A Strengthened Cutset Upper Bound on the Capacity of the Relay Channel and Applications
我们开发了一个新的上界的中继信道的容量比以前已知的上界更紧。利用传统的弱逆技术，包括互信息不等式和Gallager型辅助随机变量的显式识别，证明了该上界。我们表明，新的上限是严格的比以前所有的高斯中继信道与非零信道增益的界限。当专门的中继信道与正交接收机组件，绑定解决了猜想金一类确定性中继信道。当进一步专用于具有正交接收器分量的乘积形式中继信道的类时，该界解决了Cover中继信道问题的广义版本，恢复了Wu等人最近的高斯情况的上界，并且改进了Wu等人和Barnes等人最近提出的二元对称情形的边界，这些是使用非传统的几何证明技术获得的。对于一类特殊的中继信道与正交接收机组件，我们开发了另一个上限的容量，利用辅助接收机，并表明它是严格比Tandon和Ulukus的界限。最后，我们通过高斯中继信道与i.i.d.中继输出序列，与辅助接收机的界限可以严格严格比我们的主要界限。
2022-03-31 cs.IT math.IT
Efficient Capacity Computation and Power Optimization for Relay Networks
各种单源单目的中继网络模型的容量或容量的近似值已根据割集上界来表征。原则上，直接计算这个界限需要评估切割能力指数许多削减。我们证明了在某些特殊的假设下，中继网络的最小截容量可以转化为一个次模函数的极小化，因此，可以有效地计算。我们使用这个结果表明，容量，或近似的高斯，无线擦除，和Avestimehr-Diggavi-Tse确定性中继网络模型的恒定间隙内的容量可以在多项式时间计算。我们提出了一些经验的结果表明，计算恒定间隙近似高斯中继网络的容量约300个节点可以在几分钟内完成。对于高斯网络，割集容量也是分配给节点的功率的函数。我们考虑一族功率优化问题，并证明它们可以在多项式时间内求解。特别是，我们表明，分配给节点的权力的总和最小化的最小速率约束（测量方面的割集界限）可以计算在多项式时间。我们提出了一个启发式算法来解决这个问题，并通过随机高斯网络上的模拟来衡量其性能。我们观察到，在最佳分配的大部分功率被分配给一个小的中继子集，这表明网络简化可能没有过度的性能下降。
2011-11-18 cs.IT math.IT
Causal relay networks
在本文中，我们研究因果离散无记忆中继网络（DMRN）。网络由多个节点组成，每个节点可以是源、中继和/或目的地。在网络中，存在两种类型的中继，即，具有一个采样延迟的中继（严格因果）和没有延迟的中继（因果），其发送信号不仅取决于过去接收的符号，而且取决于当前接收的符号。对于这个网络，我们得到两个新的割集界，一个当因果继电器有自己的消息，另一个当没有。使用因果向量高斯双向中继信道和因果向量高斯中继信道的例子，我们表明，新的割集界可以通过一个简单的放大和转发型中继。我们的因果中继通道的结果加强了以前已知的容量结果为同一渠道的El Gamal，Hassanpour，和Mammen。
2012-07-19 cs.IT math.IT
On the Non-Coherent Wideband Multipath Fading Relay Channel
我们调查的多径衰落中继信道中的限制的大带宽，并在非相干设置，其中的信道状态是未知的所有终端，包括中继和目的地。本文提出了宽带多径衰落中继信道的超图模型，并证明了其最小割是由非相干峰值频率合并方案实现的。由此得到的宽带多径衰落中继信道容量的下界与宽带频分高斯（FD-AWGN）中继信道容量的块马尔可夫下界一致。在某些情况下，这个可达到的速率也满足割集上界，从而达到非相干宽带多径衰落中继信道的容量。
2010-04-29 cs.IT math.IT
The Approximate Capacity of the MIMO Relay Channel
研究了发送端具有t1根发射天线，中继端具有r2根接收天线和t2根发射天线，接收端具有r3根接收天线的多天线复高斯中继信道的容量界.它示出的部分解码前向编码方案实现min（t1，r2）位从割集界和至少一半的割集界，建立一个很好的近似表达的容量。min（t1 + t2，r3）+ r2比特的类似的加性间隙被示出为通过压缩-前向编码方案来实现。
2015-09-07 cs.IT math.IT
Improving on the Cut-Set Bound via Geometric Analysis of Typical Sets
考虑离散无记忆对称原始中继信道，源$X$希望在中继$Z$的帮助下向目的$Y$发送信息，中继可以通过速率为$R_0$的无差错数字链路与目的通信，而$Y$和$Z$在给定$X$的情况下是条件独立同分布的.我们开发了两个新的上限的能力，这个通道，比现有的界限，包括著名的割集界更紧。我们的方法显着偏离了标准的信息理论的方法证明上界的多用户信道的容量。我们建立在爆破引理分析的概率几何关系之间的典型集合的$n$字母随机变量与一个可靠的代码在这个通道上进行通信。这些关系转化为所涉及的$n$字母随机变量之间的新的熵不等式。作为我们的界限的应用，我们研究了一个开放的问题（封面，1987年），即，什么是最小所需的$Z$ - $Y$链路速率$R_0^*$，以使中继信道的容量等于广播切。我们考虑当$X$ - $Y$和$X$ - $Z$链路都是二进制对称信道时的特殊情况。我们对中继信道容量的更严格的限制立即转化为$R_0^*$的更严格的下限。更有趣的是，我们表明，当$p\to 1/2$，$R_0^*\geq 0.1803$，即使广播信道成为完全嘈杂的$p\to 1/2$和它的容量，因此，中继信道的容量，为零，一个严格的正速率$R_0$是必需的中继信道容量等于广播界。
2016-03-30 cs.IT math.IT
Outage Capacity of Incremental Relaying at Low Signal-to-Noise Ratios
