Achievable rate regions for bi-directional relaying
在双向中继信道中，两个节点希望在中继的帮助下在共享的无线半双工信道上交换独立的消息。在本文中，我们推导出四个新的半双工协议，并比较这些现有的半双工协议和外部边界的可实现的速率区域。在时间上，我们的协议包括两个或三个阶段。在两阶段协议中，两个用户在第一阶段期间同时发送，并且中继器在第二阶段期间单独发送，而在三阶段协议中，两个用户顺序地发送，随后是来自中继器的发送。中继可以转发信息的四种方式之一，我们概述了现有的放大和转发（AF），解码和转发（DF）和压缩和转发（CF）中继方案，并介绍了新的混合转发方案。后者是一个方向上的CF和另一个方向上的DF的组合。我们得出可实现的速率区域的CF和混合中继方案的两个和三个阶段的协议。在这项工作的最后一部分，我们提供了一个全面的治疗8可能的半双工双向中继协议在高斯噪声，获得各自的可实现的速率区域，外边界，以及它们的相对性能在不同的SNR和中继几何。
2009-05-15 cs.IT math.IT
Achievable rate regions and outer bounds for a multi-pair bi-directional relay network
在双向中继信道中，一对节点希望在中继的帮助下在共享的无线半双工信道上交换独立的消息。最近的工作主要考虑了具有两个终端节点（或终端用户）和一个中继的双向中继信道的信息理论限制。在这项工作中，我们考虑一个基站，多个终端节点和一个中继，所有这些都在半双工模式下工作的双向中继。我们假设每个终端节点通过中继以双向方式与基站通信，并且不对用户、中继和基站之间的信道进行任何限制;也就是说，每个节点与每个其他节点都有直接链路。我们的贡献有三个方面：1）引入了四种新的时间协议，它们充分利用了数据的双向特性，并且通过仔细地组合网络编码、随机分箱和利用偷听和自身消息侧信息的用户协作，性能优于简单的路由或多跳通信方案，2）推导了离散无记忆多对双向网络容量域的内外界，以及3）在高斯噪声中对所获得的可达到速率区域和外边界的数值评估，其说明了所提出的协议与更简单的方案、彼此、外边界相比的性能，其突出了通过终端节点之间的网络编码、随机装仓和压缩转发型协作实现的相对增益。
2010-01-31 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
Efficient Local Map Search Algorithms for the Placement of Flying Relays
研究无线网络中无人机的最优布局问题。无人机作为飞行无线中继器操作，以提供基站（BS）的覆盖范围扩展，并向被障碍物遮蔽的用户提供容量提升。虽然现有的方法依赖于统计模型的直接传播链路的潜在阻塞，我们提出了一种方法，能够利用当地的地形信息，提供性能保证。所提出的方法允许罢工之间的最佳权衡最小化传播距离地面终端和发现良好的传播条件。该算法只需要几个传播参数，但它能够避免深传播阴影，并被证明是找到全局最优的无人机位置。该算法只需要对目标区域进行局部搜索，搜索轨迹的最大长度与地理尺度成线性关系。因此，它适合在线搜索。显着的吞吐量增益相比，其他定位方法的基础上统计传播模型。
2019-10-31 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
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
Relay-Aided MIMO Cellular Networks Using Opposite Directional Interference Alignment
在本文中，我们首先提出了干扰对齐（IA）方案的多输入多输出（MIMO）蜂窝网络的上行链路传输的帮助下，在半双工模式下的中继。所提出的方案只需要在中继站的全局信道状态信息（CSI）的知识，而不需要在用户设备（UE）的发射机波束成形和时间扩展，这不同于传统的IA方案的蜂窝网络。我们推导出该方案的可行性条件的一般网络配置和分析度的自由度（DoF）性能的建议IA计划。本文进一步描述了下行链路和全双工网络的建议方案的扩展。它还表明，通过中继引起的干扰多址接入信道（IMAC）和干扰广播信道（IBC）的二元性，可以获得相同的优势，作为上行链路的情况下，对于下行链路的情况。此外，全双工网络具有与半双工情况相同的优点。
2017-05-22 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
