Релейный канал

В теории информации ретрансляционный канал — это вероятностная модель связи . между отправителем и получателем, поддерживаемая одним или несколькими промежуточными ретрансляционными узлами

Общий релейный канал без памяти с дискретным временем

Дискретный однорелейный канал без памяти можно смоделировать как четыре конечных множества: $X_{1},X_{2},Y_{1},$ и $Y$и условное распределение вероятностей $p(y,y_{1}|x_{1},x_{2})$ на этих наборах. Распределение вероятностей выбора символов, выбранных кодером и релейным кодером, представляется выражением $p(x_{1},x_{2})$.

               o------------------o
               |   Relay Encoder  |
               o------------------o
                 Λ              |
                 | y1        x2 |
                 |              V
o---------o x1 o------------------o y  o---------o
| Encoder |--->|   p(y,y1|x1,x2)  |--->| Decoder |
o---------o    o------------------o    o---------o

Существует три основные схемы ретрансляции: декодирование и пересылка, сжатие и пересылка и усиление и пересылка. Первые две схемы были впервые предложены в новаторской статье Ковера и Эль-Гамаля.

• Декодирование и пересылка (DF): В этой схеме ретрансляции реле декодирует исходное сообщение в одном блоке и передает перекодированное сообщение в следующем блоке. Достижимая скорость DF известна как $\max _{p(x_{1},x_{2})}\min \left(I\left(x_{1};y_{1}|x_{2}\right),I\left(x_{1},x_{2};y\right)\right)$.
• Сжатие и пересылка (CF): в этой схеме ретрансляции реле квантует принятый сигнал в одном блоке и передает закодированную версию квантованного принятого сигнала в следующем блоке. Достижимая скорость CF известна как $\max _{p(x_{1})p({\hat {y}}_{1}|y_{1})p(x_{2})}I\left(x_{1};{\hat {y_{1}}},y|x_{2}\right)$ при условии $I(x_{2};y)\geq I(y_{1};{\hat {y}}_{1}|y)$.
• Усиление и пересылка (AF): в этой схеме ретрансляции реле отправляет усиленную версию полученного сигнала в последнем временном интервале. По сравнению с DF и CF, AF требует гораздо меньшей задержки, поскольку ретрансляционный узел работает временной интервал за временным интервалом. Кроме того, AF требует гораздо меньше вычислительной мощности, поскольку на стороне реле не выполняются операции декодирования или квантования.

Верхняя граница набора вырезов

Первая верхняя граница пропускной способности ретрансляционного канала получена в пионерской статье Ковера и Эль-Гамаля и известна как верхняя граница Cut-set. Эта граница говорит $C\leq \max _{p(x_{1},x_{2})}\min \left(I\left(x_{1};y_{1},y|x_{2}\right),I\left(x_{1},x_{2};y\right)\right)$ где C – пропускная способность релейного канала. Первый и второй члены в приведенной выше минимизации называются привязкой к широковещательной передаче и привязкой к множественному доступу соответственно.

Деградированный релейный канал

Говорят, что ретрансляционный канал ухудшен, если y зависит от $x_{1}$ только через $y_{1}$ и $x_{2}$, то есть, $p(y|x_{1},x_{2},y_{1})=p(y|x_{2},y_{1})$. В статье Ковера и Эль-Гамаля показано, что пропускная способность ухудшенного ретрансляционного канала может быть достигнута с использованием схемы декодирования и пересылки. Оказывается, емкость в этом случае равна верхней границе Cut-set.

Ретрансляционный канал с обратной деградацией

Говорят, что ретрансляционный канал имеет обратное ухудшение качества, если $p(y,y_{1}|x_{1},x_{2})=p(y|x_{1},x_{2})p(y_{1}|y,x_{2})$. Ковер и Эль-Гамаль доказали, что нижняя граница прямой передачи (когда реле не используется) становится жесткой, когда канал ретрансляции ухудшается в обратном направлении.

Реле без канала задержки

В канале ретрансляции без задержки (RWD) каждый передаваемый ретрансляционный символ может зависеть как от прошлых, так и от текущих принятых символов. Было показано, что реле без задержки достигает скоростей, выходящих за верхнюю границу набора Cut-set. Недавно также было показано, что реле мгновенного действия (частный случай реле без задержки) способны улучшить не только пропускную способность, но и степень свободы (DoF) канала помех для двух пользователей.

См. также

• Кооперативное разнообразие
• Реле (значения)

Ссылки

• Томас М. Ковер и Аббас Эль Гамаль, « Теоремы о пропускной способности для ретрансляционного канала », IEEE Transactions on Information Theory (1979), стр. 572–584.

Внешние ссылки

• Многие ресурсы по ретрансляционному каналу и совместной связи доступны по адресу [1].