A Generalized Zero-Forcing Precoder with Successive Dirty-Paper Coding in MISO Broadcast Channels
在本文中，我们考虑多用户多输入单输出（MISO）广播信道的预编码器设计。代替使用传统的线性迫零（ZF）预编码器，我们提出了一种广义ZF（GZF）预编码器结合连续的脏纸编码（DPC）的数据传输，即GZF-DP预编码器，其中后缀\lq{} DP \rq{}代表\lq{}脏纸\rq{}。GZF-DP预编码器被设计为生成带形和下三角有效信道$\vec{F}$，使得仅沿着主对角线和$ν$第一下对角线的条目可以取非零值。利用连续DPC，通过连续编码来消除来自其他（多达）$ν$用户的已知非因果用户间干扰。我们分析了最佳的GZF-DP预编码器设计的总和速率和最小用户速率最大化。利用拉格朗日乘子，这两种情况下的最佳预编码器解决在封闭形式的最佳功率分配。对于总速率最大化，可以通过注水找到最优功率分配，但是根据参数$ν$修改水位。而对于衡量服务质量（QoS）的最小用户速率最大化问题，则直接求解最优功率分配问题，该问题也依赖于$ν$。此外，我们提出了两个低复杂度的用户排序算法的GZF-DP预编码器设计的最大化，分别。我们通过数值结果表明，所提出的GZF-DP预编码器与小$ν$（$\leq\!3$）呈现显着的速率增量相比，以前的预编码器设计，如线性ZF和基于用户分组的DPC（UG-DP）预编码器。
2017-03-09 cs.IT math.IT
Capacity and Stability Regions for Layered Packet Erasure Broadcast Channels with Feedback
本文重点研究了在发射端具有信道输出反馈（COF）的分层包擦除广播信道（LPE-BC）。LPE-BC是Tse和Yates最近提出的衰落高斯BC的高SNR近似，Tse和Yates在没有COF时表征了任何数量的用户和任何数量的层的容量区域。本文提供了一个比较概述这种信道模型沿以下路线：首先，内部和外部边界的容量区域（一组可实现的速率与积压的到来）：a）一个新的外部边界的基础上的想法的物理退化的广播信道，和b）内界的LPE-BC与COF的情况下，两个用户和任何数量的层。接下来，内界上的稳定区域（一组外源的到达率，其中数据包到达队列是稳定的），为同一模型的推导。容量区域内界概括了两用户擦除BC的过去结果，这是具有仅一层COF的LPE-BC的特殊情况。新颖性在于使用用户间和层间网络编码重传（对于仅由非预期用户接收的那些分组），其中每个随机线性组合可以涉及在任何层上最初发送的旨在用于任何用户的分组。对于$K = 2$用户和$Q \geq 1$层的情况下，内边界的容量区域和稳定区域相吻合，都战略性地采用新的重传协议。对于$Q = 2$层的情况下，通过Fourier-Motzkin消去法得到了稳定区域内界与容量外界重合的充分条件，从而表明在这些情况下容量区域与稳定区域重合.
2021-09-08 cs.IT math.IT
Random Linear Network Coding for Wireless Layered Video Broadcast: General Design Methods for Adaptive Feedback-free Transmission
研究了基于无反馈随机线性网络编码（RLNC）的异构单跳无线网络分层视频流广播问题。我们将RLNC与不等错误保护（UEP）相结合，我们的主要目的是双重的。首先，系统地研究UEP+RLNC分层方法在为具有不同接收能力的用户提供服务方面的好处。第二，通过比较无反馈方案和理想的完全反馈方案，研究不使用反馈的效果。为此，我们研究了“预期的解码帧的百分比”作为一个关键的内容无关的性能指标，并提出了一个通用的框架来计算这个指标，它可以突出关键的系统，视频和信道参数的影响。我们研究的层数的影响，并提出了一个方案，选择最佳的层数自适应，以达到最高的性能。264测试流的评估所提出的计划，用户的性能之间的权衡进行了讨论，并显示了自适应选择的层数，以改善权衡的增益。此外，据观察，所提出的无反馈方案和理想化的方案之间的性能差距是非常小的，视频层的数量的自适应选择进一步关闭的差距。
2015-05-19 cs.IT cs.NI math.IT
Learned layered coding for Successive Refinement in the Wyner-Ziv Problem
Vrije Universiteit Brussel (VUB)（布鲁塞尔自由大学（VUB））；imec（比利时微电子研究中心）
针对Wyner-Ziv逐次精化编码问题，提出基于循环神经网络的学习型分层编码方法，通过最小化率失真函数变分界训练，性能接近率失真界且可得到分层分箱解。
2023-11-06 cs.IT cs.LG math.IT
Hybrid Digital-Analog Codes for Source-Channel Broadcast of Gaussian Sources over Gaussian Channels
研究了在均方误差失真准则下，并行高斯信源在加性高斯白噪声广播信道上的广播问题。提出了一种数模混合编码策略，将信源编码与边信息、信道编码与边信息、分层信源编码和叠加广播信道编码相结合。当专门广播一个白高斯源的加性白高斯噪声广播信道的带宽不匹配，这已经是几个以前的调查的主题的开放性问题，这种编码方案严格改进的最先进的。
2011-01-27 cs.IT math.IT
Distortion Minimization in Gaussian Layered Broadcast Coding with Successive Refinement
没有信道状态信息（CSI）的发射机希望在慢衰落信道上发送时延受限的高斯信源。源代码是在叠加层中编码的，每一层都连续地细化前一层中的描述。接收器解码由信道实现支持的层，并重建源直到失真。通过在源层之间最优地分配发射功率来最小化预期失真。对于两个源层，分配是最佳的，当功率首先分配给较高层的功率上限，仅取决于信道衰落分布，所有剩余的功率，如果有的话，分配给较低层。对于具有凸约束的凸失真代价函数，最小化问题被表述为凸优化问题。在无限层的连续体的极限中，最小期望失真由根据衰落分布的密度的一组线性微分方程的解给出。当带宽比b（每个源符号的信道使用）趋于零时，使预期失真最小化的功率分布收敛到使预期容量最大化的功率分布。虽然可以通过在发射机处获取CSI（CSIT）或通过从独立衰落路径的实现中增加分集来改善预期失真，但是在高SNR下，来自分集的性能益处超过来自CSIT的性能益处，特别是当b较大时。