In this paper, we address the problem of optimal relay placement in a cellular network assuming network densification, with the aim of maximizing cell capacity. In our model, a fraction of radio resources is dedicated to the base-station (BS)/relay nodes (RN) communication. In the remaining resources, BS and RN transmit simultaneously to users. During this phase, the network is densified in the sense that the transmitters density and so network capacity are increased. Intra- and inter-cell interference is taken into account in Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR) simple formulas deri…
2013-07-16 cs.IT cs.NI 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
Joint Physical Layer Coding and Network Coding for Bi-Directional Relaying
我们考虑两个发射机希望通过中间的中继交换信息的问题。假设发射机和中继之间的信道是同步的、平均功率受限的加性高斯白噪声信道，其具有信噪比（SNR）为1/2的实输入。容量的上限是双向中继信道的媒体访问阶段和广播阶段的每次使用每个发射机1/2 log（1+ 1）比特。我们表明，使用格码和格解码，我们可以获得1/2 log（0.5 + 100）位每发射机，这是在高信噪比基本上是最佳的速率。其主要思想是解码的码字的总和模的晶格在中继，随后由广播阶段，执行Slepian-Wolf编码与结构化代码。对于渐近低SNR的，联合解码的两个传输在中继（MAC信道）被证明是最佳的。我们还表明，如果这两个发射机使用相同的格子与最小角度解码，我们可以实现相同的速率的1/2 log（0.5 +）。所提出的方案可以被认为是一个联合的物理层，网络层的代码，它优于其他最近提出的模拟网络编码方案。
2008-05-01 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
Power Allocation Strategies and Lattice Based Coding schemes for Bi-directional relaying
我们考虑一个通信系统，其中两个发射机希望通过中间的半双工中继交换信息。发射机和中继之间的信道具有不对称的信道增益。更具体地，假设信道与复输入和复衰落系数同步，其中对信道的输入具有平均功率约束。接收器处的噪声具有相同的功率谱密度，并且假设为白色和高斯噪声。我们限制我们的注意力传输方案，其中来自两个节点的信息同时发送到中继在一个媒体访问阶段，然后由一个广播阶段，其中中继广播信息到两个节点。作为一个凸优化问题的解决方案，获得了一个上限的两阶段协议下的总功率约束的发射功率从所有节点的容量。我们表明，一个计划，使用信道反转与格解码可以获得一个小的常数0.09比特的上限，在高信噪比。数值结果表明，该格式可以很好地逼近上界。
2009-08-17 cs.IT math.IT
Secure SWIPT for Directional Modulation Aided AF Relaying Networks
基于定向调制的安全无线信息和功率传输被设想用于放大转发（AF）中继网络。解释，我们首先制定一个保密率最大化（SRM）的问题，它可以分解成一个双层优化问题，并解决了一维（1D）搜索和半定松弛（SDR）技术。然后，为了降低搜索的复杂度，我们制定了一个最大化的信号泄漏噪声比（Max-SLANR）标准的基础上的优化问题，并将其转化为SDR问题。此外，根据经典的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件，证明了松弛是紧的。最后，为了降低计算复杂性，提出了一种逐次凸逼近（SCA）方法来寻找近似最优解。SCA方案的复杂度远低于SRM和Max-SLANR方案。仿真结果表明，SCA方案的保密率和误码率与SRM方案非常接近，但远优于迫零（ZF）方案。
2018-03-14 cs.IT math.IT
Performance Bounds for Bi-Directional Coded Cooperation Protocols
