Faster-than-Nyquist Signaling for MIMO Communications
快于奈奎斯特（FTN）信令是一种非正交传输技术，它有可能提供显着的频谱效率的改善。本文研究了FTN信令在频率平坦和频率选择性多输入多输出（MIMO）信道下的容量。我们表明，在时间上的预编码和空间上的注水是实现频率平坦MIMO FTN的容量。对于频率选择性衰落，需要在时间、空间和频率上进行联合注水。
2022-10-07 cs.IT math.IT
Optimal Binary Signaling for a Two Sensor Gaussian MAC Network
针对两传感器高斯多址信道分布式检测系统，提出最优一维星座设计，在个体功率约束下最小化检测错误概率，并证明其优于正交信号。
2024-02-09 cs.IT math.IT
Impact of Spectrum Sharing on the Efficiency of Faster-Than-Nyquist Signaling
提出了在存在来自相邻频带的干扰的情况下用于比奈奎斯特快（FTN）信令的容量计算。结果表明，香农的sinc脉冲最大限度地提高频谱效率的多址信道，其中频谱效率被定义为每赫兹每秒比特的总和速率。使用根升余弦脉冲的比较表明，频谱效率随滚降因子单调下降。在高信噪比下，这些脉冲具有随滚降因子单调增加的附加电容间隙。
2014-01-28 cs.IT math.IT
Low-Complexity Detection of M-ary PSK Faster-than-Nyquist Signaling
快于奈奎斯特（Faster-than-Nyquist，FTN）信令是一种很有前途的非正交物理层传输技术，可以提高未来通信系统的频谱效率，但代价是符号间干扰（ISI）。在本文中，我们调查的检测问题的FTN信令和制定的序列估计问题的任何$M$进制相移键控（PSK）FTN信令作为一个优化问题，原来是非凸和非确定性的多项式时间（NP）-难以解决。我们提出了一种新的算法，从半定松弛（SDR）和高斯随机化的概念的基础上，检测任何$M$ -ary PSK FTN信令在多项式时间复杂度的星座大小$M$或ISI长度无关。仿真结果表明，该算法在性能和计算复杂性之间取得了较好的平衡。此外，结果表明，所提出的算法在提高频谱效率相比，奈奎斯特信令和国家的最先进的计划，从文献中的优点。特别地，当在相同的出错率和信噪比下与奈奎斯特信令相比时，我们的方案在滚降因子为0.3时提供了大约$17\%$的频谱效率增加。
2019-04-13 cs.IT math.IT
OTFS Signaling for Uplink NOMA of Heterogeneous Mobility Users
我们研究了编码的上行链路非正交多址接入（NOMA）配置，在该配置中，同信道用户组根据正交时频空间（OTFS）进行调制。我们利用OTFS的特点，实现NOMA频谱共享的延迟多普勒域之间的固定和移动用户。本文提出了一种基于连续干扰消除（SIC）原理的高效迭代Turbo接收机，以克服同信道干扰（CCI）。本文提出了两种Turbo码检测算法：线性最小均方误差正交近似消息传递（OAMP-LMMSE）和期望传播高斯近似消息传递（GAMP-EP）。交互式OAMP-LMMSE检测器和GAMP-EP检测器分别被分配用于固定和移动用户的接收。我们分析了我们提出的迭代SIC Turbo接收机的收敛性能，利用定制的外部信息传输（EXIT）图和简化相应的检测器算法，以进一步降低接收机的复杂度。我们提出的迭代SIC Turbo接收机表现出比现有接收机性能的改善和对不完美的SIC过程和信道状态信息的不确定性的鲁棒性。
2021-02-09 cs.IT eess.SP math.IT
On The Efficiency of Widely Linear Precoding and Symbol Extension in Cellular Uplink
我们研究高斯广泛的线性预编码被称为不适当的高斯信令的蜂窝上行链路与小区间干扰，称为干扰多址信道（IMAC）。该传输方案通过不同地处理复高斯信号的实部和虚部来提供额外的自由度。由于目前的标准主要利用线性波束形成的波形生成，我们强调了广泛的线性波束形成的好处，在多个时间维度（符号扩展的时间）的IMAC。该方案实现了显着更高的信息速率相比，传统的适当的高斯信令在传输阶段的额外的复杂性为代价。研究了速率约束下的和功率最小化问题。该问题是一个凹函数差分（DC）程序，因此是一个非凸问题。通过数值模拟，我们观察到不适当的高斯信令的好处，以及符号扩展的功耗为单天线和多天线基站。有趣的是，我们观察到，在强干扰的情况下，不适当的高斯信令的效率优于传统的适当的高斯信令在低速率的要求。此外，在这种情况下，实现特定速率需求所需的总功率显著降低。
