On Noncoherent Multiple-Antenna Rayleigh Block-Fading Channels at Finite Blocklength
本文针对非相干MIMO瑞利块衰落信道，推导高SNR下的有限块长最大编码速率正态近似，补充现有高计算复杂度的非渐近界，为分集、复用与信道估计开销的权衡分析提供理论基础。
2025-11-18 cs.IT math.IT
VLSF Decoding with Reliability Guarantees over Correlated Noncoherent Fading Channels
Inria（法国国家信息与自动化研究所）；Université de la Polynésie française（法属波利尼西亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Univ. Rennes, INSA, CNRS, IETR UMR 6164（雷恩大学、国立应用科学学院、法国国家科学研究中心、信息电子工程研究所）；Inria, INSA Lyon, CITI Laboratory（法国国家信息与自动化研究所、里昂国立应用科学学院、信息与通信技术创新实验室）
本文研究了在相关非相干衰落信道上变量长度停止反馈码的可靠性保证解码，通过信息密度演变推导出可计算的有限块长上下界，用于分析VLSF解码停止时间并评估衰落相关性的影响。
2026-04-17 cs.IT math.IT
High-SNR Capacity of Wireless Communication Channels in the Noncoherent Setting: A Primer
本文，主要是教程性质，处理的问题，在高信噪比（SNR）政权的衰落信道的容量的特征。我们专注于实际相关的非相干设置，无论是发送器还是接收器都不知道的信道实现，但都知道的信道法。我们提出，在一个直观和方便的形式，两个工具，首先提出的Lapidoth和Moser（2003年），具有根本重要性的高信噪比容量分析：对偶方法和逃逸到无穷大的容量实现分布的属性。此外，我们应用这些工具来完善一些以前出现在文献中的结果，并简化相应的证明。
2011-05-06 cs.IT math.IT
The Noncoherent Rician Fading Channel -- Part II : Spectral Efficiency in the Low-Power Regime
考虑离散时间无记忆莱斯衰落信道上的信息传输，其中接收机和发射机都不知道衰落系数。当输入具有有限的峰值时，在低功率状态下检查频谱效率/比特能量折衷。它示出，如果施加四阶矩输入约束或输入峰均功率比是有限的，然后在平均功率受限的信道中观察到的行为相比，最小比特能量并不总是在零频谱效率实现。当存在不随平均功率变化的固定峰值限制时，低功率性能也被表征。提出了一种新的信令方案，覆盖相移键控的开关键控，并被证明是最佳的低功耗制度的效率。
2005-01-24 cs.IT math.IT
A Lower Bound on the Noncoherent Capacity Pre-log for the MIMO Channel with Temporally Correlated Fading
我们推导出一个时间相关的瑞利块衰落多输入多输出（MIMO）信道的容量pre-log的下界与T发射天线和R接收天线在非相干设置（没有先验信道知识的发射机和接收机）。在该模型中，衰落过程在长度为L的块之间独立地变化，并且在每个发射-接收天线对的每个块内与对应的相关矩阵的给定秩Q在时间上相关。我们的结果表明，对于几乎所有的着色矩阵的时间相关性模型的选择，前日志可以下限T（1-1/L），T <=（L-1）/Q，如果R是足够大的。广泛使用的恒定块衰落模型等效于Q = 1的时间相关块衰落模型，用于当每个发射-接收天线对的时间相关性相同时的特殊情况，这在实践中不太可能被观察到。对于恒定块衰落模型，容量前对数由T（1-T/L）给出，其小于我们对于Q = 1的情况的下限。因此，我们的结果表明，恒定块衰落模型的假设导致了容量前日志的悲观结果。
2013-02-11 cs.IT math.IT
Generic Correlation Increases Noncoherent MIMO Capacity
本文研究了MIMO瑞利块衰落信道在非相干环境下的高信噪比容量，在这种环境下，发送端和接收端都没有先验的信道状态信息。我们表明，当接收天线的数量足够大，每个块内的时间相关性是“通用的”（在干扰对齐文献中使用的意义），容量pre-log由T（1-1/N）T<N，其中T表示发射天线的数量和N表示块的长度。与广泛使用的恒定块衰落信道（其中每个块内的衰落是恒定的）的比较表明，对于大的块长度，通用相关性将容量预对数增加约四倍。
2013-06-05 cs.IT math.IT
The Noncoherent Rician Fading Channel -- Part I : Structure of the Capacity-Achieving Input
考虑离散时间无记忆莱斯衰落信道上的信息传输，其中接收机和发射机都不知道衰落系数。首先，当输入被约束为具有有限的峰值时，通过施加四阶矩或峰值约束来研究实现容量的输入信号的结构。当输入受到二阶和四阶矩的限制，它表明，实现容量的输入幅度分布是离散的，在低功率政权的有限数量的质量点。当只有峰值功率约束时，在整个SNR范围内证明了用于最佳幅度的类似离散结构。分析了相位噪声信道模型下的Rician衰落，其中镜面分量存在相位不确定性。对于这个模型，它示出，只有一个平均功率约束，实现容量的输入幅度是离散的有限数量的水平。对于经典的平均功率受限莱斯衰落信道，证明了最优输入幅度分布具有有界支持。
2005-01-24 cs.IT math.IT
On the Sensitivity of Noncoherent Capacity to the Channel Model
平稳离散时间衰落信道的非相干容量对信道模型的细节非常敏感。更具体地，衰落过程的功率谱密度为非零的谐波集合的测量确定容量在SNR上是按比例增长还是比按比例增长慢。一个工程相关的问题是表征SNR值，在该SNR值处，该灵敏度开始起作用。在本文中，我们考虑一般类的连续时间瑞利衰落信道，满足广义平稳不相关散射（WSSUS）的假设，此外，欠扩展。对于这一类的信道，我们表明，非相干容量接近AWGN容量的实际利益的所有SNR值，独立的散射函数是否是companimously支持与否。作为我们的分析的副产品，我们得到了一个信息理论的正交频分复用系统的脉冲设计准则。
2009-05-05 cs.IT math.IT
Short Packets over Block-Memoryless Fading Channels: Pilot-Assisted or Noncoherent Transmission?
