Variations on Information Embedding in Multiple Access and Broadcast Channels
信息嵌入（IE）是在受到失真约束的宿主信号内传输信息。有两种类型的嵌入方法，即不可逆IE和可逆IE，这取决于主机以及消息是否在解码器处被恢复。在不可逆IE中，只有嵌入的消息在解码器处被恢复，而在可逆IE中，消息和主机都在解码器处被恢复。本文考虑在多址接入信道（MAC）和物理退化的广播信道（BC）的不可逆和可逆IE的组合。
2007-11-17 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for Degraded Broadcast Channels: RA-CEMA
提出了一种新的非正交多址接入方案，该方案可以同时向多个具有不同信噪比的用户进行传输。通过根据适当设计的模式将不同用户的码字存储到复用矩阵中，然后将矩阵的列映射到高阶星座的符号上，来对不同用户进行复用。在接收机处，采用干扰消除算法以实现比正交用户复用更高的频谱效率。速率自适应星座扩展多址（RA-CEMA）是一种替代传统的叠加编码作为一种解决方案，在降级的广播信道上传输。它结合了提高频谱效率的好处和重用已在当代通信系统中使用的编码和调制方案的优点，从而促进了其在标准中的采用。
2015-01-28 cs.IT math.IT
On the Fairness of Rate Allocation in Gaussian Multiple Access Channel and Broadcast Channel
信道的容量区域由所有可达到的速率向量组成。在容量区域中选取特定点与速率分配同义。本文讨论了速率分配的公平性问题。我们回顾了公平的几个概念，包括最大最小公平，比例公平和纳什谈判解决方案。一般多用户信道的效率进行了讨论。我们将这些想法应用到高斯多址接入信道（MAC）和高斯广播信道（BC）。我们表明，在高斯MAC，最大最小公平性和比例公平性相吻合。对于高斯MAC和BC，我们设计了有效的算法，定位在容量区域的公平点。证明了公平速率分配的一些基本性质。
2006-11-03 cs.IT math.IT
One-Shot Secret Sharing with Monotone Access Structures over Classical-Quantum Broadcast Channels
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；The University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）
本文研究了经典-量子广播信道上单调访问结构的一次式秘密分享，提出了在非传统秘密分享模型中，通过信道扰动实现的分享率及界，针对任意单调访问结构推导了第二阶和渐进可实现率。
2026-04-02 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
Optimal power allocation for downstream xDSL with per-modem total power constraints : Broadcast Channel Optimal Spectrum Balancing (BC-OSB)
最近，在总功率约束下，已经建立了多输入多输出（MIMO）多址信道（MAC）和MIMO广播信道（BC）之间的对偶。在BC中，利用MAC-BC对偶公式可以实现MAC的相同速率集合，同时保持总功率约束。在本文中，我们描述了BC的最佳功率分配，阳离子应用此对偶在下游的x-数字用户线路（xDSL）的上下文中的总功率约束下的所有调制解调器在所有的音调。然后，一个新的算法称为BC-最优频谱平衡（BC-OSB）的设计，更现实的功率分配下每个调制解调器的总功率约束。每调制解调器总功率约束下的原始BC问题的容量区域是通过每调制解调器总功率约束下的BC的对偶优化问题来找到的，该对偶优化问题可以通过基于拉格朗日乘子的预编码器矩阵来重写为MAC中的对偶优化问题。我们证明了这两个问题之间的对偶性差距为零。利用OSB算法解决了干扰信道和MAC层的多用户功率分配问题。在本文中，我们解决了多用户功率分配的BC情况下使用OSB算法的问题，以及我们推导出一个计算效率的算法，将被称为BC-OSB。仿真结果提供了两个VDSL 2的情况下：第一个与差分模式（DM）的传输和第二个与DM和幻影模式（PM）的传输。
2010-06-07 cs.IT math.IT
Random Access Broadcast: Stability and Throughput Analysis
在这项工作中，被认为是一个无线网络中的数据包被广播到一组接收器通过使用一个随机接入协议。网络的相互作用队列的关系，以前的工作进行了讨论，随后，系统的稳定性和吞吐量区域进行了分析和介绍。首先考虑两个源节点和两个目的节点的简单网络。广播服务过程进行了分析，假设一个信道，允许数据包捕获和多包接收。在这个小网络中，观察到稳定性和吞吐量区域是一致的。接下来考虑具有N个源和M个目的地的网络的相同问题。信道模型被简化，不再允许多包接收。使用稳定秩的概念开发的稳定区域上的界限和系统的吞吐量区域的界限进行比较。我们的研究结果表明，随着目的节点的数量增加，稳定性和吞吐量区域减少。此外，以前的猜想，稳定性和吞吐量区域相吻合的任意多个源的网络支持广播的情况下，在这项工作中提出的结果。
2007-04-20 cs.IT math.IT
Weighted Sum Rate Optimization for Cognitive Radio MIMO Broadcast Channels
