Broadcast Approach and Oblivious Cooperative Strategies for the Wireless Relay Channel - Part I: Sequential Decode-and-Forward (SDF)
在这两部分纸，我们考虑一个无线网络中，一个源终端与目的地和中继终端进行通信，偶尔出现在附近的源，没有源的知识，建议不经意的协议。假设源-中继信道由于邻近性而为固定增益AWGN，而源-目的地信道和中继-目的地信道经受块平坦瑞利衰落。假设仅在相应接收器处的完美CSI。与平均吞吐量作为性能指标，我们将一个两层的广播方法到两个合作策略的基础上的解码和转发方案-顺序解码和转发（SDF）在第一部分和块马尔可夫（BM）在第二部分。广播方法将传输速率分成对应于“坏”和“好”信道状态的叠加层，允许更好地适应实际信道条件。在第I部分中，在广播方法下，使用连续解码技术，数值和解析地推导出SDF策略的可实现速率表达式，用于多个设置，包括单用户、MISO和一般中继设置。连续广播的下限推导出MISO和一个不经意的合作场景。
2010-07-26 cs.IT math.IT
Broadcast Approach and Oblivious Cooperative Strategies for the Wireless Relay Channel - Part II: Block-Markov Decode-and-Forward (BMDF)
这是第二个两部分的一系列文件中的广播方法纳入不经意的协议的中继信道的源和中继并置。第I部分描述了广播方法及其在与顺序解码转发（SDF）方案一起使用时在可实现速率方面的益处。第二部分研究了另一种不经意的方案，在单层和双层传输下的块马尔可夫解码和转发（BLOCK）。对于单层，以前报道的结果得到了增强，并建立了关于源和中继传输之间的最佳相关系数的猜想。对于两个或更多个层的离散多层传输，它示出了完美的合作（2x 1 MISO）率，即使以较长的延迟为代价的低配置增益，改善后，可实现的SDF。
2010-07-26 cs.IT math.IT
Strong Secrecy for Cooperative Broadcast Channels
被认为是一个广播信道（BC）的解码器合作，通过一个单侧链路。一个公共消息和两个私人消息被发送，并且对协作辅助用户来说，发送给协作用户的私人消息应该是保密的。保密级别是根据强保密性来衡量的，即，一个消失的信息泄漏。通过使用双仓的秘密消息的码本的信道可分辨性为基础的代码，并通过使用似然编码器来选择发送的码字的容量区域上的内界导出。内界被证明是紧的半确定性和物理退化的BC和相应的BC没有保密约束的结果进行比较。Blackwell和Gaussian BC示例说明了保密性对速率区域的影响。不像没有保密的情况下，通过合作链路共享信息的私人消息是最佳的，我们的协议只传达部分共同和非机密的消息。由于保密要求，这种限制比通常的速率损失更多地降低了传输速率。提供了一个例子来说明这种损失。
2019-05-28 cs.IT math.IT
Broadcast Analysis for Large Cooperative Wireless Networks
当节点采用合作时，节点将其消息广播到整个无线网络的能力被考虑。我们采用的渐近分析，使用扩展的随机网络设置，并表明广播性能强烈依赖于介质的路径损耗指数。特别地，随着随机网络的大小增长，一维网络中的广播的概率对于大于1的路径损耗指数变为零，并且对于小于1的路径损耗指数变为非零值。在二维网络中，路径损耗指数分别大于和小于2时也会观察到相同的行为。
2011-04-16 cs.IT cs.NI 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
A Plotkin-Alamouti Superposition Coding Scheme for Cooperative Broadcasting in Wireless Networks
本文论述了叠加编码的情况下，两个协调的源节点，介绍了伯格曼和封面在1974年的开创性工作的合作广播。介绍了一种用于两类目的（或中继）节点的方案：近节点和远节点，根据它们到发送节点对的空间距离进行排名。利用Plotkin提出的（u，u+v）-构造法将两个线性码组合起来，构造出两级线性不等差错保护（LUEP）码.然而，代替在源编码器中子码码字的二进制加法，这里调制的子码序列在目的地（或中继）节点天线处被组合。伯格曼斯和盖把这称为空中混音。在瑞利衰落的情况下，额外的分集阶数，以及信道估计误差的鲁棒性时，源节点发送的编码序列对根据Alamanti的发送分集方案。我们将这种组合称为Plotkin-Alamandro方案，并研究了其在AWGN和瑞利衰落信道下的性能。
2009-01-15 cs.IT math.IT
Rate Regions for the Partially-Cooperative Relay Broadcast Channel with Non-causal Side Information
在这项工作中，我们考虑了部分合作中继广播信道（PC-RBC）的随机参数控制。我们提供了两种不同情况下的速率区域：1）当随机参数上的边信息（SI）S^n在源和中继都是非因果已知的时，以及2）当边信息S^n仅在源处是非因果已知的时。这些可实现的区域推导出一般离散无记忆的情况下，然后扩展到的情况下，当信道退化高斯和SI是加性i.i.d.高斯。在这种情况下，源使用广义脏纸编码（GDPC），即，当仅通知源时，DPC与部分状态消除相结合，并且当源和中继都被通知时，单独DPC。看来，即使它不能完全消除SI的影响（与源和中继被通知的情况相比），GDPC是特别有用的，当只有源被通知。
2007-09-05 cs.IT math.IT
Regularized ZF in Cooperative Broadcast Channels under Distributed CSIT: A Large System Analysis
在发射机（TX）处获得准确的信道状态信息（CSI）对于诸如网络MIMO、干扰对齐等的许多协作方案是至关重要的。实际的CSI反馈和有限的基于回程的共享不可避免地产生CSI的降级，这是特定于每个TX的，从而产生CSI的分布式形式。在分布式CSI（D-CSI）广播信道设置中，各种TX基于它们对全局多用户信道矩阵的个体估计来设计预编码器的元素，这在与常用的集中式CSI假设相比时直观地降低了性能。本文解决了这个具有挑战性的情况下，并提出了分布式CSI多TX广播信道设置的速率性能的第一次分析，在大量的天线制度。使用随机矩阵理论（RMT）的工具，我们得到了确定性的等效的信号干扰加噪声比（SINR）的流行的正则化迫零（ZF）预编码器，允许揭开这样的合作方法的分布式的价格。