我们提出了非渐近的上限和下限的最大编码速率时，可实现传输短数据包在莱斯无记忆块衰落信道的数据包错误概率的给定要求。我们专注于实际相关的情况下，没有\emph{a priori}信道状态信息可在发射机和接收机。建立在最小-最大逆的上限相比，两个下限：第一个依赖于一个非相干传输策略，其中的衰落信道不明确估计在接收机;第二个采用导频辅助传输（PAT），其次是最大似然信道估计和缩放失配最近邻解码在接收机。我们的界限是紧到足以揭开最佳数量的分集分支，一个数据包应该跨越，使每比特所需的能量，以实现一个目标的数据包错误概率最小化，对于一个给定的约束的码率和数据包的大小。此外，边界揭示了非相干传输比PAT更节能，即使当导频符号的数量和它们的功率被优化时。例如，对于在块大小等于$8$符号的块衰落信道上使用速率为$0.48$比特/信道使用的信道码来发送$168$符号的编码分组的情况，PAT需要每信息比特额外的$1.2$ dB能量，以实现与适当设计的非相干传输方案相比为$10^{-3}$的分组差错概率。最后，我们设计了一个PAT计划的基础上打孔咬尾准循环码和有序统计解码，其性能接近（$1$ dB差距在$10^{-3}$分组错误概率），我们的PAT下界预测。这表明，PAT下限提供了有用的指导方针，实际PAT计划的设计。
2017-12-18 cs.IT math.IT
Noncoherent ISAC over Block-Fading Channels: Asymptotic Performance Analysis
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
研究严格非相干条件下集成感知与通信（ISAC）系统的极限性能和最优信号分布设计，在高SNR下提出感知诱导速率损失度量并优化空间功率分配，在低SNR下发现感知与通信目标可完美对齐。
2026-06-15 cs.IT math.IT
Oversampling Increases the Pre-Log of Noncoherent Rayleigh Fading Channels
我们分析了连续时间，时间选择性，瑞利块衰落信道的容量在高信噪比（SNR）制度。假设衰落过程在每个块内是固定的，并且从块到块独立地改变;此外，其实现对于发射机和接收机是未知的（非相干设置）。分析该信道容量的常用方法是假设接收机执行匹配滤波，然后以符号率进行采样（符号匹配滤波）。这产生离散时间信道，其中每个传输的符号对应于一个输出样本。Liang和Veeravalli（2004）表明，该离散时间信道的容量随着SNR而几何地增长，其中容量pre-log等于$1-{Q}/{N}$。这里，$N$是在一个衰落块内发送的符号的数量，并且$Q$是每个衰落块内的离散时间信道增益的协方差矩阵的秩。在本文中，我们表明，符号匹配滤波是不是一个容量实现战略的基础连续时间信道。具体来说，我们分析了通过对连续时间信道输出进行过采样而获得的离散时间信道的容量前对数，即，通过比符号速率更快地采样它。我们证明，通过过采样的一个因素两个得到一个容量前日志，至少是大的$1-1/N$。由于对应于符号速率采样的容量预对数是$1-Q/N$，我们的结果确实意味着符号匹配滤波在高SNR下不能实现容量。
2014-08-04 cs.IT math.IT
On the Generalized Degrees of Freedom of Noncoherent Interference Channel
研究了相干时间为T个符号周期、衰落统计量为对称的块衰落非相干2用户干扰信道的广义自由度。我们证明了一个自然的训练为基础的计划，非相干IC，是次优的几个制度。我们研究和分析了几个替代方案：第一个是一个新的非相干方案使用率分裂。我们还考虑了一个方案，将干扰噪声（TIN）和时分复用（TDM）计划。我们表明，一个标准的训练为基础的计划，非相干IC优于这些计划之一，在几个制度：我们的研究结果表明，在非常弱的干扰制度，TIN计划是最好的;在强干扰制度，TDM计划和非相干速率分裂计划提供更好的性能;在其他情况下，无论是TIN，TDM或非相干速率分裂计划可以首选。我们还研究了带反馈的非相干集成电路，并提出了另一种非相干速率分裂方案。再次反馈的情况下，我们的研究结果表明，一个自然的训练为基础的计划可以优于其他计划。
2021-05-10 cs.IT math.IT
Optimal Constellations for the Low SNR Noncoherent MIMO Block Rayleigh Fading Channel
当每个自由度的信噪比（SNR）较低时，考虑了离散输入/连续输出非相干多输入多输出（MIMO）瑞利块衰落信道中的可靠通信。提出并解决了两个关键问题，以获得最佳的离散输入。在这两个问题中，输入星座的每个空时时隙的平均和峰值功率受到约束。在第一个问题中，输入星座的峰值功率与平均功率比（PPAPR）保持固定，而在第二个问题中，峰值功率独立于平均功率而固定。在第一个PPAPR约束问题中，互信息，其增长为O（SNR ^2），最大化到SNR的二阶。在第二个峰值约束问题中，其中互信息表现为O（SNR），明确表征了直到一阶最优的星座结构，或者等效地，最小化能量/比特的星座结构。此外，在一阶最优的星座中，表征了使互信息最大化到二阶或等效地宽带斜率的星座。在PPAPR约束和峰值约束问题中，最优星座以封闭形式作为非凸优化的解获得，有趣的是，它们被发现是相同的。由于其特殊的结构，通常的解决方案被称为空时正交秩一调制（STORM）。在这两个问题中，可以看出，STORM提供了非相干MIMO容量的行为的尖锐表征。
2008-09-22 cs.IT math.IT