2009-06-17 cs.IT math.IT
A High-Diversity Transceiver Design for MISO Broadcast Channels
本文分析了多输入单输出广播信道下混合收发结构的中断行为和分集阶数。该混合方案将具有紧密对齐信道的用户分组，并对由具有紧密对齐信道的用户组成的每个组应用叠加编码和连续干扰消除解码，同时跨半正交用户组应用迫零波束成形。为了使这样的分析，封闭形式的下限上的可实现的速率的一般多输入单输出广播信道与叠加编码和连续干扰消除是新的推导。通过采用信道自适应的用户分组和适当的功率分配，确保用户组的信道子空间具有大于某个阈值的角度，表明混合收发器结构在多输入单输出广播信道中实现了全分集阶数，并在实现全分集阶数的同时机会性地增加了复用增益。此外，所实现的全分集阶数与单用户最大比发射波束成形的全分集阶数相同。因此，混合方案可以在信道衰落下提供可靠的通信，以实现超可靠的低延迟通信。数值结果验证了我们的分析，并显示了中断的混合方案优于传统的收发器设计的多输入单输出广播信道。
2019-01-22 cs.IT math.IT
Source Broadcasting to the Masses: Separation has a Bounded Loss
本文讨论了信源广播问题，即通过一个广播信道将一个信源发送给多个接收机。这个问题的最佳率失真区域是未知的。分离的方法将问题分为两个互补的问题：源连续细化和广播信道传输。我们提供的损失纳入应用分时和分离源广播的界限。如果广播信道被降级，则事实证明基于分离的分时至少实现联合源信道最优速率的因子，并且即使接收器的数量增加到无穷大，该因子也具有正限制。对于AWGN广播信道，引入了更好的界限，这意味着所有可实现的联合源-信道方案对于两个接收机具有在基于分离的可实现速率区域的一个比特内的速率，或者对于$T$接收机具有在$\log_2 T$比特内的速率。
2014-01-20 cs.IT math.IT
Broadcast Approach Meets Network Coding for Data Streaming
对于数据流应用，现有的解决方案还不能缩小高数据率和低延迟之间的差距。本文研究了具有延迟反馈的单通道混合延迟约束下的数据流问题。提出了一种新的分层自适应因果随机线性网络编码（LAC-RLNC）方法。LAC-RLNC是变量到变量编码方案，即，提出了在可变短块长度和速率上在接收机处的可变恢复信息数据。具体而言，对于具有内容的基础层和增强层的数据流，我们表征了由自适应因果分层编码方案管理的高维吞吐量-延迟权衡。基础层被设计为满足严格的延迟约束，因为它包含允许流服务所需的数据。然后，发送方可以通过调整重传率的先验和后验的增强层，其中包含剩余的数据，以增加流媒体服务的质量，是与放松的延迟约束的第二层的吞吐量延迟的权衡管理。我们数值计算表明，分层网络编码方法可以显着提高性能。我们表明，LAC-RLNC与非分层的方法相比，增益的平均值和最大延迟的基础层，接近下限的三个因素，和因子2的增强层。
2022-02-07 cs.IT math.IT
FPGA Implementations of Layered MinSum LDPC Decoders Using RCQ Message Passing
诸如重构-计算-量化（RCQ）之类的非均匀消息量化技术提高了纠错性能并降低了使用洪泛调度的低密度奇偶校验（LDPC）解码器的硬件复杂度。分层最小和RCQ（L-msRCQ）使得消息量化能够用于分层解码器和不规则LDPC码。我们调查现场可编程门阵列（FPGA）实现的L-msRCQ解码器。本文提出了三种信息量化的设计方法，我们称之为数字化方法、广播方法和Dribble方法。这些方案的解码性能和硬件复杂度进行了比较分层偏移最小和（OMS）解码器。基于（16384，8192）原型图的raptor-like（PBRL）LDPC码的仿真结果表明，采用广播方法的4位L-msRCQ译码器在使用比OMS译码器少12%的寄存器的情况下，纠错性能提高了0.03 dB.与OMS解码器相比，基于广播的3位L-msRCQ解码器使用的查找表少15%，寄存器少18%，路由网络少13%，但性能损失0.09 dB。
2021-04-19 cs.AR cs.IT eess.SP
The Stability Region of the Two-User Broadcast Channel
在本文中，我们描述了两个用户广播信道的稳定区域。首先，我们得到了一般情况下的稳定区域。其次，我们考虑的特定情况下，每个接收器处理的干扰信号作为噪声，以及使用叠加编码和连续解码的情况下，在强接收器中采用的数据包被发送。
2016-02-23 cs.IT cs.NI math.IT
A Broadcast Approach To Secret Key Generation Over Slow Fading Channels
针对慢衰落信道，提出了一种基于分层广播策略的密钥生成方案。在所考虑的模型中，Alice希望与Bob共享密钥，同时将密钥保密给Eve，Eve是一个被动的窃听者。假设Alice-Bob和Alice-Eve信道都经历慢衰落，并且假设在传输期间仅在接收器处知道完美的信道状态信息（CSI）。在每个衰落时隙中，Alice广播编码层的连续体，因此允许Bob以与衰落状态对应的速率（Alice未知）解码。可靠解码的层的索引经由公共且无差错的信道从Bob发送回Alice，并且用于生成公共秘密密钥。在本文中，可实现的保密密钥速率推导出一个给定的功率分布在编码层。最佳功率分布的特点。结果表明，分层广播编码可以提高保密密钥速率显着相比，单级编码。
2011-03-16 cs.CR cs.IT math.IT
Fading Broadcast Channels with State Information at the Receivers
尽管信息论广播信道的研究取得了相当大的进展，但在接收端信道状态已知但在发送端信道状态未知的衰落广播信道的容量区域仍然没有得到解决。我们解决这个问题，通过引入一个分层的擦除广播信道模型，其中每个组件通道有一个状态，指定接收到的信号电平在一个确定性的二进制扩展信道的实例。我们发现这类广播信道的容量区域。容量实现策略将每个信号电平分配给从该电平获得最大期望速率的用户。外边界是基于信道增强，其创建已知容量区域的降级广播信道。然后，使用相同的方法来找到衰落高斯广播信道的容量区域的内界和外界。可重复性方案采用二进制输入的叠加。对于间歇性AWGN信道和瑞利衰落信道，在高信噪比下，可达到的速率为1-2比特的外界。我们还证明了可实现的速率区域是在6.386位/秒/赫兹的容量区域为所有衰落的AWGN广播信道。