在本文中，我们考虑一个认知无线电（CR）网络中，未授权（次）用户被允许同时访问分配给授权（主）用户的频谱，只要他们的干扰主用户（PU）满足一定的约束。研究了次用户（SU）多输入多输出（MIMO）广播信道（BC）的加权和速率最大化问题，其中SU不仅具有和功率约束，而且具有干扰约束.我们首先将这个多约束最大化问题转化为它的等价形式，它涉及一个单一的约束多个辅助变量。固定这些多个辅助变量，我们提出了一个对偶结果的等价问题。我们的对偶结果可以解决多线性约束的MIMO-BC的优化问题，因此可以被看作是传统结果的扩展，传统结果依赖于一个单一的总和功率约束。此外，我们开发了一个有效的基于次梯度的迭代算法来解决等价的问题，并表明所开发的算法收敛到全局最优解。仿真结果进一步证实了该算法的有效性。
2008-04-22 cs.IT math.IT
Successive Secret Key Agreement over Generalized Multiple Access and Broadcast Channels
考虑了三个用户之间的秘密密钥协商框架，其中用户1和2中的每一个意图与用户3共享秘密密钥，并且用户1和2相对于彼此是窃听者。存在从用户1和2到用户3的广义离散无记忆多址接入信道（GDMMAC），其中三个用户从该信道接收输出。此外，存在从用户3到用户1和2的广播信道（BC）。秘密密钥共享是指GDMMAC和BC可以连续使用的情况。在此框架下，推导出了秘密密钥容量区域的内界。此外，对于GDMAC和BC的信道输入和输出以某种顺序形成马尔可夫链的特殊情况，导出了秘密密钥容量区域。并通过一个二元算例对结果进行了讨论。
2013-05-07 cs.IT math.IT
Techniques for System Information Broadcast in Cell-Free Massive MIMO
我们考虑在无小区的大规模MIMO系统中的系统信息的传输，当发送接入点没有任何信道状态信息并且接收终端必须基于下行链路导频来估计信道时。我们分析了系统的中断率和覆盖概率方面的性能，并使用空时分组码，以提高性能。我们提出了一种探试法的导频/数据功率优化，可以应用在没有任何信道状态信息的接入点。我们还分析了分组的接入点，这是需要当单天线接入点联合发送空时分组码的问题。
2019-01-28 cs.IT math.IT
An uplink-downlink duality for cloud radio access network
上行链路-下行链路对偶性是指在相同的和功率约束下，高斯广播信道与对偶高斯多址信道具有相同的容量区域。本文研究了云无线接入网络（C-RAN）的上行链路和下行链路之间类似的二元关系，其中中央处理器（CP）通过使用有限容量前传链路连接到CP的多个远程无线电头端（RRH）协作为多个移动用户提供服务。这种C-RAN模型的上行链路对应于多址中继信道;下行链路对应于广播中继信道。本文考虑在上行链路和下行链路C-RAN中基于压缩的中继策略，其中量化噪声水平是前传链路容量的函数。如果前传容量是无限的，则应用传统的上行链路下行链路对偶。本文的主要结果是，即使当前传容量是有限的，对偶性继续保持的情况下，独立的压缩应用在每个RRH的意义上，当传输和压缩设计联合优化，上行链路和下行链路的可实现的速率区域保持相同的总功率和个人前传容量约束下。作为对偶结果的一个应用，下行链路C-RAN的功率最小化问题可以有效地解决其上行链路的基础上。
2016-06-29 cs.IT math.IT
Coherence Disparity in Broadcast and Multiple Access Channels
由于移动性或散射环境的差异，无线网络中的各个链路可能会经历不相等的衰落相干时间，这是一种实际情况，其中通信的基本限制大多是未知的。本文研究了广播和多址接入信道，其中多个接收机经历不等的衰落块长度，并且信道状态信息（CSI）在发送机处不可用，或者在任何接收机处都是免费的。换句话说，在接收机处获取CSI的成本在自由度中被完全考虑。在广播信道中，采用乘积叠加法求出可达自由度。我们从具有整数比的不等相干间隔开始。只要相干时间至少是发射和接收天线的数量的两倍，这些自由度在四种情况下满足上限：当发射机具有比接收机更少的天线时，当所有接收机具有相同数量的天线时，当一个接收机的相干时间比所有其他接收机短得多时，或者当所有接收机具有相同的块衰落间隔时。在相同的相干时间下的广播的自由度区域也是以前未知的，并解决了本文的结果。相干时间的差异导致的增益是从其他技术，如空间复用或多用户分集所产生的不同;这类增益被称为相干分集。内界进一步扩展到多个接收机经历衰落块长度的任意比例或对齐的情况下。此外，在具有不等相干时间的多址接入信道中，获得了自由度上的可实现的和外边界。
2016-07-25 cs.IT math.IT
An Asymptotic Analysis of the MIMO BC under Linear Filtering
我们研究了MIMO广播信道在高信噪比制度时，线性滤波，而不是脏纸编码。使用一个用户明智的速率对偶，其中每个用户的流不被视为自干扰，在迄今为止现有的流明智的速率对偶线性滤波，我们解决了加权和速率最大化问题的广播信道中的双多址接入信道。因此，我们可以准确地量化的渐进速率损失的线性滤波相比，脏纸编码的任何信道实现。通过对偶性将最优协方差矩阵转换为广播信道后，我们观察到广播信道中的最优协方差矩阵具有相当复杂的特征，但仍然具有封闭形式的表达式，尽管双多址信道中的各个发送协方差矩阵共享非常简单的结构。我们立即得出结论，块对角化是广播信道中的渐近最优传输策略。出块对角化预编码器的集合，我们提出了一个实现最大的和速率，从而对应于在双多址信道中找到的最佳解决方案。此外，我们量化的遍历速率损失的线性编码相比，脏纸编码的高斯信道在手机的相关性。