2015-02-12 cs.IT math.IT
Slepian-Wolf Coding for Broadcasting with Cooperative Base-Stations
我们提出了一个基站（BS）的合作模型，用于在蜂窝或异构网络中广播离散无记忆源。该模型允许接收方使用辅助BS来提高网络性能，并且允许接收方具有关于源的先验边信息。我们建立模型的信息理论的限制，在两种操作模式：在模式1中，帮助BS的信道码字由主BS发送的信息，并在模式2中，他们提供相关的边信息的源。用于模式1的最优代码在辅助BS处使用\emph{hash-and-forward coding};而在模式2中，最优代码在辅助BS处使用来自Wyner的\emph{helper source-coding problem}的源代码。我们证明了这两种方法的最优性通过一个新的列表解码推广[8，Thm。6]，并在这样做时，显示模式1和2之间的操作二元性。
2014-11-10 cs.IT math.IT
Broadcasting over the Relay Channel with Oblivious Cooperative Strategy
本文研究了具有两个用户（或两个可能的信道结果）的同时中继信道上的信息传输问题，其中一个用户采用解码转发（DF）策略，另一个用户采用压缩转发（CF）策略。在这种设置中，假设源希望向每个用户（或信道结果）发送公共和私有信息。这一问题涉及：（i）在具有不同中继策略的广播中继信道（BRC）上的信息传输，以及（ii）在源不注意中继的编码策略的常规中继信道上的信息传输。提出了一种新的编码，同时结合DF和CF计划，并推导出一般的无记忆BRC的情况下的容量区域的内界。作为特殊情况下，高斯BRC的研究表明，通过建议的广播编码的共同速率可以提高现有的战略相比。这些结果的应用出现在广播场景中的中继或在无线场景中的源不知道是否与源或与目的地的中继并置。
2010-10-19 cs.IT math.IT
Capacity of Wireless Distributed Storage Systems with Broadcast Repair
在无线分布式存储系统中，存储节点之间通过无线信道连接，这些无线信道本质上是广播信道。本文利用这一独特的功能，设计了一个有效的修复机制，称为广播修复，无线分布式存储系统中存在的多个节点的故障。由于无线传输的广播性质，我们提倡一种新的措施修复性能称为修复传输带宽。修复带宽测量的是新节点替换故障节点时下载的平均数据包数量，而修复传输带宽测量的是每个故障节点上辅助节点传输的平均数据包数量。通过将存储系统建模为多播网络，并分析相应信息流图的最小割，对具有广播修复的无线分布式存储系统的存储容量进行了基础性研究。存储效率和修复传输带宽之间的基本权衡也得到功能修复。广播修复的性能进行了比较分析和数值与合作修复，有线分布式存储系统的多节点故障的基本修复方法。虽然合作修复是基于允许新来者交换数据包的想法，但广播修复是基于允许帮助者同时向所有新来者广播数据包的想法。我们发现，广播修复优于合作修复，提供了更好的存储效率和修复传输带宽之间的权衡。
2017-07-06 cs.IT math.IT
Coded Cooperative Data Exchange Problem for General Topologies
我们考虑一般图的“编码合作数据交换问题”。在这个问题中，给定表示广播网络中的客户端的图G=（V，E），每个客户端最初持有一组（不一定不相交）信息分组;人们希望设计一种通信方案，其中最终所有客户端将持有网络的所有分组。通信是在循环中执行的，其中在每一循环中，单个客户端向G中的其邻居广播单个（可能编码的）信息分组。我们的目标是设计一个广播方案，满足所有客户端的最小数量的广播轮。在过去的几年中，编码的合作数据交换问题已经得到了重要的研究;大多数情况下，当图G是完整的广播图，其中每个客户端与网络中的所有其他客户端相邻时，但也可以在一般拓扑结构中，在分数和整数设置中。本文主要研究一般无向拓扑G中的积分设置问题。我们将G上的数据交换问题与G的某些研究得很好的组合性质联系起来，并且表明在\log{|V|}的乘法因子内精确甚至近似地解决问题是难以处理的（即，NP-Hard）。然后，我们转向研究有效的数据交换方案产生了一些通信回合可比我们的棘手的结果。我们的通信方案不涉及编码，并且在这样的产量范围内的“编码优势”在手头上的设置。
2012-02-09 cs.IT math.IT
Broadcast Channel Cooperative Gain: An Operational Interpretation of Partial Information Decomposition
本文针对偏信息分解缺乏明确操作含义的问题，将其与广播信道容量建立联系，证明协同信息对应协作增益或其下界，从而为该技术提供严格的信息论解释。
2025-02-15 cs.AI cs.IT cs.LG
A Simple Cooperative Transmission Protocol for Energy-Efficient Broadcasting Over Multi-Hop Wireless Networks
本文分析了无线多跳传感器网络的广播技术，使用一种称为机会大阵列（OLAs）的合作分集形式。我们提出了一种自主调度的节点，它限制了中继节点，并节省了多达32%的传输能量相比，其他广播方法，而不需要全球定位系统（GPS），单个节点寻址，或节点间的互动。这种节能是跨层交互的结果，在这个意义上，媒体访问控制（MAC）和路由功能部分地在物理（PHY）层中执行。我们提出的方法被称为OLA与传输阈值（OLA-T），其中节点将其接收功率与阈值进行比较，以决定是否应该转发。我们还研究了OLA与可变阈值（OLA-VT），它优化了阈值作为电平的函数。OLA-T和OLA-VT与OLA广播相比，没有传输阈值，每个在其最小能量配置，使用正交和连续假设下的分析方法。OLA水平（或跳），以实现成功的网络广播和传输能量节省所需的数量之间的权衡进行了研究。基于分析假设的结果证实了Monte Carlo模拟。
