通信。该优化算法应用于AR4JA原模图族，并进一步扩展到基于原模图的空间耦合LDPC码。通过分步傅立叶方法的全场模拟被用来验证分析。结果显示，性能增益高达0.25 dB，这意味着传输范围可能扩展约8%，而不会显着增加系统复杂性。
2014-06-12 cs.IT math.IT physics.optics
Rate-Matching Deep Polar Codes via Polar Coded Extension
本文针对深度极化码码长受限于2的幂次的问题，提出基于分层码字级联的编码扩展速率匹配方法，并配套软输出SCL解码算法和贪心多层配置算法，在中高码率下显著优于传统方法。
2025-05-11 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning-Based Constellation Optimization for Physical Network Coding in Two-Way Relay Networks
Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL)（三菱电机研究实验室）；Yokohama National University（横滨国立大学）
研究了深度学习（DL）在物理层网络编码（PNC）双向中继星座图优化中的新应用，其中在每个终端和中继节点处采用基于深度神经网络（DNN）的调制和解调。我们训练DNN，使得交叉熵损失直接最小化，因此它最大化了可能性，而不是考虑星座的欧几里得距离。所提出的方案可以扩展到更高级别的星座与DNN结构的轻微修改。仿真结果表明，一个显着的性能增益方面的可实现的和速率超过传统的中继方案。此外，由于我们的DNN解调器直接输出逐位概率，因此可以直接与软判决信道解码级联。
2019-03-09 cs.IT cs.LG eess.SP
Soft-Output Joint Channel Estimation and Data Detection using Deep Unfolding
针对多用户多输入多输出（MIMO）无线通信系统，提出了一种新的软输出联合信道估计和数据检测（JED）算法。我们的算法近似地解决了一个最大后验JED优化问题，使用深度展开，并在每次迭代中为传输的比特生成软输出信息。展开算法的参数由用二进制交叉熵（BCE）损失训练的超网络计算。我们评估我们的算法在编码MU-MIMO系统中的8个基站天线和4个用户设备的性能，并比较它的国家的最先进的算法分离的软输出数据检测的信道估计。我们的结果表明，我们的JED算法优于这样的数据检测器，只需10次迭代。
2021-12-01 cs.IT eess.SP math.IT
Uplink soft handover for LEO constellations: how strong the inter-satellite link should be
本文从物理层角度研究了LEO星座上行链路软切换的益处，通过仿真对比了硬切换与软切换的性能损失，以及AF和DF中继技术的效果，发现DF相对AF增加的复杂性在BLER上并不划算，并指出星间链路失准在软切换下影响严重。
2024-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