2009-04-21 cs.IT math.IT
On the Broadcast Capacity of Large Wireless Networks at Low SNR
本文主要研究在低信噪比和视距传播条件下，二维Ad Hoc无线网络中以最有效的方式广播信息的问题。提出了一种新的通信方案，其中源节点首先将其数据广播到整个网络，尽管缺乏足够的可用功率。然后，通过网络中不同节点组之间连续的来回波束成形传输来增强信号的功率，使得所有节点都能够在最后解码传输的信息。该方案是渐近实现的网络，这是表示在网络中的节点之间的衰落系数矩阵的最大奇异值的广播容量。详细的数学分析，然后提出评估这个最大的奇异值的渐近行为。
2016-01-24 cs.IT math.IT
Effective Capacity in Broadcast Channels with Arbitrary Inputs
我们考虑一个广播的情况下，一个发射机与两个接收机通信的服务质量的约束。发射机最初采用叠加编码策略与任意分布的信号和发送数据到两个接收机。关于信道状态条件，接收机执行连续干扰消除以解码它们自己的数据。我们表示的有效容量区域，提供了最大允许的可持续数据到达率区域在发射机缓冲区或缓冲区。给定平均传输功率限制，我们提供了一个两步的方法来获得最佳的功率分配策略，最大化的有效容量区域。然后，我们在接收机的信道衰落功率值所跨越的空间中的最佳解码区域的特征。最后，我们证实了我们的结果与数值演示。
2016-03-08 cs.IT math.IT
Wyner-Ziv Coding over Broadcast Channels: Digital Schemes
本文讨论了广播信道上的一个共同的源有损耗传输时，有相关的边信息在接收机，重点是二次高斯和二进制汉明的情况下。一个数字方案，结合了问题的无损版本的想法，即，介绍并分析了广播信道上的Slepian-Wolf编码和脏纸编码。该方案使用分层编码，其中公共层信息旨在用于两个接收机，而细化信息仅指定用于一个接收机。对于二次高斯的情况下，表征每个接收器的整体质量的量被确定在信道和边信息参数方面。它示出，它是更有利的，以“更好”的整体质量发送的细化信息到接收器。在所有接收机具有相同的总体质量的情况下，所提出的方案成为最佳的。然而，与其无损对应物不同的是，该问题回避了完整的表征。
2009-11-21 cs.IT math.IT
Joint Network and Gelfand-Pinsker Coding for 3-Receiver Gaussian Broadcast Channels with Receiver Message Side Information
用接收机消息侧信息表征高斯广播信道的容量区域的问题似乎很困难，并且对于N >= 3个接收机仍然是开放的。本文提出了一种适用于三接收机情况的联合网络和Gelfand-Pinsker编码方法。利用该方法，我们建立了一般消息侧信息配置下3接收高斯广播信道容量区域的统一内界。内界的可扩展性证明使用联合干扰消除的思想，其中通过在编码器处使用脏纸编码和在一些解码器处使用连续解码来消除干扰。我们表明，内界是大于实现的最先进的编码方案。一个外边界也建立，并显示出在所有64个可能的情况下，46个是紧的。
2014-08-20 cs.IT math.IT
Broadcast Approach and Oblivious Cooperative Strategies for the Wireless Relay Channel - Part II: Block-Markov Decode-and-Forward (BMDF)
这是第二个两部分的一系列文件中的广播方法纳入不经意的协议的中继信道的源和中继并置。第I部分描述了广播方法及其在与顺序解码转发（SDF）方案一起使用时在可实现速率方面的益处。第二部分研究了另一种不经意的方案，在单层和双层传输下的块马尔可夫解码和转发（BLOCK）。对于单层，以前报道的结果得到了增强，并建立了关于源和中继传输之间的最佳相关系数的猜想。对于两个或更多个层的离散多层传输，它示出了完美的合作（2x 1 MISO）率，即使以较长的延迟为代价的低配置增益，改善后，可实现的SDF。
2010-07-26 cs.IT math.IT
Enhancing Non-Orthogonal Multiple Access By Forming Relaying Broadcast Channels
在本文中，使用中继广播信道（RBC）作为非正交多址（NOMA）的组成信道，提出了提高单输入单输出（SISO）蜂窝下行链路系统中的NOMA的性能。为了分析所提出的方案的性能，一个可实现的速率区域的RBC与压缩转发（CF）中继新推导出的基础上，最近的工作噪声网络编码（NNC）。基于对RBC在发送端采用解码转发（DF）中继、CF中继和CF中继与脏纸编码（DPC）的情况下的可达速率域的分析，研究了配备RBC分量信道的NOMA系统的整体性能。结果表明，NOMA与RBC-DF产生边际增益和NOMA与RBC-CF/DPC产生急剧的增益比简单的NOMA的基础上广播分量信道在一个实际的系统设置。通过超越简单的广播信道（BC）/连续干扰消除（SIC）到包括DPC和CF/NNC的高级多终端编码，可以为NOMA获得大得多的增益。
2015-10-26 cs.IT math.IT
Sleep Period Optimization Model For Layered Video Service Delivery Over eMBMS Networks
高级长期演进（LTE-A）和演进的多媒体广播多播系统（eMBMS）是用于高带宽需求应用的递送的最有前途的技术。在本文中，我们提出了一个绿色的资源分配策略，分层视频流的交付给用户不同的传播条件。该模型的目标是最小化用户的能量消耗。该目标通过经由有效的功率传输分配模型最小化每个用户接收广播数据所需的时间来实现。在我们的系统模型中的一个关键点是，分层视频通信的可靠性是通过随机线性网络编码（RLNC）的方法来确保。分析结果表明，所提出的资源分配模型在保证期望的服务质量约束的同时，显著降低了用户的能量占用。
2015-01-14 cs.IT cs.MM cs.NI
Stable Throughput Region of the Two-User Broadcast Channel