2008-07-17 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multi-Antenna Broadcast Channel with Imperfect CSIT and CSIR
速率分裂多址（RSMA）是一种多用户多天线通信的传输和多址接入策略。本文研究了发送端和接收端信道状态信息不完全时RSMA和速率的优化问题。RSMA方法对不完美CSIT的鲁棒性在以前的研究中进行了研究，而没有考虑不完美CSIR的影响。这促使我们开发一个强大的设计依赖于RSMA在存在不完美的CSIT和CSIR。由于RSMA预编码器设计和功率分配的优化问题是非凸的，很难直接求解。为了解决非凸性问题，我们提出了一种新的交替优化算法的基础上半定松弛（SDR）和凹凸过程（CCCP）技术。仿真结果表明，RSMA算法对不理想的CSIR和CSIT具有很好的鲁棒性，从而提高了和速率性能。
2021-02-17 cs.IT math.IT
Conjugate Gradient Projection Approach for Multi-Antenna Gaussian Broadcast Channels
最近的研究表明，脏纸编码是最大化多输入多输出高斯广播信道（MIMO BC）的和速率的最佳策略。此外，通过信道对偶性，非凸MIMO BC和速率问题可以转化为具有和功率约束的凸对偶MIMO多址接入信道（MIMO MAC）问题。本文设计了一种基于共轭梯度投影（CGP）的MIMO BC最大和速率问题的有效算法。我们提出的CGP算法解决了对偶和功率MAC问题，利用强大的概念海森共轭。我们还开发了一个严格的算法来解决投影问题。我们表明，CGP具有可证明的收敛性，良好的可扩展性，以及大型MIMO BC系统的高效率。
2007-01-09 cs.IT math.IT
On Ergodic Sum Capacity of Fading Cognitive Multiple-Access and Broadcast Channels
研究了认知无线电（CR）网络与现有主无线电网络共享频谱时的信息理论极限。特别是，衰落的认知多址接入信道（C-MAC）的第一次研究，其中多个次用户发送到次基站（BS）下的个人发射功率约束和一组干扰功率约束，每个应用在一个主接收机。本文认为，长期（LT）或短期（ST）的发射功率约束在每个次级发射机的衰落状态，结合LT或ST的干扰功率约束在每个主接收机。在每种情况下，最佳的功率分配方案推导出次级用户，以实现遍历和容量的衰落C-MAC，以及条件的动态时分多址（D-TDMA）计划在次级网络中的最优性。衰落认知广播信道（C-BC），在次级网络中的下行链路传输模型，然后研究下的LT/ST发射功率约束在次级BS联合LT/ST干扰功率约束在每个主接收机。它示出的D-TDMA确实是最佳的实现各态历经的总容量的衰落C-BC的发射功率和干扰功率约束的所有组合。
2009-08-03 cs.IT math.IT
On the Capacity of Multiple Access and Broadcast Fading Channels with Full Channel State Information at Low SNR
本文研究了高斯多址（MAC）衰落信道在接收端和发送端具有理想信道状态信息（CSI）的低功率情况下的吞吐量容量域。我们表明，它有一个多维的矩形结构，从而简单地由单用户容量点的特点。更具体地说，我们表明，在低功率政权，容量区域的边界表面收缩到一个点对应的总和速率最大化，这一点的坐标与单用户容量界限相吻合。受此结果的启发，我们提出了一个开关计划，计算其可达到的速率，并表明，该计划实现了单用户容量的MAC信道的范围为广泛的一类衰落信道在渐近低功率制度。我们认为，这类衰落包括所有已知的无线信道的MAC信道的容量区域有一个更简单的表达，用户的平均功率约束。利用高斯MAC和广播信道（BC）的对偶性，我们推导出一个简单的表征BC容量区域在低功率制度，并表明，对于一类衰落信道（包括瑞利衰落），分时是渐近最优的。
2013-10-29 cs.IT math.IT
State Estimation over Broadcast and Multi-Access Channels in an Unreliable Regime
本文研究不可靠广播和多址信道中的状态估计，提出两种语义度量（传播价值与优先级价值）并确定最优编解码策略，揭示估计误差与通信成本间的因果权衡极限。
2023-08-30 cs.IT math.IT math.OC
Optimal Relaying Beamforming in Multiple Access Broadcast Channel (MABC) Bidirectional Cognitive Radio Networks in Presence of Interferers
在本文中，一般的认知无线电系统由一组用户具有不同的频谱接入水平，包括两个主收发机和几种类型的次用户被认为是。假设两个次用户基于MIMO模型在相同的频率带宽下操作，并且与基于多址广播信道（MABC）双向波束成形方案的主用户同时操作。其他次要用户向主要用户提供中继服务，以换取在通信周期的固定部分内向其自己的目的地发送其消息的机会。此外，假设一些干扰器在通信周期期间是活动的并且对网络造成干扰。此外，假设只有部分信道状态信息（CSI）之间的干扰和网络中的其他节点是可用的。我们提供了一种鲁棒的优化方法，以最大化联合的主要和次要的{信号干扰噪声比（SINR）}的假设有限的可用功率在次要中继的缺陷上的中继器的CSI。在次级中继节点处采用放大转发（AF）中继策略，利用二阶凸规划（SOCP）方法获得最优波束形成。仿真结果表明，所提出的波束形成方法的性能对干扰的存在，并证明了我们的鲁棒性的方法对干扰的CSI知识的不确定性的有效性。
