릴레이 채널

정보이론에서, 릴레이 채널은 하나 이상의 중간 릴레이 노드에 의해 도움을 받는 송신자와 수신자 사이의 통신의 확률 모델이다.null

일반 이산 시간 메모리 없는 릴레이 채널

A discrete memoryless single-relay channel can be modelled as four finite sets, ${\displaystyle X_{1},X_{2},Y_{1},}$ and ${\displaystyle Y}$, and a conditional probability distribution ${\displaystyle p(y,y_{1} x_{1},x_{2})}$ on these sets.인코더와 릴레이 인코더가 선택한 기호의 선택의 확률 분포는 $p{\displaystyle }$( ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {1\mathrm{}}_{}}$,${\displaystyle {}_{}{}_{}}$ ${\displaystyle {2\mathrm{}}_{}}$) ${\displaystyle p(x_{1},x_{2})$로 표시된다$.$

o---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------> 데코더 o-----------------------------------------------------------o-------- o

다음과 같은 세 가지 주요 중계 방식이 있다.디코딩 및 전달, 압축 및 전달, 증폭 및 전달.처음 두 계획은 커버와 엘가말의 개척자 기사에서 처음 제안되었다.null

• 디코딩-포워드(DF): 이 릴레이 방식에서 릴레이는 소스 메시지를 한 블록에서 해독하고, 다시 인코딩된 메시지를 다음 블록에서 전송한다.달성 가능한 DF 비율은 ${\displaystyle \underset{}{max}}$ p (${\displaystyle \underset{}{x}}$ ${\displaystyle \underset{}{{1\mathrm{}}_{}}}$ ,${\displaystyle \underset{}{{}_{}{}_{}}}$ ${\displaystyle \underset{}{{2\mathrm{}}_{}}}$) ${\displaystyle min}$ ${\displaystyle (}$I (${\displaystyle x}$ ${\displaystyle {1\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {1\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {x\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle 2{}_{}{}_{}}$)${\displaystyle }$, ${\displaystyle I}$( ${\displaystyle x{}_{}}$ ${\displaystyle {1\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {x\mathrm{}}_{}}$2${\displaystyle ;}$ ${\displaystyle y}$)$${\$displaystyle \max$_{$p(x_{1},x_{2}}})\min \left(I_{1};y_{1$},y_{1} $x_{2$}},{2}}}}$오른쪽)$로 알려져 있다$.$$I\left(x_{1},x_{$2};$y\right)\right$
• 압축-전방(CF): 이 릴레이 방식에서 릴레이는 수신 신호를 한 블록으로 정량화하고, 정량화된 수신 신호의 인코딩된 버전을 다음 블록으로 전송한다.달성 가능한 CF의 비율은 ${\displaystyle \underset{}{max}}$ p${\displaystyle \underset{}{}}$( ${\displaystyle \underset{}{{\stackrel{}{}}_{}}}$ ${\displaystyle \underset{}{{}_{}}}$) ${\displaystyle \underset{}{p}}$( y${\displaystyle \underset{}{{\stackrel{}{}}_{}}}$^ ${\displaystyle \underset{}{1_{\mathrm{}}}}$ ${\displaystyle \underset{}{{y\mathrm{}}_{}}}$ ${\displaystyle \underset{}{1{}_{}{}_{}}}$)${\displaystyle \underset{}{p}}$ ( ${\displaystyle \underset{}{{x\mathrm{}}_{}}}$2 ) ${\displaystyle \underset{}{}}$( ${\displaystyle x{}_{}}$ ${\displaystyle {1\mathrm{}}_{}}$; ${\displaystyle y\stackrel{}{{}_{}}}$ ${\displaystyle \stackrel{}{{1\mathrm{}}_{}}}$ ${\displaystyle \stackrel{}{{}_{}}}$, ${\displaystyle y{}_{}}$ x${\displaystyle {}_{}{2\mathrm{}}_{}}$ ) ${\$})로 알려져 있다$.$${\displaystyle I\backslash }$$left(x_{$1};{\$hat$ {$y_{1},$y ${\displaystyle x}$ $2$${\displaystyle {}_{}}$; y${\displaystyle }$)${\displaystyle }$$}$ I${\displaystyle }$(${\displaystyle {y\mathrm{}}_{}}$ 1 ; ${\displaystyle {\stackrel{}{}}_{}{}_{}{\stackrel{}{^}}_{}}$ ${\displaystyle 1{}_{}}$ y${\displaystyle }$) ${\displaystyle I(x_{2};y)\geq I(y_{1};\hat {y_{1$}, $}}y}}}}}}$의 대상이$$ 된다$.$
• 증폭-전방(AF): 이 릴레이 방식에서 릴레이는 마지막 타임슬롯에서 수신된 신호의 증폭된 버전을 송신한다.DF, CF와 비교하면, AF는 릴레이 노드가 타임슬롯으로 타임슬롯을 작동하기 때문에 훨씬 더 적은 지연을 필요로 한다.또한 AF는 계전기측에서 디코딩이나 정량화 작업이 수행되지 않기 때문에 훨씬 적은 컴퓨팅 파워를 필요로 한다.