2009-03-10 cs.IT cs.NI math.IT
Low latency allcast over broadcast erasure channels
考虑通过不可靠的广播信道通信的n个节点。每个节点都有一个单独的数据包，需要与所有其他节点进行通信。时间是分时隙的，并且时隙足够长以供每个节点广播一个分组。每个广播到达节点的随机子集。目标是最小化直到所有节点都接收到所有分组的时间。我们研究了两种方案，（i）随机中继，和（ii）随机线性网络编码，并分析其性能的渐近制度，其中n趋于无穷大。还提出了广泛的n的模拟结果。
2021-07-22 cs.IT math.IT math.PR
Max-min Fairness of K-user Cooperative Rate-Splitting in MISO Broadcast Channel with User Relaying
协作速率分裂（CRS）策略依赖于发射机处的线性预编码速率分裂和中继用户对公共消息的机会性传输，最近已被证明优于典型的非协作速率分裂（NRS），两用户多输入单输出广播信道中的协作非正交多址接入和空分多址用户中继。在这项工作中，现有的两个用户的CRS传输策略推广到K用户的情况下。我们研究了联合优化的预编码器，消息分裂，时隙分配，中继用户调度的目标是最大化用户之间的最小速率的问题。首先提出了一种有效的自组织中继协议，然后提出了一种基于连续凸近似（SCA）的算法，以联合优化时隙，预编码器和消息分裂。数值结果表明，在广泛的网络负载和用户部署的最坏情况下，CRS实现的可达速率显着增加比NRS和SDMA。重要的是，所提出的基于SCA的算法显着降低了计算复杂度没有任何速率损失相比，在文献中的CRS的传统算法。因此，我们得出结论，所提出的K用户CRS比现有的传输方案更强大。
2020-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
On the Beamformed Broadcast Signaling for Millimeter Wave Cell Discovery: Performance Analysis and Design Insight
丰富频谱的可用性使毫米波（mm-wave）成为下一代蜂窝网络的重要候选解决方案。高度定向的传输对于毫米波段的开发是必不可少的，以补偿高传播损耗和衰减。然而，定向传输需要针对mm波初始小区发现的特定设计，因为常规全向广播信令可能无法递送小区发现信息。为了解决这个问题，本文提供了一个分析框架，毫米波波束形成的小区发现的基础上的信息理论方法。考虑四个基本的和有代表性的广播信令方案的设计选项进行比较，以评估发现延迟和信令开销。然后在真实的系统参数下对该方案进行了仿真。分析和仿真结果揭示了四个关键发现：（i）对于不知道信标定时的小区发现，模拟/混合波束成形在小区发现延迟方面表现得与数字波束成形一样好;（ii）单波束穷举扫描优化了延迟，但导致开销损失;（iii）多波束同时扫描可以显著减少开销，并且提供实现延迟和开销之间的折衷的灵活性;（iv）等待时间和开销对极低的块出错率相对不敏感。
2017-09-25 cs.IT math.IT
A low complexity approach of combining cooperative diversity and multiuser diversity in multiuser cooperative networks
本文研究了在时间资源分配（TRA）框架下，将多用户协作网络中的协作分集（CD）和多用户分集（MUD）相结合的调度方案。广播阶段用于直接传输，而中继阶段用于中继传输。在此TRA框架的基础上，提出了一种基于用户选择的低复杂度中继协议（US-LCRP）。在广播阶段的每个时隙（TS）中，选择“最佳”用户用于传输以便获得MUD。在中继阶段，中继节点按照固定的顺序转发特定用户的消息，然后调用有限的反馈信息来实现CD。我们证明了多样性复用权衡（DMT）的US-LCRP是优于现有的计划，其中更多的TS被分配用于直接传输，以共同利用CD和MUD。我们的分析和数值结果表明，US-LCRP构成了一个更有效的资源利用方法比现有的计划。此外，US-LCRP可以以低复杂度实现，因为在整个传输期间仅估计直接链路的信道状态信息（CSI）。
2013-10-11 cs.IT math.IT
Cooperative Strategies for Simultaneous and Broadcast Relay Channels
考虑由一组中继信道组成的\emph{simultaneous relay channel}（SRC），其中源希望向每个目的地发送公共和私有信息。这个问题被认为是等同于发送公共和私人信息到几个目的地的帮助中继器的存在，其中每个信道结果成为一个分支的\emph{broadcast relay channel}（BRC）。研究了两个无记忆中继信道的协作方案和容量域。提出的基于\emph{Decode-and-Forward}（DF）和\emph{Compress-and-Forward}（CF）的编码方案必须能够同时向这样的集合中的所有目的地发送信息。根据源到中继和中继到目的地信道的质量，推导出一般BRC的容量的内界。考虑了三种特别令人感兴趣的情况：合作是基于两个用户的发展便利化战略（称为发展便利化-发展便利化区域），合作是基于两个用户的合作便利化战略（称为合作便利化-合作便利化区域），合作是基于一个目的地的发展便利化战略和另一个目的地的合作便利化战略（称为发展便利化-合作便利化区域）。这些结果可以看作是前人工作的推广和统一。还导出了一般BRC容量的外界。容量的结果得到半退化和退化的高斯同时中继信道的特定情况下。速率是针对高斯模型进行评估的，其中源必须保证向两个用户发送最小量的信息，同时向每个用户发送额外的信息。
2012-10-14 cs.IT math.IT
On Coding for Cooperative Data Exchange
我们考虑的问题，由一组位置接近的无线节点的数据交换。在这个问题中，每个节点持有一组数据包，并需要获得其他节点持有的所有数据包。每个节点可以经由容量为每个信道使用一个分组的无噪声广播信道来广播其拥有的分组（或其组合）。目标是最小化满足所有节点的需求所需的传输总数，假设它们可以相互协作并且完全知道其他节点可用的分组集。这个问题出现在几个实际的设置，如对等系统和无线数据广播。在本文中，我们建立了最佳传输次数的上限和下限，并提出了一个有效的算法，可证明的性能保证。我们的算法的有效性，建立通过数值模拟。
