On the Capacity Region of Broadcast Packet Erasure Relay Networks With Feedback
我们推导出一个新的外边界上的容量区域的广播业务在多个输入广播包擦除信道的反馈，并将此外边界的包擦除中继网络的反馈。我们展示了各类网络的外部边界的紧密性。这项工作的一个重要的工程意义是，对于并行广播信道的网络编码方案，“异或”分组应发送相关的广播子信道。
2019-05-16 cs.IT math.IT
Lossy Broadcasting in Two-Way Relay Networks with Common Reconstructions
在信源编码和联合信源-信道编码设置下，研究了双向中继网络的广播阶段（下行传输）。可靠通信所需的速率的特点是一些特殊情况下，包括：小失真，确定性失真措施，并联合高斯源与二次失真措施。广播问题也研究了共同重建解码约束，和可靠的通信所需的速率的特点是所有离散的无记忆源和每字母失真的措施。
2010-11-22 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom in Cached MIMO Relay Networks With Multiple Base Stations
物理层中继缓存增加单个小区的自由度（DoF）的能力最近被说明。在本文中，我们将这一结果扩展到多个小区的情况下，其中多个非合作基站（BS）之间共享缓存中继。特别是，我们表明，一个大的自由度增益可以通过利用具有共享的中继，与BS合作的好处。我们首先提出了一个缓存辅助中继协议，提高了BS和中继之间的合作机会。接下来，我们考虑缓存内容放置问题，旨在设计在中继缓存内容，使自由度增益最大化。我们提出了一个最优算法和一个接近最优的低复杂度的缓存内容放置问题的算法。仿真结果表明，使用建议的中继缓存协议的自由度增益显着改善。
2017-02-17 cs.IT math.IT
The Capacity on Degraded Relay Broadcast Channel
中继广播信道（RBC）被认为是，其中一个发射机与两个接收机的协助下，一个中继通信。根据中继器和接收机输出的不同退化顺序，提出了三种物理退化的红细胞（PDRBC）。给出了这三类系统容量域的内界和外界。对于两种类型的PDRBC，界限是严格的：1）一个接收器的输出是另一个接收器的输出的降级形式，并且中继器的输出是较弱接收器的输出的降级形式; 2）一个接收器的输出是中继器的输出的降级形式，并且另一个接收器的输出是中继器的输出的降级形式。对于高斯PDRBC，边界匹配，即，建立自己的能力区。
2018-01-03 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
Collaborative Relay Beamforming for Secure Broadcasting
在本文中，协作使用中继形成一个波束成形系统的援助，完善的信道状态信息（CSI），并提供通信的物理层安全之间的发送器和两个接收器进行了研究。特别是，我们描述了基于解码和转发的零空间波束形成方案，并联合优化中继权重，以获得最大的保密率区域。此外，通过与外界保密率域的比较，研究了所提方案的最优性
2010-04-06 cs.IT math.IT
Joint Cache-Channel Coding over Erasure Broadcast Channels
我们考虑一个高速缓存辅助通信系统中，一个发射机与许多接收机通过擦除广播信道进行通信。该系统作为一个基本模型，用于在高网络拥塞期间传送点播内容，其中一些内容可以预先放置在接收器附近的本地缓存中。我们制定的高速缓存辅助通信的问题作为一个联合高速缓存-信道编码的问题，并提出了一些信息理论的可靠的通信速率和高速缓存大小之间的权衡。我们表明，如果接收机经历不同的信道质量，然后使用不等的缓存大小和联合缓存信道编码提高系统效率。
2015-05-05 cs.IT math.IT
On Combination Networks with Cache-aided Relays and Users
缓存是一种有效的方法，以减少高峰时间的网络流量拥塞，通过存储在用户的缓存的一些内容，而不知道以后的需求。编码缓存策略最初由Maddah-Ali和Niesen提出，与传统的未编码方案相比，它提供了额外的编码缓存增益。在实际考虑下，最近在中继网络中考虑了缓存模型，特别是组合网络，其中中央服务器通过$H$即时中继与$K=\binom{H}{r}$用户（每个用户具有$M$文件的缓存）通信，并且每个用户连接到不同的$r-$中继子集。提出了带终端用户缓存的组合网络的几种内界和外界。本文扩展了作者最近的工作集中组合网络与最终用户缓存到一个更一般的设置，中继和用户都有缓存。在现有的方案中，从服务器发送的数据包是独立的缓存内容的中继，我们提出了一种新的缓存方案，通过创建一个额外的编码缓存增益从服务器的传输负载的帮助下，在中继缓存的内容。我们还表明，该方案优于国家的最先进的方法。