2018-09-07 cs.IT math.IT
Spatial Continuum Extensions of Asymmetric Gaussian Channels (Multiple Access and Broadcast)
本文提出了一种新的模型\emph{spatial continuum asymmetric channels}，用于研究非对称情况下的信道容量域，即一个信源向空间密度的接收机发送信号，或者一个密度的发射机向唯一的接收机发送信号，该模型建立在经典的广播信道（BC）和多址接入信道（MAC）的基础上。为了保持一致性，研究仅限于功率约束下的高斯信道，并且仅限于渐近状态（零差错容量）。参考场景包括Tx或Rx模式下的一个基站（BS）、空间随机分布的节点（分别为在Rx或Tx模式中），其特征在于概率空间密度$u(x)$和对没有延迟约束的信息量的请求。该系统被建模为$\infty-$用户非对称信道（BC或MAC）。为了推导出该模型的属性，进行空间离散化，并建立与BC或MAC的等效性。一个离散序列，然后定义无限细化的近似。在该序列的极限下获得了可扩展性和容量结果。然后定义均匀容量为分布式用户在没有时延约束的情况下能够发送/接收的最大对称可达速率，容量域也被建立为可达信息分布的集合。这些限制和他们的实际利益的紧密性进行了简要说明和讨论。
2016-02-02 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Optimization with Simultaneous Wireless Information and Power Transfer in MIMO Broadcast Channels
预计同时无线信息和功率传输（SWIPT）在第五代（5G）及以后的通信系统中具有巨大的应用。在本文中，我们解决的能量效率（EE）优化问题的SWIPT多输入多输出广播信道（MIMO-BC）的时间切换（TS）接收机设计。我们的目标是最大限度地提高系统的EE，同时满足最大发射功率和每个用户最小收获能量方面的某些约束。耦合的优化变量，即，传输协方差矩阵和TS比，导致EE问题，这是非凸的，因此很难直接解决。因此，我们将原来的多约束最大化问题转化为一个单一的约束和多个辅助变量的最小最大问题。我们提出了一个双重的内/外层资源分配框架来解决这个问题。对于内层，我们调用了一个扩展的基于SWIPT的BC-多址接入信道（MAC）的对偶方法，并提供了两个迭代资源分配计划下固定的辅助变量解决双重MAC问题。然后，提出了一种次梯度搜索方案的外层，以获得最佳的辅助变量。数值结果证实了所提出的算法的有效性，并表明，显着的性能增益方面的EE可以通过采用所提出的扩展的BC-MAC对偶为基础的算法。
2017-10-23 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
A hybrid TIM-NOMA scheme for the Broadcast Channel
未来的移动通信网络将需要增强的网络效率和减少的系统开销。对盲干扰对齐和拓扑干扰管理（TIM）的研究表明，在发射机处不存在信道状态信息的情况下，可以实现最佳自由度。此外，最近出现的非正交多址接入（NOMA）方案提出了一种不同的多址接入方法，在4G中采用的正交方法相比，导致高容量增益。我们的贡献是一个混合的TIM-NOMA计划在K-用户小区，其中用户被分为T组。通过在功率域中叠加用户，我们引入了两阶段解码过程，基于TIM原理管理组间干扰，以及基于NOMA提出的成功干扰消除的组内干扰。我们表明，混合方案可以提高至少100%的总和速率相比，时分多址，高信噪比值。
2015-08-04 cs.IT math.IT
All-to-all Broadcast for Vehicular Networks Based on Coded Slotted ALOHA
提出了一种基于编码时隙ALOHA（CSA）的车载网络周期性消息的非协调全对全广播协议。与经典CSA不同，每个用户在半双工模式下既充当发射机又充当接收机。在CSA中，每个用户将其数据包传输多次。半双工模式产生了一个有趣的设计权衡：用户重复其数据包的次数越多，该数据包被其他用户解码的概率就越高，但该用户解码来自其他用户的数据包的概率就越低。我们比较所提出的协议与载波侦听多路访问与碰撞避免，目前采用的多路访问协议的车辆网络。结果表明，所提出的协议大大增加了网络中的用户，可靠地相互通信的数量。我们还提供了分析工具来预测所提出的协议的性能。
2015-01-26 cs.IT math.IT
QoS Constrained Power Minimization in the MISO Broadcast Channel with Imperfect CSI
我们考虑多输入单输出（MISO）广播信道（BC）中的线性预编码器和接收器的设计。我们的目标是最大限度地减少发射功率，同时fullfiling的一组每用户的服务质量（QoS）的约束表示的每用户的平均速率要求。信道状态信息（CSI）被假设为在接收器处完全已知，但在发射器处仅部分已知。为了解决这个问题，我们将QoS约束转化为最小均方误差（MMSE）约束。然后，我们利用的BC和多址接入信道（MAC）之间的MSE二元性，以及在双MAC的标准干扰函数，通过交替优化（AO）算法来执行功率最小化。问题的可行性进行了研究，以确定是否可以满足QoS约束或没有。最后，我们提出了一种算法来平衡的平均速率和管理的情况下，可能是不可行的或导致不可接受的高发射功率。
2015-12-09 cs.IT math.IT