研究了在慢瑞利衰落信道下无线协作网络中低信噪比下增量中继的ε中断容量。中继执行解码和转发，并在网络中采用重复编码，这在低信噪比制度下是最佳的。我们推导出一个表达式的最佳中继位置，使ε-中断容量最大化。它示出，这个位置是独立的中断概率和SNR，但只取决于由路径损耗因子表示的信道条件。我们比较了我们的结果与割集界的ε-中断容量，并证明了增量中继的ε-中断容量与割集界的比值在1/ \sqrt{2}和1之间。此外，我们推导了K继电器的情况下的ε-中断容量的下界。
2009-08-06 cs.IT math.IT
The Arbitrarily Varying Relay Channel
研究了任意变化中继信道，建立了随机码容量的割集界和部分译码前向界。我们进一步确定了特殊情况下的随机码容量。然后，我们考虑的条件下，确定性的代码容量确定以及。
2018-04-04 cs.IT math.IT
Capacity of a Class of State-Dependent Orthogonal Relay Channels
一类正交中继信道，其中连接源终端的中继和目的地的正交信道，和中继的目的地，取决于一个状态序列，被认为是。假设状态序列在目的地是完全已知的，而在源或中继站是未知的。这类中继信道的容量的特点，并示出要实现的部分解码压缩和转发（pDCF）计划。然后详细研究了某些二进制和高斯状态相关的正交中继信道的容量，并表明压缩转发（CF）和部分解码转发（pDF）方案一般是次优的。据我们所知，这是第一个单中继信道模型，其容量是通过pDCF实现的，而pDF和CF方案都是次优的。此外，它示出的能力所考虑的类的状态相关的正交中继信道一般低于割集界。的条件下，pDF或CF足以满足割集界，因此，实现的能力，也来自。
2015-12-17 cs.IT math.IT
Capacity Bounds for Relay Channels with Inter-symbol Interference and Colored Gaussian Noise
在输入功率受限的情况下，研究了存在符号间干扰（ISI）和加性高斯有色噪声的中继信道的容量。先前的结果表明，该信道的容量可以通过检查无限块长度的限制下的循环退化中继信道来计算。目前的工作提供了单字母表达式的可实现的速率与解码和转发（DF）和压缩和转发（CF）处理采用在中继。此外，中继信道的割集界一般化的ISI/高斯有色噪声的情况下。所有结果都取决于显示ISI/高斯色噪声的中继信道分解成耦合的并行，标量，无记忆中继信道的等效集合的最优性。文中还讨论了DF和CF可达速率的最优区域。最优功率分配策略的两个下界和割集上界进行了讨论。由于DF和CF的最大化功率分配似乎是棘手的，所需的成本函数进行修改，然后优化。通过数值算例说明了所得的速率。
2011-03-01 cs.IT math.IT
Coding Strategies for Noise-Free Relay Cascades with Half-Duplex Constraint
两种类型的无噪声继电器级联进行了研究。源通过级联的半双工约束中继与远端接收器通信的网络，以及不仅源而且单个中继节点都打算向同一目的地传输信息的网络。我们引入两个中继信道模型，捕获半双工约束，并在这些模型的框架内的容量被确定为第一种网络类型。事实证明，容量明显高于直接分时方法可实现的速率。提出了一种容量实现编码策略，该策略根据节点先前接收的数据分配节点的发送和接收时隙。对于第二类网络，从割集界导出了速率区域的上界。此外，截集界在单中继的情况下，给定的源速率超过一定的最小值的可扩展性。
2008-05-02 cs.IT math.IT
Sum capacity of multi-source linear finite-field relay networks with fading
研究了具有多个源-目的节点对的衰落线性有限域中继网络。由于不同的单播会话所产生的干扰，找到其容量区域的问题通常是困难的。我们观察到，由于信道是时变的，中继可以通过等待适当的信道实现，使目的地可以解码他们的消息没有干扰，以提供他们收到的信号。我们提出了一个块马尔可夫编码和中继方案，利用这样的信道变化。通过推导出一般割集上界和可达到的速率区域，我们表征了一些类的信道分布和网络拓扑结构的总容量。例如，当信道均匀分布时，总容量由分离整个源和目的地的所有切割所构造的信道矩阵的最小平均秩给出。我们还描述了其他情况下的能力的特点。
2009-05-11 cs.IT math.IT
Throughput Maximization in Two-hop DF Multiple-Relay Network with Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
本文研究了两跳多中继网络的端到端吞吐量最大化问题，中继由同时无线信息和功率传输（SWIPT）技术供电。考虑了每个中继节点能量采集器的非线性，采用两种模型来近似非线性：逻辑斯蒂模型和线性截止模型。实现了解码转发（DF），并考虑了时间切换（TS）模式和功率分配（PS）模式。分别在Logistic模型和线性截断模型下，建立了TS模式和PS模式的优化问题。通过优化源-中继-目的链路上的传输功率和带宽，以及每个中继节点上的PS比和/或TS比，来最大化端到端吞吐量。虽然所提出的优化问题都是非凸的。通过一系列的分析和变换，并借助双层优化、单调优化等方法，我们找到每个公式化优化问题的全局最优解。在某些情况下，一个简单的，但最佳的解决方案制定的问题也来自。数值结果验证了我们所提出的方法的有效性。
2019-04-24 cs.IT math.IT
Divide-and-conquer: Approaching the capacity of the two-pair bidirectional Gaussian relay network
研究了多对双向中继网络的容量域，其中中继节点促进多对用户之间的通信。这个问题首先在线性移位确定性信道模型的上下文中检查。当继电器工作在全双工模式或半双工模式的任意数量的对这个网络的容量区域的特点。结果表明，割集上界是紧的，容量区域是由一个所谓的分而治之的中继策略。从确定性网络获得的见解，然后用于高斯双向中继网络。在确定性信道中的策略转化为在源节点处格码和随机高斯码的特定叠加以及在高斯网络的接收节点处的连续干扰消除。该方案的可实现速率与两个对进行了分析，它示出，对于所有的信道增益，它达到3位/秒/Hz内每个用户的割集上限。因此，两对双向高斯中继网络的容量区域在每个用户3比特/秒/赫兹内的特征。