2018-05-30 cs.IT math.IT
Low Complexity Modem Structure for OFDM-based Orthogonal Time Frequency Space Modulation
正交时频空间（OTFS）调制是一种二维信令技术，最近出现在文献中，以解决时变（TV）无线信道。OTFS部署多普勒延迟平面以复用传输数据，其中TV信道的时间变化随时间积分，因此与系统的输入和输出相关的等效信道归结为时不变信道。该信令技术可以在给定的多载波波形的顶部上实现，其中向调制器和解调器添加预编码和后处理单元。在本文中，我们提出了一个基于OFDM的OTFS系统的离散时间配方。我们反对在实际场景中在OTFS发射机处部署窗函数，从而将任何类型的窗口限制在接收机侧。我们研究了离散时间的信道影响，为OTFS系统提供了更深入的见解。此外，我们的推导导致简化的调制器和解调器的结构是远远简单的比那些在文献中。
2017-10-02 cs.IT math.IT
How is Time Frequency Space Modulation Related to Short Time Fourier Signaling?
研究了正交时频空间（OTFS）调制和正交短时傅立叶（OSTF）信令之间的关系。OTFS最近被提出作为用于高多普勒场景的新方案，并且建立在OSTF上。我们首先证明了这两种方案在数字域中是酉等价的。然而，OSTF定义了具有波形域的模数接口。然后，我们开发了一个临界采样矩阵矢量模型的两个系统，并考虑在接收机的线性最小均方误差（MMSE）滤波，以抑制符号间干扰。容量和（未编码的）错误概率的初始比较揭示了一个令人惊讶的观察结果：OTFS在容量上表现低于OSTF，但在错误概率上表现超过OSTF。这一结果可归因于两个系统所引起的信道矩阵的特性。特别地，OTFS矩阵的对角项表现出几乎相同的幅度，而OSTF矩阵的对角项表现出由多径随机性引起的剧烈波动。观察到，通过简单地用任意酉矩阵替换将OTFS与OSTF相关联的酉矩阵，导致与OTFS几乎相同的性能。然后，我们扩展我们的分析，正交频分复用（OFDM），也考虑一个更极端的情况下，相对较大的延迟和多普勒扩展。我们的研究结果表明，使用OSTF的基础波形，而不是正弦的OFDM在高度动态的环境中的意义，也突出了在接收器中使用的信道状态信息的水平的影响。
2021-09-13 cs.IT eess.SP math.IT
Theoretical Analysis of Multi-coding with Arbitrary Correlations Among the Codes
本文对任意相关性的多码信令进行符号错误率理论分析，涵盖双正交扩展，提出蒙特卡洛积分与低复杂度上界方法，实现全信噪比高效计算并揭示非正交性影响。
2025-09-09 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of NOMA in Training Based Multiuser MIMO Systems
本文考虑在多用户MIMO系统中使用NOMA在实际情况下，CSI是通过导频信令获取。提出了一种新的使用共享导频的NOMA方案。针对包括上行链路导频和下行链路导频的不同导频信令方案执行可速率分析。与传统的正交接入方案与正交导频的可实现的速率性能进行了比较，建议NOMA方案与每个组内的共享导频。我们提出的方案是正交方案的推广，并且当选择适当的功率分配参数时，可以简化为正交方案。数值结果表明，当下行链路CSI在用户处可用时，我们提出的NOMA方案优于正交方案。然而，在小区中存在更多用户组的情况下，优选地使用多用户波束成形而不是NOMA。
2017-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Information Rates for Faster-Than-Nyquist Signaling with 1-Bit Quantization and Oversampling at the Receiver
过采样结合低量化分辨率已被证明是一个可行的选择时，在多千兆位/秒的通信系统的能源效率的目标。这项工作考虑了1位量化与过采样相结合的情况，并显示了如何使用匹配的脉冲整形滤波器和比奈奎斯特信号更快地提高这样一个系统的性能。信道被认为是与加性高斯噪声和系统的性能进行评估，在可实现的信息速率下，逐符号检测。