Comments on Downlink Non-Orthogonal Multiple Access: Relative Gain Subject to Near Sum-Rate Optimality
非正交接入技术最近在下一代无线网络的背景下重新获得了关注。由于相对于传统采用的正交接入技术的相对增益取决于许多因素，因此有兴趣通过考虑最简单的场景来获得见解，即所有节点都配备有单个天线的双用户下行链路（广播）信道。此外，我们专注于速率对的总和率optimality相对于广播信道的容量区域的附近。一个简单而明确的非正交传输相对于正交传输的相对增益的表征，在这些条件下获得的两个容量区域的直接后果。
2017-09-25 cs.IT math.IT
Capacity of the Degraded Half-Duplex Relay Channel
离散无记忆半双工中继信道由从源到中继和目的地的广播信道和从源和中继到目的地的多址接入信道构成。当中继侦听时，信道以广播模式操作。当中继发送时，信道切换到多址模式。如果广播分量信道在物理上降级，则半双工中继信道也将被称为物理降级。这种退化的半双工中继信道的容量进行检查。它表明，块马尔可夫编码建议在开创性的论文由封面和El Gamal可以修改，以实现容量的退化半双工中继信道。在码构造中，中继的重复发送调度取决于要发送的消息，因此调度本身携带信息。如果时间表被限制为确定性的，它表明，可以通过简单的管理跨广播和多址接入组件信道的信息流来实现的能力。
2007-08-16 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Power Allocation for MIMO Relay Broadcast Channel with Individual SINR Constraints
本文研究了移动台在单个信号干扰噪声比约束下的多输入多输出（MIMO）中继广播信道的系统设计问题。通过研究基站和中继站的下行链路和上行链路的对偶结构，提出了基站和中继站联合功率分配和波束赋形设计的两种方案。首先考虑在BS和RS处具有给定SINR目标的实际功率约束下可行解的存在性问题。然后考虑了系统的和幂最小化问题。在凸优化的框架下，利用最优的联合功率分配和波束形成可以有效地解决每个设计问题。我们还表明，在RS的子信道配对，传输功率可以通过信道补偿在任何一跳降低。最后，扩展到更一般的多跳应用程序，以进一步提高功率效率。
2011-02-28 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multi-Antenna Broadcast Channels with Statistical CSIT
速率分裂多址（RSMA）技术是一种很有前途的下行多天线通信技术，它能够在网络负载、用户部署和发射端信道状态信息（CSIT）不准确的情况下提高系统性能。在本文中，我们研究了RSMA在多用户多输入单输出（MU-MISO）网络中的可达速率性能，其中只有缓慢变化的统计信道状态信息（CSI）在发射机处可用。基于RSMA的统计波束形成和公共流的分裂被优化，其目标是最大化受发射机的总功率预算影响的最小用户速率。两个统计CSIT的情况下进行了研究，即瑞利衰落信道的空间相关性已知的发射机，和均匀线性阵列（CDMA）部署只有信道的幅度和平均相位已知的发射机。数值结果表明，显式最大最小公平性（MMF）速率增益的RSMA在空分多址（SDMA）在这两种情况下。此外，我们证明了RSMA是更强大的统计CSIT的不准确性。
2021-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
DoF Region of the Decentralized MIMO Broadcast Channel -- How many informed antennas do we need?
在这项工作中，我们研究了网络MIMO设置，其中一组$M$发射天线，可能不共处一地，共同服务于两个多天线用户分别赋予$N_1$和$N_2$天线，在发射机的信道状态信息（CSI）的不完善共享的影响。我们考虑的情况下，只有一个子集的$k$发射天线可以访问完美的CSI，而其他$M-k$发射天线只能访问有限精度CSI。对这种配置的分析旨在回答一个额外的信息天线能提供多大帮助的问题。我们将这种情况建模为分散式MIMO广播信道（BC），并表征自由度（DoF）区域，表明仅需要具有完美CSI的$k=\max(N_1,N_2)$天线来实现具有无处不在的完美CSI的传统BC的DoF。此外，我们确定通过向额外的发射天线提供CSI获得的DoF的增加。
2020-05-13 cs.IT 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 Optimality of Treating Inter-Cell Interference as Noise: Downlink Cellular Networks and Uplink-Downlink Duality
我们认为在下行链路蜂窝网络中将小区间干扰视为噪声（多小区TIN）的信息论最优性。我们专注于模拟的高斯干扰广播信道（IBC），包括$K$相互干扰的高斯广播信道（BC），每一个由一个基站通信独立的消息，以任意数量的用户形成的情况。我们建立了一个新的IBC和它的双干扰多址接入信道（IMAC）之间的功率分配对偶，这需要相应的广义度的自由度区域，通过多小区TIN和功率控制（TINA区域）为两个网络是相同的。作为这种对偶的副产品，我们得到一个明确的表征IBC TINA区域从先前建立的表征IMAC TINA区域;并确定一个多细胞凸TIN制度，其中IBC TINA区域是一个多面体（因此凸），而不需要分时。然后，我们确定了一个较小的多细胞TIN制度，其中IBC TINA区域是最佳的和多细胞TIN实现IBC的整个容量区域，直到一个恒定的差距。这是通过导出用于IBC的新的基因辅助的外边界来实现的，该外边界揭示了在小区间干扰下在每个组成BC（或小区）中的用户之间保持的新颖的BC类型阶数，这进而不是由先前已知的BC类型阶数（即，降级的、较少噪声的和更有能力的阶数）所暗示的。我们为IBC识别的多小区TIN机制与先前为IMAC识别的对应多小区TIN机制一致，因此在GDOF（和近似容量）意义上建立了多小区TIN的全面上行链路-下行链路二元性。