在编码双向协作中，两个节点希望在中继的帮助下在共享的半双工信道上交换消息。在本文中，我们推导出这个问题的三个协议的性能界限。第一个协议是两阶段协议，两个用户在第一阶段同时发送，中继在第二阶段单独发送。在这个协议中，我们的界限是紧的，从两个用户到中继的多址信道传输，然后从中继到用户的编码广播型传输实现了两阶段容量区域中的所有点。第二个协议考虑从两个用户的顺序传输，然后从中继传输，而第三个协议是前两个协议的混合，并有四个阶段。在后两个协议中，内边界和外边界是不相同的，并且以类似于Cover的中继信道的内边界和外边界的方式不同。数值计算表明，至少在某些感兴趣的情况下，我们的界限没有显着不同。最后，在高斯路径损耗的情况下，我们得出可实现的速率和比较每个协议在不同的制度的相对优点。这种情况在蜂窝系统中是令人感兴趣的。令人惊讶的是，我们发现，在某些情况下，四相协议的可实现速率区域有时包含的点是其他协议的外部边界之外。
2008-06-05 cs.IT math.IT
A Selection Region Based Routing Protocol for Random Mobile ad hoc Networks with Directional Antennas
在本文中，我们提出了一个选择区域为基础的无线移动ad hoc网络的多跳路由协议与定向天线，其中选择区域定义的两个参数：一个参考距离和定向天线的波束宽度。在每一跳，我们选择最近的节点的选择区域内的发射机作为下一跳中继。通过最大化期望的进展密度，我们提出了一个上限的最佳参考距离，并推导出最佳参考距离和最佳传输概率之间的关系。与\cite{Di:Relay-Region}中使用全向天线的路由策略相比，我们发现新的路由策略的最优传输概率是一个与波束宽度无关的常数，其期望的进程密度显著增加，而中继选择的计算复杂性也大大降低.
2010-11-28 cs.IT math.IT
Joint Optimal Design for Outage Minimization in DF Relay-assisted Underwater Acoustic Networks
这封信最大限度地减少中断概率在一个单一的解码和转发（DF）中继辅助水声网络（UAN）没有直接的源到目的地的链路可用性。具体而言，提出了一种中继定位和分配功率的源和中继的联合全局优化设计。对于分析的见解，一个新的低复杂度的紧密近似方法也提出了。选定的数值结果验证了分析和量化的比较收益实现最优功率分配（PA）和中继放置（RP）策略。
2018-05-22 cs.IT math.IT
Semantic-Relay-Aided Text Transmission: Placement Optimization and Bandwidth Allocation
本文提出语义中继SemRelay，通过联合优化放置与带宽分配，协助基站向资源受限设备传输文本，最大化有效比特率，并设计高效惩罚算法获得接近最优解，显著优于传统解码转发中继。
2023-11-16 cs.IT eess.SP math.IT
On the Benefits of Asymmetric Coded Cache Placement in Combination Networks with End-User Caches
本文研究了（H;r;M;N）组合网络中缓存大小和下载时间之间的基本权衡，其中一个具有N个文件的服务器连接到H个中继（无缓存），而每个K：= \binom{H}{r}用户（具有大小为M的文件缓存）连接到r个中继的不同子集。现有的计划分为两类：要么使用未编码的对称缓存放置最初提出的共享链路模型和设计交付阶段依赖于网络拓扑结构，或有效地划分为H个独立的共享链路网络的组合网络，每个服务\binom{H-1}{r-1}用户，在任何一种情况下，放置阶段是独立的网络拓扑结构。本文提出了一种新的策略，其中编码缓存的放置是依赖于网络拓扑结构。所提出的方案被证明是信息理论上最优的大缓存大小。此外，当不完全最优时，所提出的方案也可以优于现有的方案。
2018-02-28 cs.IT math.IT
Placement Delivery Array Design for Combination Networks with Edge Caching
Maddah-Ali-Niesen编码高速缓存技术的主要实际限制是它们的高子分组化水平。Yan \emph{et al.}针对单服务器多用户的简单网络，提出了一种使用所谓的布局交付阵列（PDA）的替代方案。这种方案需要稍高的传输速率，但显著降低了子分组化水平。在本文中，我们扩展了PDA的框架，并提出了三个低子分组化方案的组合网络，即，具有单个服务器、多个中继和连接到中继子集的多个高速缓存辅助用户的网络。其中一种方案在高速缓存存储器足够大时实现了链路速率的割集下限。我们的另外两个方案只适用于\emph{resolvable}组合网络。对于这些网络和广泛的高速缓存大小，新的计划执行接近直接应用Maddah-Ali-Niesen计划的编码缓存计划，同时具有显着降低的子分组化水平。