2016-04-12 cs.IT math.IT
Product Superposition for MIMO Broadcast Channels
研究了无发射端信道状态信息的多天线广播信道。对于该信道，已知当所有接收机都具有信道状态信息（CSIR）时，自由度（DoF）不能被改进超过经由TDMA可用的自由度。如果没有接收器拥有CSIR，则情况也是如此。本文表明，一个全新的情况下出现时，接收器有不平等的CSIR。特别地，当一个接收机具有CSIR而另一个接收机不具有CSIR时，正交传输不再是DoF最优的。一个乘法叠加提出了这种情况下，并示出达到最佳的自由度下的一组广泛的天线配置和相干长度。基于乘性叠加构造了两种信令方案。在第一种方法中，两个接收器的消息分别在矩阵的行和列空间中携带。这种方法比正交传输工作得更好，同时在每个接收机处的接收仍然是无干扰的。第二种方法对具有CSIR的接收机使用相干信令，而对不具有CSIR的接收机使用格拉斯曼信令。该第二种方法需要在接收机处利用CSIR进行干扰消除，但是实现了比第一种方法更高的DoF。
2012-07-27 cs.IT math.IT
Coded Orthogonal Modulation for the Multi-Antenna Multiple-Access Channel
针对多天线多址通信中联合估计所有用户码字计算不可行的问题，提出低复杂度的编码正交调制多址（COMMA）方案，结合外部码与MMV-AMP算法，在性能上优于传统线性多用户检测，并推导了系统参数的界限与缩放定律。
2023-07-03 cs.IT math.IT
Improper signaling and symbol extensions: How far can we go with Gaussian P2P codebooks in the interfering MAC with TIN?
应对5G的挑战需要通过允许多方共享资源来更好地利用可用频谱。例如，辅助未许可系统可以与主许可系统的蜂窝上行链路共享资源，以提高频谱效率。这引起了在设计这种系统时必须考虑的干扰。一个简单而强大的策略是将干扰视为噪声（TIN），这在实践中得到了广泛的应用。因此，重要的是要研究在这种情况下的TIN的能力和局限性。在本文中，我们研究这种情况下建模为多址接入信道（MAC）干扰的点对点（P2P）信道。在这里，我们分别关注速率最大化和功率最小化问题。我们在发射机处使用不适当的高斯信令（而不是适当的）来增加设计灵活性，这提供了除了其方差之外还优化发射信号伪方差的自由度。此外，我们允许在正交资源基础上发送的信号之间的相关性（即，时间或频率），以便在扩展信道上进行最佳信令设计。我们制定的速率最大化问题作为一个半定规划，并使用半定松弛（SDR），以获得一个接近最优的解决方案。数值优化表明，通过不适当的高斯信令的可实现的速率可以提高到三倍，这取决于干扰链路的强度。此外，我们观察到显着的好处，在功耗不适当的高斯信号与符号扩展相比，传统的适当的高斯信号。有趣的是，通过最小化给定速率最大化问题的解的和功率，显著提高了能量效率。
2016-07-07 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
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
Turbo Coded Single Sideband OFDM-OQAM Signaling through Frequency Selective Rayleigh Fading Channels
IIT Kanpur（坎普尔印度理工学院）
本文提出了一种基于涡码和子载波分集的OFDM-OQAM信号传输方案，通过根升余弦脉冲和希尔伯特变换实现复值滤波，以提高在频率选择性瑞利衰落信道中传输的BER性能。
2026-02-21 cs.IT math.IT
Overlap Frequency Domain Equalization for Faster-than-Nyquist Signaling
本文提出了一种基于重叠频域均衡（FDE）的快于奈奎斯特信令（FTNS），它可以补偿FTNS在发射端和接收端的限带滤波器以及频率选择性衰落信道引起的符号间干扰（ISI）。由于重叠FDE在发射机处不需要任何保护间隔（GI），例如循环前缀（CP），因此与使用传统FDE的FTNS方案相比，可以实现更高的频谱效率。在该方法中，均衡器的权重推导基于最小均方误差（MMSE）准则考虑到色噪声，由于接收滤波器。此外，为了降低计算复杂性，我们还给出了一个近似的FDE权重。通过计算机模拟证明了该方案的性能。