2018-03-16 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
Rate Regions for Relay Broadcast Channels
部分协作中继广播信道（RBC）是具有一个源节点和两个目的地节点（目的地1和2）的三节点网络，其中目的地1可以充当中继以帮助目的地2。得到了离散无记忆部分合作RBC容量区域的内、外界。当中继功能被禁用时，内界和外界减少到广播信道的容量区域上的新边界。四类红细胞进行了详细研究。对于具有退化消息集的部分合作RBC，得到了其内界和外界。对于半确定部分合作RBC和正交部分合作RBC，建立了容量域。对于具有非匹配降级子信道的并行部分协作RBC，建立了降级消息集情况下的容量域。当源节点仅具有用于目的地2的私有消息时也建立容量，即，信道减少到具有不匹配的降级子信道的并行中继信道。
2006-06-15 cs.IT math.IT
Network Code Design for Orthogonal Two-hop Network with Broadcasting Relay: A Joint Source-Channel-Network Coding Approach
本文讨论了网络编码设计的鲁棒传输源在一个正交的两跳无线网络与广播中继。该网络由多个源和目的地组成，其中受益于中继信号的每个目的地意图解码源的子集。该网络的两个特殊实例是正交广播中继信道和正交多址接入中继信道。重点是复杂性受限的场景，例如，对于无线传感器网络，其中信道编码实际上是不完美的。采用源信道和网络编码的方法，我们设计的网络编码（映射）在中继，使在目的地的平均重建失真最小化。为此，通过将失真分解成其分量，提出了一种有效的设计算法。所得到的网络代码是非线性的，并且大大优于性能最好的线性网络代码。一个激励制定的一个家庭的结构化非线性网络代码。数值结果以及与中继端线性网络编码的比较和相应的失真功率界表明了所提方案的有效性和一个有前途的研究方向。
2010-09-14 cs.IT math.IT
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
Incremental Relaying for the Gaussian Interference Channel with a Degraded Broadcasting Relay
本文研究了带内接收带外发送中继的两用户高斯中继干扰信道的增量中继策略，其中中继和两个接收机之间的链路被建模为退化的广播信道。结果表明，广义散列和转发（GHF）可以实现该信道的容量区域内的一个恒定的比特数在一定的弱中继制度，其中的发射机到中继链路增益不是无限强于发射机和接收机之间的干扰链路。GHF中继策略理想地适合于广播中继，因为它可以以增量方式实现，即，到一个接收机的中继消息是到另一个接收机的消息的降级版本。在高信噪比（SNR）状态下的广义自由度（GDoF）分析表明，在对称信道设置中，每个公共中继比特可以根据操作状态渐进地将和速率提高大约一个比特或两个比特，并且速率增益可以被解释为仅来自公共消息速率的提高，或者可替换地，在非常弱的干扰状态下，仅仅来自私有消息的速率改进。此外，本文研究了一个不对称的情况下，中继只有一个单一的链接到一个目的地。结果表明，只有一个中继目的地链路，近似容量区域可以建立一个较大的政权的信道参数。此外，从GDoF的角度来看，由于中继的总容量增益现在可以被认为是仅来自信号中继或仅来自干扰转发。
2012-12-12 cs.IT 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
Broadcast Approaches to the Diamond Channel
研究了在块瑞利衰落环境下，通过两个并行全双工中继从源到目的地的双跳传输问题。假设网络中的所有节点都不知道它们的前向信道增益，但是它们有关于它们的后向信道增益的完美信息。本文的重点是简单，高效，实用的中继方案，以增加在目的地的期望速率。为此，提出了中继协议和广播方法（多层编码）的各种组合。对于解码转发（DF）中继，得到了最大有限层期望速率以及连续层期望速率的两个上界。所提出的DF方案的主要特征是，在两个中继器处被解码的层在目的地处被相干地添加，尽管每个中继器没有关于由其他中继器成功解码的层的数量的信息。证明了最优编码方案是通过中继传输不相关信号。其次，分析了基于ON/OFF的放大转发（AF）继电保护的最大期望速率。为了进一步提高性能，提出了一种混合解码-放大-转发（DAF）中继策略，在源端和中继端采用广播方式，并给出了其最大吞吐量和最大有限层期望速率。此外，在压缩转发（CF）中继采用广播的方法，使用最佳量化器和Wyner-Ziv压缩在中继的最大吞吐量和最大期望速率，完全推导。所有的理论结果都通过数值模拟进行了说明。结果表明，当中继功率与源功率之比较高时，CF中继优于CSCF（因此优于DF和AF中继）;否则，CSCF方案更优越。