A Simple Lower Bound on the Noncoherent Capacity of Highly Underspread Fading Channels
如果通信信道的相干时间大于它们的延迟扩展，则它们被称为欠扩展。在这种情况下，它可以表明，在无限带宽限制的信息容量趋向于与完美的接收机信道状态信息（CSI）的信道。本文提出了一个有限带宽的信道容量的下限，表示在一个形式，这是数学上优雅，计算简单。边界方法利用了大多数实际信道是高度欠扩展的事实;并且通常比信道时间变化更了解它们的冲激响应。在正交频分复用系统模型中，通过为短于信道相干时间的各个时间块找到可实现的速率，容量是有下限的。一个高度欠扩展的信道特别感兴趣的是车载信道，并给出了一个数值例子来验证的容量确实是近似的信道与完美的接收机CSI。由此产生的下限被证明是更紧密的比那些以前派生的。
2014-06-23 cs.IT math.IT
Capacity Pre-Log of SIMO Correlated Block-Fading Channels
我们建立了时间相关块衰落单输入多输出（SIMO）信道的非相干容量前对数的上界。该上限与Riegler等人（2011）最近报告的下限相匹配，因此，只要信道协方差矩阵满足温和的技术条件，就可以得到SIMO非相干容量预对数的完整表征。这个结果允许一个确定的接收天线的最佳数量被用来最大化的容量pre-log对于一个给定的块长度和一个给定的秩的信道协方差矩阵。
2011-09-13 cs.IT math.IT
Analysis of 1-bit Output Noncoherent Fading Channels in the Low SNR Regime
我们考虑一般的多天线衰落信道与粗量化的输出，其中的信道是未知的发射机和接收机。这种分析是感兴趣的传感器网络通信的背景下，低功耗和低成本的关键要求（例如，标准IEEE 802.15.4应用程序）。这也是由高度能量受限的通信设备驱动的，其中采样信号可能比处理或传输信号消耗更多的能量。因此，用于此类应用的模数转换器（ADC）应该是低分辨率的，以降低其成本和功耗。在本文中，我们考虑的极端情况下，只有1位ADC的每个接收信号分量。我们推导出的互信息的平均和峰值功率约束下的信号噪声比（SNR）的二阶渐近性，并研究量化的影响。我们表明，高达二阶的SNR，互信息的系统与两个级别（符号）的输出信号，仅采用了几乎1.96 dB的功率惩罚因子相比，系统具有无限的分辨率为所有渠道的实际利益。这推广了最近的结果相干的情况下。
2010-10-26 cs.IT math.IT
Noncoherent Capacity of Underspread Fading Channels
我们推导出广义平稳不相关散射（WSSUS）信道的非相干容量的界限，这些信道在时间和频率上都是选择性的，并且是欠扩展的，即，信道的延迟扩展和多普勒扩展的乘积很小。对于在时间和频率上受到峰值约束的输入信号，我们获得了容量的上界和下界，这些上界和下界在信道的散射函数中是明确的，对于大范围的带宽是准确的，并且允许粗略地识别作为峰值功率和信道的散射函数的函数的容量最优带宽。我们还得到了一个封闭形式的表达的一阶泰勒级数展开的容量在大带宽的限制，并表明我们的界限是紧的宽带制度。对于输入信号的峰值约束的时间（因此，允许在频率峰值），我们提供了上限和下限的无限带宽的能力，并找到情况下，当边界重合和无限带宽的能力是其特征在于完全。我们的下界与Viterbi（1967）的一个结果密切相关。本文的分析是基于离散时间离散频率近似的WSSUS时间和频率选择性信道。这种离散化明确地考虑了下扩属性，这是满足几乎所有的无线通信信道。
2008-04-10 cs.IT math.IT
Energy-based Modulation for Noncoherent Massive SIMO Systems
考虑了具有单个天线发射机和具有大量天线的单个接收机的上行链路系统。我们提出了一种基于能量检测的单发非相干通信方案，它不使用瞬时信道状态信息（CSI），而是只使用信道统计信息。所建议的系统使用调制关于符号的功率的信息的发射机，以及仅测量天线上的平均能量的接收机。我们提出的星座设计是渐近最佳的符号出错率（SER）与天线数量的增加，任何有限的信号噪声比（SNR）在接收机，根据不同的假设上的可用性的CSI统计（确切的信道衰落分布或信道衰落分布的前几个时刻）。我们还考虑的情况下，不完善的知识的信道统计和详细描述的情况下，当有界的不确定性的时刻的衰落分布。我们给出了这些设计在典型场景中所实现的SER性能的数值结果，并发现它们可能优于现有的非相干星座，例如，传统的幅移键控（ASK）和基于导频的方案，例如，脉冲幅度调制（PAM）。我们还观察到，一个特定的信道分布的优化星座使得它非常敏感的信道统计的不确定性。特别地，基于乐观信道条件的星座设计可能导致在实现的符号出错率方面的显著性能降级。
2015-07-17 cs.IT math.IT
Noncoherent LDPC-Coded Physical-Layer Network Coding using Multitone FSK
提出了一种非相干双向中继系统，该系统采用物理层网络编码，在衰落信道中比传统中继系统提高了吞吐量。使用多音频移键控（FSK）实现节能非相干操作。一种新的软输出解调器的中继，并找到相应的可实现的交换率瑞利衰落和AWGN信道。比特-出错率性能接近可实现的速率实现使用容量接近信道码和接收机架构，迭代之间的解调和信道解码。执行迭代解码，将信息从信道解码器反馈到解调器。此外，通过对LDPC码的优化，使系统的误码性能更接近于可达到的速率。通过增加调制阶数获得的能量效率改进对于所提出的物理层网络编码方案比对于常规点对点系统更显著。使用优化的LDPC码，比特-出错率性能比广泛已知的标准化LDPC码提高多达1.1dB，并且达到对应于可实现速率的极限的0.7dB以内。在整个工作中，物理层网络编码的性能相比，传统的网络编码。当使用非相干FSK时，物理层网络编码能够实现更高的可实现速率，并且传统网络编码在低速率下表现出更好的能量效率。