2011-11-15 cs.IT math.IT
The Approximate Optimality of Simple Schedules for Half-Duplex Multi-Relay Networks
在ISIT '12梵天，Özgür和Fragouli证实，在半双工钻石中继网络中，（没有直接源-目的地链路并且具有$N$非干扰中继的高斯噪声网络）近似最优的中继调度（在所有信道增益上均匀地在恒定间隙内实现割集上限）存在至多$N+1$活动状态（在$2^N$可能的中继器重复发送配置中，只有$N+1$具有严格正概率）。这样的中继调度策略被认为是简单的。在ITW '13中，我们证明了简单的中继策略对于任何半双工高斯多中继网络都是最优的，也就是说，简单的调度不是菱形网络稀疏拓扑的结果。在本文中，我们正式证明超越高斯网络的猜想。特别是，对于任何无记忆的半双工$N$-中继网络与独立的噪声和独立的输入是近似最佳的割集上界，最佳的时间表存在与最多$N+1$活动状态。证明的关键步骤是利用次模函数的Lovász扩张写出次模函数的最小值，并利用次模多面体的贪心算法突出最优解的结构性质.这与最小-最大问题的鞍点性质和线性规划中最优基本可行解的存在性一起证明了这一主张。
2014-10-27 cs.IT math.IT
Slepian-Wolf Coding Over Cooperative Relay Networks
研究了在协作中继网络上多播一组离散无记忆相关信源的问题。给出了割集解释的必要条件。提出了一种\emph{Joint source-Wyner-Ziv encoding/sliding window decoding}方案，其中在每个接收机处的解码相对于其他节点的有序分区来完成。对于每个有序分区的一组可行性约束的推导。然后，利用熵函数的次模性质和一种新的几何方法，统一了不同有序划分的结果，得到了问题的充分条件.该方案实现了信源编码和信道编码的操作分离。证明了在Aref网络和有限域确定性网络这两种特殊的合作网络中，充分条件确实是必要条件。此外，在高斯合作网络中，它表明，可靠传输的所有DMCS的Slepian-Wolf区域相交的割集边界区域内的一个恒定的比特数，是可行的。特别是，所有的文件的结果是专门获得一个可达到的速率区域的协作中继网络，其中包括中继网络和双向中继网络。
2010-12-06 cs.IT math.IT
Quasi-Concavity for Gaussian Multicast Relay Channels
中继信道容量的标准上限和下限是割集（CS）、解码前向（DF）和量化前向（QF）速率。对于真实的加性高斯白噪声（AWGN）组播中继信道与一个源节点和一个中继节点，这些边界被证明是准凹的接收机信噪比和平方源中继相关系数。此外，CS率被示出为准凹的中继位置为一个固定的相关系数，和DF率被示出为准凹的中继位置。后一个属性表征了使用DF时的最佳中继位置。
2019-01-24 cs.IT math.IT
Capacity of a Class of Modulo-Sum Relay Channels
本文研究了一类模加性噪声中继信道的容量，其中中继站观测到噪声的破坏版本，并有一个单独的信道到目的地。容量被证明是严格低于割集界一般和可实现的使用量化和转发策略在中继。这一结果证实了一个猜想Ahlswede和韩的容量与速率限制的状态信息的信道在目的地为这一特定类别的信道。
2007-04-26 cs.IT math.IT
Multiplexing Gain of Amplify-Forward Relaying in Wireless Multi-Antenna Relay Networks
本文研究了一般的多天线多中继网络。网络的每两个节点要么通过瑞利衰落信道连接在一起，要么断开。我们研究了在高信噪比制度的网络的遍历容量。我们证明了传统的放大转发中继实现了网络的最大复用增益。此外，我们证明了网络的最大复用增益等于网络的底层图的最小顶点割集，这可以在多项式时间内计算的网络节点的数量。最后，该论点扩展到多播和多址接入的情况下。
2009-12-20 cs.IT math.IT
A Delay-Constrained General Achievable Rate and Certain Capacity Results for UWB Relay Channel
在本文中，我们推导出UWB版本的（i）一般最佳可达速率的中继信道与解码和转发策略和（ii）最大流最小切割上界，这样的UWB中继信道可以研究考虑得到的下限和上限。然后，我们表明，通过适当地选择噪声相关系数，我们的新的上限与下界相吻合的退化和超宽带中继信道的特殊情况下。最后给出了一些数值结果。
2011-09-14 cs.IT math.IT
On the Optimality of Simple Schedules for Networks with Multiple Half-Duplex Relays
本文研究网络与N个半双工中继协助源和目的地之间的通信。在ISIT'12中，Brahma，Özgür和Fragouli指出，在高斯半双工钻石网络中（即，在源和目的地之间没有直接链路，并且具有N个非干扰中继）近似最优的中继调度策略（即，在恒定间隙内实现割集上限）具有至多N+1个活动状态（即，$2^N$可能的中继转发状态中的至多N+1个具有严格正概率）。这种中继调度策略被称为简单。在ITW'13中，我们证明了简单的近似最优的中继调度策略存在于任何高斯半双工多中继网络，而不管拓扑结构如何。本文正式证明了这个更一般的版本的猜想，并表明它持有超越高斯噪声网络。特别地，对于任何具有独立噪声的无记忆半双工N-中继网络，并且独立输入在割集上界中近似最优，存在近似最优的简单中继调度策略。提出了一种在最小化次模函数和最大化线性规划之间交替进行的收敛迭代多项式时间算法来求解近似最优的简单中继调度问题。作为一个例子，对于具有独立噪声的N-中继高斯网络，其中每个节点配备有多个天线，并且每个天线可以被配置为监听或发送，而与其他天线无关，证明了存在近似最优的简单中继调度策略，最多有N+1个活动状态。通过一个线网络的例子，它也表明，独立地切换天线在每个中继可以提供严格更大的复用增益相比，使用天线用于相同的目的。