2012-06-17 cs.IT math.IT
Capacity of the Degraded Half-Duplex Relay Channel
离散无记忆半双工中继信道由从源到中继和目的地的广播信道和从源和中继到目的地的多址接入信道构成。当中继侦听时，信道以广播模式操作。当中继发送时，信道切换到多址模式。如果广播分量信道在物理上降级，则半双工中继信道也将被称为物理降级。这种退化的半双工中继信道的容量进行检查。它表明，块马尔可夫编码建议在开创性的论文由封面和El Gamal可以修改，以实现容量的退化半双工中继信道。在码构造中，中继的重复发送调度取决于要发送的消息，因此调度本身携带信息。如果时间表被限制为确定性的，它表明，可以通过简单的管理跨广播和多址接入组件信道的信息流来实现的能力。
2007-08-16 cs.IT math.IT
Alternative Awaiting and Broadcast for Two-Way Relay Fading Channels
研究了一种基于存储转发的双向中继衰落信道，其中两个源节点希望在中继节点的帮助下交换信息。在时延趋于无穷大的情况下，给出了TWR衰落系统遍历和容量的一个新的上界，并进一步提出了两种可选的等待广播（AAB）方案：SF-I的纯部分译码（PPD）和SF-II的组合译码（CBD），它们在高信噪比下分别在时延无界和有界的情况下逼近新的上界.数值结果表明，所提出的AAB方案显着优于传统的物理层网络编码（PLNC）的方法没有延迟。与传统的TWR方案相比，没有延迟，建议CBD与SF-II方法显着提高了最大和速率，平均延迟只有几十秒的中继缓冲区。
2012-02-08 cs.IT math.IT
Content Delivery in Erasure Broadcast Channels with Cache and Feedback
我们研究的内容交付问题，在一个K用户擦除广播信道，内容提供服务器希望提供所请求的文件给用户，每个配备有一个有限的内存缓存。假设发射机具有状态反馈，并且用户缓存可以在非高峰时段通过分散式内容放置可靠地填充，我们将可实现的速率区域表征为存储器大小和擦除概率的函数。基于Wang和Gatzianas等人的广播方案，利用在放置阶段期间建立的接收器侧信息。我们的研究结果可以扩展到集中式内容放置以及多天线广播信道与状态反馈。
2016-02-15 cs.IT math.IT
Joint Transmit Precoding for the Relay Interference Broadcast Channel
蜂窝系统中的中继是干扰受限的。当中继与传输策略联合优化时，实现了最高的端到端和速率。不幸的是，干扰将链路耦合在一起，使得联合优化具有挑战性。此外，当一些链路具有主导的第一链路而其他链路具有主导的第二链路时，端到端多跳性能对速率失配敏感。本文提出了一种在中继干扰广播信道（基于中继的蜂窝系统的通用模型）的发射机和中继站处设计线性发射预编码器的算法，以最大化端到端和速率。首先，中继被设计为最大化第二跳和速率。接下来，近似的端到端的速率，取决于分时分数和第二跳的速率被用来制定一个总和效用最大化的问题，设计的发射机。该问题通过迭代地最小化均方误差的加权和来解决。最后，调整发射机处的发射预编码器的范数以消除速率失配。该算法允许分布式实现，并具有快速收敛。仿真结果表明，该算法的性能优于单跳干扰管理策略的合理应用分别在两跳。
2012-09-21 cs.IT math.IT
Freshness-Optimal Caching for Information Updating Systems with Limited Cache Storage Capacity
在本文中，我们研究了一个缓存更新系统的服务器包含$N$文件，$K$中继和$M$用户。服务器保留文件的最新版本，这些文件以固定速率更新。每个中继可以在一定时间内从服务器下载新文件。只要中继存储了所请求文件的最新版本，每个用户就可以从任何中继获取最新文件。由于每个中继器的存储容量和更新容量有限，不同的缓存设计会导致用户端所有更新文件的平均新鲜度不同。为了保持尽可能大的平均新鲜度的缓存更新系统，我们制定了一个平均新鲜度最优的缓存更新问题（AFOCUP），以获得最佳的缓存方案。然而，由于AFOCUP的非线性，很难找到最佳的缓存方案。因此，一个线性的近似模型，建议通过分配的总更新率完全按照文件的数量在中继提前。然后利用贪心算法搜索满足每个中继有限存储容量的最优缓存方案。最后，通过数值算例验证了近似解的有效性.
