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
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
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
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
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
Joint Optimization of Cooperative Communication and Computation in Two-Way Relay MEC Systems
考虑两个用户通过一个配备移动边缘计算服务器的双向中继交换计算结果，研究了以时延约束下总能耗最小为目标的协作通信与计算联合优化问题.为了得到低复杂度的最优解，通过假设中继的发射功率给定，我们从理论上推导出计算任务划分因子的最优值。因此，总能量消耗最小化问题的最优解可以通过在中继的发射功率上的一维搜索来找到。仿真结果表明，我们所提出的方案性能优于所有的计算任务分配给中继或用户。
2019-06-06 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
A Low-Complexity Message Recovery Method for Compute-and-Forward Relaying
计算和转发中继策略通过在中间中继对发送消息的线性组合进行解码来实现高计算速率。然而，如果所涉及的中继独立地选择要解码的消息的组合，则不能保证整个线性方程组在目的地是可解的。在这篇文章中，它表明，高斯衰落信道模型与两个发射机和两个中继，总是选择的组合，最大化的计算速率往往导致的情况下，原始消息无法恢复。它进一步表明，通过限制继电器选择精心设计的方程组，可以保证一个可解的系统，同时保持高的计算速率。所提出的方法具有恒定的计算复杂性，不需要继电器之间的信息交换。
2015-04-20 cs.IT math.IT
Joint Cooperative Computation and Interactive Communication for Relay-Assisted Mobile Edge Computing
为了在中继移动边缘计算系统中实现协作计算和通信，提出了一种混合中继转发协议，该协议在执行延迟和网络能耗之间寻求平衡.该问题被配制成一个不可微的优化问题，这是非凸的高度耦合的约束。利用问题的结构，我们提出了一个轻量级的基于不精确块坐标下降法的算法。实验结果表明，该算法具有更快的收敛速度相比，流行的凹凸过程为基础的算法，同时取得了良好的性能。
2017-10-31 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
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
Asynchronous Physical-layer Network Coding Scheme for Two-way OFDM Relay
在双向OFDM中继中，中继节点和终端节点之间的载波频偏（CFO）会引入严重的载波间干扰（ICI），从而降低传统物理层网络编码（PLNC）的性能。此外，在ICI存在的情况下，传统的计算后验概率的算法将在中继节点处招致过高的计算复杂性。在本文中，我们提出了一个两步异步PLNC方案在继电器，以减轻CFO的影响。在第一步中，我们打算重建ICI分量，其中空间交替广义期望最大化（SAGE）算法用于联合估计所需的参数。在第二步中，提出了一种信道解码和网络编码方案，利用重构的ICI将接收信号转换为两个终端发送信息的XOR。仿真结果表明，该方案以相对较低的计算复杂性有效地抑制了OFDM中继中CFO的影响。
2012-04-12 cs.IT math.IT
Amplify-and-Forward Relaying for Hierarchical Over-the-Air Computation
本文研究了一种大面积的分层空中计算（AirComp）网络，其中利用多个中继来促进来自大规模WD的数据聚合。我们提出了一个两阶段的放大和转发（AF）中继协议。在第一阶段中，WD同时将它们的数据发送到中继器，而在第二阶段中，中继器放大分别接收的信号并同时将它们转发到融合中心（FC）以进行聚合。我们的目标是最大限度地减少计算均方误差（MSE）在FC，通过联合优化WD发射系数，中继AF系数，和FC去噪因子，受其各自的发射功率约束。首先，我们考虑与全球信道状态信息（CSI）的集中式设计，其中中继间的信号可以被有益地利用数据聚合。在这种情况下，我们开发了一种基于交替优化的算法，以获得高质量的解决方案的计算MSE最小化问题。接下来，为了减少由集中式设计引起的信令开销，我们考虑了具有部分CSI的替代分散式设计，其中中继和FC通过仅需要跨不同中继的信道功率增益信息来做出自己的决定。在这种情况下，中继和FC需要将中继间信号视为有害干扰或噪声。因此，我们以迭代的方式优化与每个中继器相关联的WD的发送系数以及中继器AF系数（连同FC去噪因子），这可以以分散的方式有效地实现。
2022-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Computation-and-Forward with Linear Codes
针对不可信中继的两节点多址与广播传输，本文提出结合现有线性码与 universal2 哈希函数的安全计算转发码，使中继仅能解码消息模和而无法获知单个消息。
2018-04-28 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
Study of Relay Selection for Physical-Layer Security in Buffer-Aided Relay Networks Based on the Secrecy Rate Criterion
在本文中，我们研究了一个机会中继和干扰机方案以及中继选择算法的基础上的保密率标准的多输入多输出缓冲辅助下行链路中继网络，该网络由一个源，多个中继节点，合法用户和窃听者，与物理层安全的约束。采用机会中继和干扰方案提高传输速率，并在考虑窃听者的情况下，采用不同的中继选择策略以获得更好的保密率。在所有研究的中继选择策略中，基于穷举搜索的最大化保密率的中继选择策略在保密率方面优于其他中继选择策略。基于保密率准则，提出了一种不需要知道窃听者信道的中继选择算法。为了降低穷举搜索技术的计算复杂性，我们还设计了一种基于保密率准则的贪婪搜索算法。仿真结果表明，保密率标准的优越性，竞争的方法。
2016-05-15 cs.IT math.IT
Energy-Aware Wireless Relay Selection in Load-Coupled OFDMA Cellular Networks
研究正交频分多址接入（OFDMA）网络中通过优化无线中继选择来实现传输能量最小化的问题。我们考虑到电池的负载对传输能量的影响。证明了能量感知的无线中继选择问题的NP-困难性。为了解决计算复杂性，部分最优性条件的推导，提供设计一个有效的和高效的算法方面的见解。数值结果表明，该算法具有较高的能量性能.