2014-12-05 cs.IT math.IT
Unified Receiver Design in Wireless Relay Networks Using Mixed-Integer Programming Techniques
无线接收机的设计对整个系统的性能至关重要。在这项工作中，我们应用混合整数规划的技术，制定一个统一的中继网络中的接收机，只有部分信道信息。为了节省计算量，我们也将所有的约束放宽到实数域，但代价是误码性能。此外，接收机配方与自适应数量的约束，提出了使用切割平面技术。最后但并非最不重要的是，对不同配方的触发器数量进行了研究。
2018-08-29 cs.IT math.IT
The Capacity Region of the Linear Shift Deterministic Y-Channel
研究了线性位移确定性Y通道。也就是说，我们有三个用户和一个中继，其中每个用户希望通过中继向每个其他用户广播一条消息，从而导致多路中继设置。该设置的割集界限不足以表征其容量区域。新的上界推导出，当与割集边界相结合，提供了一个外界的能力区域。结果表明，该外边界是可以实现的，因此，线性移位确定性Y通道的容量区域的特点。
2011-06-17 cs.IT math.IT
Approximate Capacity of Gaussian Relay Networks
我们提出了一般高斯中继网络的可达速率。我们表明，可实现的速率是在一个恒定的比特数从信息理论割集上界的能力，这些网络。这个常数取决于网络的拓扑结构，而不是信道增益的值。因此，我们统一的高斯中继网络的容量在一个恒定的比特数，所有的信道参数。
2008-06-05 cs.IT math.IT
Transmit Signal and Bandwidth Optimization in Multiple-Antenna Relay Channels
在多天线中继信道中考虑了发射信号和带宽的优化。假设所有终端都有信道状态信息，全双工中继下的割集容量上界和解码转发速率通过将它们表示为凸优化问题来评估。对于半双工中继，带宽分配和发送信号联合优化。此外，可实现的速率的基础上的压缩和转发传输策略，使用率失真和Wyner-Ziv压缩方案。据观察，当中继接近源，解码和转发几乎是最佳的，而压缩和转发实现良好的性能时，中继接近目的地。
2010-01-18 cs.IT math.IT
A Combinatorial Study of Linear Deterministic Relay Networks
在过去的几年里，中继信道的所谓的“线性确定性”模型作为研究无线通信网络上的信息流的一种手段已经得到普及，并且这种方法推广了有线网络的模型，有线网络是网络优化中的标准。最近的工作扩展著名的最大流/最小割定理的能力，单播会话的线性确定性中继网络，这是由分层有向图建模。这一结果首先证明了一个随机编码方案在大块的传输信号。我们证明了同样的结果与一个简单的，确定性的，多项式时间算法，作为输入的一个单一的传输信号，而不是一个长的信号块。我们的容量实现传输方案的两层网络需要扩展的一维Rado-Hall横截定理的行划分矩阵的行的独立子集到一个二维的变化的块矩阵。为了将我们的方法推广到更大的网络，我们使用子模块的能力，我们的模型，并表明我们完整的传输方案可以通过求解两个多拟阵的交集的线性规划。我们证明了我们的传输方案可以实现最大流/最小割能力，通过应用埃德蒙兹定理，这样的线性规划。我们使用标准的次模函数最小化技术的一部分，我们的多项式时间算法来构建我们的能力实现传输方案。
2009-04-15 cs.IT math.IT
Protocols and Performance Limits for Half-Duplex Relay Networks
本文介绍了半双工中继信道的协议，分析了其性能限制。中继节点受正交性约束，不能在相同的时频资源上同时接收和发送。基于这一实际考虑，不同的协议进行了讨论和评估使用高斯系统模型。对于所考虑的场景，基于压缩和转发的协议在宽范围的参数解码和转发协议中占主导地位。本文提出了一种基于压缩转发和解码转发的中继协议。就像割集界一样，它运行在中继交替传输的模式中，两个中继相互支持。此外，它示出，在实际系统中，随机信道接入提供只有边际性能增益，如果有的话。
2010-02-02 cs.IT math.IT
Hash-and-Forward Relaying for Two-Way Relay Channel
本文考虑了一个通信网络的两个节点，这两个节点没有相互直接的通信链路，通信双向的帮助下，一个共同的中继节点（RN），也被称为分离的双向中继（TWR）信道。我们首先回顾了一个切集外边界的情况下，假设全双工传输能力的网络拓扑结构的一组速率。然后，我们推导出一个新的可实现的速率区域的基础上哈希和转发（HF）中继的RN不试图解码，而是散列其接收到的信号，并表明在某些信道条件下，它符合香农的内界的双向信道[1]。此外，对于二进制加法器TWR信道，在节点和RN处具有加性噪声，我们给出了一个详细的基于结构码的容量实现编码方案。
2011-02-16 cs.IT math.IT
A General Achievable Rate Region for Multiple-Access Relay Channels and Some Certain Capacity Theorems
本文在中继端采用译码转发策略，发射端采用叠加编码的情况下，得到了多址中继信道（MARC）的一般可达速率域和某些容量定理。我们的一般速率域（i）将Slepian-Wolf多址接入容量定理的可扩展性部分推广到MARC，（ii）将Cover-El Gamal最佳可达速率推广到MARC，（iii）给出了MARC的Kramer-Wijengaarden速率域，（iv）满足最大流最小割上界，并导出了MARC中一些重要类的容量域.