2015-09-02 cs.IT math.IT
FTN Signaling: Spectral Efficiency from BPSK to 16-QAM
Atilim University（阿提利姆大学）；Cankiri Karatekin University（昌克勒卡雷特金大学）；Middle East Technical University（中东技术大学）；Ankara Yildirim Beyazit University（安卡拉耶尔德勒姆贝亚齐特大学）；Izmir Bakircay University（伊兹密尔巴希切希尔大学）；Carleton University（卡尔顿大学）
该研究针对 BPSK、QPSK 和 16-QAM 的 FTN 信号，在 MMSE-CS 检测框架下分析其可实现信息率，发现星座阶数越高，最佳加速因子越接近奈奎斯特极限，为 FTN 信号工作点选择提供依据。
2026-10-09 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Empowered OTFS Modulation With Faster-than-Nyquist Signaling in High-Mobility Wireless Communications
本文提出了一种结合RIS、OTFS调制和Faster-than-Nyquist信号的新方案，旨在提高高机动无线通信中的可靠性和频谱效率。
2026-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO Downlink 1-Bit Precoding with Linear Programming for PSK Signaling
量化的大规模多输入多输出（MIMO）系统由于其功率效率而受到越来越多的关注。提出了一种新的预编码技术，以减轻多用户干扰和量化失真的下行链路多用户（MU）多输入单输出（MISO）系统与1比特量化在发送端。这项工作仅限于PSK调制方案。考虑到1比特量化，针对每个期望的接收矢量优化发射信号矢量。该优化是基于最大化安全裕度的PSK调制的决策阈值。仿真结果表明，与现有的线性预编码技术相比，在未编码的误码率（BER）方面有显着的增益。
2017-04-21 cs.IT math.IT
NOMA-based Improper Signaling for MIMO STAR-RIS-assisted Broadcast Channels with Hardware Impairments
本文提出结合IGS、NOMA和STAR-RIS的方案，以补偿收发机I/Q失衡并提升MIMO广播信道频谱效率，证明该方法能显著提高用户最低速率并改善系统性能。
2023-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Optimum Asymptotic Multiuser Efficiency of Pseudo-Orthogonal Randomly Spread CDMA
介绍了一种$K$ -用户伪正交（PO）随机扩频CDMA系统，该系统等效于在$K'\leq K$单用户高斯信道子集上传输。在大系统极限下，通过严格推导PO-CDMA的渐近多用户效率（AME），分析了PO-CDMA的高信噪比性能。有趣的是，$K'$优化的PO-CDMA收发机方案产生的AME对于小于0.1的系统负载实际上等于1，并且对于增加的负载下限为1/4。相对于线性多用户检测器的消失的效率，派生的效率是可比的最终CDMA效率实现的棘手的最佳多用户检测器。
2006-04-21 cs.IT math.IT
Continuous Phase Modulation With Faster-than-Nyquist Signaling for Channels With 1-bit Quantization and Oversampling at the Receiver
在接收端采用1比特量化的连续相位调制（CPM）在能量和频谱效率方面是有希望的。在这项研究中，CPM波形的符号持续时间显着短于信号带宽的倒数，被称为快于奈奎斯特CPM。与传统CPM相比，该配置提供了更好的过零控制。数值结果证实了优越的性能，在BER与国家的最先进的方法相比，同时具有相同的频谱效率和较低的过采样因子。此外，新的波形可以检测到低复杂度，这产生几乎相同的性能，使用BCJR算法。