2017-06-21 cs.IT math.IT
Delay Outage Probability of Multi-relay Selection for Mobile Relay Edge Computing Systems
在本文中，我们处理移动边缘计算网络中的中继选择问题，其中源节点通过多个中继节点的帮助将计算密集型任务传输到目的地。它与传统的中继节点不同之处在于，每个中继节点都配备了边缘计算服务器，因此每个中继节点都可以执行接收到的任务并将计算结果转发到目的地。因此，本文定义了一个延迟中断概率来评估中继计算能力对链路通信的影响，并提出了一种既考虑通信能力又考虑计算能力的延迟最佳中继选择（LBRS）方案。从时延中断概率和分集阶数两个方面分析了该中继选择方案与传统的仅通信中继选择（CORS）和仅计算中继选择（CPORS）方案的性能，并与其他中继选择方案进行了比较.我们表明，建议的LBRS计划减少到传统的CORS计划下的高信噪比（SNR）区域。我们进一步揭示了所提出的LBRS和CORS方案的分集阶数依赖于中继节点的计算能力。
2019-02-15 cs.IT math.IT
Partial Decode-Forward Relaying for the Gaussian Two-Hop Relay Network
研究了具有一个源、$N$中继和$L$目的地的高斯两跳中继网络的多播容量。它示出的部分解码-前向编码方案的仔细修改，从而通过降级的消息部分的中继合作，实现了割集上限内$(1/2)\log N$位，而不管信道增益和功率约束。该方案改进了Chern和Ozgur的先前方案，该方案也是基于部分解码-转发，但与$L \ge 2$目的地的割集有无界间隙。当专用于中继之间的独立码时，所提出的方案在距离割集界限的$\log N$位内实现。该松弛的计算涉及评估总$L 2^N$可能切割中的跨$L(N+1)$切割的互信息，提供了一个非常简单的线性复杂度算法来近似高斯两跳中继网络的单源多播容量。
2015-08-03 cs.IT math.IT
On hierarchical secure aggregation against relay and user collusion
Institute of Mathematics and Interdisciplinary Sciences, Xidian University（西安电子科技大学数学与交叉科学研究院）；School of Mathematical Sciences, Capital Normal University（首都师范大学数学科学学院）；School of Electronic Information and Communications, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学电子信息与通信学院）
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
Hierarchical Secure Distributed Linearly Separable Computation with Arbitrary Heterogeneous Data Assignment
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Technical University of Berlin（柏林工业大学）
本文研究了三层分层网络中任意异构数据分配下的信息论安全聚合问题，提出了一种在保证信息安全性的同时实现最优两层通信负载的聚合方案。
2026-10-02 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
Simple Low-Rate Non-Binary LDPC Coding for Relay Channels
二进制LDPC编码中继系统已经得到了很好的研究，假设无限码字长度。在本文中，我们处理的非二进制LDPC码，可以超过他们的二进制对应，特别是实际的码字长度。我们利用非二进制LDPC码和最近发明的非二进制编码技术，称为乘法重复设计低速率编码策略的解码和转发半双工中继信道。我们声称，所提出的策略是简单的，因为目的地和中继可以通过共享相同的解码器的结构几乎相同的计算复杂性解码。数值实验表明，非二进制LDPC码中继系统的性能优于直接传输系统，并且与中继信道的可达速率相差不超过1.5dB。
2011-08-16 cs.IT math.IT
Hierarchical Gradient Coding: From Optimal Design to Privacy at Intermediate Nodes
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
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