2020-12-28 cs.IT math.IT
Noisy Broadcast Networks with Receiver Caching
我们研究噪声广播网络与本地缓存存储器的接收器，其中发送器可以预先存储信息，甚至在学习接收器的请求。我们主要集中在包擦除广播网络与两个不相交的接收器：一组弱接收器与所有相等的擦除概率和相等的缓存大小和一组强接收器与所有相等的擦除概率和没有缓存。我们提出了这个网络的容量-内存权衡的下限和上限。通过新的联合高速缓存-信道编码思想实现了该下界，并且显著改进了基于单独高速缓存-信道编码的方案。我们将讨论如何将这种编码思想扩展到更一般的离散无记忆广播信道和不平等的缓存大小。我们的上界适用于所有随机退化的广播信道。对于所描述的包擦除广播网络，当存在单个弱接收器（以及任何数量的强接收器）并且缓存大小不超过给定阈值时，我们的下限和上限是紧的。当有一个弱接收器，一个强接收器和两个文件时，我们可以加强我们的上限和下限，以便它们在缓存大小的广泛范围内一致。最后，当所有接收器总是要求完全相同的文件时，我们完全忽略了具有任意缓存大小和任意（不对称）速率的一般离散无记忆广播信道的速率-内存权衡。
2016-05-08 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
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
Centralized Caching and Delivery of Correlated Contents over a Gaussian Broadcast Channel
研究了多用户缓存辅助广播网络中的内容分发问题，其中服务器通过高斯广播信道（BC）与用户进行通信，该服务器保存相关内容的数据库。研究了当用户具有相同大小的缓存时，满足所有可能的需求组合所需的最小传输功率。推导出所需的发射功率的下限，假设未编码的缓存放置，作为缓存容量的函数。提出了一种集中式联合缓存和信道编码方案，该方案不仅利用了用户的本地缓存，而且利用了数据库中内容之间的相关性。该方案为给定的高速缓存容量提供了最小所需发射功率的上限。我们的研究结果表明，利用缓存辅助高斯BC中的内容之间的相关性可以提供显着的节能。
2018-04-26 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
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
Do Not Forget the Past: A Buffer-Aided Framework for Relay Based Key Generation
我们解决中继辅助密钥生成，其中两个无线节点，它们之间没有直接的信道，寻求中间中继的帮助下生成密钥。在Lai等人应用的中继辅助协议的著名版本中，Zhou等人，Wang等人和Waqas等人，中继节点与这两个节点生成成对密钥，然后广播这两个密钥的XOR版本。虽然这样的协议是简单和有效的，我们观察到，他们面临的关键利率下降，由于两个问题。首先，为了机密性，中继器广播成对密钥的XOR函数，从而将共享密钥的长度修剪为成对密钥的密钥长度中的最小值。其次，广播阶段也可能经历中断，从而不能在协议的每一轮中共享所生成的密钥。识别这些问题，我们提出了一个缓冲区辅助中继协议，其中缓冲区用于在中继存储未使用的秘密比特在前几轮的协议，以便提供在随后的几轮广播的机密性。在此缓冲区辅助的协议中，我们提出了一种密钥生成和广播阶段之间的功率分配策略，以最大化吞吐量和密钥速率。严格的分析表明，缓冲器辅助中继时，实施与建议的功率分配策略提供显着的优势，超过现有的基线。
2021-12-28 cs.IT math.IT
Cache-Aided Content Delivery over Erasure Broadcast Channels
研究了一种缓存辅助广播网络，其中服务器通过包擦除广播信道（BC）向一组接收器传送内容。接收器被分成两组关于他们的信道质量：弱和强接收器，其中所有的弱接收器具有统计上比所有的强接收器更差的信道质量。弱接收器，为了补偿他们在信道上遇到的高擦除概率，配备有相同大小的高速缓存存储器，而在强组中的接收器没有高速缓存。数据可以在接收器揭示其需求之前在非高峰流量期间被预先递送到弱接收器的缓存。在弱接收端和强接收端允许任意擦除概率的情况下，提出了一种联合缓存和信道编码方案，该方案将每个文件划分为多个子文件，并对每个子文件采用不同的缓存和传输方案。结果表明，所有的接收器，即使是那些没有任何缓存存储器，受益于整个网络的缓存的存在。的缓存大小和可达到的速率之间的信息理论的权衡制定。结果表明，所提出的方案提高了国家的最先进的可实现的权衡。
2017-05-31 cs.IT math.IT
Generalized Degrees of Freedom of the Symmetric Cache-Aided MISO Broadcast Channel with Partial CSIT