2020-01-21 cs.IT math.IT
Caching is an efficient way to reduce network traffic congestion during peak hours by storing some content at the users' local caches. For the shared-link network with end-user-caches, Maddah-Ali and Niesen proposed a two-phase coded caching strategy. In practice, users may communicate with the server through intermediate relays. This paper studies the tradeoff between the memory size $M$ and the network load $R$ for networks where a server with $N$ files is connected to $H$ relays (without caches), which in turn are connected to $K$ users equipped with caches of $M$ files. When each user is c…
2021-11-05 cs.IT math.IT
Relay Subset Selection in Wireless Networks Using Partial Decode-and-Forward Transmission
本文考虑了在两跳无线网络中选择一个节点子集作为中继来帮助源-目的地对之间的通信的问题。最优中继子集选择的目标是最大限度地提高整体吞吐量是一个困难的问题，取决于多个因素，包括节点的位置，队列长度和功耗。本文采用部分解码转发策略，提高了中继选择问题的易处理性和整个网络的性能。请注意，所选中继的数量最终决定了网络的性能。本文基准此性能通过确定净多样性实现使用选择的中继和部分解码转发策略。该框架随后被用来进一步转换成一个更简单的继电器放置问题的继电器选择，和两个基于邻近的近似算法的开发，以确定适当的一组继电器选择在网络中。其他选择策略，如随机中继选择和贪心算法，依赖于信道状态信息也被提出。本文的结论表明，建议的基于邻近的中继选择策略产生接近最优的预期率为少数选定的中继。
2008-05-22 cs.IT math.IT
Secure Full-Duplex Two-Way Relaying for SWIPT
这封信研究双向安全信息交换的同时无线信息和电力传输（SWIPT）系统，使全双工（FD）多输入多输出（MIMO）放大转发（AF）继电器。AF中继器注入人工噪声（AN）以迷惑窃听者。具体来说，我们假设一个迫零（ZF）的解决方案的约束，以消除残留的自干扰（RSI）。因此，我们解决的ZF矩阵和AN协方差矩阵在中继节点以及在源的发射功率的最佳联合设计。我们提出了一个交替算法，利用半定规划（SDP）技术和一维搜索，以实现最优解。仿真结果证明了该算法的有效性。
2017-09-24 cs.IT math.IT
Cooperative Relaying in Wireless Networks under Spatially and Temporally Correlated Interference
我们分析的干扰限制，解码和转发，合作中继系统，包括源，目的地，和$N$中继，任意放置在平面上，并根据空间泊松过程放置的一组干扰的痛苦的性能。在每次传输尝试中，首先发射机发送一个数据包，随后，一个单一的中继，正确地接收到的数据包，如果这样的中继存在，retransmits it. We认为在目的地，瑞利衰落，和最大比合并的选择合并，和中继移动性。我们推导出表达式的概率，一个单一的传输尝试是成功的，以及分配的传输尝试，直到一个数据包被成功发送。结果提供了适用于广泛的系统的设计准则。总的来说，干扰的时间和空间特性在塑造系统性能方面起着重要作用。最大比率组合仅在中继接近目的地时有帮助;在恶劣环境中，具有许多中继特别有帮助，并且中继放置是关键的;当中继移动性增加时，性能提高;并且在能量效率和吞吐量之间存在折衷。
2016-03-24 cs.IT math.IT
