We study a multihop "virtual" full-duplex relay channel as a special case of a general multiple multicast relay network. For such channel, quantize-map-and-forward (QMF) (or noisy network coding (NNC)) achieves the cut-set upper bound within a constant gap where the gap grows linearly with the number of relay stages K. However, this gap may not be negligible for the systems with multihop transmissions (i.e., a wireless backhaul operating at higher frequencies). We have recently attained an improved result to the capacity scaling where the gap grows logarithmically as logK, by using an optimal quantization at relays and by exploiting relays' messages (decoded in the previous time slot) as side-information. In this paper, we further improve the performance of this network by presenting a mixed scheme where each relay can perform either decode-and-forward (DF) or QMF with possibly rate-splitting. We derive the achievable rate and show that the proposed scheme outperforms the QMF-optimized scheme. Furthermore, we demonstrate that this performance improvement increases with K

چکیده

در این مقاله، یک کانال رله کاملاً دو رشته ای مجازی را با هاپ چندگانه به عنوان یک مورد خاص از شبکه های رله چندپخشی و چندگانه، مورد مطالعه قرار داده ایم. در چنین کانالی، الگوی ارسال پله ای (QMF) (و یا کد سازی شبکه نویزی (NNC))، باند بالایی شبکه را در یک شکاف ثابت مشخص می کند که در این باند، شکاف مذکور به صورت خطی با افزایش تعداد مراحل تقویت سازی یعنی K، بیشتر می گردد.  با این وجود، این شکاف هوایی در سیستم هایی با انتقالات چند هاپه، قابل چشم پوشی نیست (منظور از سیستم های دارای انتقال چند هاپه، شبکه های یک هال (bachhaul) بیسیم است که در فرکانس های بالا عمل می کنند). اخیراً پیشرفت هایی در بهبود ظرفیت مقیاس بندی این سیستم ها حاصل شده است که در آنها، شکاف هوایی به صورت لگاریتمی و برحسب log K افزایش می یابد. این افزایش لگاریتمی با استفاده از کوانتیزه سازی بهینه رله ها و استخراج پیام های آنها (دیکد سازی رله ها در مقاطع زمانی مشخص) به عنوان اطلاعات ارسالی، صورت می گیرد. در این مقاله، عملکرد این شبکه ها با استفاده از یک الگوی ترکیبی بیش از پیش بهبود می یابد. در این الگو، هر رله می تواند یا به عنوان دیکد و ارسال (DF) و یا به عنوان الگوی ارسال پله ای (QMF) با سرعت تفکیک مشخص، عمل کند. حداکثر سرعت ممکن در این مقاله حاصل شده و نشان داده شده است که الگوی پیشنهادی همانند یک QMF بهینه سازی شده عمل می کند. علاوه بر این، اثبات شده است که عملکرد این الگو، با افزایش K، بهبود پیدا خواهد کرد.

1-مقدمه

تحقیقات اخیر، امکان پیاده سازی عملی رله های کاملاً دو رشته ای را با حذف تداخل خودی در شبکه های مخلوط دیجیتال-آنالوگ به اثبات رسانده اند که هدف از این کار، جلوگیری از مشکلات اشباع توان در بخش گیرنده است. این ساختارها بر اساس روش های مختلف حذف تداخل خودی آنالوگ و دیجیتال در محدوده باند پایه شکل می گیرند. در برخی از این ساختارها، حذف تداخل خودی در محدوده آنالوگ با استفاده از آنتن های چندگانه برای ارسال سیگنال ها صورت می گیرد به‌گونه ای که سیگنال های مذکور از طریق چندین آنتن که دارای فازهای معکوس بوده و در نتیجه اثر یکدیگر را در آنتن گیرنده خنثی می کنند، مخابره می گردد...