2010-02-07 cs.IT math.IT
Delivery Time Minimization in Cache-Assisted Broadcast-Relay Wireless Networks with Imperfect CSI
下一代通信系统的新兴趋势是为网络边缘提供附加能力，诸如以高速缓存形式的存储资源，以减少文件递送延迟。为了研究这种技术对延迟的影响，我们研究了由一个中央基站，$M$缓存配备收发器和$K$接收器组成的缓存辅助广播中继无线网络的传输时间有限精度信道状态信息（CSI）。我们使用归一化的传递时间（NDT）来捕获文件传递中最坏情况下的每比特延迟。推导了NDT的上下界，以了解$K,M$、缓存容量和通道质量对NDT的影响。特别是，NDT最优的制度进行了确定和讨论。
2018-03-11 cs.IT math.IT
Cooperative Rate-Splitting for Secrecy Sum-Rate Enhancement in Multi-antenna Broadcast Channels
在本文中，我们采用协作速率分裂（CRS）技术，以提高多输入单输出（MISO）广播信道（BC）的秘密和速率（SSR），由两个合法用户和一个窃听者，在所有节点上提供完美的信道状态信息（CSI）。对于基于三节点中继信道的CRS，发送端基于速率拆分（RS）将合法用户的消息拆分并编码为公共流和私有流。以最大化SSR为目标，建议CRS策略机会主义地要求中继合法用户转发其解码的公共消息。在传输过程中，窃听者一直默默地窃听。为了确保安全传输，公共消息用于双重目的，既用作期望消息又用作人工噪声（AN），而与传统AN设计相比不消耗额外的发射功率。在考虑总功率约束和物理层（PHY）安全性的前提下，基于顺序凸近似（SCA）算法求解非凸SSR最大化问题，对预编码器和时隙分配进行联合优化。仿真结果表明，该CRS安全传输方案优于现有的多用户线性预编码（MU-LP）和协作非正交多址接入（C-NOMA）策略。因此，CRS是增强多天线BC系统中的PHY安全性的有前景的策略。
2020-06-03 cs.IT eess.SP math.IT
The Interference Broadcast Channel with Reconfigurable Intelligent Surfaces: A Cooperative Sum-Rate Maximization Approach
本文针对多基站多RIS的干扰广播信道，提出一种考虑频率选择性的分布式协作优化方法，联合设计预编码与相位配置以最大化和速率，并通过仿真验证其优于非协作方案和对角RIS结构。
2024-09-05 cs.IT eess.SP math.IT
Two-Phase Cooperative Broadcasting Based on Batched Network Code
在本文中，我们考虑无线广播的情况下，源节点发送一些共同的信息，一组位置很近的用户，其中每个链接受到一定的数据包擦除。为了确保所有用户的可靠信息接收，传统方法通常需要源重复发送，直到所有用户能够解码信息，这在许多实际场景中是低效的。在本文中，通过利用用户之间的紧密联系，我们提出了一种新的两阶段无线广播协议与用户合作的基础上，一个有效的批处理网络代码，称为批处理稀疏（BATS）码。在第一阶段，信息包被编码成批量的BATS编码器和顺序广播的源节点，直到满足一定的终止标准。在第二阶段，用户通过基于他们各自接收的分组经由对等（P2P）通信交换网络编码信息来彼此协作。在第二阶段，提出了一种全分布式的轻量级调度算法来提高P2P通信的效率。分析了两阶段协议的性能，推导了译码时刻的信道秩分布，并在此基础上设计了最优BATS码。仿真结果表明，该协议明显优于现有的方案。最后，通过实验台实验进一步验证了该方案的性能。
2015-04-17 cs.IT cs.NI math.IT
Cooperative Data Exchange based on MDS Codes
研究了全连通网络中的协作数据交换问题。在这个问题中，每个节点最初只拥有组成文件的$K$数据包的一个子集。节点进行由所有其他节点接收的广播传输。目标是让每个节点恢复完整的文件。在本文中，我们提出了一个多项式时间确定性算法来计算最优（即，最小）数量的所需广播传输，并确定要由节点进行的精确传输。我们的方法的一个特别的特点是，{\it每}的$K-d$传输是一个线性组合的{\it正好} $d+1$数据包，我们展示了如何最佳地选择值的$d.$我们还展示了如何利用连接到最大距离可分离（MDS）码这些线性组合的系数可以选择。此外，我们表明，我们的方法可以用来解决合作数据交换问题的加权成本，以及所谓的连续的本地全知问题。
2017-12-06 cs.IT math.IT
Robust Regularized ZF in Cooperative Broadcast Channel under Distributed CSIT
在这项工作中，我们考虑联合处理协调多点传输网络（JP-CoMP，又名网络MIMO）在所谓的分布式信道状态信息（D-CSI）设置的总和速率性能。在D-CSI设置中，各种发射机（TX）获取经由终端反馈和有限回程获得的全局多用户信道状态矩阵的本地TX相关估计。跨TX的CSI噪声可以是独立的或相关的，以便反映TX可以通过回程交换信息的程度，因此允许对桥接完全分布式和完全集中式CSI设置的一系列情况进行建模。在这种情况下，我们的目标是研究的价格CSI分布在有限的SNR的总和速率相比，传统的集中式方案。我们考虑被称为正则化迫零（RZF）的JP-CoMP预编码器家族。我们在大规模天线领域进行研究，因为目前设想将其用于实际的5G部署。然后，可以获得关于信号与干扰和噪声比的所谓确定性等价物的精确近似。指导下获得的确定性等价物，我们提出了一种方法来推导出RZF方案，该方案对CSI的分布式方面是鲁棒的，其中的关键思想在于TX依赖的功率水平和正则化因子的优化。我们的分析证实了改进的鲁棒性的建议方案相对于CSI不一致在不同的TX，即使有中等数量的天线和接收机（RX）。
2017-02-07 cs.IT math.IT
Low Complexity Differentiating Adaptive Erasure Codes for Multimedia Wireless Broadcast