2019-10-15 cs.ET cs.IT cs.SY
NOMA-based Improper Signaling for Multicell MISO RIS-assisted Broadcast Channels
针对多小区 RIS 辅助广播信道的残余干扰问题，提出联合 NOMA 与 IGS 的优化方案，在过载场景下显著提升最小加权速率和能效。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Maximum Channel Coding Rate of Finite Block Length MIMO Faster-Than-Nyquist Signaling
该研究聚焦有限块长MIMO超奈奎斯特信道的最大信道编码速率，通过优化功率分配推导其表达式，仿真验证了超奈奎斯特信令在有限块长传输中的优势，为提升通信频谱效率、降低时延提供参考。
2025-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
Shaped On-Off Keying Using Polar Codes
来自Honda和Yamamoto（2013）的用于极化码的概率整形方案用于实现开关键控（OOK）的功率高效信令。由于OOK具有非对称的最佳输入分布，因此基于分布匹配器的级联以及随后的系统编码的成形方法不会导致最佳信令。相反，这些方法表示分时方案，其中仅对码字符号的一部分进行整形。所提出的方案使用极化码进行联合分布匹配和前向纠错，从而实现渐进最优信令。数值模拟显示，对于65，536位的块长度，与频谱效率为0.25位/信道的均匀传输相比，增益为1.8 dB。
2019-07-19 cs.IT math.IT
Deep-Learning Based Linear Precoding for MIMO Channels with Finite-Alphabet Signaling
Ericsson Research（爱立信研究院）
研究了基于有限字母表信令的多输入多输出（MIMO）通信信道的线性预编码问题。现有解决方案通常由于星座约束的互信息的高成本计算而遭受高计算复杂性。与现有的研究成果相比，本文采用了一种不同的方法来解决MIMO预编码问题。即，提出了一种基于深度学习的数据驱动方法。在离线训练阶段，深度神经网络在一组MIMO信道矩阵上学习最优解。这允许降低在线推断阶段中预编码器优化的计算复杂性。数值结果表明，所提出的解决方案相对于现有的预编码算法的效率显着降低的复杂性和接近最佳的性能。
2021-11-05 cs.IT cs.LG math.IT
On the Achievable Spectral Efficiency of Spatial Modulation Aided Downlink Non-Orthogonal Multiple Access
本文提出了一种新的空间调制辅助非正交多址接入（SM-NOMA）系统。我们使用互信息（MI）来表征所提出的SM-NOMA系统的可实现的频谱效率（SE）。由于SM采用的有限字母表空间域输入，相应的MI的表达缺乏一个封闭的形式制定。因此，提出了一个下界来量化SM-NOMA系统的MI。此外，在低信噪比和高信噪比区域，它的渐近性质也从理论上进行了研究。仿真结果证实了我们提出的SM-NOMA系统的SE性能及其分析。
2017-05-18 cs.IT math.IT
Pilot Design and Doubly-Selective Channel Estimation for Faster-than-Nyquist Signaling
本文研究了超奈奎斯特（FTN）信号的双选择性信道估计与数据检测，提出基于最小平方误差和（LSSE）的最优导频序列设计方法，结合低复杂度线性插值与turbo均衡技术，显著降低了信道估计MSE并改善了误码率。
2023-05-24 cs.IT eess.SP math.IT
Improper Signaling on the Two-user SISO Interference Channel