2019-09-26 cs.IT math.IT
The Broadcast Approach in Communication Networks
本文回顾了广播方法的理论和实践原则，在状态相关的信道和网络中，发射机只能访问时变状态的概率描述，而不知道它们的瞬时实现。当时间变化足够频繁时，有效的长期策略是使传输策略适应系统的遍历行为。然而，当变化不频繁时，它们的时间平均值可以显著偏离信道的遍历模式，从而导致缺乏瞬时性能保证。为了避免缺乏短期保证，{ \em广播方法}提供了用于设计从短期和长期性能保证两者受益的传输方案的原则。本文概述了如何将广播方法应用于各种操作约束下的各种信道和网络模型。
2021-01-18 cs.IT math.IT
Completion Time in Broadcast Channel and Interference Channel
在多用户信道中，完成时间是指用户完成所有数据比特传输所需的信道使用次数，每个用户都有一些给定的固定比特池。本文将多址接入完成时间的信息论公式推广到广播信道和干扰信道，得到了所谓的完成时间区域（CTR），它类似于容量区域，表征了用户完成时间之间所有可能的折衷。具体地，对于高斯广播信道（GBC）和高斯干扰信道（GIC），在强/非常强的制度中，获得精确的CTR。对于GIC在弱/混合区，一个可实现的CTR的基础上的Etkin-Tse-Wang计划和一个外界。
2011-10-02 cs.IT math.IT
On the Achievable Sum-rate of the RIS-aided MIMO Broadcast Channel
可重构智能表面（RISs）代表了一种新技术，可以塑造无线电波传播，从而提供了各种可能的性能和实现增益。出于这一动机，我们调查可实现的和速率优化的广播信道（BC），配备了RIS。我们利用高斯多输入多输出（MIMO）BC和多址接入信道（MAC）之间的对偶性，推导出一种交替优化（AO）算法，该算法优化了用户的协方差矩阵和双MAC中的RIS相移。最优用户的协方差矩阵是通过对偶分解方法得到的，在该方法中，每次迭代都以封闭形式求解。最佳RIS相移也计算使用派生的封闭形式的表达。此外，我们提出了一个计算复杂性分析所提出的AO算法。仿真结果表明，提出的AO算法可以提供显着的可实现的和速率增益在一个BC。
2021-09-03 cs.IT math.IT
A Game Theoretic Model for the Gaussian Broadcast Channel
利用非合作博弈理论研究了多输入多输出高斯广播信道中理性和自私参与者（接收者）的行为。与高斯多址信道的博弈论模型相比，在该模型中，每个玩家的可行行动集独立于其他玩家的行动，在广播信道中玩家的策略是相互耦合的，通常是通过总和功率或联合协方差约束，因此不能使用传统的纳什均衡解概念来处理。为了刻画连接到单个发射机的接收机的策略行为，本文将广播信道建模为具有耦合约束的广义纳什均衡问题。利用归一化均衡（NoE）的概念来刻画均衡点，并证明了关键情景下NoE的存在性和唯一性。
2012-03-14 cs.IT math.IT
A hybrid TIM-NOMA scheme for the SISO Broadcast Channel
未来的移动通信网络由于其用户密度和移动设备的高数据率要求应用，将需要增强的网络效率和减少的系统开销。对盲干扰对齐（BIA）和拓扑干扰管理（TIM）的研究表明，在发射机处没有信道状态信息（CSI）的情况下，可以实现最佳自由度（DoF），从而减少网络的开销。此外，最近出现的非正交多址（NOMA）方案提出了与4G网络中采用的当前正交方法相比不同的多址方法，从而导致高容量增益。我们的贡献是在单输入单输出（SISO）的K用户小区，其中用户被分为T组，和1/T的自由度为每个用户的混合TIM-NOMA计划实现。通过在功率域中叠加用户，我们引入了两阶段解码过程，基于TIM原理管理“组间”干扰，并且基于NOMA提出的成功干扰消除（SIC）管理“组内”干扰。我们表明，对于高信噪比值的混合方案可以提高至少100%的总和速率相比，时分多址（TDMA）。
2015-01-30 cs.IT math.IT
Duality, Polite Water-filling, and Optimization for MIMO B-MAC Interference Networks and iTree Networks
本文给出了一种长期以来一直在寻找的网络版本的注水，称为礼貌注水。在单用户MIMO信道中，没有人使用通用优化算法来代替简单且最优的注水来进行发射机优化，与此不同，传统的注水在像MIMO多址信道（MAC）和广播信道（BC）这样简单的网络中通常远不是最优的，其中除了和速率优化之外，已经使用了最陡上升算法。这通过礼貌注水来改变，礼貌注水对于MAC和BC的容量区域的所有边界点以及对于更一般类别的MIMO B-MAC干扰网络的一组可实现区域的所有边界点是最优的，从发射机的角度来看，MIMO B-MAC干扰网络是多个干扰广播信道与从接收机的角度来看的多址信道的组合，包括MAC、BC、干扰信道、X网络和大多数实际无线网络作为特例。它是礼貌的，因为它在减少对他人的干扰和最大化链路自身的速率之间取得了最佳平衡。利用它，可以利用问题的结构，大大简化相关的优化。深入连接到礼貌注水，速率对偶扩展到前向和反向链路的B-MAC网络。作为示范，加权和速率最大化算法的基础上礼貌注水和对偶具有优越的性能和较低的复杂度设计的B-MAC网络和干扰树（iTree）网络，具有良好的性能，为进一步的信息理论研究的B-MAC网络的子类进行了分析。
