物理层网络编码使能双向中继网络中的信息年龄

本文研究采用物理层网络编码（PNC）的双向中继网络（TWRN）的信息新鲜度。信息新鲜度由信息年龄（AoI）量化，定义为自最新收到的信息更新生成时刻起所经历的时间。PNC 通过将叠加电磁波转化为网络编码消息，降低了 TWRN 的通信时延，使得终端用户能够更频繁地经由中继相互发送更新包。尽管更频繁地发送更新包有潜力降低 AoI，但如何处理包损坏尚未得到充分研究。具体而言，若旧包在 TWRN 的任一跳中损坏，需决定丢弃旧包还是重传，例如新包含有较新信息，但可能需要更长时间送达。我们研究了启用 PNC 的 TWRN 在有无 ARQ 下的平均 AoI。我们首先考虑一种非 ARQ 方案，其中旧包损坏时总被丢弃，称为一旦丢失即丢弃（OLTD），以及一种无包丢失的经典 ARQ 方案，称为可靠包传输（RPT）。有趣的是，我们的分析表明，非 ARQ 方案与纯 ARQ 方案均不能取得良好的平均 AoI。随后我们提出一种结合包丢弃与 ARQ 的上行丢失即丢弃（ULTD）协议。基于软件定义无线电的实验表明，ULTD 在平均 AoI 方面显著优于 OLTD 与 RPT。尽管本文聚焦于 TWRN，我们认为 ULTD 的见解普遍适用于其他两跳网络。我们的见解是：为达成高信息新鲜度，当包在第一跳损坏时，应生成并发送新包（即丢弃旧包）；当包在第二跳损坏时，应重传旧包直至成功接收。