Relay Selection for Two-way Relaying with Amplify-and-Forward Protocols
在本文中，我们提出了一个中继选择放大和转发（RS-AF）协议在一般的双向中继网络与两个源和$N$中继。在所提出的方案中，两个源首先同时向所有中继发送信号，然后选择符号和出错率（SER）最小的单个中继将接收到的信号广播回两个源。为了便于选择过程中，我们提出了一个简单的次优Min-Max中继选择标准，其中一个单一的中继，最大限度地减少两个源节点的SER将被选择。仿真结果表明，所提出的最小最大选择具有几乎相同的性能与最优选择具有较低的复杂度。我们还提出了一个简单的渐进SER表达式，并与传统的全参与放大转发（AP-AF）中继方案进行了比较。通过仿真验证了分析结果。为了提高系统的性能，最佳功率分配（OPA）之间的源和中继的渐近SER的基础上确定。仿真结果表明，建议RS-AF计划与OPA产生相当大的性能改善比一个相等的功率分配（EPA）计划，特别是与大量的中继节点。
2011-11-30 cs.IT math.IT
Joint Relay Selection and Analog Network Coding using Differential Modulation in Two-Way Relay Channels
在本文中，我们考虑了一个一般的双向中继网络的两个源和N个中继时，源节点和中继都不知道的信道状态信息（CSI）。提出了一种基于差分调制的中继选择和模拟网络编码联合算法（RS-ANC-DM）。在该方案中，两个源采用差分调制，并将差分调制符号同时发送到所有中继。在中继接收的信号是两个传输符号的叠加，我们称之为模拟网络编码符号。然后，从N个中继器中选择具有最小和SER的单个中继器，以将ANC信号转发到两个源。为了便于选择过程中，在本文中，我们还提出了一个简单的次优最小最大标准的中继选择，其中一个单一的中继，最大限度地减少了两个源节点的SER。仿真结果表明，Min-Max选择算法与最优选择算法性能相当，但算法简单得多。分析了该方案的性能，并推导出一个简单的渐近SER表达式。通过仿真验证了分析结果。
2011-11-30 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
Using Network Coding to Achieve the Capacity of Deterministic Relay Networks with Relay Messages
本文推导了具有中继消息的确定性中继网络的容量。我们考虑一个由五个节点组成的网络，其中四个节点只能通过第五个节点进行通信。然而，第五节点不仅仅是中继，因为它可以与其他网络节点交换私有消息。首先，我们开发了一个上界的容量区域的概念的基础上，一个单侧精灵。在可验证性证明的过程中，我们还推导出了一个4用户中继网络的确定性容量（没有私人消息在中继）。容量实现方案使用两种网络编码技术的组合：简单排序方案（SOS）和迂回方案（DS）。在SOS中，我们在每个用户处对传输的比特进行排序，使得双向消息将在中继器处以相同的信道级别被接收，而DS背后的基本思想是消息的某些部分遵循到其各自目的地的间接路径。因此，本文旨在表明，用户合作和网络编码可以提高吞吐量，即使当用户不直接连接到对方。
2014-04-26 cs.IT math.IT
The Approximate Capacity Region of the Gaussian Y-Channel
一个全双工的无线网络与三个用户，希望通过中继建立完整的消息交换被认为是。因此，称为Y信道的网络总共有6条消息，每个用户有2条传出消息和2条传入消息。用户没有物理连接，因此中继对于他们的通信至关重要。首先考虑线性移位确定性Y通道，给出了其容量域的特征，并证明其容量域不是由割集界给出的。能力实现方案有三个不同的组成部分（策略）：双向，循环和单向策略。利用网络编码实现了双向和循环策略，从而证明了容量域的可扩展性。然后将结果扩展到高斯Y信道，其中容量区域的特征在于独立于信道参数的恒定间隙内。
2013-10-07 cs.IT math.IT