2014-02-04 cs.IT math.IT
Broadcast Coded Slotted ALOHA: A Finite Frame Length Analysis
我们提出了一个不协调的媒体访问控制（MAC）协议，称为全对全广播编码时隙ALOHA（B-CSA）的可靠的全对全广播具有严格的延迟约束。在B-CSA中，每个用户在半双工模式下同时充当发射机和接收机。半双工模式会产生双重不等错误保护（DUEP）现象：用户重复其数据包的次数越多，该数据包被其他用户解码的概率就越高，但该用户解码来自其他用户的数据包的概率就越低。我们分析了有限帧长的数据包擦除信道上的B-CSA的性能。特别是，我们提供了一个一般性的分析停止集B-CSA和推导出一个解析近似的性能在错误地板（EF）区域，它捕获的DUEP功能的B-CSA。仿真结果表明，所提出的近似预测非常好的性能B-CSA在EF区域。最后，我们考虑应用B-CSA车辆通信，并比较其性能与载波侦听多址接入（CSMA），目前在车辆网络的MAC协议。结果表明，在相同的可靠性下，B-CSA比CSMA能够支持更多的用户。
2016-05-25 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
Capacity Bounds for Diamond Networks with an Orthogonal Broadcast Channel
研究了一类菱形网络，其中广播分量是正交的，由两个独立的比特管道建模。新的上限和下限的能力。上界的证明技术推广了Ozarow的高斯多描述问题（1981）和Kang和Liu的高斯钻石网络（2011）的边界技术。下界是基于马顿的编码技术和叠加编码。高斯和二进制加法器多路访问信道（MAC）的界限进行评估。对于高斯MAC，下限和上限都加强了Kang-Liu界限，并为比特管道容量的有趣范围建立了容量。对于二进制加法器MAC，针对所有范围的位管容量建立容量。
2015-10-04 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
Communication Tradeoffs in Wireless Networks
我们在各种衰落的假设下，在无线网络中的最大可实现的广播速率的特征。我们的结果表现出在这种情况下，通过协作波束形成策略和网络中可用的自由度的数量之间的性能的二元性。
2016-01-24 cs.IT math.IT
Maximum Weighted Sum Rate of Multi-Antenna Broadcast Channels
最近，研究人员发现脏纸编码（DPC）是多输入多输出广播信道（MIMO-BC）的最佳传输策略。本文通过求解和功率受限的双MIMO多址接入信道（MIMO-MAC）的最大加权和速率问题，研究了如何确定DPC速率的最大加权和。我们首先简化了最大加权和速率问题，这样就不需要枚举双MIMO-MAC中所有可能的解码顺序。然后，我们设计了一种基于共轭梯度投影（CGP）的高效算法来解决最大加权和率问题。我们提出的CGP方法利用了强大的概念Hessian共轭。我们还开发了一个严格的算法来解决投影问题。我们表明，CGP具有可证明的收敛性，良好的可扩展性，以及大型MIMO-BC系统的高效率。
2007-03-22 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Designs for SIM-Based Broadcast MIMO Systems
University College Dublin（都柏林大学）；School of Electrical and Electronic Engineering, University College Dublin（都柏林大学电气与电子工程学院）
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
Broadcast Function Computation with Complementary Side Information
我们考虑一个编码器和两个解码器的三节点网络中的函数计算问题。编码器可以访问两个相关的源$X$和$Y$。编码器将$X^n$和$Y^n$编码为消息，该消息被提供给两个解码器。解码器1和解码器2分别访问$X$和$Y$，并且它们想要使用编码消息和它们各自的边信息分别计算两个函数$f(X,Y)$和$g(X,Y)$。我们想要找到在零误差和$ε$误差（即，消失误差）准则下的最佳（最小）编码速率。对于这个问题的特殊情况下，与$f(X,Y) = Y$和$g(X,Y) = X$，我们表明，$ε$错误的最佳速率也可以实现零错误。这一结果扩展到一个更一般的“互补交付索引编码”问题与任意数量的消息和解码器。对于其他功能，我们表明，割集界是可实现的$ε$ -错误，如果$X$和$Y$是二进制的，或者如果功能是从一个特殊的类“兼容”的功能，其中包括情况$f=g$。
2016-10-04 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
Efficient Broadcast for Timely Updates in Mobile Networks