我们认为高速缓存辅助MISO广播信道（BC），其中多天线发射机服务于$K$单天线接收机，每个接收机配备有一个高速缓存存储器。发射机可以访问信道状态信息的部分知识。对于一个对称的设置，在信道强度水平，部分信道知识水平和缓存大小方面，我们的特征的广义自由度（GDoF）到一个常数乘法因子。可复用性方案利用了空间复用增益和编码多播增益之间的相互作用。另一方面，基于割集的参数结合信道不确定性下的并行MISO BC的GDoF外界用于相反。我们进一步表明，特征的顺序最优的GDoF也达到了分散的设置，其中不需要协调的内容放置在缓存中。
2018-12-04 cs.IT math.IT
MIMO Relaying Broadcast Channels with Linear Precoding and Quantized Channel State Information Feedback
多天线中继技术是一种提高蜂窝网络系统性能的有效技术。然而，当利用预编码技术来获得多天线增益时，系统通常需要发射机处的信道状态信息（CSI）。我们考虑一个线性预编码方案在MIMO中继广播信道与量化的CSI反馈从两个两跳链路。利用该方案，每个远程用户将其量化的CSI反馈给中继站，并且中继站将量化的预编码信息发送回基站（BS）。由于量化的信道知识的速率损失的上界的第一特征。然后，为了保持速率损失在一个预定的差距为增长的信噪比，一个策略的缩放量化质量的两个两跳链路的建议。结果表明，两条链路的反馈比特数应与中继站的发射功率成线性关系，而只有中继站到基站的反馈比特数需要随着基站发射功率的增加而增加。数值结果验证了所提出的反馈质量控制策略。
2012-05-11 cs.IT math.IT
Alternative Awaiting and Broadcast for Two-Way Relay Fading Channels
我们研究了一个双向中继（TWR）衰落信道中，两个源节点希望交换信息的帮助下的中继节点。给定传统的TWR协议，已知两个方向上的传输速率受到具有较低容量的跳的限制，即，上行链路和下行链路之间的最小操作。在本文中，我们提出了一种新的传输协议，命名为交替等待和广播（AAB），以消除在TWR衰落信道中的最小操作。分析了AAB协议的工作原理、遍历和容量的新上界以及信号传输平均时延的收敛性。数值结果表明：1）与传统的TWR协议相比，AAB协议显著提高了可实现的遍历和速率（ESR）; 2）考虑了系统服务（SS）的平均时延，AAB协议的平均速率（ESR）比传统的TWR协议有了明显的提高;（在源缓冲器中），由所提出的AAB协议引起的ST的平均延迟非常小并且可以忽略。
2013-02-03 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Power Allocation for MIMO Relay Broadcast Channel with Individual SINR Constraints
本文研究了移动台在单个信号干扰噪声比约束下的多输入多输出（MIMO）中继广播信道的系统设计问题。通过研究基站和中继站的下行链路和上行链路的对偶结构，提出了基站和中继站联合功率分配和波束赋形设计的两种方案。首先考虑在BS和RS处具有给定SINR目标的实际功率约束下可行解的存在性问题。然后考虑了系统的和幂最小化问题。在凸优化的框架下，利用最优的联合功率分配和波束形成可以有效地解决每个设计问题。我们还表明，在RS的子信道配对，传输功率可以通过信道补偿在任何一跳降低。最后，扩展到更一般的多跳应用程序，以进一步提高功率效率。
2011-02-28 cs.IT math.IT
Joint Power and Resource Allocation for Block-Fading Relay-Assisted Broadcast Channels
我们提供的解决方案，优化功率和资源分配块衰落中继辅助广播信道，以最大化的长期平均可达速率区域的用户。问题公式假设再生（重复编码）解码和转发（DF）中继策略，长期平均总发射功率约束，信道块内的用户消息的正交复用，使用直接传输（DT）模式从基站到用户终端直接或中继（DF）传输模式的可能性，和部分信道状态信息。我们表明，我们的优化问题可以转化为一个等效的“无中继”广播信道优化问题，每个实际用户由两个虚拟用户具有不同的信道质量和复用权重。建议的功率和资源分配策略表示在封闭的形式，可以实际应用于集中式中继辅助无线网络。此外，我们通过数值例子表明，我们的计划扩大了可实现的速率区域显着。
2012-05-01 cs.IT math.IT math.OC
Cache-Enabled Broadcast Packet Erasure Channels with State Feedback
我们考虑启用缓存的K用户广播擦除分组信道，其中具有N个文件的库的服务器希望向配备有有限存储器M的缓存的每个用户递送所请求的文件。假设发射机有状态反馈和用户缓存可以填充在非高峰时段可靠地分散的缓存放置，我们的特征在于最佳速率区域作为一个函数的内存大小，擦除概率。基于Gatzianas等人提出的方案，利用在放置阶段期间建立的接收器侧信息。我们的研究结果使我们能够量化存在擦除的分散编码缓存的净效益。状态反馈的作用被发现是有用的，特别是当擦除概率是大的和/或归一化的内存大小是小的。
2015-09-07 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