2011-08-16 cs.IT math.IT
Capacity Upper Bounds for the Relay Channel via Reverse Hypercontractivity
Cover在1987年提出的原始中继信道是最简单的单源单目的地网络模型，它捕捉了无线网络中中继的一些最基本的特征和挑战。最近，吴和Ozgur开发的上限的能力，这个通道是严格的比割集界。在本文中，我们恢复，推广和提高他们的上限与简单的证明，依赖于最近介绍的刘，范汉德尔和Verdú，建立在反向超压缩的逆技术。据我们所知，这是反向超压缩性在网络信息论中证明一阶逆的第一个应用。
2018-11-27 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
On the Capacity of the Noncausal Relay Channel
本文研究了由El Gamal，Hassanpour和Mammen提出的非因果中继信道，也称为具有无限前瞻的中继信道。与标准中继信道模型不同，在标准中继信道模型中，中继基于先前接收的输出符号来编码其信号，非因果中继信道中的中继根据整个接收序列来编码其信号。在现有的编码方案中，中继站仅使用该非因果信息来恢复所传输的消息，然后与发送方合作将该消息传送给接收方。然而，它示出在本文中，通过应用Gelfand-Pinsker编码方案，中继可以进一步利用的非因果可用的信息，它可以实现严格高于现有的编码方案的速率。本文还提供了一个新的上限的能力的非因果继电器，严格改进的割集界。这些新的上限和下限的能力符合一类退化的非因果中继信道，并建立此类的能力。
2017-04-19 cs.IT math.IT
Outage Capacity of Bursty Amplify-and-Forward with Incremental Relaying
我们推导出中断容量的突发版本的放大转发（BAF）协议的小信号噪声比时，使用增量中继。我们表明，BAF的中断容量和割集界之间的比率是独立的中继位置和BAF是中断最优的目标速率R的某些条件下。这是相反的解码和转发与增量中继，中继位置强烈地决定了合作协议的性能。我们进一步推导出了由任意数量的中继节点组成的网络的中断容量。在这种情况下，中继器在整个传输块的后续分区中进行传输，并且目的地累积信噪比，直到它能够解码。
2010-01-13 cs.IT math.IT
Degraded Broadcast Diamond Channels with Non-Causal State Information at the Source
研究了一种状态依赖的退化广播菱形信道，其中源到中继的切割是用两个无噪声的、有限容量的数字链路建模的，而中继到目的地的切割是由随机状态控制的一般多址接入信道。假设源具有非因果信道状态信息，中继没有状态信息。在该模型下，首先，对于目的地具有状态信息的情况，即，都能得到州序列它表明，在这种情况下，联合消息和状态传输方案通过分箱是最佳的。接下来，描述目的地不具有状态信息的情况，即，考虑仅在源处具有状态信息的情况。对于这种情况下，上下限的容量推导出一般离散无记忆模型。然后，计算的情况下，其中的中继到目的地的削减是由加性高斯状态的影响，可调利率。数值结果照亮的性能优势，可以通过利用非因果状态信息的来源。
2012-03-08 cs.IT math.IT
Generalized Signal Alignment: On the Achievable DoF for Multi-User MIMO Two-Way Relay Channels
研究了多用户MIMO双向中继信道的可达自由度，其中有$K$源节点，每个源节点配备$M$天线，有一个中继节点，配备$N$天线，每个源节点通过中继与任意一组其他源节点交换独立的消息.通过允许任意的信息交换模式，所考虑的信道模型是一个统一的。它包括几个现有的信道模型作为特殊情况：$K$ -用户MIMO Y信道，多对MIMO双向中继信道，广义MIMO双向X中继信道，和$L$ -簇MIMO多路中继信道。以前的研究主要考虑的自由度割集约束$2N$在天线配置$N < 2M$通过应用信号对齐的可扩展性。本文研究了DOF割集约束$KM$在$N\geq 2M$情形下的可解性。为此，我们首先推导出更严格的自由度上限为三个特殊情况下所考虑的信道模型。然后，我们提出了一个新的传输框架，广义信号对齐，接近这些界限。GSA的概念是通过在中继站处对齐要在压缩子空间中交换的每对信号来形成网络编码符号。给出了构造中继压缩矩阵的一个充要条件。我们表明，使用GSA，新的自由度上界是可实现的，当i）$\frac{N}{M} \in \big(0, 2+\frac{4}{K(K-1)}\big] \cup \big[K-2, +\infty\big)$的$K$ -用户MIMO Y信道; ii）$\frac{N}{M} \in \big(0, 2+\frac{4}{K}\big] \cup \big[K-2, +\infty\…
2015-04-02 cs.IT math.IT
Fast Algorithm for Finding Unicast Capacity of Linear Deterministic Wireless Relay Networks