在本文中，我们考虑两个用户的广播信道，我们描述其稳定的整个区域。我们通过提供一般情况下的稳定区域来开始分析，而没有对传输和接收机制进行任何具体的考虑。我们还提供了稳定的吞吐量区域是凸的条件。随后，我们考虑的情况下，发射机使用叠加编码，我们考虑两种特殊情况下的接收机。第一种是当两个接收器都将干扰视为噪声时。第二种情况是当具有较好信道的用户使用连续解码而另一个接收器将干扰视为噪声时。
2016-04-28 cs.IT cs.NI math.IT
New Inner and Outer Bounds for Gaussian Broadcast Channels with Heterogeneous Blocklength Constraints
我们调查新的内部和外部边界上的速率区域的2用户高斯广播信道有限，异构块长度约束（HB-GBC）。特别是，我们引入了一个新的、修改后的Sato类型外界，该外界可以应用于有限块长度机制，并且不需要相同的边缘属性。然后，我们开发和分析复合材料壳代码，这是适合HB-GBC。特别是，为了实现较低的解码延迟的用户具有较短的块长度约束时，使用连续干扰消除，我们推导出成功地早期解码其他用户的消息所需的符号的数量。我们数值比较我们推导出的最佳已知的可实现的速率区域的外边界。数值结果表明，新的早期解码性能方面的延迟减少是显着改善相比，最先进的，它执行非常接近的渐近极限。
2022-06-02 cs.IT math.IT
Broadcast Approach and Oblivious Cooperative Strategies for the Wireless Relay Channel - Part I: Sequential Decode-and-Forward (SDF)
在这两部分纸，我们考虑一个无线网络中，一个源终端与目的地和中继终端进行通信，偶尔出现在附近的源，没有源的知识，建议不经意的协议。假设源-中继信道由于邻近性而为固定增益AWGN，而源-目的地信道和中继-目的地信道经受块平坦瑞利衰落。假设仅在相应接收器处的完美CSI。与平均吞吐量作为性能指标，我们将一个两层的广播方法到两个合作策略的基础上的解码和转发方案-顺序解码和转发（SDF）在第一部分和块马尔可夫（BM）在第二部分。广播方法将传输速率分成对应于“坏”和“好”信道状态的叠加层，允许更好地适应实际信道条件。在第I部分中，在广播方法下，使用连续解码技术，数值和解析地推导出SDF策略的可实现速率表达式，用于多个设置，包括单用户、MISO和一般中继设置。连续广播的下限推导出MISO和一个不经意的合作场景。
2010-07-26 cs.IT math.IT
Layered Subspace Codes for Network Coding
子空间码是由Kötter和Kschischang引入的，用于随机线性网络编码中的错误控制。本文研究了一种分层型的子空间码，它可以看作是多个分量子空间码的叠加。利用分层结构，我们开发了两个解码算法，这些代码。第一种算法通过单独解码每个分量码来操作。第二种算法类似于用于常规叠加编码的连续干扰消除（SIC）算法，并且还允许迭代版本。我们表明，这两种算法解码不仅确定性，但也超出了整个代码的纠错能力的概率。最后，我们提出了分层子空间码在几种网络编码方案中的可能应用。
2012-09-13 cs.IT math.IT
Broadcast Approach for the Information Bottleneck Channel
这项工作考虑了一种分层编码方法，用于在无线块衰落信道上有效传输数据，而无需发送器信道状态信息（CSI），该信道连接到有限容量的可靠链路，称为瓶颈信道。两个主要的方法被认为是，第一个是一个不经意的方法，其中采样的噪声观测压缩和传输的瓶颈信道，而没有任何知识的原始信息码本。第二种方法是一个非不经意的解码转发（DF）中继，其中采样的噪声数据进行解码，无论是成功解码的瓶颈信道上可靠地传输。从中继到目的地的瓶颈信道具有固定容量C。我们还检查的情况下，信道容量可以动态地改变由于回程链路上的可变负载。广播的方法进行了分析的情况下，只有中继知道下一个块的可用容量，和的情况下，既不源也不中继知道每个块的容量，只有它的容量分布。幸运的是，它是可能的解析描述在封闭形式的表达式，最佳连续分层功率分布，最大化的平均可实现的速率。数值结果表明，可实现的广播速率。
2020-04-29 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Unifying SDMA, OMA, NOMA, and Multicasting in MISO Broadcast Channel: A Simple Two-User Rate Analysis
考虑到两用户多天线广播信道，本文表明，线性预编码的具有连续干扰消除（SIC）的速率分裂（RS）接收机是用于非正交传输的灵活框架，其概括并包含四种看似不同的策略，即基于线性预编码的空分多址（SDMA），正交多址（OMA），非正交多址接入（NOMA）基于线性预编码的叠加编码与SIC，和物理层组播。本文研究了和速率，并分析了RS如何统一，优于，并专门为SDMA，OMA，NOMA，和多播作为信道强度的差异和用户信道方向之间的角度的函数。
2019-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
Alternating Optimization for Capacity Region of Gaussian MIMO Broadcast Channels with Per-antenna Power Constraint
本文研究了具有天线功率约束（PAPC）的高斯MIMO广播信道的容量域。虽然在总功率约束（SPC）下的MIMO BC的容量域得到了广泛的研究，但在PAPC下的容量域却很少受到关注。一个原因是很难找到解决这个问题的有效办法。本文的目标是设计一个有效的算法来确定高斯MIMO BC的容量区域受PAPC，这是可扩展的问题的大小。为此，我们首先变换的加权和容量最大化问题，这是固有的非凸的输入协方差矩阵，到一个凸的制定在双多址信道的极大极小对偶。然后，我们结合交替优化和连续凸逼近的概念推导出一种计算效率高的算法。该算法实现了更低的复杂度相比，现有的邻域点方法。此外，数值结果表明，该算法收敛速度非常快，在各种情况下。
2017-05-17 cs.IT math.IT
On the Distortion SNR Exponent of Some Layered Transmission Schemes