Efficient Beamforming for MIMO Relaying Broadcast Channel with Imperfect Channel Estimation
研究了蜂窝网络下行链路中的多输入多输出（MIMO）中继板播信道，其中基站和中继站都配备有多个天线，每个用户终端只有一个天线.在实际场景中，信道估计在接收机处是不完美的。以最大化每个用户的信干噪比为目标，分别针对单中继和多中继两种情况，提出了两种鲁棒的线性波束形成方案。这两种方案分别基于奇异值分解（SVD）、最小均方误差（MMSE）和正则化迫零（RZF）。仿真结果表明，该方案优于传统的方案与不完善的信道估计。
2020-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
Centralized Caching and Delivery of Correlated Contents over Gaussian Broadcast Channels
研究了多用户缓存辅助广播网络中的内容分发问题，其中服务器通过高斯广播信道（BC）与用户进行通信，该服务器保存相关内容的数据库。研究了当用户具有相同大小的缓存时，满足所有可能的需求组合所需的最小传输功率。假设未编码的高速缓存的位置，作为高速缓存容量的函数的所需的发射功率的下限推导。提出了一种可实现的集中式缓存方案，该方案不仅利用了用户的本地缓存，而且利用了数据库中内容之间的相关性。该方案的性能，它提供了一个上限所需的发射功率为一个给定的缓存容量，其特征在于。我们的研究结果表明，利用缓存辅助Gaussain BC中的内容之间的相关性可以提供显着的节能。
2019-06-21 cs.IT math.IT
Cache-Aided Modulation for Heterogeneous Coded Caching over a Gaussian Broadcast Channel
编码缓存是一种信息理论方案，通过在低高峰时段部分预取用户本地存储中的文件来减少高峰时段的流量。本文认为异构分散式缓存系统的用户和内容库文件的缓存可能有不同的大小。服务器通过高斯广播信道与用户通信。本文的主要贡献是一种新的调制策略，映射的编码缓存交付阶段产生的多播消息的信号星座的符号，使用户可以利用他们的缓存内容解调所需的符号具有更高的可靠性。为了简单起见，在本文中，我们只专注于未编码调制和逐符号的错误概率。然而，我们的方案结合多级编码调制可以扩展到信道编码在一个更大的块长度。
2020-01-16 cs.IT math.IT
Cache-Aided $K$-User Broadcast Channels with State Information at Receivers
本文研究接收端已知信道状态的缓存辅助广播信道，刻画了2用户及退化K用户的最大可达信源速率，并给出上界，指出该上界非紧，差距问题仍开放。
2023-10-12 cs.IT math.IT
Distributed Decode-Forward for Relay Networks
提出了一种适用于一般N节点中继网络的单播、组播和广播编码方案。提出的分布式解码转发方案结合并推广了单跳广播信道的Marton编码和3节点中继信道的Cover-El Gamal部分解码转发编码方案。该方案的核心思想是在源端对整个网络的所有码字进行预编码，通过多个块进行多编码。该编码步骤允许这些码字隐含地携带消息的部分信息，而无需复杂的速率分割和路由。然后，在中继节点处恢复该部分信息并进一步转发。对于N节点高斯单播、多播和广播中继网络，该方案实现了从割集界到容量（区域）的0.5N比特内，而不管网络拓扑、信道增益或功率约束。粗略地说，分布式解码转发是有噪网络编码的对偶，它将压缩转发推广到单播、多播和多址中继网络。
2017-01-11 cs.IT math.IT
Reduce Transmission Delay for Cache-Aided Two-Layer Network
在本文中，我们考虑一个缓存辅助中继网络，其中一个单一的服务器组成的N个文件库连接K1中继通过共享的无噪声链路，每个中继连接K2用户通过共享的无噪声链路。每个中继器和用户分别配备有M1和M2文件的高速缓冲存储器。我们提出了一个集中式和分散式的编码缓存方案，利用空闲的传输时间资源，允许两层之间的并发传输。结果表明，这两种缓存方案是近似最优的，并大大减少了传输延迟相比，以前已知的缓存方案。令人惊讶的是，我们表明，当中继的缓存大小等于一个严格小于N的阈值（例如，M1=0.382N下的分散式设置和（K1-1）N/K1下的集中式设置，当K1=2），我们的计划实现了相同的延迟，如果每个中继访问完整的库。据我们所知，这是第一个结果，表明即使缓存大小严格小于库的大小，增加缓存大小在减少传输延迟方面是浪费的。
2020-10-19 cs.IT 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
How Much Rate Splitting Is Required for a Random Coding Scheme? A new Achievable Rate Region for the Broadcast Channel with Cognitive Relays
