A network of 3 nodes mutually communicating with each other is studied. This multi-way network is a suitable model for 3-user device-to-device communications. The main goal of this paper is to characterize the capacity region of the underlying Gaussian 3-way channel (3WC) within a constant gap. To this end, a capacity outer bound is derived using cut-set bounds and genie-aided bounds. For achievability, the 3WC is first transformed into an equivalent star-channel. This latter is then decomposed into a set of `successive' sub-channels, leading to a sub-channel allocation problem. Using backward decoding, interference neutralization, and known results on the capacity of the star-channel relying of physical-layer network coding, an achievable rate region for the 3WC is obtained. It is then shown that the achievable rate region is within a constant gap of the developed outer bound, leading to the desired capacity approximation. Interestingly, in contrast to the Gaussian two-way channel (TWC), adaptation is necessary in the 3WC. Furthermore, message splitting is another ingredient of the developed scheme for the 3WC which is not required in the TWC. The two setups are, however, similar in terms of their sum-capacity pre-log which is equal to 2. Finally, some interesting networks and their approximate capacities are recovered as special cases of the 3WC, such as the cooperative BC and MAC.


翻译:研究了3个节点相互沟通的网络。这个多路网络是3个用户设备对设备通信的合适模式。本文件的主要目的是将Gaussian 3way频道(3WC)的功能区域在一个不变的空白中定性。为此,用切开的界限和genie辅助的界限来得出一个容量外部界限。为了可实现性,3WC首先转换成一个等效的星道。后者随后变成一套“继承”的子通道,导致分渠道的分配问题。本文件的主要目的是利用后向解码、干扰中和星道依赖物理层网络编码的能力的已知结果。为此,获得了3WC之前可实现的速率区域。然后表明,可实现的速率区域处于发达的外部界限的固定差距中,导致理想的能力近似。 与高斯双向频道(TWCC)相比, 导致子通道分配问题。 使用后向解码、干涉中中和已知的星道通道能力区域的能力区域的能力区域(3CWC)的能力区域(BC)的某种特殊性能力是其最后的组合。 。CWCCC3号中的某些条件是其恢复的必然能力是第3号。

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