本文研究了在具有M个发射天线和N个接收天线的块衰落多输入多输出（MIMO）信道中，在T = bK上传输复高斯信源的K个样本的联合信源-信道编码问题。我们考虑允许在L个块上编码的情况。假设信道增益在块上是恒定的，并且假设不同块的信道增益是独立的。感兴趣的性能度量是预期均方误差随信噪比（SNR）的衰减率，称为失真SNR指数。我们首先表明，使用Gunduz和Erkip的广播策略，但使用不同的功率和速率分配策略，可以实现带宽效率0 < b <（|N-m| +1）/min（M，N）。这是第一次最佳指数的特点是1/min（M，N）< b <（|N-m| +1）/ min（M，N）。此外，对于b > MNL ^2，我们证明了广播方案达到了MNL的最佳指数。Gunduz和Erkip针对L=1和M=N=1的情况推导出了该结果的特殊情况。然后，我们提出了一个数字分层传输方案，同时使用时间分层和叠加。这包括许多以前已知的方案作为特殊情况。所提出的方案对于整个带宽效率范围至少与当前最佳已知方案一样好，而至少对于某些M、N和b，它严格优于当前最佳已知方案。
2007-04-20 cs.IT math.IT
Strong Successive Refinability and Rate-Distortion-Complexity Tradeoff
我们研究了连续加细问题的二阶渐近性（源色散）。类似于连续可细化源的经典定义，如果连续细化编码可以在两个解码器处实现二阶最优速率（包括色散项），则我们说源是强连续可细化的。我们建立了强连续可加细的一个充分条件。我们证明了任何离散源下的汉明失真和高斯源下的二次失真是强连续细化。我们还演示了如何连续细化的想法可以用于点到点的有损压缩问题，以减少复杂性。我们给出了两个例子，二进制汉明和高斯二次的情况下，分层代码的建设结果在一个低复杂度的计划，达到最佳性能。例如，当层数随着块长度$n$增长时，我们展示了如何设计一个渐进地达到率失真界限的$O(n^{\log(n)})$算法。
2016-03-15 cs.IT math.IT
The Dispersion of Broadcast Channels With Degraded Message Sets Using Gaussian Codebooks
本文研究退化消息集两用户广播信道，在非高斯噪声和球形码本下推导二阶可达速率区域，比较SIC与JNN译码及两种错误概率准则，发现两种译码的二阶可达区域相同，并推广到准静态衰落情形。
2024-10-23 cs.IT math.IT
Successive Local and Successive Global Omniscience
本文考虑了两个推广的合作数据交换问题，被称为连续的本地全知（SLO）和连续的全球全知（SGO）。用户被划分为$\ell$嵌套子组。每个用户最初知道大小为$k$的基集$X$中的分组子集，并且所有用户都希望获知$X$中的所有分组。用户通过广播编码或未编码的分组来交换他们的分组。在SLO或SGO中，在第$l$（$1\leq l\leq \ell$）轮传输中，第$l$最小用户子组需要分别获知它们共同持有的所有分组或$X$中的所有分组。问题是找到最小和速率（即，所有用户的总传输速率），以最小化前一轮的总速率。为了解决这个问题，我们使用线性规划方法。对于数据包随机分布在用户之间的情况下，我们构造了一个线性方程组，其解表征了$k$趋于无穷大的概率为每一轮的最小和速率。此外，对于两个嵌套群的特殊情况下，我们得到了封闭形式的表达式，其中持有的概率很高，因为$k$趋于无穷大，为每轮的最小和率。
2017-05-12 cs.IT math.IT
Resource Allocation Frameworks for Network-coded Layered Multimedia Multicast Services
移动内容的爆炸式增长，如视频流到移动设备，推动了对多媒体广播和组播方案的研究。已经提出了多速率传输策略作为向经历不同下行链路信道条件的用户递送分层服务的手段。在本文中，我们考虑点到多点分层服务交付在一个通用的蜂窝系统，并通过应用不同的随机线性网络编码的方法来改善它。我们推导出数据包错误概率的表达式，并使用它们作为性能指标的制定资源分配框架。这些框架的目的是传输方案的优化和每个下行链路信道上的广播分组的数量的最小化，同时向预定比例的用户提供服务保证。作为一个案例的研究，我们提出的框架，然后适应LTE-A标准和eMBMS技术。我们专注于提供基于H.264/SVC标准的视频服务，并展示了分层网络编码在多速率传输中的优势。此外，我们建立的网络编码技术和资源分配方法的选择起着至关重要的作用，对网络的足迹，每个接收到的视频层的质量。
2014-11-20 cs.IT cs.MM cs.NI
Optimality of Simple Layered Superposition Coding in the 3 User MISO BC with Finite Precision CSIT
我们研究了$K=3$用户多输入单输出（MISO）广播信道（BC）与$M=3$天线在发射机和$1$天线在每个接收机，从广义自由度（GDOF）的角度来看，假设在发射机（CSIT）的信道状态信息被限制到有限的精度。特别是，我们的目标是确定一个参数制度，其中一个简单的分层叠加（SLS）编码方案实现了整个GDoF区域。与$α_{ij}$表示的信道强度参数的链路从$j^{th}$天线的发送器到$i^{th}$接收器，我们证明了SLS是GDoF最优的，而不需要分时，如果$\max(α_{ki},α_{im})\leqα_{ii}$和$α_{ki}+α_{im}\leα_{ii}+α_{km}$的所有$i,k\in[3],m\in[M]$。该条件下的GDoF区域是凸多面体。结果推广到任意的$M\geq 3$。
2018-05-15 cs.IT math.IT
Gaussian Broadcast Channels under Heterogeneous Blocklength Constraints
未来的无线接入网络旨在同时支持大量具有异构服务要求的设备，所述异构服务要求包括数据率、出错率和时延。虽然可实现的速率和容量的结果存在高斯广播信道中的渐近块长度制度，二阶可实现的速率区域的异构块长度约束的特征是不可用的。因此，我们研究了两个用户的高斯广播信道（GBC）与异构块长度的限制，指定根据用户的信道输出信噪比（SNR）。我们假设具有较高输出SNR的用户具有较短的块长度约束。我们表明，具有足够大的输出SNR，较强的用户可以执行的\textit{early decoding}（ED）技术解码和减去干扰通过连续干扰消除（SIC）。为了实现这一目标，我们推导出一个显式的下界的必要数量的接收符号成功的ED，使用独立和相同分布的高斯输入。一个二阶速率的较弱的用户谁遭受的SNR的变化，由于异构块长度的约束，也来自。数值结果表明，ED可以优于混合非正交多址方案时，更强的信道是足够好的比弱的。在所考虑的设置下，可以实现约7 dB的SNR增益。这些结果表明，ED与SIC是一个很有前途的技术，为未来的无线网络。