基于在多媒体无线广播标准中定义的擦除信道FEC模型，我们说明了如何在擦除编码和解码的设计中包括的掺杂机制可以提高数据包吞吐量的可扩展性，降低整体延迟和潜在的多媒体用户的类别之间的区别，而不管他们的信号质量。我们描述的解码机制，允许线性复杂度和复杂度的界限时，反馈是可用的。我们表明，精心设计的编码方案，其中包括预编码阶段是劣于简单的理想孤子为基础的无比率码，结合建议的两相解码器。该方案的简单性和给定预分配的无线电资源的延迟上的严格界限的可用性使其成为实用且高效的设计解决方案。
2012-09-14 cs.IT math.IT
Cooperative Tx/Rx Caching in Interference Channels: A Storage-Latency Tradeoff Study
本文研究了在$3\times3$无线干扰网络中，在所有发射机和接收机都配备缓存的情况下，存储延迟的权衡问题。该折衷的特征在于在给定的归一化的发送器和接收器缓存大小下的所谓的部分递送时间（FDT）。我们首先提出了一个通用的合作发送器/接收器缓存策略，可调文件分割比。基于这种缓存策略，我们然后仔细设计的交付阶段，把所考虑的干扰信道机会主义到广播信道，多播信道，X信道，或这些信道的混合形式。然后，通过求解文件分割比的线性规划问题，得到了最小FDT的可实现上界。可实现的FDT是高速缓存大小的凸和分段线性递减函数。在不同的高速缓存大小区域中利用接收器本地高速缓存增益、编码多播增益和发射器协作增益（干扰对准和干扰中和）。
2016-05-25 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
On the Role of Estimate-and-Forward with Time-Sharing in Cooperative Communications
在这项工作中，我们专注于一般中继信道。我们研究的应用估计和转发（EAF）到不同的场景。具体来说，我们考虑的辅助随机变量，总是满足可行性约束的分配。我们首先考虑多中继信道，并获得一个可实现的速率，而无需解码的中继。我们证明了这一结果的好处，通过一个明确的离散无记忆多中继的情况下，多中继EAF是优于多中继解码和转发（EAF）。然后，我们考虑高斯中继信道编码调制，在那里我们表明，一个三级量化优于高斯量化通常用于评估在这种情况下可实现的速率。最后，我们考虑合作的一般广播的情况下，多步会议。我们应用估计和转发，以获得一个一般的多步可达速率区域。然后，我们给出了一个显式的分配的辅助随机变量，并使用这个结果来获得一个显式的表达式为一个单一的共同消息广播的情况下，两步会议。
2006-11-01 cs.IT math.IT
Algorithmic Aspects of Energy-Delay Tradeoff in Multihop Cooperative Wireless Networks
研究了时延受限的协作多跳无线网络中的能量有效传输问题。协作多跳方案的组合性质使得很难设计有效的多项式时间算法来决定哪些节点应该参与协作，以及它们应该何时以及以什么功率发送。在这项工作中，我们在无记忆网络中解决了这个问题，有或没有延迟约束，即，服务质量保证。我们分析了广泛的设置，包括单播，组播和广播，和两个主要的合作方法，即：能量积累（EA）和互信息积累（MIA）。我们提供了一个广义的算法制定的问题，包括所有这些情况下。我们调查的EA和MIA在我们的广义配方的相似性和差异。我们证明了广播和多播问题，在一般情况下，不仅NP困难，而且O（log（n））不可逼近。我们把这些问题分为三个部分：排序，调度和功率控制，并提出了一种新的算法，给定一个排序，可以最优地解决联合功率分配和调度问题在多项式时间内同时进行。我们进一步表明，经验表明，这种算法结合使用的Dijkstra的最短路径算法产生接近最佳的性能在典型的设置中的顺序推导。对于单播的情况下，我们证明，虽然问题仍然NP难与MIA，它可以解决最佳的，在多项式时间内使用EA。我们进一步使用我们的算法研究数值延迟和功率效率之间的权衡在合作广播和比较EA与MIA的性能以及我们的合作算法的性能与智能非合作算法在广播设置。
2011-12-29 cs.DS cs.IT math.IT
New Inner and Outer Bounds for Gaussian Broadcast Channels with Heterogeneous Blocklength Constraints
我们调查新的内部和外部边界上的速率区域的2用户高斯广播信道有限，异构块长度约束（HB-GBC）。特别是，我们引入了一个新的、修改后的Sato类型外界，该外界可以应用于有限块长度机制，并且不需要相同的边缘属性。然后，我们开发和分析复合材料壳代码，这是适合HB-GBC。特别是，为了实现较低的解码延迟的用户具有较短的块长度约束时，使用连续干扰消除，我们推导出成功地早期解码其他用户的消息所需的符号的数量。我们数值比较我们推导出的最佳已知的可实现的速率区域的外边界。数值结果表明，新的早期解码性能方面的延迟减少是显着改善相比，最先进的，它执行非常接近的渐近极限。
2022-06-02 cs.IT math.IT
Adaptive Cooperative Transmission Design for Ultra-Reliable Low-Latency Communications via Deep Reinforcement Learning
University of Victoria（维多利亚大学）
针对两跳协作通信中满足超可靠低延迟通信（URLLC）严格要求的挑战，本文提出一种基于双智能体强化学习的DRL-CoLA算法，将收发器配置建模为MDP以分布式学习延迟感知策略，仿真证明其在严格延迟下实现近最优可靠性。
2025-11-04 cs.AI cs.IT math.IT
Cache-Assisted Broadcast-Relay Wireless Networks: A Delivery-Time Cache-Memory Tradeoff