在单输入单输出（SISO）干扰信道（IC）上，传统的非合作策略鼓励参与者自私地最大化他们的传输数据率，而忽略了由其他参与者引起的以及对其他参与者的性能损失。在适当的复高斯噪声的情况下，最大熵定理表明，最佳响应策略是用适当的信号（对称复高斯符号）进行传输。然而，由于干涉饱和，这种平衡导致自由度为零。对于不合适的信号（非对称复高斯符号），可以获得额外的优化自由度。在本文中，我们研究了不适当的信令对2用户SISO IC的影响。通过计算一个非合作博弈的纳什均衡，我们探索了非合作策略下的可达速率区域。然后，假设玩家之间的合作，我们研究了不适当的信号的可达速率区域。我们建议使用不适当的秩一信号，其简单性和易于实现。尽管它们的简单性，秩一信号实现接近最佳和率相比，满秩不当信号。我们刻画了具有单个实值参数的非正常秩1信号的可达速率区域的外边界Pareto边界;我们计算了具有非迫零策略的Pareto边界的封闭解、最大和速率点以及具有迫零策略的最大-最小公平解。对极端信噪比区域的分析表明，适当的信号使频谱效率的宽带斜率最大化，而不适当的信号使高信噪比功率偏移最优化。
2012-05-29 cs.IT math.IT
Near Capacity Signaling over Fading Channels using Coherent Turbo Coded OFDM and Massive MIMO
推导了在衰落信道中无差错传输所需的最小平均信噪比（SNR），并证明了该信噪比等于加性高斯白噪声（AWGN）信道的SNR，即$-1.6$ dB。针对Turbo编码的多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统，提出了一种用于定时和载波同步以及信道估计的离散时间算法。仿真结果表明，使用两个发射天线和两个接收天线，在每比特平均SNR为5.5 dB时，可以实现$10^{-5}$的出错率。然后，我们提出了一种近容量信令方法，其中每个发射天线使用不同的载波频率。使用近容量的方法，我们表明，它是可能的，以实现$2\times 10^{-5}$的BER在平均SNR每比特仅为2.5 dB，每个发射天线一个接收天线。当每个发射天线的接收天线的数目增加到128时，则在1.25 dB的每比特平均SNR下获得$2\times 10^{-5}$的BER。在所有情况下，发射天线的数量为2，并且频谱效率为1比特/传输或1比特/秒/Hz。换句话说，每个发射天线发送0.5比特/传输。只要每个发射天线使用不同的载波频率，就可以通过增加发射天线的数量来获得更高的频谱效率，而不会损失BER性能。近容量方法的发射信号频谱可以通过脉冲整形来限制。在所有的仿真中，使用了四状态Turbo码。对应的turbo解码器使用八次迭代。该算法可以在可编程硬件上实现，并且有很大的并行处理范围。
2017-11-28 cs.IT math.IT
Large-System Analysis of Correlated MIMO Multiple Access Channels with Arbitrary Signaling in the Presence of Interference
在通信信道的两侧上存在多个天线保证了系统吞吐量和功率效率的显著改善。实际上，最近出现了一类新的大型多输入多输出（MIMO）通信系统，并且吸引了科学和工业的关注。为了分析这些系统在现实的情况下，必须包括同信道干扰，多址和空间相关性等方面。本文研究了存在外部干扰时相关MIMO多址信道的特性。利用统计物理学中的副本方法，我们推导出了当信道两端的天线数目变大时，任意信号星座的遍历和速率。基于这些渐近表达式，我们还解决了使用统计信道信息和线性预编码的和速率最大化的问题。数值结果表明，当干扰终端使用离散星座，所产生的干扰变得更容易处理相比，高斯信号。因此，与高斯信号的情况相比，可以在同一区域内容纳更多的干扰发射机-接收机对。此外，我们证明数值高斯和QPSK信令方案，它是可能的设计预编码器矩阵，显着提高可实现的速率在低到中等范围的信噪比相比，各向同性预编码。
2014-01-26 cs.IT math.IT
Capacity of Sparse Multipath Channels in the Ultra-Wideband Regime
本文研究了超宽带（UWB）系统中训练信号用于信道估计时，时间和频率选择性多径衰落信道的各态历经容量。最近的UWB信道的测量结果的动机，我们提出了一个稀疏多径信道模型。稀疏性的关键含义是信道中的独立自由度（DoF）与信号空间维度（信令持续时间和带宽的乘积）成次线性比例。稀疏性由延迟和多普勒中的可分辨路径的数量来捕获。我们的分析是基于训练和通信方案，采用正交短时傅立叶（STF）基函数的信令。STF信令自然地将延迟-多普勒中的稀疏性与时间-频率中的相干性相关联。我们研究了多径稀疏性对两个基本指标的频谱效率在宽带/低信噪比的限制Verdu介绍：第一和第二阶最优性条件的影响。Zheng et.已经强调了相干和非相干极端之间的频谱效率的巨大差距以及信道学习在弥合差距中的重要性。基于这些结果，我们的研究结果导致了以下多径稀疏性的含义：1）在时间和频率上共享相干性要求，从而显着放松所需的缩放相干时间与SNR; 2）稀疏多径信道是渐近相干的--对于给定的但大的带宽，可以完美地学习信道，并且通过足够大的信令持续时间满足一阶和二阶最优性的相干性要求;以及3）在稀疏环境中消除或放宽了峰值信号在获得容量方面的要求。
