We consider linear coding for Gaussian two-way channels (GTWCs), in which each user generates the transmit symbols by linearly encoding both its message and the past received symbols (i.e., the feedback information) from the other user. In Gaussian one-way channels (GOWCs), Butman has proposed a well-developed model for linear encoding that encapsulates feedback information into transmit signals. However, such a model for GTWCs has not been well studied since the coupling of the encoding processes at the users in GTWCs renders the encoding design non-trivial and challenging. In this paper, we aim to fill this gap in the literature by extending the existing signal models in GOWCs to GTWCs. With our developed signal model for GTWCs, we formulate an optimization problem to jointly design the encoding/decoding schemes for both the users, aiming to minimize the weighted sum of their transmit powers under signal-to-noise ratio constraints. First, we derive an optimal form of the linear decoding schemes under any arbitrary encoding schemes employed at the users. Further, we provide new insights on the encoding design for GTWCs. In particular, we show that it is optimal that one of the users (i) does not transmit the feedback information to the other user at the last channel use, and (ii) transmits its message only over the last channel use. With these solution behaviors, we further simplify the problem and solve it via an iterative two-way optimization scheme. We numerically demonstrate that our proposed scheme for GTWCs achieves a better performance in terms of the transmit power compared to the existing counterparts, such as the non-feedback scheme and one-way optimization scheme.


翻译:我们考虑高斯双向频道(GTWCs)的线性编码。 在高斯双向频道(GTWCs)中,每个用户通过对信息进行线性编码生成传输符号。 在高斯单向频道(GOWCs)中, Butman 提出了一个完善的线性编码模式,将反馈信息包含在发送信号中。然而,自GTWC用户的编码程序合并以来,GTWCs的这种模式没有得到很好的研究,使得编码设计非三角和具有挑战性。在本文中,我们旨在通过将GOWCs中现有的信号模型扩展至GTWCs(即反馈信息信息信息信息信息信息)来填补文献中的这一空白。我们提出一个最优化的模型来联合设计两个用户的编码/解密计划,目的是在信号对噪音比率限制下最大限度地减少其传输能量的加权。 首先,我们从任何任意编码方案下的线性解码计划中获得最佳的形式,而不是挑战性化的。 此外,我们在GWCserviews上展示了我们目前使用的一种数据设计的方法。

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