下一代通信系统的新兴趋势是为网络边缘提供附加能力，诸如以高速缓存形式的存储资源，以减少文件递送延迟。为了调查这方面，我们研究了一个中央基站，$M$缓存配备收发器和$K$接收器组成的缓存辅助广播中继无线网络的基本限制从延迟为中心的角度。我们使用归一化的传输时间（NDT）来捕获最坏情况下的文件请求模式的每比特延迟，相对于具有无限收发器缓存功能的参考无干扰系统进行归一化。目标是设计缓存放置和文件传输的方案，以最大限度地减少无损检测。为此，我们建立了一个新的逆和两种类型的可并行性计划适用于时变和不变的信道。第一种方案是用于任何$M$和$K$的通用一次性方案，其协同地利用多播（编码）缓存和分布式迫零机会。我们表明，所提出的一次性计划（i）获得收益归因于个人和集体收发器缓存（ii）是NDT最优的各种参数设置，特别是在较高的缓存大小。另一方面，第二种方案设计波束形成器以促进子空间干扰对准和在较低高速缓存大小下的迫零。利用这两种方案，我们能够表征为各种特殊情况下的$M$和$K$满足$K+M\leq 4$的最佳权衡之间的高速缓存存储和延迟。权衡表明，NDT是捕获系统延迟的首选，而不是常用的总和自由度（DoF）。事实上，我们的最佳权衡驳斥了流行的信念，增加缓存大小转化为增加可实现的总和自由度。
2018-03-11 cs.IT math.IT
In-Band Pilot Overhead in Ultra-Reliable Low Latency Decode and Forward Relaying
在URLLC中，由于严格的延迟和可靠性要求，短消息通信的性能高度依赖于训练序列长度。在本文中，我们研究了合作和非合作传输下的不完美信道估计和瑞利衰落URLLC的性能。除了用于比较目的的平均功率约束之外，我们还假设对导频符号的峰值功率约束。我们得到的最佳训练长度作为块长度和功率约束因子的函数，以满足URLLC的要求。此外，仿真结果显示了与点对点传输相比，导频开销对协作通信的可靠性、延迟和有效吞吐量的影响
2019-03-06 cs.IT math.IT
Cooperative Data Exchange with Unreliable Clients
考虑广播网络中的一组客户端，每个客户端都持有基集X中的分组子集。在（编码）协作数据交换问题中，客户端需要通过在无损广播信道上交换编码数据包来恢复X中的所有数据包。以前的几个作品分析了这个问题的假设下，每个客户端最初持有一个随机子集的数据包在X。在本文中，我们考虑一个泛化的设置，其中一个未知的（但一定大小）的客户端子集是不可靠的，他们的数据包传输受到任意擦除这个问题。对于一个不可靠的客户端的特殊情况下，我们推导出一个封闭形式的表达式为每个可靠的客户端所需的最小传输次数，以获得所有的数据包由其他可靠的客户端（概率接近1的数据包的数量趋于无穷大）。此外，对于一个以上的不可靠的客户端的情况下，我们提供了一个近似的解决方案，其中每个数据包的传输次数是在一个任意小的附加因子从最佳解决方案的值。
2015-10-05 cs.IT math.IT
Broadcast Repair for Wireless Distributed Storage Systems
在无线分布式存储系统中，存储节点之间通过无线信道连接，这些无线信道本质上是广播信道。本文利用这一独特的功能，设计了一个有效的修复机制，称为广播修复，无线分布式存储系统的多节点故障。由于无线信道通常是带宽有限的，我们提倡一种新的措施修复性能称为修复传输带宽，它衡量的平均数量的数据包传输的帮助节点每个失败的节点。得到了存储量和修复传输带宽之间的基本折衷。结果表明，广播修复在存储效率和修复传输带宽方面优于多节点故障有线分布式存储系统的基本修复方法--合作修复，从而得到更好的折衷曲线.
2016-03-01 cs.IT math.IT
On State Dependent Broadcast Channels with Cooperation
在本文中，我们调查的问题，在物理退化，状态相关的广播信道（BC）与合作解码器的通信。两种不同的设置被认为是他们的能力区域的特点。首先，我们研究了一个设置，其中一个解码器可以使用一个有限的容量链路发送其他解码器的信息有关的消息或信道状态。在这种情况下，我们分析了两种情况：一种情况下，非因果状态信息可用于编码器和强解码器，另一种情况下，状态信息仅可用于编码器的因果关系的方式。其次，我们研究的设置中，解码器之间的合作仅限于发生之前的通道的输出。在这种情况下，非因果地被告知状态序列的一个解码器可以仅协作以向另一解码器发送关于状态序列的速率受限信息。容量区域的证明引入了一种新的编码方法，用于不同用户之间的合作信道，其中我们利用解码器之间的链接进行多合并。最后，我们讨论了使用率分裂技术时，合作BC编码的最优性。特别是，我们表明，速率分裂不一定是最佳的编码时，通过解决一个例子，我们的编码方法优于速率分裂的合作BC。
2014-05-20 cs.IT math.IT
Secure Degrees of Freedom of the Gaussian MIMO Wiretap and MIMO Broadcast Channels with Unknown Eavesdroppers
我们调查的安全自由度（SDoF）的窃听和K个用户高斯广播信道与多个天线在发射机，合法的接收机和一个未知数量的窃听者，每个天线的数量小于或等于一个已知的值NE。合法的发送者和接收者之间的信道矩阵在任何地方都是可用的，而合法的对没有关于窃听者的信道的信息。我们提供了所考虑的系统的精确总和SDOF。推导了一个新的综合上界，并在此基础上提出了一种新的利用干扰的可实现方案。我们证明了合作干扰是SDOF最佳的，即使没有窃听CSI在发射机。
2016-03-30 cs.IT math.IT
Cooperative Convex Optimization in Networked Systems: Augmented Lagrangian Algorithms with Directed Gossip Communication
我们研究了网络系统中的分布式优化问题，在网络系统中，节点合作寻找共同感兴趣的最优数量x=x^ \star。相应优化问题的目标函数是私有（仅由节点知道）凸节点目标的和，并且每个节点对x的允许值施加私有凸约束。我们解决了这个问题的通用连接网络拓扑结构的非对称随机链路故障与一种新的分布式，分散的算法。我们把这个算法称为AL-G（增广拉格朗日流言），它的变体称为AL-MG（增广拉格朗日多邻居流言）和AL-BG（增广拉格朗日广播流言）。AL-G算法基于增广拉格朗日对偶函数。对偶变量通过标准的乘数方法以缓慢的时间尺度更新。为了更新原始变量，我们提出了一种新的，高斯-赛德尔型，随机算法，在一个快速的时间尺度。AL-G仅在网络中的直接邻居之间使用单向流言通信，并且对随机链路故障具有弹性。对于具有可靠通信的网络（即，简化的AL-BG（增广拉格朗日广播流言）算法降低了通信、计算和数据存储成本。我们证明了所有提出的算法的收敛性，并通过仿真证明了两个应用程序的有效性：l_1正则化逻辑回归分类和认知无线电网络的合作频谱感知。