This paper studies the application of compute-and-forward to multiple access relay channels (MARC). Despite its promising advantage of improving network throughput, it is not straightforward to apply compute-and-forward to the MARC. This paper proposes two efficient cooperation strategies for the MARC with compute-and-forward. Both proposed strategies are opportunistic in the sense that the cooperation between the relay and the destination are performed only when it is needed for the sake of high transmission efficiency. In the first strategy, the relay helps the destination by sending its loc…
2020-08-08 cs.IT math.IT
Multi-Way Information Exchange Over Completely-Connected Interference Networks with a Multi-Antenna Relay
本文考虑了一个带有中继的全连接干扰网络，在该网络中，多个单天线用户希望通过共享多天线中继与网络中的其他用户交换多个单播消息。对于这样的网络，自由度（DoF）通过考虑各种消息交换场景来导出：多用户全连接Y信道、具有中继的两对双向干扰信道以及具有中继的两对双向X信道。此外，考虑分布式中继采用单天线在双向干扰信道和三用户全连接Y信道，可实现的总和自由度也推导出在双向干扰信道和三用户全连接Y信道。导出的DoF结果的一个主要含义是，当考虑多个定向信息流时，具有多个天线的中继或采用单个天线的多个中继增加了多用户干扰网络的容量缩放定律，即使网络是完全连接的并且所有节点以半双工方式操作。这些结果表明，中继是有用的多路干扰网络与实际考虑。
2013-02-04 cs.IT math.IT
Energy Efficiency in Relay-Assisted mmWave Cellular Networks
本文利用随机几何工具分析了具有泊松点过程（PPP）分布式基站（BS）和中继站（RS）的中继辅助毫米波（mmWave）蜂窝网络的能量效率。毫米波通信的显著特征，例如定向波束成形以及针对视线（LOS）和非视线（NLOS）链路具有不同的路径损耗规律，被纳入能量效率分析。在描述毫米波蜂窝网络的系统模型之后，计算每个链路的覆盖概率。随后，对BS和RS的平均功耗进行建模，并根据系统参数确定能量效率。还研究了存在波束成形对准误差时的能量效率，以了解实际场景中的性能。最后，通过数值计算分析了基站和中继站密度、天线增益、主瓣波束宽度、视距干扰范围和对准误差对能量效率的影响。
2015-10-20 cs.IT math.IT
The MIMO Wireless Switch: Relaying Can Increase the Multiplexing Gain
本文考虑了一个干扰网络组成的K个半双工单天线对的用户谁希望建立一个多输入多输出（MIMO）半双工中继节点的帮助下，双向通信。该信道被称为“MIMO无线交换机”，因为为了简单起见，我们的模型假设每对的两个端节点之间没有直接链路，这意味着所有通信必须通过中继节点（即，MIMO开关）。假设一个延迟有限的情况下，在高信噪比（SNR）制度的基本限制进行了分析，使用分集复用权衡（DMT）框架。我们的研究结果揭示了最优传输方案的结构和中继节点在两种不同情况下提供的增益，即互惠和非互惠信道（中继和最终用户之间）。特别是，中继节点的存在，配备了足够数量的天线，示出增加的复用增益，与传统的完全连接的K对干扰信道相比。据我们所知，这是第一个已知的例子，其中添加一个中继节点的结果，在扩大的前对数因子的和速率。此外，对于互易信道的情况下，它表明，当中继的天线数至少等于所有用户的天线的总和，静态时间分配的解码和转发（DF）型方案是最优的。另一方面，在非互易场景中，我们建立了动态解码和转发在某些相关场景中的最优性。
2009-01-16 cs.IT math.IT
On the Relay-Fallback Tradeoff in Millimeter Wave Wireless System
毫米波（mmWave）通信系统是未来无线网络中支持极高数据率服务的有希望的候选者。毫米波通信表现出高穿透损耗（阻塞），并且需要定向传输来补偿严重的信道衰减和高噪声功率。当发生阻塞时，至少有两个简单的突出选项：1）切换到传统的微波频率（回退选项）和2）使用替代的非阻塞路径（中继选项）。然而，目前尚不清楚在哪些条件和网络参数下，一种选择比另一种更好。为了研究这两个选项的性能，本文提出了一种新的阻塞模型，允许推导出最大可实现的吞吐量和延迟性能的两个选项。提供了一个简单的标准来决定在何种网络条件下应采取何种方案。通过全面的性能分析，它表明，正确的选择取决于负载大小，波束训练开销，和阻塞概率。对于流量较小且直接链路阻塞概率较低的网络，回退选项是吞吐量和延迟最优的。对于具有高流量需求和半静态拓扑（低波束训练开销）的网络，中继选项是优选的。