2018-01-31 cs.IT math.IT
On Communication over Unknown Sparse Frequency-Selective Block-Fading Channels
本文考虑离散时间信道的可靠通信问题，信道的冲激响应具有长度$L$和精确的$S\leq L$非零系数，其支持度和系数在$N>L$信道使用的块上保持固定，但在块与块之间独立地变化。这里，假设信道的支持和系数实现都是未知的，尽管它们的统计是已知的。假设高斯非零系数和噪声，并专注于高信噪比制度，它首先表明，遍历非相干信道容量具有前对数因子$1-\frac{S}{N}$的任何$L$。然后，它示出，根据容量预对数因子的速率与任意小的错误概率进行通信，它足以使用导频辅助正交频分复用（OFDM）与$S$导频每个衰落块，结合适当的非相干解码器。由于可扩展性的结果是证明使用非相干解码器的衰落块$K$的数量呈指数增长的复杂性，一个更简单的解码器，基于$S+1$导频，也提出了。其$ε$ -可实现的速率被示出为具有等于$1-\frac{S+1}{N}$的前对数因子，其中先前考虑的信道，而其可实现的速率被示出为具有前对数因子$1-\frac{S+1}{N}$，当块衰落信道的支持随时间保持固定时。
2011-06-27 cs.IT math.IT
Low-complexity Detection for Noncoherent Massive MIMO Communications
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)（加泰罗尼亚理工大学）
研究非相干大规模MIMO上行通信中的低复杂度检测方法，利用空间平稳性在Karhunen-Loève域推导出近似最大似然检测的接收机。
2026-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Fundamental Limits of Noncoherent Massive Random Access Networks
本文研究非相干大规模随机接入蜂窝网络的容量极限，推导严格界，揭示干扰衰落衰减速度决定容量是否有界，并采用突发信令证明无界情形。
2025-09-25 cs.IT math.IT
Achievable Rates over Doubly Selective Rician-Fading Channels under Peak-Power Constraint
本文的目的是获得一个更好的知识，可达到的数据率在非相干莱斯衰落信道的时间和频率记忆。我们假设输入信号的平均功率和峰值功率都是有限的，并且峰值功率限制应用于时域。该速率的表达式基于假设独立且相同分布的输入数据符号的互信息的下限。下限表示为两项之差。第一项是相干信道的信息速率，其具有由峰值功率限制产生的加权信噪比。第二项是惩罚项，在信道的多普勒频谱中是明确的，其捕获由非相干设置引起的信道不确定性的效果。信道参数，如延迟和多普勒扩展，对信息速率的影响进行了讨论，并在一个实验的莱斯信道调查在水声环境中的数值应用。
2012-07-12 cs.IT math.IT
Generalized Degrees of Freedom of Noncoherent Diamond Networks
本文研究了具有非对称链路强度分布的块衰落非相干菱形（平行中继）无线网络的广义自由度（gDoF），相干时间为T符号长度.我们首先推导出该信道的外部边界，然后推导出该外部边界的最佳信令结构。使用最佳信令结构，我们解决了其gDoF方面的外边界优化问题。利用我们的外部约束信号解决方案的见解，我们设计了一个可扩展性策略的基础上，我们称之为火车规模的量化映射转发（TS-QMF）的新方案。这在从源到中继的链路中使用训练，在中继处结合非基于训练的方案进行缩放和量化。我们展示了该方案的最优性，就gDoF的外边界而言。在非相干点对点多输入多输出（MIMO）信道中，其中衰落信道对发射机和接收机是未知的，Zheng和Tse通过证明并非所有可用的天线都可以使用，揭示了通信和信道学习之间的重要权衡，因为学习所有信道参数是次优的。我们在本文中的钻石网络的结果表明，在某些制度的最佳方案使用一个子网络，展示了信道学习和通信之间的权衡。在某些情况下，进行中继选择是gDoF最优的，即使用网络的一部分。在其他制度，即使是必要的，以使用整个网络，它是次优学习的信道状态的所有链接在网络中，即，传统的基于训练的计划是次优的，在这些制度。
2020-02-19 cs.IT math.IT
Noncoherent Relaying in Energy Harvesting Communication Systems
在能量收集（EH）中继网络中，相干通信需要精确估计/跟踪瞬时信道状态信息（CSI），这需要消耗额外的功率。作为一种补救措施，我们提出了两个非相干EH中继协议的基础上放大转发（AF）中继，即功率分裂非相干AF（PS-NcAF）和时间切换非相干AF（TS-NcAF），这不需要任何瞬时CSI。我们开发了一个非相干的框架，同时无线信息和电力传输（SWIPT），拥抱PS-NcAF和TS-NcAF在一个统一的形式。对于任意M进制非相干频移键控（FSK）和差分相移键控（DPSK），我们推导出最大似然检测器（MLD）的PS-NcAF和TS-NcAF在一个统一的形式，其中涉及积分评估，但作为最佳性能基准。为了避免昂贵的积分计算，我们提出了一个封闭形式的检测器使用高斯-勒让德近似，它实现了几乎相同的性能MLD，但在大大降低复杂性。这些基于EH的非相干检测器在瑞利衰落中实现全分集。数值结果表明，我们提出的PS-NcAF和TS-NcAF可以优于传统的电网供电的中继系统在相同的总功率约束。得到了对实际SWIPT中继系统设计有用的各种见解。有趣的是，PS-NcAF在单中继情况下优于TS-NcAF，而TS-NcAF在多中继情况下优于PS-NcAF。