由Avestimehr、Diggavi和Tse '07提出的无线中继网络的确定性信道模型已经捕获了无线通信的广播和推理性质，并且已经广泛用于近似无线中继网络的容量。将最大流最小割定理推广到线性确定性无线中继网络中，并将线性确定性无线中继网络的单播容量刻画为描述源-目的割的所有二进制邻接矩阵的最小秩，这些邻接矩阵的个数随网络规模呈指数增长.在本文中，我们开发了一个快速算法，找到线性确定性无线中继网络的单播容量的最大数量的线性无关路径使用路径增强的思想。我们开发了一种改进的深度优先搜索算法，为线性确定性中继网络找到线性独立的路径，其总数被证明等于底层网络的单播容量。我们的算法的结果提出了一个容量实现的传输策略与一位长度的线性编码的中继节点在有关的线性确定性无线中继网络。文中给出了算法在一般情况下的正确性证明。此外，我们的算法具有由$O(|{\cal{V}}_x|\cdot C^4+d\cdot |{\cal{V}}_x|\cdot C^3)$界定的计算复杂性，这表明了对Amaudruz和Fragouli（其复杂度由$O(M\cdot |{\cal{E}}|\cdot C^5)$与$M\geq d$和$|{\cal{E}}|\geq|{\cal{V}}_x|$界定）以及Yazdi和Savari（其复杂度由$O(L^8\cdot M^{12}\cdot h_0^3+L\cdot M^6\c…
2009-09-30 cs.IT math.IT
Detectability of Symbol Manipulation by an Amplify-and-Forward Relay
本文研究了源节点依靠中继节点向其他节点转发信息来检测潜在恶意中继节点的问题。考虑了两个源节点同时向中继发送符号的信道模型。中继器被约定以放大转发方式将其接收到的符号转发回源。然而，存在中继可能将改变的符号发送回源的机会。每个源尝试通过将其从中继接收的以其自身发送的符号为条件的符号的经验分布与信道的已知随机特性进行比较来单独地检测中继的这种恶意行为。研究表明，当且仅当信道满足不可操纵的条件时，中继的恶意性才能被渐近检测到，且该条件易于检验.因此，不可操纵的条件为我们提供了一个明确的标准，以确定上述类别的符号操纵攻击的可检测性可能进行的中继。
2012-05-14 cs.IT math.IT
Capacity of a Class of Linear Binary Field Multi-source Relay Networks
多源无线中继网络容量域的刻画是网络信息论的基本问题之一。然而，当网络中存在多个源-目的地（S-D）对时，由于用户间干扰，该问题是相当具有挑战性的。通过研究一类特殊的网络，我们证明了容量是可以找到的，即研究了一个具有时变信道的分层线性二进制域网络，它是一个反映无线通信广播、干扰和衰落特性的简化模型。我们观察到，衰落可以发挥重要作用，有效地减轻用户间干扰的单跳和多跳网络。我们提出了新的编码和中继方案与随机信道配对，利用这样的信道变化，并得出其可实现的速率。通过与割集上界的比较，可以刻画某些信道分布和网络拓扑下单跳网络的容量域和多跳网络的总容量.对于这些类，我们表明，容量区域或总和容量可以解释为最大流最小割定理。
2011-02-24 cs.IT math.IT
Diversity of MIMO Multihop Relay Channels
我们考虑慢衰落中继信道与一个单一的多天线源-目的地终端对。源信号通过N-1层中继经过N跳到达目的地。我们分析了这样的信道的多样性与固定的网络规模在高信噪比。在集群的情况下，在同一层内的中继可以有充分的合作，合作解码和转发（DF）计划被证明是最佳的分集复用权衡（DMT）。得到了DMT的上界，即割集界。在非集群的情况下，我们表明，天真的放大和转发（AF）计划具有最大的信道复用增益，但在多样性是次优的，相比割集界。通过对多跳信道的并行划分，引入空时中继处理，提高了分集性能。这个想法是让源信号在多跳信道中通过K个不同的“AF路径”。这种并行AF方案在时域中创建并行信道，并且如果分区被适当地设计，则具有最大分集。由于该方案一般不能实现最大复用增益，因此我们提出了一种由并行AF方案构建的翻转转发（FF）方案。结果表明，FF方案实现了最大的多样性和复用增益在任意大小的分布式多跳信道。为了实现中继策略所承诺的DMT，还提出了近似通用的编码方案。
2007-08-02 cs.IT math.IT
Information Networks with in-Block Memory
引入了一类通道，对于这些通道，在指定长度的块内存在存储器，并且在块之间没有存储器。多用户模型被称为具有块内存储器的信息网络（NiBM）。它示出，块衰落信道，信道状态已知的因果关系在编码器，和延迟的中继网络是NiBM。一个割集界的NiBM开发，统一，加强和推广现有的离散无记忆网络的切割界限。该界给出了几类网络，包括点对点信道，某些多址接入，广播和中继信道的新的有限信容量表达式。基数上的随机编码字母的界限，提高现有的界限与行动相关的状态，可在编码器和继电器没有延迟的因果关系的信道。最后，量化前向网络编码实现率内的添加剂的新的割集约束的线性，添加剂，高斯噪声信道，对称功率约束，和多播会话的间隙。
2014-02-02 cs.IT math.IT
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。
2008-08-22 cs.IT math.IT
The Capacity Of Two Way Relay Channel
本文研究了无线双向中继信道中两个终端节点通过一个中继节点进行信息交换的信道容量。容量在信息论意义上被定义为两个端节点之间的最大信息交换速率。利用割集定理，给出了容量的一个上界。我们证明，这个上界可以接近在低信噪比区域使用“分离”多路访问的上行链路从端节点的中继，其中来自端节点的数据在中继单独解码;和网络编码广播的下行链路从中继到端节点，其中中继转发前混合的信息从端节点。我们进一步证明了容量是接近在高信噪比区域使用物理层网络编码（PNC）的多址接入的上行链路，和网络编码广播的下行链路。从我们的证明和观察，我们推测，上界可以实现与PNC在所有的SNR区域。