2022-06-14 cs.IT math.IT
Joint Source-Channel Coding at the Application Layer for Parallel Gaussian Sources
本文研究了独立并行高斯信源在二进制删除广播信道上的多播问题。多分辨率嵌入量化器和分层联合信源-信道编码方案的使用，以同时服务于多个用户在不同的信道容量。率失真函数的凸性质，通过反向注水计算，使我们能够解决相应的凸优化问题，对应于不同的性能标准。然后，分层联合信源信道编码的基础上级联的嵌入式标量量化器与二进制无比率编码器的构造。
2009-01-16 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Designs for SIM-Based Broadcast MIMO Systems
针对基于SIM的广播MIMO系统，研究结合DPC与LP构建EE最大化问题，并利用BC-MAC对偶、SCA、Dinkelbach及投影梯度优化协方差与相移，显著提升能效。
2025-10-21 cs.IT math.IT
Layered Non-Orthogonal Random Access with SIC and Transmit Diversity for Reliable Transmissions
本文研究了一种基于非正交多址接入（NOMA）的分层随机接入方案，以提高多信道ALOHA的吞吐量。在接收器处，跨层执行连续干扰消除（SIC）以移除已经解码的信号。在一定的假设条件下，导出了总吞吐量的封闭表达式.仿真结果表明，该方案可以优化各层的传输速率以最大化总吞吐量，并且可以提高多层网络的吞吐量。此外，它表明，最佳速率可以递归地发现使用多个单独的一维优化。我们还修改了拟议的分层随机接入方案与竞争解决重复分集可靠传输的延迟约束。它被证明是可能的，有一个低的中断概率，如果副本的数量可以被优化，这是高可靠性低延迟通信所期望的。
2017-12-08 cs.IT math.IT
The Secrecy Capacity Region of the Gaussian MIMO Broadcast Channel
在本文中，我们考虑的情况下，源节点希望通过高斯MIMO广播信道广播两个各自的接收机的两个机密消息。分线器还经由另一MIMO信道接收所传输的信号。首先，我们假设通道是退化的，并且窃听器具有最差的通道。我们建立了这种情况下的容量区域。我们的可重复性方案是高斯码的叠加和层内的随机化的组合，我们将其称为秘密叠加编码。对于外界，我们使用增强信道的概念来证明高斯码的秘密叠加是最优的。我们表明，我们只需要增强合法接收者的信道，窃听者的信道保持不变。然后将退化情形的结果推广到非退化情形。我们表明，秘密叠加的高斯码，随着连续解码不能工作时，信道没有退化。我们开发了一种秘密脏纸编码（SDPC）方案，并表明SDPC对于该信道是最优的。最后，我们调查的具体情况下，发射机和窃听者有多个天线，而两个预期的接收器有一个天线的实际特征。我们的特点的保密能力区域的广义特征值的接收机信道和窃听信道。我们将此配置称为MISOME情况。在高信噪比下，我们证明了容量区域是两个矩形区域的凸闭包。
2009-10-19 cs.IT math.IT
Successive Refinement of Images with Deep Joint Source-Channel Coding
Imperial College London（伦敦帝国学院）
我们介绍了基于深度学习的通信方法，用于通过无线信道连续细化图像。我们提出了三种不同的策略，用于使用深度JSCC进行渐进式图像传输，具有不同的复杂性-性能权衡，所有这些都基于卷积自动编码器。数值结果表明，深JSCC不仅提供了优雅的退化与信道信噪比（SNR）和改善性能，在低信噪比和低带宽制度相比，最先进的数字通信技术，但也可以成功地学习分层表示，实现性能接近单层计划。这些结果表明，在高斯信道上用深度JSCC编码的自然图像几乎是连续可细化的。
2019-05-28 cs.IT cs.LG math.IT
Fusion-Based Multi-User Semantic Communications for Wireless Image Transmission over Degraded Broadcast Channels
针对退化广播信道上的无线图像传输，提出基于融合的多用户语义通信系统，通过灵活语义融合模块和MLP权重调整，实现优于传统方法的性能。
2023-05-16 cs.IT eess.SP math.IT
Layered Synthesis of Latent Gaussian Trees
提出了一种新的合成方案，以产生一个具有指定的联合密度，诱导（潜在）高斯树结构的随机向量。合成的质量通过使合成的统计量和期望的统计量之间的总变化距离消失来显示。所提出的分层和连续的合成方案依赖于学习的树的结构，使用足够数量的公共随机变量来合成所需的密度。我们描述了多层潜在高斯树的速率元组的可达速率区域，通过该区域确定了合成这种高斯联合密度所需的比特数。在我们的算法中使用的随机源是在树的顶层的潜变量，加性独立高斯噪声，和伯努利符号输入，捕捉变量之间的相关性符号的模糊性。我们已经表明，这种模糊性可以进一步帮助降低基础高斯树的合成速率。
2017-05-07 cs.IT math.IT
Achievable Rate Region of Quantized Broadcast and MAC Channels
本文研究了高斯多用户信道的可达速率域，其中发送的消息来自有限输入字母表，输出在接收端量化为{ \em}。特别是，我们专注于$i)$高斯广播信道（GBC）和$ii)$高斯多址接入信道（GMAC）的可达速率区域。首先，我们研究了两个用户GBC的可达速率区域时，要发送到两个用户的消息从有限的信号集的值和接收到的信号在两个用户进行量化。我们将该信道称为{ \em量化广播信道（QBC）}。我们观察到，为GBC定义的容量区域不会像这样结转到QBC。我们证明了GBC的最佳解码方案（即，高SNR用户进行连续解码和低SNR用户单独解码其消息）对于QBC不是最优。然后，我们提出了一个可实现的速率区域QBC基于两种不同的计划。我们提出了可实现的速率区域结果的情况下，在接收机的均匀量化。接下来，我们研究了有限输入字母表和量化接收机输出的两用户GMAC的可达速率区域。我们将该信道称为{ \em量化多址信道（QMAC）}。我们推导出表达式的两个用户QMAC的可实现的速率区域。我们表明，有限的输入字母，可实现的速率区域与常用的均匀接收器量化器相比，没有接收器量化的可实现的速率区域有一个显着的损失。我们提出了一个{ \em非均匀量化器}，它有一个显着更大的速率区域相比，在QMAC的均匀量化器实现。