2015-06-12 cs.IT math.IT
Achievability of Nonlinear Degrees of Freedom in Correlatively Changing Fading Channels
提出了一种在时变衰落信道中实现非相干通信的新方法。在这种方法中，输入信号空间和输出信号空间的相关变化的衰落信道之间的关系被证明是一个非线性映射之间的流形的不同维度。研究这个映射，它表明，使用非线性解码算法的单输入多输出（SIMO）和多输入多输出（MIMO）系统，额外的自由度（DOF）的数量是可用的。我们称之为非线性自由度。
2014-01-09 cs.IT math.IT
One-Bit Quantizers for Fading Channels
本文研究了在离散时间平均功率受限瑞利衰落信道的输出端采用一比特量化器时的信道容量。我们专注于低信噪比制度，在非常低的频谱效率发生通信，如在扩频和超宽带通信。我们证明，在这种制度下，最好的一位量化器不减少的渐近容量的相干信道，但它确实减少了非相干信道。
2011-12-22 cs.IT math.IT
Bounds on the capacity of OFDM underspread frequency selective fading channels
近年来，在缺乏信道先验知识（非相干信道）的情况下，信道容量的分析得到了越来越多的关注，但对于一般情况，它仍然是未知的。在本文中，我们推导出的能力的非相干，欠扩展复高斯，正交频分复用（OFDM），广义平稳信道与不相关散射（WSSUS），峰值功率约束下或约束下的第二和第四时刻的发送信号。这些界限的特点是，只有系统的信噪比（SNR）和一个新定义的量称为有效的相干时间。有效相干时间的分析表明，它可以被解释为块衰落模型中的块的长度，其中具有相同SNR的系统将实现与所分析的信道中相同的容量。不同于常用的相干时间定义，它表明，有效的相干时间取决于SNR，并且是它的非增函数。我们表明，对于低SNR的容量是成正比的有效相干时间，而对于较高的SNR的相干信道容量可以实现提供的有效相干时间是足够大的。
2011-07-04 cs.IT math.IT
A New Noncoherent Gaussian Signaling Scheme for Low Probability of Detection Communications
我们提出了一种新的，高斯信令机制的低检测概率（LPD）通信系统，无论是单天线或多天线。该新方案旨在允许高斯分布信号的非相干检测，从而使LPD通信能够使用在时域和频域中遵循复高斯分布的信号。通过仿真表明，该方案实现了更好的性能比一个可比较的传统方案在整个SNR区域，与优势变得更加显着的情况下，具有较低的开销。
2023-01-08 cs.IT eess.SP math.IT
LDPC Code Design for Noncoherent Physical Layer Network Coding
本文研究了在采用非相干FSK调制的物理层网络编码双向中继信道中优化LDPC码的问题。通过基于EXIT的Tanner图变量节点度分布优化，提高了多址接入阶段中继节点信道解码的误码率性能。从DVB-S2和WiMAX标准中提取的代码被用作设计和性能比较的基础。优化后的码保持了标准码的计算复杂性特性，保留了扩展的不规则重复累积（eIRA）。中继接收机性能的优化考虑两个调制阶数M = {4，8}使用迭代解码，其中解码器和解调器通过交换信息来细化信道估计。代码优化过程产生独特的优化代码的调制阶数和可用的信道状态信息的每种情况下。在平坦瑞利衰落信道中，采用蒙特卡罗仿真方法对标准码和优化码的性能进行了测量，并根据系统参数的不同，证明了其出错率提高了1.2 dB。
2015-02-20 cs.IT math.IT
On The Capacity of Low-Rank Dyadic Fading Channels in the Low-SNR Regime
该研究刻画低信噪比下低秩二元衰落信道容量，发现较高衰落严重程度反而提升容量，并推导出容量与衰落参数乘积成反比的关键结果。
2024-02-09 cs.IT math.IT
How Good is Phase-Shift Keying for Peak-Limited Rayleigh Fading Channels in the Low-SNR Regime?
研究了在无信道状态信息（CSI）的频率非选择性瑞利衰落信道中，相移键控（PSK）的可达信息速率。衰落过程具有一般的时间相关性，其特征在于其谱密度函数。我们考虑离散时间和连续时间的信道，并找到它们的渐近在低信号噪声比（SNR）。与已知的峰值约束下的容量上限相比，这些渐近性通常导致在低SNR制度的慢时变衰落信道的速率损失可以忽略不计。我们进一步专注于高斯-马尔可夫和克拉克衰落模型的案例研究。
2005-08-27 cs.IT math.IT
An Addendum to "How Good is PSK for Peak-Limited Fading Channels in the Low-SNR Regime?"