2007-05-20 cs.IT math.IT
Study on Downlink Spectral Efficiency in Orthogonal Frequency Division Multiple Access Systems
在以往的正交频分多址（OFDMA）系统容量研究中，通常假设来自相邻小区的同信道干扰（CCI）是高斯分布的随机变量。然而，很少的工作表明，高斯假设不成立的OFDMA系统。本文研究了OFDMA系统下行链路CCI的统计特性，并基于推导出的统计模型分析了OFDMA系统下行链路的频谱效率。首先，在考虑路径损耗、多径衰落和类高斯发射信号的情况下，研究了下行OFDMA蜂窝系统中CCI的概率密度函数。此外，在特殊情况下，得到了概率密度函数的封闭表达式。推导结果表明，CCI的PDF具有厚尾，并明显偏离高斯分布。然后，基于推导的CCI的统计特性，推导下行链路频谱效率。数值和仿真结果证明了推导的统计CCI模型和频谱效率。
2014-06-19 cs.IT math.IT
Distributed SNR Estimation using Constant Modulus Signaling over Gaussian Multiple-Access Channels
传感器网络用于在单个时间快照中进行分布式联合均值和方差估计。传感器观察嵌入在噪声中的信号，这是相位调制使用一个恒模方案和高斯多址信道传输到一个融合中心，在那里的平均值和方差估计联合，使用渐近最小方差估计，这是解耦成简单的个人估计的平均值和方差。与放大转发方法不同，恒模相位调制方案确保了固定的发射功率、跨几个感测噪声分布的鲁棒估计以及需要从传感器到融合中心的单组传输的SNR估计。的平均值和方差的估计的性能进行评估的渐近方差，这是用来评估的SNR估计的高斯，拉普拉斯和柯西感测噪声分布的情况下的性能。对于每一个感测噪声分布，最佳相位传输参数也被确定。估计的平均值和方差的渐近相对效率进行评估。结果表明，在所考虑的噪声分布中，只有当噪声分布为高斯分布时，估计量才是渐近有效的。仿真结果证实了分析结果。
2011-02-23 cs.IT math.IT
Novel Sparse-Coded Ambient Backscatter Communication for Massive IoT Connectivity
依赖于射频（RF）能量收集的低功率环境反向散射通信（AmBC）是无电池物联网（IoT）的节能解决方案。然而，环境后向散射信号被二进后向散射信道（DBC）严重衰减，限制了传统的基于正交时分的AmBC（TD-AmBC）中的连接。为了在AmBC中支持大规模连接，我们提出了基于非正交信令的稀疏编码AmBC（SC-AmBC）。稀疏码利用AmBC的固有稀疏性，其中RF标签的电源依赖于环境RF能量收集。因此，稀疏编码反向散射调制算法（SC-BMA）可以使非正交多址接入（NOMA）以及M进制调制并发反向散射传输，提供额外的分集增益。这些稀疏码字从多个标签可以有效地检测在接入点（AP）使用迭代消息传递算法（MPA）。为了克服符号间干扰（ISI）带来的DBC问题，提出了利用ISI的加权和在因子图中进行信息交换的二进信道估计算法（D-CEA）和二进MPA（D-MPA）。仿真结果验证了SC-AmBC在连接性，检测性能和总吞吐量方面的潜力。
2018-06-08 cs.IT math.IT
Wireless Powered Cooperative Relaying Systems with Non-orthogonal Multiple Access
非正交多址接入（NOMA）和协作中继系统是满足未来无线网络高频谱利用率和大覆盖范围要求的两种很有前途的技术。另一方面，在诸如传感器网络和/或物联网（IoT）的具有有限能量的应用中，能量效率也具有高优先级。为此，在本文中，我们提出了无线供电合作中继系统与NOMA，从而提高频谱和能源效率。我们考虑三种不同的能量收集（EH）协议（即，功率共享（PS）、分时（TS）和理想），并且对于所有三种EH协议，我们推导出所考虑的系统模型的可实现速率。我们用计算机模拟验证了分析，并与基准测试相比，给出了无线供电系统的有效性。