2008-04-19 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
Cooperative Strategies for the Half-Duplex Gaussian Parallel Relay Channel: Simultaneous Relaying versus Successive Relaying
研究了在加性高斯白噪声环境下，两个半双工并联继电器组成的网络的通信问题。两个协议，即，提出了与两种可能的中继排序相关联的\emph{Simultaneous}和\emph{Successive}中继。同时中继协议基于\emph{Dynamic Decode and Forward (DDF)}方案。对于连续中继协议：（i）考虑基于\emph{Dirty Paper Coding (DPC)}的\emph{Non-Cooperative}方案，以及（ii）考虑基于\emph{Block Markov Encoding (BME)}的\emph{Cooperative}方案。此外，与\emph{Cooperative}方案相比，在一个中继器处采用BME而在另一个中继器处采用DPC的复合方案总是实现更好的速率。还提出了一种\emph{"Simultaneous-Successive Relaying based on Dirty paper coding scheme" (SSRD)}。中继的最佳顺序，从而在低和高的信号噪声比（SNR）的情况下，半双工高斯并行中继信道的容量推导。在低信噪比的情况下，它揭示了在一定的条件下的信道系数，基于DDF的同时中继的可达速率的割集界的比值趋于1。另一方面，当信噪比趋于无穷大时，证明了基于DPC的连续中继渐近地达到网络的容量。
2008-10-26 cs.IT math.IT
Two-Way Relay Channels: Error Exponents and Resource Allocation
在双向中继网络中，两个终端在中继的帮助下通过共享的无线半双工信道交换信息。由于其基本和实际的重要性，人们对这一渠道的兴趣越来越大。然而，令人惊讶的是，几乎没有工作的特点之间的基本权衡的通信可靠性和传输速率在所有的信号-噪声比。在本文中，我们考虑放大和转发（AF）的双向中继，由于其简单。我们首先推导出每个方向上链路的随机编码误差指数。从指数表达式中，推导出各链路的容量和截止速率。然后，我们提出了瓶颈误差指数的概念，这是两个链路之间的最坏的指数衰减，让我们深入了解两个终端的速率对和信息交换可靠性之间的根本权衡。作为误差指数分析的应用，我们提出了两个最优的资源分配，以最大限度地提高瓶颈误差指数：i）最优速率分配下的总速率约束和其封闭形式的准最优解，只需要每个链路的容量和截止速率的知识;和ii）最优功率分配下的总功率约束，这是制定为一个准凸优化问题。数值结果验证了我们的分析和最佳速率和功率分配的有效性，在最大限度地提高瓶颈错误指数。
2009-02-24 cs.IT math.IT
Multi-Layer Transmission and Hybrid Relaying for Relay Channels with Multiple Out-of-Band Relays
在这项工作中，中继信道中的源编码器与目的地解码器通过连接到解码器通过容量受限的数字回程链路的带外中继的数量进行通信进行了研究。该模型是由云无线接入网络的上行链路激发的。在这种情况下，提出了一种新的传输和中继策略，其中使用多层传输，一方面，自适应地利用中继的不同解码能力，另一方面，使混合解码和转发（DF）和压缩和转发（CF）中继。混合中继策略允许每个中继转发部分解码消息和接收信号的压缩版本到解码器。提出了优化各层间功率分配和压缩测试信道间功率分配的问题。虽然非凸的，派生的问题被发现属于所谓的互补几何规划（CGP）类。利用这一观察，提出了一种基于同伦方法的迭代算法，通过求解一系列几何规划（GP），从而凸问题，实现了原问题的稳定点。数值结果表明，所提出的多层混合方案在实现性能接近理论（割集）上界的有效性。
2013-04-13 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
On Noisy Network Coding for a Gaussian Relay Chain Network with Correlated Noises
噪声网络编码是传统的压缩转发中继策略和网络编码思想的完美结合，它以其简单性和最优性在多播高斯网络容量的恒定间隙内得到了广泛的关注。然而，恒定间隙的结果仅适用于具有独立噪声的高斯中继网络。研究了带噪网络编码在相关噪声网络中的应用。通过对一个具有特定噪声相关结构的四节点高斯中继链网络的研究，证明了在高斯输入和高斯量化的选择下，噪声网络编码不再能够达到恒定的容量间隙.然而，在这种特定情况下，中继链网络的割集界限可以通过相关感知噪声网络编码策略和解码转发方案的简单级联来实现到半比特内。
2011-12-10 cs.IT math.IT
The Capacity of a Class of Multi-Way Relay Channels