在本文中，它表明，对于任何给定的单跳通信网络与两个接收机，分裂成两个以上的子消息的随机编码方案的消息是多余的。为此，考虑具有认知中继的广播信道（BCCR）。针对该网络设计了一种新的可扩展性方案。我们的可扩展性设计是由一个系统的组合，最知名的可扩展性计划的基本组成部分，包括在网络中：汉小林计划的两个用户干扰信道和广播信道的马顿编码方案。同时，在我们的计划中，每个私人消息被分成只有两个子消息，这是同样利用在汉小林计划。结果表明，所得到的可达到的速率区域包括以前的结果以及。更重要的是，通过基于有向图的图解说明了可互换性设计的过程。然后，有人认为，通过扩展所提出的计划的MACCM计划的消息，可以得到类似的可扩展性计划的任何其他单跳通信网络。
2013-02-07 cs.IT math.IT
Uplink-Downlink Duality Between Multiple-Access and Broadcast Channels with Compressing Relays
上行链路-下行链路对偶性是指在和功率约束下，具有厄米转置信道矩阵的高斯多址信道和高斯广播信道的容量区域是相同的。本文将这一结果推广到一个合作的蜂窝网络中，在该网络中，远程接入点被部署为中继，在中央处理器（CP）的协调下为用户提供服务。在该模型中，用户和中继通过有噪声的无线链路连接，而中继和CP通过无噪声但速率受限的前传链路连接。基于拉格朗日技术，本文建立了这样的多址中继信道和广播中继信道之间的对偶关系，假设中继使用基于压缩的策略。具体而言，我们表明，在相同的总发射功率约束和个人前传速率约束下，高斯多址接入和广播中继信道的可实现速率区域是相同的，当使用独立压缩或Wyner-Ziv和多变量压缩策略。关键的观察结果是，如果在中继器处的波束成形向量是固定的，则在上行链路和下行链路两者中的可实现速率和前传约束下的和功率最小化问题可以根据压缩技术被变换成线性规划或半定规划问题，并且上行链路和下行链路问题是彼此的拉格朗日方程。此外，对应于下行链路速率约束的对偶变量成为上行链路功率;对应于下行链路前传约束的对偶变量成为上行链路量化噪声。这种对偶关系使得能够实现用于基于上行链路优化下行链路传输和中继策略的有效算法。
2021-08-26 cs.IT eess.SP math.IT
Storage-Repair Bandwidth Trade-off for Wireless Caching with Partial Failure and Broadcast Repair
在分布式无线内容缓存系统中研究了多个部分失效的缓存节点的修复，其中总共$n$缓存节点中的$r$丢失其缓存数据的一部分。广播修复失败的缓存内容在网络边缘的研究，即幸存的缓存节点发送广播消息失败的，然后使用，连同幸存的数据在其本地缓存存储器，恢复丢失的内容。导出了存储容量和修复带宽之间的折衷关系。它示出，利用广播性质的无线介质和幸存的缓存内容在部分失败的节点显着降低了每个节点所需的修复带宽。
2018-06-30 cs.DC cs.IT math.IT
Benefits of Cache Assignment on Degraded Broadcast Channels
降级的K-用户广播信道（BC）的研究时，接收器方便与缓存存储器。下限和上限是根据容量-存储器权衡得出的，即，在BC上的最大可靠通信速率作为接收器的高速缓存大小的函数，并且边界被示出为在某些特殊情况下匹配。通过两个新的编码方案，受益于非均匀的高速缓存分配的下限。下限和上限也建立在全局容量-存储器权衡上，即，取决于最大的容量-存储器折衷，该折衷可以通过优化接收机的高速缓存大小而获得，该高速缓存大小受制于总的高速缓存预算。当总的高速缓存存储器预算足够小或足够大时，边界重合，其特征在于BC统计。对于小的高速缓存存储器，最好将所有高速缓存存储器分配给最弱的接收器。在这种情况下，全局容量-内存权衡随着总缓存预算除以系统中的文件数量而增长。换句话说，在这种情况下可以实现完美的全局缓存增益，并且性能对应于网络中的所有缓存内容对所有接收器都可用的系统。对于大的高速缓存存储器，最佳的是将正高速缓存存储器分配给每个接收器，使得与较强接收器相比，较弱接收器被分配较大的高速缓存存储器。在这种情况下，全局容量-内存权衡的增长率进一步除以用户数量，这对应于本地缓存增益。数值表明，除非BC是完全对称的，否则在所有机制中，总缓存内存的均匀缓存分配都是次优的。对于擦除BC，在小高速缓存大小的情况下分析地证明了这种说法。
2017-02-26 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity-Memory Tradeoff of Erasure Broadcast Channels