컷 세트 상한

릴레이 채널 용량에 대한 첫 번째 상한은 커버와 엘가말의 개척자 기사에서 파생되며 컷셋 상한으로 알려져 있다.This bound says ${\displaystyle C\leq \max _{p(x_{1},x_{2})}\min \left(I\left(x_{1};y_{1},y x_{2}\right),$$I\left(x_{1},x_{2};y\right)\right}$ 여기서$$ C는 릴레이 채널의 용량이다.위의 최소화에서 첫 번째 임기와 두 번째 임기는 각각 브로드캐스트 바운드와 다중 액세스 바운드라고 한다.null

성능 저하된 릴레이 채널

A relay channel is said to be degraded if y depends on ${\displaystyle x_{1}}$ only through ${\displaystyle y_{1}}$ and ${\displaystyle x_{2}}$, i.e., ${\displaystyle p(y x_{1},x_{2},y_{1})=p(y x_{2},y_{1})}$. In the article by Cover와 El-Gamal은 디코딩-Forward 방식을 사용하여 저하된 릴레이 채널의 용량을 달성할 수 있음을 보여준다.이 경우 용량이 컷셋 상한과 동일한 것으로 나타났다.null

역방향으로 저하된 릴레이

A relay channel is said to be reversely degraded if ${\displaystyle p(y,y_{1} x_{1},x_{2})=p(y x_{1},x_{2})p(y_{1} y,x_{2})}$. Cover and El-Gamal proved that the Direct Transmission Lower Bound (wherein relay is not used) is tight when the re레이 채널이 역방향으로 저하됨.null

피드백 릴레이 채널

이 구간은 비어 있다.추가하면 도움이 된다.(2010년 7월)

지연 없는 릴레이 채널

지연이 없는 릴레이 채널(RWD)에서 각 전송 릴레이 기호는 릴레이의 과거 및 현재 수신 기호에 따라 달라질 수 있다.지연 없는 릴레이가 컷셋 상한 범위를 벗어나는 속도를 달성하는 것으로 나타났다.최근에는 순간 릴레이(지연되지 않은 릴레이의 특별한 경우)가 용량뿐만 아니라 2인용 간섭 채널의 자유도(DoF)도 개선할 수 있는 것으로 나타났다.null

참고 항목

• 협동 다양성
• 릴레이(동음이의)

참조

• 토마스 M.커버 및 Abbas El Gamal, "릴레이 채널 용량 정리", IEEE 정보 이론 거래(1979), 페이지 572–584

외부 링크

• [1]에서 릴레이 채널 및 공동 커뮤니케이션의 많은 리소스를 이용할 수 있다.