本研究考虑了一个无线网络，接入点（AP）广播及时更新众多的移动用户。用户所拥有的信息的时效性以信息的年龄为特征。以恒定的最大功率频繁地广播及时的更新可以使所有用户的信息的年龄最小化，但是浪费了宝贵的通信资源（即，时间和能量）。为了解决年龄-能量的权衡，关键是要开发一种有效的调度算法，确定广播时间和分配功率。此外，不可预测的用户移动将导致快速变化的通信信道;特别地，那些信道可以是非静止的。我们的主要贡献是开发一个在线调度算法和信道不可知的调度算法，这样的移动网络具有可证明的性能保证。
2021-02-19 cs.IT cs.NI math.IT
Broadcast Cooperation Strategies for Two Colocated Users
这项工作考虑的问题，从一个单一的发射机通信，在网络上与共处的用户，通过一个独立的块瑞利衰落信道。用户的托管性质允许合作，这增加了从发射机到目的地用户的总体可实现速率。发射机不知道衰落系数，而接收机可以获得完美的信道状态信息（CSI）。这就产生了发射机使用的多层广播方法。在我们的网络设置中，广播方法可以改善托管用户之间的合作。这是由于广播的性质，其中信道质量越好，可以解码的层越多。用户之间的合作是在加性白高斯信道（AWGN）上进行的，具有中继功率约束，和无限的带宽。研究了三种常用的协作技术：前向放大（AF）、前向压缩（CF）和前向解码（DF）。这些方法扩展使用广播的方法，对于宽松的解码延迟约束的情况下。对于这种情况下，一个单独的处理层，其中包括多会话合作被证明是有益的。此外，给出了无限多个AF会话的封闭形式表达式和更复杂的CF的递归表达式。各种合作策略的数值结果表明多会话合作的效率。
2006-08-17 cs.IT math.IT
On the Use of Multiple Satellites to Improve the Spectral Efficiency of Broadcast Transmissions
我们考虑使用多个共址卫星，以提高广播传输的频谱效率。特别是，我们假设两颗卫星在重叠的地理覆盖区域上传输，具有重叠的频率。我们首先描述了基于网络信息论的理论框架，特别是多址信道的理论。然后将考虑应用到不同的场景，包括带限加性高斯白噪声信道的平均功率约束和不同的模型的非线性卫星信道。并与采用频分复用和Alamandro空时分组码进行了比较。主要结论是，重叠信号的基础上的策略是最方便的情况下，没有功率不平衡，虽然它需要在接收端采用多用户检测策略。
2015-09-16 cs.IT math.IT
NOMA Assisted Joint Broadcast and Multicast Transmission in 5G Networks
在本文中，我们采用非正交多址接入（NOMA）技术来传送联合广播和组播流到一组用户。由于空间波束成形，除了公共广播信息之外，不同的用户组还能够接收不同的流。利用所提出的方案，可以在不同的流之间共享相同的时频资源，而不需要额外的带宽。发射机的实现和两个接收机类被认为是基于连续干扰消除（SIC）和联合解码（JD）的方法。除了通过仿真的性能评估，所提出的技术的概念实现的一个真正的硬件证明，以显示所提出的方案的实际可行性。
2018-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
Communication versus Computation: Duality for multiple access channels and source coding
网络信息论中的计算代码被设计用于解码器对恢复信息源本身不感兴趣而仅对其功能感兴趣的场景。Körner和Marton证明了对于分布式信源编码，这样的函数解码可以比解码完整的信息源更有效地实现。计算和转发已经表明，函数解码与网络编码思想相结合，是端到端通信的有用构建块。在这两种情况下，良好的计算代码是编码方案中的关键组成部分。在这项工作中，我们暴露了这样一个事实，即好的计算代码可能会破坏代码单独恢复信息源的能力，例如，用于多址和分布式信源编码的目的。特别地，我们建立了对偶的结果之间的代码，这是良好的计算和代码，这是良好的多址接入或分布式压缩。
2017-07-26 cs.IT math.IT
Mean-Field Approximation based Scheduling for Broadcast Channels with Massive Receivers
新兴的工业物联网（IIoT）正在推动对通过无线信道向大规模设备提供低延迟服务的需求不断增长。因此，如何保证大量移动用户的服务质量（QoS）成为设想的第六代（6G）网络中具有挑战性的问题。在这样的网络中，延迟最优的无线接入将需要一个联合的信道和队列感知调度，其复杂度随着用户的数量呈指数增长。在本文中，我们采用平均场近似构思一个缓冲区感知的多用户分集或机会接入协议，该协议服务于所有积压的数据包的用户，如果其信道增益超过一个阈值。理论分析和数值结果表明，跨层调度策略不仅具有低复杂度，而且对于大量的设备也是渐近最优的。
2021-11-05 cs.IT eess.SP math.IT
Proportional Fairness in ALOHA Networks with RF Energy Harvesting
在本文中，我们研究无线供电的通信网络，采用时隙ALOHA协议，这是简单的和不协调的网络的首选协议。在能量收集（EH）阶段，基站向EH用户（EHU）广播射频能量。EHU收集广播的能量，并通过在随机接入（RA）阶段中竞争对上行链路信道的接入来使用它将信息发送回基站。为了确保用户之间的公平性，我们提出了一个按比例公平的资源分配计划，利用时隙ALOHA的RA性质。具体而言，假设统计信道状态信息，我们确定在基站的最佳发射功率，EH和RA阶段的最佳持续时间，信道接入概率，和每个EHU的速率。
2018-09-10 cs.IT math.IT