本文推导了窃听擦除广播信道（BC）的保密容量-存储器折衷的上界和下界，BC具有Kw个弱接收器和Ks个强接收器，其中弱接收器和强接收器分别具有相同的擦除概率和缓存大小。通过将联合高速缓存-信道编码与窃听编码和密钥辅助一次性密码本精心组合的方案来实现下限。所提出的上限更普遍地适用于任意降级的BC和任意高速缓存大小。当只有弱接收器具有高速缓存存储器时，对于小的和大的高速缓存存储器，上界和下界一致，从而为该设置提供精确的保密容量-存储器权衡。导出的界限允许进一步得出结论，即使窃听者是强于所有的合法接收器与高速缓存存储器的保密能力是积极的。此外，他们表明，保密容量-内存权衡可以显着小于其不安全的对应，但它的增长速度快得多时，高速缓存存储器很小。本文还提出了一个下界的全球保密容量内存权衡，其中允许优化的缓存分配的总缓存预算。在没有保密约束的情况下，它接近于已知的最佳下界。对于小的总缓存预算，全球保密容量-存储器的权衡是通过分配所有可用的缓存存储器均匀地超过所有接收器，如果窃听者是强于所有合法的接收器，它是通过分配缓存存储器均匀地超过弱接收器，如果窃听者是弱于强接收器。
2018-01-02 cs.IT math.IT
Broadcast Approach for the Information Bottleneck Channel
这项工作考虑了一种分层编码方法，用于在无线块衰落信道上有效传输数据，而无需发送器信道状态信息（CSI），该信道连接到有限容量的可靠链路，称为瓶颈信道。两个主要的方法被认为是，第一个是一个不经意的方法，其中采样的噪声观测压缩和传输的瓶颈信道，而没有任何知识的原始信息码本。第二种方法是一个非不经意的解码转发（DF）中继，其中采样的噪声数据进行解码，无论是成功解码的瓶颈信道上可靠地传输。从中继到目的地的瓶颈信道具有固定容量C。我们还检查的情况下，信道容量可以动态地改变由于回程链路上的可变负载。广播的方法进行了分析的情况下，只有中继知道下一个块的可用容量，和的情况下，既不源也不中继知道每个块的容量，只有它的容量分布。幸运的是，它是可能的解析描述在封闭形式的表达式，最佳连续分层功率分布，最大化的平均可实现的速率。数值结果表明，可实现的广播速率。
2020-04-29 cs.IT math.IT
A Novel Asymmetric Coded Placement in Combination Networks with end-user Caches
研究了$(H,r,M,N)$组合网络中用户内存大小和最坏情况下下载时间之间的权衡问题，其中中心服务器通过$H$即时中继与$K$用户通信，每个用户都有大小为$M$文件的本地缓存，并连接到不同的$r$中继子集.本文的主要贡献是设计了一个编码缓存方案与非对称的编码布局，利用协调之间的中继，这是没有利用在过去的工作。数学分析和数值结果表明，所提出的方案优于现有的方案。
2018-02-28 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
Relay-Aided Secure Broadcasting for Visible Light Communications
考虑可见光通信广播信道，其中发射器灯具在外部窃听者存在的情况下与两个合法接收器通信。部署多个可信协作半双工中继照明器以帮助保护传输的数据。发射器配备有单个灯具，包含多个发光二极管，接收节点配备有单个光电探测器，将所考虑的设置呈现为单输入单输出系统。传输受到幅度约束，以保持在发光二极管的动态范围内操作。在这种幅度约束下，推导出了多接收器窃听信道的可扩展保密率区域，首先是没有中继的直接传输，然后是多中继方案：合作干扰，解码转发和放大转发。在发射机和中继器处使用具有统一信令的叠加编码。此外，对于每个中继方案，在中继节点处仔细设计安全波束成形向量，以便伤害窃听者和/或使合法接收器受益。所提出的中继方案，与安全的波束成形，在直接传输的优势。它还表明，最佳的中继方案取决于窃听者是如何远离发射机和中继，中继的数量，以及它们的几何布局。
2019-01-11 cs.IT cs.NI eess.SP
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
Optimal relay location and power allocation for low SNR broadcast relay channels
我们考虑广播中继信道（BRC），其中一个单一的源发送到多个目的地的帮助下，一个中继，在一个大的带宽限制。我们解决的问题，最佳的中继定位和功率分配在源和中继，最大限度地提高组播速率从源到所有目的地。为了解决这样的网络规划问题，我们开发了一个三方面的基础上的信息理论模型，计算几何方面，网络优化工具的方法。首先，假设叠加编码和频率划分之间的源和中继，信息理论框架产生一个超图模型的宽带BRC，它捕获的依赖性，可实现的速率元组的网络拓扑结构。随着中继位置的变化，构成超图的超弧集合也会变化，从而呈现优化问题的组合性质。我们证明了二维平面上所有节点的凸包C可以被划分成对应于不同超弧集的不相交区域。这些集合是通过叠加C的所有k阶Voronoi细分而获得的。我们提出了一个简单而有效的算法来计算所有的超弧集，并证明了它们是多项式有界的。使用切换超图的方法，我们建模的原始问题作为一个连续的但非凸的网络优化程序。最后，利用几何规划和$p$ -范数代理逼近技术，得到了一个良好的凸逼近。我们提供了一个详细的表征共线定位的目的地的问题，然后给出了一个概括的任意位置的目的地。最后，我们表现出强大的收益相比，看似有趣的位置的最佳中继定位。
2011-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