2011-02-06 cs.IT math.IT
Latency and Resource Utilization Analysis for V2X Communication over LTE MBSFN Transmission
在本文中，我们研究了LTE多播广播单频网络（MBSFN）的性能。LTE-MBSFN被认为是用于车辆通信的最有前途的候选者之一，其可以增强车辆应用业务的可靠性。这是由于通过采用多媒体广播/多播服务（MBMS）将信息并行地多播（点对多点传输）到若干车辆来有效地支持车辆之间的消息交换的可能性而实现的。我们研究了两个度量来衡量MBMS/MBSFN传输与用于车辆通信的标准单播传输相比的性能：分组递送的延迟和由车辆流量引起的开销，即，网络利用率此外，我们提出了技术的预测系统的行为和探讨的影响，传输带宽和传输速率上提到的指标。
2015-10-22 cs.IT cs.NI math.IT
Physical Layer Security Schemes for Full-Duplex Cooperative Systems: State of the Art and Beyond
由于无线介质的广播特性，无线通信极易受到窃听攻击。传统上，安全的无线数据传输依赖于网络层的密码技术，这导致高计算能力和复杂性。作为一种替代方案，物理层安全（PLS）正在成为一个有前途的范例，以保护无线系统，利用无线信道的物理特性。在众多的PLS方法中，基于协作通信的PLS方法是一种很好的方法，受到了研究界的广泛关注。虽然具有半双工中继的PLS方案已经被广泛发现，但是具有全双工（FD）中继的协作系统中的PLS问题远未被全面理解。在本文中，我们首先提出了最先进的PLS方法提出的FD合作系统。然后，我们提供了一个案例研究中，提出了一个基于源的干扰方案，以提高保密性能的合作系统与不可信FD中继。最后，我们概述了几个有趣的，但具有挑战性的未来研究问题，在这个主题。
2017-11-15 cs.IT math.IT
Wireless-Powered Cooperative Communications via a Hybrid Relay
在本文中，我们考虑一个无线供电的协作通信网络，它由一个混合接入点（AP），一个混合中继，和一个信息源。与传统的合作网络相比，所考虑的网络中的源被假定为没有嵌入式能源供应。因此，在上行链路（UL）中向AP发送信息之前，首先需要在下行链路（DL）中从具有恒定电源的AP和/或中继器广播的信号中获取能量。混合中继器不仅可以帮助在UL中转发信息，而且还可以在DL中利用无线能量传输对源充电。考虑到不同的可能操作的混合中继，我们提出了两个合作协议所考虑的网络。我们共同优化的时间和功率分配的DL能量传输和UL信息传输，以最大限度地提高系统吞吐量的建议协议。数值结果比较所提出的协议的性能，并说明系统参数的影响。
2014-08-20 cs.IT math.IT
Low-Latency Cooperative Spectrum Sensing via Truncated Vertical Federated Learning
The Future Network of Intelligence Institute（未来网络智能研究院）；The Chinese University of Hong Kong (Shenzhen)（香港中文大学（深圳））；Shenzhen Research Institute of Big Data（深圳大数据研究院）
近年来，无线数据传输需求的指数级增长增加了精确频谱感知方法以提高频谱效率的紧迫性。传统的基于单个次用户测量的频谱感知方法的不可靠性促使了协作频谱感知的研究。在这项工作中，我们提出了一个垂直的联邦学习（VFL）框架，利用分布式功能，在多个SU不损害数据隐私。然而，VFL中的重复训练过程面临着高通信延迟的问题。为了加快训练过程，我们提出了一个截断垂直联邦学习（T-VFL）算法，其中的训练延迟大大减少了标准的VFL算法与信道感知的用户调度策略。T-VFL的收敛性能通过数学分析和仿真结果证明。此外，为了保证T-VFL算法的收敛性能，我们总结了VFL框架下神经网络结构的三条设计规则，并通过仿真验证了其有效性。
2022-08-07 cs.DC cs.IT cs.LG
Joint Relay Selection and Link Adaptation for Distributed Beamforming in Regenerative Cooperative Networks
中继选择通过选择具有更高容量的链路来提高协作网络的性能。同时，链路自适应通过根据当前链路状况调整调制和编码方案（MCS）来提高无线数据中心网络的频谱效率。该文将中继选择与链路自适应相结合，在两跳再生协作系统中实现分布式波束形成。提出了一种新的中继选择和链路自适应联合信令机制及相关优化算法。在所提出的方案中，有没有必要反馈的中继选择结果给每个中继。相反，通过广播来自目的地的链路自适应结果，每个中继将自动了解其是否被选择。推导出该方案的吞吐量的上、下限。分析和仿真结果表明，该方案提供了协同增益相比，纯中继选择和链路自适应方案。
2010-09-01 cs.IT math.IT
Opportunistic Routing Aided Cooperative Communication Network with Energy-Harvesting
在本文中，一个合作的通信网络的基础上的能量收集（EH）解码和转发（DF）中继，收获能量从周围环境中使用的缓冲区与收获-存储-使用（HSU）架构被认为是。提出了一种基于节点传输优先级选择数据包传输路径的机会路由（OR）协议，以提高该网络的数据传输效率。此外，提出了一种基于状态转移矩阵（STM）的算法来获得候选广播节点集的概率分布。基于概率分布，推导了离散时间连续状态空间马尔可夫链（DCSMC）模型下能量缓冲器中能量极限分布的存在条件和理论表达式.此外，网络中断概率和吞吐量的封闭形式的表达式得到的帮助下存储在缓冲区的能量的极限分布。已经进行了大量的实验来验证所推导出的理论表达式。