通过\cite{zhang07:it}中的递归训练方案，证明了$R_\mathrm{rt}$对于一般广义平稳和遍历瑞利衰落过程的可操作性。
2008-01-08 cs.IT math.IT
Nearest Neighbour Decoding with Pilot-Assisted Channel Estimation for Fading Multiple-Access Channels
我们研究了一个非相干多输入多输出（MIMO）衰落多址信道（MAC），其中的发射机和接收机都知道的衰落的统计，但不是它的实现。我们分析的速率区域，可实现与最近邻解码和导频辅助信道估计，并确定相应的前对数区域，这是定义为限制比率的速率区域的SNR的对数的SNR趋于无穷大。
2012-01-16 cs.IT math.IT
On the Low SNR Capacity of Maximum Ratio Combining over Rician Fading Channels with Full Channel State Information
在这封信中，我们研究了最大比合并（MRC）莱斯衰落信道的遍历容量与完整的信道状态信息（CSI）在发送端和接收端。我们专注于低信噪比（SNR）制度，我们表明，容量的规模为（L Ω/（K+L））SNR log（1/SNR），其中Ω是每个分支的预期信道增益，K是莱斯衰落因子，L是分集分支的数量。我们表明，在发射机的一位CSI反馈是足够的，以实现这种能力，使用开关功率控制方案。我们的框架可以被看作是最近建立的结果在低信噪比制度的衰落信道容量特性的概括。
2013-01-04 cs.IT math.IT
Optimal Multi-Level ASK Modulations for RIS-Assisted Communications with Energy-Based Noncoherent Reception
本文研究了RIS辅助非相干SISO系统中单边和双边ASK调制性能，提出基于能量的接收机结构和优化框架以最小化SER，并开发算法获取不同信道统计场景下的最优ASK，数值评估证明高SNR下其优于传统等间距ASK。
2024-12-23 cs.IT eess.SP math.IT
An Iterative Noncoherent Relay Receiver for the Two-way Relay Channel
物理层网络编码通过允许多个源终端同时向中继传输来提高双向中继信道的吞吐量。然而，在中继站处对准多个接收信号的相位通常是不可行的，这激发了对非相干解决方案的探索。在本文中，Turbo编码的正交多音频移键控（FSK）被认为是双向中继信道。与模拟网络编码相比，所考虑的系统是数字网络编码的实例;即，中继器解码网络码字并转发重新编码的版本。非相干数字网络编码的关键是中继接收机的实现，这是本文的主要重点。本文推导的中继接收机支持2的幂次的任意调制阶数，并且具有从turbo信道解码器到解调器的先验信息的迭代反馈;即，它使用具有迭代解码的比特交织编码调制（BICM-ID）。通过误码率仿真和容量分析，研究了接收机在瑞利衰落信道中的性能。结果表明，BICM-ID接收器相比于非迭代接收器实现方式提高了0.5-0.9 dB的能量效率。
2013-02-26 cs.IT math.IT
Error Probability Analysis of Peaky Signaling over Fading Channels
本文分析了在相干和非相干衰落信道下，高峰均功率比信令策略的性能。两个最近提出的调制方案，即开关二进制相移键控和开关四进制相移键控，被认为是。对于这些调制格式，在检测器中使用的最佳决策规则被确定，并获得错误概率的解析表达式。数值技术被用来计算错误概率。结论是，对于给定的功率水平，增加信号的峰值导致降低的出错率，从而提高能量效率。
2007-05-01 cs.IT math.IT
On the Low SNR Capacity of Peak-Limited Non-Coherent Fading Channels with Memory
在渐近弱信号条件下，研究了峰值功率约束下具有记忆性的非相干平稳高斯衰落信道的容量。假设发射机和接收机都知道衰落规律，但都不知道衰落的实现。一个连接被证明之间的渐近行为的信道容量在这个制度和预测误差的渐近行为在预测衰落过程中产生的非常嘈杂的观察其过去。这种联系可以被看作是Lapidoth & Moser和Lapidoth最近的结果的低信噪比（SNR）模拟，该结果证明了高SNR容量增长与无噪声或几乎无噪声的预测误差之间的联系。我们区分两类衰退定律：“缓慢遗忘”和“快速遗忘”。对于前一类中的信道，低SNR容量由IID输入实现，而在后一类中，这样的输入通常是次优的。相反，渐近容量可以通过具有IID相位但块恒定幅度的输入来接近。
2006-04-07 cs.IT math.IT
Bounds on the Capacity of the Blockwise Noncoherent APSK-AWGN Channels
研究了在加性高斯白噪声（AWGN）信道中引入未知载波相位旋转的M进制幅度相移键控（M-APSK）的容量。相位在L个符号的块上保持恒定，并且它与块无关。为了设计具有等概率符号的码，假设均匀分布的信道输入。基于Peleg和Shamai关于M进制相移键控（M-PSK）调制的结果，推导出了易于计算的M-APSK有效容量的上下界。对于中等的M和L以及宽范围的信噪比（SNR），界限接近在一起。如在M-PSK调制的情况下，对于大L，接近相干容量。
2005-08-04 cs.IT math.IT
Capacity Pre-Log of Noncoherent SIMO Channels via Hironaka's Theorem