2016-02-03 cs.IT math.IT
Towards Optimal Schemes for the Half-Duplex Two-Way Relay Channel
研究了小型全连通网络中的受限双向通信问题。该网络由三个节点组成，所有节点都可以访问具有半双工约束的公共信道。两个节点想要建立对话，而第三个节点可以协助双向传输过程。所有节点都事先同意传输协议，并且问题限于不允许对话编码器通过使用先前的接收信号来建立协作。该信道被称为受限半双工双向中继信道。在这里的信道的定义和可实现的速率的外界是由应用割集定理。这表明问题由六个部分组成。我们提出了一个传输协议，它考虑到所有可能的传输-接收配置的网络，并执行部分解码的消息在中继以及顺序解码的对话节点。通过使用随机码和次优译码器，得到了可达速率的两个内界。限制到建议的策略和固定的输入分布，它被认为是可能的，以确定最佳的传输方案相对于各种合理的目标，在低复杂性。与没有中继的双向通信相比，AWGN信道模型的仿真结果表明，可以同时提高两个对话消息的通信速率，并优于忽略可用直接路径的中继策略。
2014-09-04 cs.IT math.IT
Combination Networks with or without Secrecy Constraints: The Impact of Caching Relays
本文考虑了一个两跳的网络结构，称为组合网络，其中一层中继节点连接一个服务器到一组最终用户。特别是，一个新的模型进行了研究，中间中继采用缓存除了最终用户。首先，一个新的集中式编码缓存方案的开发，利用最大距离可分离（MDS）编码，共同优化缓存的放置和交付阶段，并使分解成一组虚拟的多播子网络的组合网络。结果表明，如果终端用户和其连接的中继节点的内存之和足以存储数据库，则服务器可以在交付阶段脱离，并且网络中的缓存可以满足终端用户的所有请求。使用基因辅助割集参数的归一化交付负载的下限提出了第二跳最优。接下来，认识到编码缓存的信息安全问题，在三种不同的保密设置下研究该新模型：1）安全传送，其中我们要求外部实体不能通过观察网络链路上传输的信号来获得关于数据库文件的任何信息，2）安全缓存，其中，我们施加约束，即终端用户必须不能获得关于他们没有请求的文件的任何信息，以及3）同时进行安全递送和安全缓存。我们演示了网络拓扑结构如何影响这些保密要求下的系统性能。最后，我们提供的数值结果表明，在每一个考虑的设置系统的性能。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Caching in Combination Networks: A Novel Delivery by Leveraging the Network Topology
Maddah-Ali和Niesen（MAN）在2014年令人惊讶地表明，通过在共享链路广播网络中使用编码缓存，可以为任意数量的配备缓存的用户提供恒定数量的传输。本文研究了用户的缓存大小和文件下载时间的组合网络，其中用户与缓存通过中间中继服务器进行通信之间的权衡。受所谓的分离方法的启发，假设放置和组播消息生成是根据MAN原始方案完成的，而不管网络拓扑如何。本文的主要贡献是设计了一种新的两阶段交付计划，占网络拓扑结构，优于文献中的计划。关键思想是创造额外的（与MAN相比）多播机会：在第一阶段，发送编码消息的目的是增加用户的“边信息”量，然后在第二阶段利用这些信息。新方案的下载时间与1=H（H是中继的数量）成正比，并且在某些参数制度的未编码放置的约束下是顺序最优的。
2018-02-28 cs.IT math.IT
Secure and Energy-Efficient Transmissions in Cache-Enabled Heterogeneous Cellular Networks: Performance Analysis and Optimization
本文研究了由宏基站和多个小基站（SBS）组成的支持缓存的异构蜂窝网络的物理层安全。我们研究了一个联合设计的缓存位置和文件传输实现安全和节能的传输对随机分布的窃听。我们提出了一种新的混合“最流行的内容”和“最大的内容多样性”缓存放置策略来分发不同流行的文件。根据所请求的文件的可用性和位置，我们采用三种合作传输方案，即分布式波束成形，频域正交传输，最佳SBS中继，分别。我们推导出解析表达式的连接中断概率和保密中断概率为每个传输方案。之后，我们设计了最佳的传输速率和缓存分配，以实现最大的整体保密吞吐量和保密能量效率，分别。数值结果验证了理论分析的正确性，并证明了混合缓存策略的优越性.