2011-02-14 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Half-Duplex Diamond Channel
在本文中，一个双跳通信系统的源S和目的地D连接通过两个无干扰的半双工中继，R1和R2，被认为是由。在信息论的文献中，这种结构被称为菱形通道。在该设置中，存在四种传输模式，即：1）S发送，并且R1和R2收听（广播模式），2）S发送，R1收听，并且同时，R2发送和D收听。3)S发送，R2监听，同时，R1发送，D监听。4)R1、R2发送，D监听（多路访问模式）。假设对于所有发射机的恒定功率约束，定义参数$Δ$，其捕获信道的一些重要特征。已经证明，对于$Δ$ =0，可以通过连续中继，即以连续方式使用上面定义的模式2和3，来获得信道的容量。当$Δ\neq$为0时，该策略可能与信道的容量有无限大的差距。为了实现与容量接近0.71比特的速率，示出了$Δ$ >0和$Δ$ <0的情况应当被不同地对待。使用新的上界的基础上的对偶问题的线性规划与割集界，它被证明是连续的中继策略需要增强的额外的广播模式（模式1），或多址接入模式（模式4），为$Δ$ 0的情况<0 and $Δ$ >下，分别。此外，已确定在平均功率约束下，上述策略实现接近于信道容量的3.6比特的速率。
2009-11-09 cs.IT math.IT
Signal Space Alignment for an Encryption Message and Successive Network Code Decoding on the MIMO K-way Relay Channel
本文研究了多输入多输出（MIMO）高斯无线网络的$K$ -用户和一个中间中继$M$天线的网络信息流问题。在该网络中，每个用户打算向所有其他用户传送多播消息，同时经由中间中继从其他用户接收$K-1$独立消息。该网络信息流被称为MIMO高斯$K$路中继信道。对于这个通道，我们表明，$\frac{K}{2}$自由度是可以实现的，如果$M=K-1$。为了证明这一点，我们提出了一个编码和解码策略的灵感来自密码学理论。所提出的编码和解码策略涉及用于多址接入阶段（MAC）的\textit{signal space alignment for an encryption message}和用于广播（BC）阶段的\textit{zero forcing with successive network code decoding}。\emph{signal space alignment for an encryption message}的思想是所有用户合作地选择预编码向量来发送消息，使得中继器可以接收具有特殊结构\textit{network code chain structure}的适当加密消息。在BC阶段期间，\emph{zero forcing combined with successive network code decoding}使所有用户能够解密来自中继的加密消息，尽管事实上他们…
2010-10-05 cs.IT math.IT
Max-min Fairness of K-user Cooperative Rate-Splitting in MISO Broadcast Channel with User Relaying
协作速率分裂（CRS）策略依赖于发射机处的线性预编码速率分裂和中继用户对公共消息的机会性传输，最近已被证明优于典型的非协作速率分裂（NRS），两用户多输入单输出广播信道中的协作非正交多址接入和空分多址用户中继。在这项工作中，现有的两个用户的CRS传输策略推广到K用户的情况下。我们研究了联合优化的预编码器，消息分裂，时隙分配，中继用户调度的目标是最大化用户之间的最小速率的问题。首先提出了一种有效的自组织中继协议，然后提出了一种基于连续凸近似（SCA）的算法，以联合优化时隙，预编码器和消息分裂。数值结果表明，在广泛的网络负载和用户部署的最坏情况下，CRS实现的可达速率显着增加比NRS和SDMA。重要的是，所提出的基于SCA的算法显着降低了计算复杂度没有任何速率损失相比，在文献中的CRS的传统算法。因此，我们得出结论，所提出的K用户CRS比现有的传输方案更强大。
2020-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
On Estimating Maximum Sum Rate of MIMO Systems with Successive Zero-Forcing Dirty Paper Coding and Per-antenna Power Constraint
Maynooth University（梅努斯大学）；University College Dublin（都柏林大学学院）
本文研究了具有天线功率约束的连续迫零脏纸编码（SZFDPC）的和速率最大化问题。虽然SZFDPC是一个低复杂度的替代最佳脏纸编码（DPC），有效的算法来计算其和率仍然是开放的问题，特别是在实际的PAPC。现有的解决方案所考虑的问题是计算效率低下，由于采用高复杂度的邻域点方法。在这项研究中，我们提出了两个新的低复杂性的方法来解决这个重要的问题。更具体地说，第一种算法通过将广播信道中的原始问题转化为多址信道中的等价问题来获得最优解，然后通过交替优化和逐次凸逼近来求解所得到的问题。我们还推导出一个次优的解决方案的基础上机器学习简单的线性回归是适用的。的方法进行了广泛的分析和验证，以证明其优于现有的方法。
2019-05-14 cs.IT cs.LG math.IT
Joint Constellation Shaping Using Gradient Descent Approach for MU-MIMO Broadcast Channel
Inria（法国国家信息与自动化研究所）；INSA Lyon（里昂国立应用科学学院）；CITI（CITI机构）
本文提出一种基于学习的联合星座优化方法，在总功率约束下最大化MU-MIMO广播信道中最小互信息，无需叠加编码或线性预编码，相比线性预编码器可获得更优速率。
2024-08-21 cs.IT cs.LG cs.NI
Throughput Maximization for Instantly Decodable Network Coded NOMA in Broadcast Communication Systems