在非相干环境下，我们找到了时间相关的Rayleigh块衰落SIMO信道的容量预对数。众所周知，对于块长度L和信道协方差矩阵的秩等于Q，SISO情况下的容量pre-log由1-Q/L给出。在这里，Q/L可以解释为通道不确定性引起的预日志惩罚。我们的主要结果表明，通过增加只有一个接收天线，这种惩罚可以减少到1/L，因此，可以使消失在大L的限制，即使Q/L保持不变，L走向无穷大。直观地，即使发射天线和两个接收天线之间的SISO信道在统计上是独立的，发射信号也在第二接收天线的对应接收信号之间引起足够的统计相关性，以能够解决与第一接收天线的信道相关联的不确定性，从而使整个系统看起来是相干的。我们的主要定理的证明是基于一个深刻的结果，从代数几何称为广中定理的决议奇异。
2013-03-02 cs.IT math.IT
On Multipath Fading Channels at High SNR
本文研究离散时间多径衰落信道的容量。假设路径的数量是有限的，即，通道输出受当前通道输入和L个先前通道输入的影响。一个非相干信道模型被认为是发射机和接收机都不认识的衰落的实现，但都知道它的统计。重点是高信噪比（SNR）下的容量。特别是，容量预loglog-定义为限制比的容量loglog SNR的SNR趋于无穷大-进行了研究。它示出，不管路径的数量L，容量pre-loglog是1。
2008-05-01 cs.IT math.IT
Gaussian Fading Is the Worst Fading
研究了具有记忆的峰值功率受限、单天线、非相干、平坦衰落信道的容量。重点是容量预日志，即，在信道容量与信噪比（SNR）的对数的限制比上，因为SNR趋于无穷大。结果表明，在给定谱分布函数的平稳遍历衰落过程中，高斯过程产生的前对数最小，且其规律在零点处没有质量点。假设衰落过程的定律在零处没有质量点是必要的，因为存在平稳和遍历衰落过程，其定律在零处有质量点，并且产生比等谱分布函数的高斯过程更小的前对数。我们的结果扩展到多输入单输出衰落信道的记忆。
2009-02-19 cs.IT math.IT
High SNR BER Comparison of Coherent and Differentially Coherent Modulation Schemes in Lognormal Fading Channels
利用辅助随机变量技术，我们证明了二进制差分相移键控和二进制相移键控具有相同的渐近比特出错率性能在对数正态衰落信道。我们还表明，差分四相相移键控比四相相移键控在高信噪比制度的对数正态衰落信道差2.32 dB。
2014-07-26 cs.IT math.IT
Outage Capacity of the Fading Relay Channel in the Low SNR Regime
在慢衰落场景中，节点之间的合作可以增加通信的分集量。通过分析慢衰落中继信道的中断容量，我们研究了在这种情况下的性能极限。我们的重点是低信噪比和低中断概率制度，衰落的不利影响是最大的，但合作的潜在收益。我们表明，虽然标准的放大转发协议在这种情况下表现非常差，但我们称之为突发放大转发协议的修改版本是最佳的，并实现了网络的中断容量。此外，这种性能可以在接收机处没有先验信道知识的情况下实现。相比之下，解码转发协议在这种情况下是严格次优的。我们的结果直接产生单位能量的衰落中继信道的中断容量。
2006-02-14 cs.IT math.IT
On Multipath Fading Channels at High SNR
本文研究了多径衰落信道的容量。一个非相干信道模型被认为是，无论是发射机还是接收机是认识的路径增益的实现，但都认识到他们的统计。结果表明，如果延迟扩展是大的意义上说，路径增益的方差呈指数衰减或更慢，那么容量是有界的信噪比（SNR）。对于这样的信道，容量不会随着SNR趋于无穷大而趋于无穷大。相比之下，如果路径增益的方差比指数衰减得更快，则容量在SNR中是无界的。它进一步表明，如果路径的数量是有限的，然后在高信噪比容量增长的SNR的两倍，和容量pre-loglog，定义为限制比的容量log（log（SNR））作为SNR趋于无穷大，是1的路径的数量无关。
2009-01-05 cs.IT math.IT
Queueing Analysis for Block Fading Rayleigh Channels in the Low SNR Regime
无线衰落信道同时受到信道衰落和加性高斯白噪声（AWGN）的影响.结果，衰落信道不可能在不使用缓冲器的情况下支持恒定速率的数据流。在本文中，我们考虑在低信噪比（SNR）制度的信息传输在一个无限缓冲区辅助块瑞利衰落信道。我们的特点的信道的传输能力的固定队列长度分布，分组延迟，以及数据率。基于每个块中信道所提供服务的无记忆特性，我们将传输过程表示为离散时间离散状态$D/G/1$调度问题。所得到的结果提供了一个完整的块瑞利衰落信道的特性，并可以扩展到有限缓冲区辅助传输。
2017-12-14 cs.IT math.IT
Grassmannian Constellation Design for Noncoherent MIMO Systems Using Autoencoders
在这封信中，我们提出了一个自动编码器（AE）设计格拉斯曼星座在非相干（NC）多输入多输出（MIMO）系统。为了保证格拉斯曼星座的性质，建议AE构造的传输符号后，酉空时调制。它在训练过程中根据交叉熵惩罚输入和输出符号之间的差异，这被认为是一种通用的优化方法。与非格拉斯曼星座和传统构造的格拉斯曼星座相比，所提出的AE学习的星座在高SNR范围内具有显著的符号出错率（SER）性能增益。所得到的格拉斯曼星座的建议AE实现更高的多样性比非格拉斯曼星座在i.i.d.瑞利信道此外，所提出的方法可以适应不同的信道统计通过训练与相应的信道实现。
2021-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Schur Complement Based Analysis of MIMO Zero-Forcing for Rician Fading