2018-09-22 cs.IT math.IT
This work discusses the optimal reconfigurable intelligent surface placement in highly-directional millimeter wave links. In particular, we present a novel system model that takes into account the relationship between the transmission beam footprint at the RIS plane and the RIS size. Subsequently, based on the model we derive the end-to-end expression of the received signal power and, furthermore, provide approximate closed-form expressions in the case that the RIS size is either much smaller or at least equal to the transmission beam footprint. Moreover, building upon the expressions, we deri…
2021-03-23 cs.IT eess.SP math.IT
Signal Space Alignment for the Gaussian Y-Channel
考虑一个由三个节点和一个中继器组成的多路通信网络。这个所谓的Y信道中的三个节点经由中继以双向方式彼此通信。研究这种设置很重要，因为它是表征大型网络容量的重要里程碑。提出了一种用于高斯Y信道的传输策略，该策略模仿了先前考虑的用于Y信道的确定性近似的方案。即，使用使用嵌套格码和格对齐的方案来执行网络编码。引入了一种新的操作模式，命名为“循环通信”，有趣的是，这是一个重要的组成部分，用于实现高斯Y信道的容量区域内的一个恒定的间隙。
2012-07-02 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
Unmanned aerial vehicles (UAVs)-based applications, such as surveillance systems and wireless relays, are attracting increasing attention from academia and industrial fields. The high-performance aerial communication system is one of the key enablers for them. However, due to the low attenuation of radio waves in the air-to-ground channels, the interference between aerial and terrestrial communication systems would significantly deteriorate their communication performance and greatly limit the potential UAV applications. To address the problem, in this paper, the spectrum sharing strategy betw…
2022-02-01 cs.IT math.IT
Improved Constructions of Coded Caching Schemes for Combination Networks
在$(H,r)$组合网络中，单个内容库通过所部署的不具有高速缓存存储器的$H$中继被递送到${H\choose r}$用户，使得具有本地高速缓存存储器的每个用户同时由正交非干扰且无差错信道上的不同的$r$中继子集服务。组合放置传递阵列（CPDA）可以用来实现组合网络的编码缓存方案。本文提出了一种基于CPDA实现组合网络编码缓存方案的新算法，使得获得的方案具有更小的子分组级别或比以前已知的方案更灵活地实现。然后我们着重于用$r<H$直接构造任意正整数$H$和$r$的CPDA。这与参考文献（IEEE ISIT，17-22，2018）中在$r$划分$H$的约束下的分组方法不同。从而得到两类CPDA。最后与Yan等人提出的方案和方法进行了比较，(IEEE ISIT，17-22，2018）我们的CPDA实现的方案在子分组化水平和传输速率上具有显着优势。
2019-10-24 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
Beamforming and Phase Shift Design for HR-IRS-aided Directional Modulation Network with a Malicious Attacker
本文针对存在全双工恶意攻击者的定向调制系统，提出利用HR-IRS联合优化收发波束成形与相移矩阵以最大化保密速率，并设计两种迭代算法在性能与复杂度之间取得平衡。
2023-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