针对下行蜂窝网络吞吐量提升问题，提出物理层NOMA与网络层IDNC结合的跨层方案，通过解耦联合优化问题并设计对应算法，实现了吞吐量优于现有方案的效果。
2023-10-03 cs.IT math.IT
Weighted Sum-Rate Maximization for Rate-Splitting Multiple Access Based Multi-antenna Broadcast Channel with Confidential Messages
针对含机密消息的多天线广播信道场景，本文提出基于RSMA的安全波束成形方法，分别针对完美和非完美CSIT设计优化算法，在保障用户保密需求的同时提升加权和速率与信道误差鲁棒性。
2023-08-24 cs.IT math.IT
A MAP-Based Layered Detection Algorithm and Outage Analysis over MIMO Channels
有效的符号检测算法对于实现多输入多输出（MIMO）系统所承诺的空间复用增益至关重要。在本文中，我们考虑了最大后验概率（MAP）的符号检测算法，称为M-BLAST，在未编码的准静态MIMO信道。M-BLAST算法依靠连续干扰消除（SIC）接收机，在各种环境下信噪比（SNR）增益可达2 dB，优于V-BLAST算法。M-BLAST算法的性能分析是非常复杂的，因为所提出的检测顺序动态地取决于决策错误，这使得传统的有序SIC接收机已经复杂的分析更加困难。为此，提出了一个严格的分析框架来分析M-BLAST算法在二进制复数字母表和两个发射天线上的中断行为，该框架具有推广到多个发射天线和多维星座集的潜力.数值结果表明，在不同的信噪比值和调制字母之间的分析和仿真数据非常好的匹配。
2017-10-03 cs.IT math.IT
Upper Bounds on the Capacity of 2-Layer $N$-Relay Symmetric Gaussian Network
高斯并行中继网络是Schein和Gallager提出的，其中两个并行中继帮助源向目的地传递信息。通过考虑源和中继之间的广播切割和中继和目的地之间的多址接入切割，可以得到上界的容量。Niesen和Diggavi通过考虑所有其他可能的切割推导出高斯并行$N$ -中继网络的上界，并示出了一种可扩展性方案，该方案可以在不同的信道增益状态下获得接近上界的速率，从而建立近似的容量。在本文中，我们考虑对称分层高斯中继网络中，可以有许多层的并行中继。两个相邻层之间的沟道的沟道增益是对称的（相同的）。每层中的中继向下一层中的中继广播信息。对于2层$N$ -中继高斯网络，给出了其容量的上界.我们的分析表明，对于上界，联合优化相关系数是没有必要获得更强的结果。
2016-04-12 cs.IT math.IT
A Vector Generalization of Costa's Entropy-Power Inequality with Applications
考虑Costa的一个熵幂不等式，给出了一个带实半正定参数的自然向量推广.利用线性矢量高斯信道中互信息的导数与最小均方误差（MMSE）估计之间的基本关系，利用微扰方法证明了这个新的不等式.作为应用，从广义Costa EPI导出了一个新的极值熵不等式，并利用该不等式建立了具有分层保密消息的退化向量高斯广播信道的保密容量域.
2009-03-17 cs.IT math.IT
Beyond Dirty Paper Coding for Multi-Antenna Broadcast Channel with Partial CSIT: A Rate-Splitting Approach
在现代无线通信网络中，发射端的信道状态信息（CSIT）不完全是不可避免的，它会导致多天线广播信道（BC）中严重的多用户干扰。虽然具有完美CSIT的多天线（高斯）BC的容量是已知的并且通过脏纸编码（DPC）实现，但是具有不完美CSIT的多天线BC的容量和容量实现策略仍然是未知的。因此，常规方法依赖于将为完美CSIT设计的通信策略应用于不完美CSIT设置。在这项工作中，我们打破了这种常规，并作出了两个主要贡献。首先，我们表明，线性预编码的速率拆分（RS），依赖于分裂的消息到公共和私人部分和线性预编码在发射机，和连续的干扰消除在接收机，可以实现更大的速率区域比DPC在多天线BC与部分CSIT。其次，我们提出了一种新的可实现的计划，表示为脏纸编码的速率分裂（DPCRS），它依赖于RS分裂成公共和私人部分的用户消息，和DPC编码的私人部分。我们表明，在多输入单输出（MISO）BC与部分CSIT的DPC实现的速率区域扩大超出传统的DPC和线性预编码的RS。受益于RS部分解码干扰并部分将干扰视为噪声的能力，与DPC和其他现有传输策略相比，DPCRS对CSIT不准确性、网络负载和用户部署不太敏感。建议DPCRS作为一个新的基准和最知名的可实现的多天线BC与部分CSIT的策略。
2020-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning Based Successive Interference Cancellation for the Non-Orthogonal Downlink
非正交通信在未来的无线通信系统中将发挥重要作用。在下行链路传输中，数据符号从基站广播到不同的用户，这些数据符号以不同的功率叠加，以促进使用连续干扰消除（SIC）的高完整性检测。然而，SIC需要信道模型和信道状态信息（CSI）两者的准确知识，这可能难以获取。我们提出了一种称为SICNet的深度学习辅助SIC检测器，它用深度神经网络（DNN）代替SIC的干扰消除块。解释一下，SICNet联合训练其内部DNN辅助块，以数据驱动的方式推断表示干扰符号的软信息，而不是像经典SIC那样使用硬判决解码器。结果，SICNet可靠地检测非正交系统的下行链路中的叠加符号，而不需要信道模型的任何先验知识，同时比其基于模型的对应物对CSI不确定性不太敏感。SICNet对用户数量和功率分配的变化也是鲁棒的。此外，SICNet学习产生准确的软输出，与基于模型的SIC相比，这有助于改进软输入纠错解码。最后，我们提出了一种在线训练方法SICNet块衰落下，它利用信道解码准确地恢复在线数据标签进行再训练，因此，允许它平滑地跟踪衰落包络，而不需要专用的导频。我们的数值结果表明，SICNet的性能接近经典SIC下完美的CSI，而在现实的CSI不确定性优于它。
2022-07-29 cs.IT eess.SP math.IT