2022-06-12 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Ultra-Reliable Short Message Decode and Forward Relaying Protocols
机器类型通信（MTC）是一种快速发展的技术，它涵盖了广泛的自动化应用，并推动世界进入一个完全连接的社会。MTC的两个新用例是mMTC和URLLC，其中mMTC支持大量具有高可靠性和低速率连接性的设备，而URLLC是指在非常严格的延迟约束下过低的中断概率。在这里，我们研究了URLLC通过三个合作计划，即双跳DF，SC和MRC，并比较直接传输下瑞利衰落。我们比较了两个不同的功率约束下的延迟和能源效率的研究合作协议的性能。此外，我们说明的影响，编码率的成功传输的概率在超可靠区域除了功率分配的中断概率的影响。我们还提供了合作计划的性能分析，在能源效率和延迟的要求。
2018-08-24 cs.IT math.IT
Cooperative Transmission Protocols with High Spectral Efficiency and High Diversity Order Using Multiuser Detection and Network Coding
协同传输是一种利用无线信道广播特性的新兴通信技术。然而，由于低频谱效率和正交信道的要求，其在未来无线网络中的应用潜力是有限的。本文利用多用户检测和网络编码技术，提出了一种具有高频谱效率、分集阶数和编码增益的协作传输协议。与传统的单用户检测协作传输协议相比，多用户检测协作传输协议的分集增益仅针对一个源用户，其优点是一个用户链路的改善也能使其他用户受益。另外，在中继站处使用MUD提供了可以采用网络编码的环境。充分利用中继站与目的站之间的链路，可以获得较高的编码增益和分集阶数。从分析和仿真结果可以看出，所提出的协议实现更高的分集增益，更好的渐近效率，和更低的比特出错率，相比传统的多用户检测和现有的合作传输协议。
2007-04-25 cs.IT math.IT
Accumulate then Forward: An Opportunistic Relaying Protocol for Wireless-Powered Cooperative Communications
研究了一个由信源、信宿和多天线解码转发中继组成的无线供电协作通信网络。我们认为继电器是一个无线供电的节点，没有外部电源，但它配备了一个能量收集（EH）单元和一个可充电电池，这样它就可以从源广播的射频信号中收集和积累能量。通过充分结合EH功能的中继，我们开发了一个机会的中继协议，称为积累，然后转发（ATF），考虑WPCCN。然后，我们采用离散马尔可夫链模型的动态充电和放电行为的继电器电池。在此基础上，我们推导出一个封闭形式的表达式所提出的ATF协议的确切中断概率。数值结果表明，ATF方案可以优于直接传输的一个，特别是当中继的信息转发所消耗的能量量进行了优化。
2016-06-16 cs.IT math.IT
Fundamental Storage-Latency Tradeoff in Cache-Aided MIMO Interference Networks
高速缓存是一种有效的技术，以改善用户感知体验的内容交付在无线网络中。无线缓存不同于传统的Web缓存，因为它可以利用无线介质的广播性质，从而机会主义地改变网络拓扑结构。本文研究了一个由3个发射机和3个接收机组成的MIMO干扰网络。通过在发送器和接收器侧进行缓存，网络被改变为MIMO广播信道、MIMO X信道和MIMO多播信道的混合形式。我们分析了这些新的信道模型的自由度（DoF）使用实际的干扰管理方案。基于对这些DoF结果的集体使用，我们然后获得网络的可实现的归一化交付时间（NDT），这是一种信息理论度量，用于评估给定缓存大小下的最坏情况交付时间。所获得的NDT是针对任意M、N和任何可行的高速缓存大小。它被证明是最佳的，在某些情况下，在其他情况下，从最佳的乘法差距为3。本文还讨论了任意数量的发射机和接收机的网络的扩展问题。
2017-05-14 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
Harvest-Then-Cooperate: Wireless-Powered Cooperative Communications
在本文中，我们考虑了一个无线供电的合作通信网络组成的一个混合接入点（AP），一个源，和一个中继。与传统的协作网络相比，所考虑的网络中的源和中继没有嵌入式能量供应。它们需要依靠从AP广播的信号中收集的能量来进行协作信息传输。基于此三节点参考模型，我们提出了一个收获然后合作（HTC）协议，其中源和中继收获能量从AP在下行链路和源的信息传输在上行链路合作工作。考虑时延受限的传输模式，该协议的平均吞吐量的近似封闭形式的表达式推导出在瑞利衰落信道。随后，这一分析扩展到多中继的情况下，HTC协议与两个流行的中继选择方案的近似吞吐量。还提供了在高信噪比无线电吞吐量性能的渐近分析所考虑的计划。所有的理论结果都得到了数值模拟的验证。系统的参数，如时间分配，中继数目，中继位置，对吞吐量性能的影响进行了广泛的研究。
2015-03-01 cs.IT math.IT
Robust Segmented Analog Broadcast Design to Accelerate Wireless Federated Learning
针对CSI不完美的无线联邦学习下行广播时延问题，提出分段模拟广播方案，推导收敛上界并通过逐轮优化实现鲁棒波束成形，仿真显示其性能显著优于传统方案。
2025-10-03 cs.IT math.IT
Reliable Broadcast to A User Group with Limited Source Transmissions
为了减少重传次数和节省源节点的功率，我们提出了一种两阶段编码方案，以实现可靠的广播从源到一组用户的源传输最少。在第一阶段，信息包被编码与批量稀疏（BATS）码，然后由源节点广播，直到文件可以合作解码的用户组。在第二阶段中，每个用户基于他们各自从第一阶段接收的分组向其对等方广播重新编码的分组，使得文件可以由每个单独的用户解码。分析了该方案的性能，推导了译码时刻的秩分布，并将其作为设计最优BATS码的输入。仿真结果表明，与传统的基于最优纠删码的单相广播相比，该方案可以减少总的重传次数。此外，由于大量的传输从源节点转移到用户，因此源节点处的功耗显著降低。
2015-06-25 cs.IT cs.NI math.IT