对于具有迫零检测（ZF）的多输入/多输出（MIMO）空间复用，莱斯衰落的信噪比（SNR）分析涉及发送样本相关（Gramian）矩阵的繁琐的非中心Wishart分布（NCWD）。具有\textsl{virtual} CWD的\textsl{approximation}先前为ZF SNR产生近似（虚拟）伽马分布。然而，分析条件合格的SNR分布近似的准确性是未知的。因此，我们一直试图准确地描述莱斯衰落的ZF SNR。我们以前的尝试只成功的唯一Rician衰落流下Rician-瑞利衰落，通过写它作为标量舒尔补（SC）在Gramian。在这里，我们追求一个更一般的，矩阵SC为基础的分析，以表征信噪比时，几个流可能会经历莱斯衰落。一方面，对于全莱斯衰落，SC分布被发现是完全CWD当且仅当信道平均相关\textsl{condition}成立。有趣的是，这种CWD与由\textsl{approximation}引起的\textsl{virtual} CWD相一致。因此，在\textsl{condition}下，实际和虚拟SNR分布一致。另一方面，对于Rician-Rayleigh衰落，矩阵SC分布的特征在于与元素的函数元素的矩阵的行列式，这也产生了一个新的表征ZF信噪比。平均错误概率结果验证了我们的分析与~仿真
2014-09-26 cs.IT math.IT
Wireless networks of bounded capacity
我们考虑一个非相干的无线网络，其中的发射机和接收机是认知的衰落系数的统计，但他们的实现是无知的。我们证明，如果节点不合作，如果他们发送的符号都遵循相同的分布，如果衰落系数的方差呈指数或更慢地衰减，那么信道容量是有界的SNR。这证实了Lozano、Heath和Andrews的类似结果。
2015-07-01 cs.IT math.IT
Error Rate Analysis for Peaky Signaling over Fading Channels
本文分析了在相干和非相干衰落信道下，具有高峰均功率比的信令策略的性能。两种调制方案，即开关相移键控（OOPSK）和开关频移键控（OOFSK），被认为是。最初，分析未编码的系统。对于OOPSK和OOFSK，最佳的检测器结构的确定和错误概率的解析表达式得到任意星座大小。数值技术被用来计算错误概率。它的结论是，增加峰值的信号的结果在降低出错率为一个给定的功率电平，因此等价地提高了能量效率为固定的错误概率。通过分析OOPSK和OOFSK信号的随机编码误差指数，研究了编码性能。
2007-12-19 cs.IT math.IT
Noncoherent Multiuser Massive SIMO for Low-Latency Industrial IoT Communications
在本文中，我们考虑了一个多用户大规模单输入多输出（SIMO）启用工业物联网（IIoT）通信系统。为了减少延迟和开销所造成的信道估计，我们假设，只有大规模的衰落系数是可用的。在接收端采用非相干最大似然（ML）检测器，不需要瞬时信道状态信息（CSI）。对于这样一个大规模的SIMO系统，我们提出了一个新的设计框架，以确保每个发送的信号矩阵可以唯一地确定在无噪声的情况下，在嘈杂的情况下，可靠地估计。其核心思想是在正交幅度调制（QAM）星座的基础上，引入了一个新的概念--可唯一分解的星座群（UDCG）。为了提高平均误差性能时，天线阵列的大小按比例增加，我们提出了一个最大-最小的Kullback-Leibler（KL）距离设计进行优化的发射功率和子星座分配。仿真结果表明，该设计在误码性能上明显优于现有的基于最大最小欧氏距离的方法。此外，我们提出的方法也有一个更好的错误性能比传统的相干迫零（ZF）接收机与正交训练的小区边缘用户。
2019-03-05 cs.IT math.IT
Beamforming Through Reconfigurable Intelligent Surfaces in Single-User MIMO Systems: SNR Distribution and Scaling Laws in the Presence of Channel Fading and Phase Noise
我们考虑一个衰落信道中，多天线发射机与多天线接收机通过可重构智能表面（RIS），这是由$N$可重构被动散射受损的相位噪声通信。发射机处的波束形成向量、接收机处的组合向量以及$N$散射体的相移被优化，以便最大化接收机处的信噪比（SNR）。通过假设瑞利衰落（或视线传播）的发射机RIS链路和瑞利衰落的RIS接收机链路上，我们证明了SNR是一个随机变量，相当于在分布的产品的三个（或两个）独立的随机变量，其分布近似由两个（或一个）伽马随机变量和两个缩放的非中心卡方随机变量的总和。建议的分析框架，使我们能够量化的鲁棒性的RIS辅助传输衰落信道。例如，我们证明了发射机-RIS-接收机信道上经历的衰落量随$N$线性减小。这证明了大尺寸的RISs可以有效地用于使衰落不那么严重并且无线信道更可靠。
2020-05-15 cs.IT math.IT
Low SNR Capacity of Fading Channels -- MIMO and Delay Spread
考虑离散时间瑞利衰落多输入多输出（MIMO）信道，在发送端和接收端没有信道状态信息。假设衰落在时间上是相关的，并且与天线之间无关。峰值和平均发射功率约束被施加在天线上的总和上，或者施加在每个单独的天线上。在这两种情况下，上界和渐近下界，作为信号-噪声比接近零，信道容量。归一化容量的限制下确定的总和功率约束，并为一个子类的信道，为个人的功率约束。这些结果延续到具有延迟扩展（即频率选择性衰落）的SISO信道。
2007-04-26 cs.IT math.IT