一类多路中继信道的容量，其中L个用户通过一个中继通信（在可能不同的速率），推导出的情况下，其中的信道输出是信道输入和接收机噪声的模和。割集上限的能力是可以实现的。更具体地，使用（i）速率分割、（ii）函数解码转发和（iii）联合信源-信道编码来实现容量。我们注意到，虽然单独的信源-信道编码可以实现共同速率容量，但是联合信源-信道编码用于实现用户以不同速率发送的一般情况的容量。
2011-11-15 cs.IT math.IT
Spectral Efficiency of the Cellular Two-Way Relaying with Large Antenna Arrays
本文研究了一种多用户蜂窝双向中继网络（cTWRN），其中多个用户通过中继站（RS）与基站（BS）交换信息。每个用户配备有单个天线，而BS和RS都配备有非常大的天线阵列。我们调查的cTWRN与放大和转发（AF）的物理层网络编码的性能，并推导出封闭形式的表达式的渐近频谱效率时，在BS和RS的天线数量增长大。结果表明，非再生中继协议的噪声传播可以得到很大的抑制，AF中继方案可以在一定条件下接近割集界。我们还调查了两个功率缩放情况下的AF中继方案的性能，并表明，BS和每个用户的发射功率可以成反比的中继天线的数量，同时保持给定的服务质量。数值结果验证了分析结果。
2014-09-03 cs.IT math.IT
Deterministic Relay Networks with State Information
受衰落信道和擦除信道的影响，研究了确定性中继网络的可靠通信问题，其中中继节点接收的是输入信号的函数和随机网络状态。一个可实现的速率的特点是在目的地节点具有充分的知识的状态信息的情况下。如果中继节点接收的输入信号和状态的线性函数在有限域中，那么可实现的速率被证明是最优的，满足割集上界的能力。这一结果在一个统一的框架上推广了Avestimehr、Diggavi和Tse关于具有状态依赖的确定性网络的工作，Dana、Gowaikar、Palanki、Hassibi和Effros关于具有干扰的线性擦除网络的工作，以及Smith和Vishwanath关于具有广播的线性擦除网络的工作。
2009-05-20 cs.IT math.IT
Lossy Source Transmission over the Relay Channel
考虑了中继信道上的有损传输，其中中继可以访问相关的边信息。首先，针对一般离散无记忆信源和信道，提出了一种信源信道联合译码转发方案。然后分析了源和边信息均为高斯分布的高斯中继信道。针对这种高斯模型，介绍了几种新的信源信道协作方案，并从接收端的平方误差失真角度进行了分析。给出了建议的上限与割集下限的比较，可以看出，联合源信道合作显着提高重建质量。此外，联合码的性能接近失真的下限，对于宽范围的源和信道参数。
2008-05-20 cs.IT math.IT
Algebraic Network Coding Approach to Deterministic Wireless Relay Networks
Avestimehr等人提出的确定性无线中继网络模型，已经提出了近似高斯中继网络。该模型被称为ADT网络模型，考虑了无线介质的广播性质和干扰。Avestimehr等人证明了最小割最大流定理在ADT网络中成立。在本文中，我们表明，ADT网络模型可以描述的代数网络编码框架内介绍的Koetter和Medard。我们证明了ADT网络问题可以用一个矩阵来描述，称为“系统矩阵”。我们证明了ADT网络的最小割是系统矩阵的秩，从而消除了在计算ADT网络的最小割时对两个节点之间的指数割数进行优化的需要。我们扩展的ADT网络的容量表征更一般的连接。我们的代数方法不仅提供了一个单一的单播/组播连接的最小割最大流定理，但也扩展到非组播连接，如多个组播，不相交的组播，和两级组播。我们还提供了ADT网络的任意一般连接集的可并行性的充分条件。此外，我们表明，随机线性网络编码，一个随机分布的网络代码的建设算法，实现上述连接的能力。最后，我们将ADT网络扩展到具有随机擦除和循环的网络（因此，允许双向链接）。注意，ADT网络是为了近似无线网络而提出的;然而，ADT网络是非循环的。此外，ADT网络没有对无线链路的随机性进行建模。在我们的代数框架下，我们将循环以及随机故障纳入ADT网络模型。
2010-06-14 cs.IT cs.NI math.IT
Degrees of Freedom Region of a Class of Multi-source Gaussian Relay Networks
本文研究了一个由$m^{\operatorname{th}}$层的$K_m$节点组成的分层$K$ -用户$M$ -跳高斯中继网络，其中$M\geq2$和$K=K_1=K_{M+1}$ .我们观察到，无线信道或衰落的时变性质可以被利用来减轻用户间干扰。建议的放大和转发中继方案利用这样的信道变化和工程广泛的一类信道分布，包括瑞利衰落。我们展示了这类高斯中继网络的一般可实现的自由度（DoF）区域。具体地，所有$(d_1,..., d_K)$的集合使得所有$i$和$\sum_{i=1}^K d_i\leq K_Σ$的$d_i\leq 1$是可实现的，其中$d_i$是$i^{\operatorname{th}}$源-目的地对的DoF，并且$K_Σ$是最大整数，使得$K_Σ\leq \min_m\{K_m\}$和$M/K_Σ$是整数。我们发现，令人惊讶的是，可实现的自由度区域符合割集的外边界，如果$M/\min_m\{K_m\}$是一个整数，因此无干扰的通信是可能的自由度。我们进一步描述了一个可实现的自由度区域，假设多天线节点和一般的消息集，这再次符合一定类别的网络的割集外界。
2012-05-27 cs.IT math.IT