2020-09-29 cs.IT math.IT
On the BER vs. Bandwidth-Efficiency Trade-offs in Windowed OTSM Dispensing with Zero-Padding
针对强相位噪声场景，提出无零填充的实用信令加窗OTSM方案，推导闭式BER上界，验证中高SNR下上界准确性及窗函数可实现OOBE与BER的良好权衡。
2024-02-01 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting for Multi-Antenna Non-Orthogonal Unicast and Multicast Transmission: Spectral and Energy Efficiency Analysis
在非正交单播和多播（NOUM）传输系统中，在单播流上的功率域中叠加针对所有接收器的多播流。在每个接收器处需要一层连续干扰消除（SIC）以在解码其预期单播流之前移除多播流。在本文中，我们首先表明，线性预编码的1层速率分裂（RS）的策略在发射机可以有效地利用现有的SIC接收机架构。我们进一步提出了基于广义RS和功率域非正交多址接入（NOMA）的多层传输策略。两个不同的目标进行了研究的预编码器的设计，即，最大化的加权和速率（WSR）的单播消息和最大化的系统能量效率（EE），都受到服务质量（QoS）的所有消息的速率要求和总功率约束。提出了一种基于加权最小均方误差（WMMSE）的算法和一种基于连续凸逼近（SCA）的算法来分别解决WSR和EE问题。数值结果表明，建议的RS辅助NOUM传输策略是更频谱和能量效率比传统的多用户线性预编码（MU-LP），正交多址（OMA）和功率域NOMA在广泛的用户部署（具有多样性的信道方向，信道强度和质量的信道状态信息在发射机）和网络负载（欠载和过载制度）。对于下行链路多天线NOUM传输，它是优越的。
2019-09-19 cs.IT math.IT
Olfaction-inspired MCs: Molecule Mixture Shift Keying and Cross-Reactive Receptor Arrays
在本文中，我们提出了一个新的概念，工程分子通信（MC）系统的灵感来自动物的嗅觉。我们专注于一个多用户的情况下，几个发射机希望与一个中央接收器进行通信。我们假设每个发射器采用不同类型的信号分子的独特混合物来表示其消息，并且接收器配备有包括$R$不同类型的受体的阵列，以便检测发射的分子混合物。基于\textit{orthogonal}分子-受体对的MC系统的设计意味着接收器的硬件复杂性与信号传导分子类型$Q$的数量成线性比例（即，$R=Q$）。天然嗅觉系统通过采用\textit{cross-reactive}受体阵列来避免这种高度复杂性，其中每种类型的分子激活多种类型的受体，并且每种类型的受体主要由多种类型的分子激活，尽管具有不同的激活强度。例如，人类嗅觉系统被认为仅使用几百种受体类型来区分数千种化学物质，即，$Q\gg R$。出于这种观察，我们首先开发了一个端到端的MC通道模型，占嗅觉的关键属性。随后，我们提出了拟议的发射机和接收机的设计。特别是，给定一组信号分子，我们开发了将分子分配给不同发射器并优化通信混合字母表的算法。此外，我们制定的分子混合物恢复作为一个凸压缩传感问题，可以有效地解决通过可用的数值求解器。
2022-03-08 cs.IT math.IT
Frequency-packed Faster-than-Nyquist Signaling via Symbol-level Precoding for Multi-user MISO Redundant Transmissions
本文研究了频率压缩比奈奎斯特（FTN）信令下行链路多天线多载波系统中同信道用户产生的干扰问题。所产生的干扰源于一个积极的策略，通过跨不同用户的频率重用和挤压的信号在超过奈奎斯特限制的时间-频率平面，以提高吞吐量。无差错频谱效率随着频率压缩和FTN加速因子的增加而增加。FTN采样周期，保证信息losslesness的下限推导出作为一个函数的发射滤波器滚降因子，频率包装因子，和子载波的数量。空时频符号级预编码器（SLP）的建设性和破坏性的块间干扰（IBI）在单天线用户终端的折衷建议。冗余元素被添加作为保护间隔，以应对残留的破坏性IBI效应。该建议可以处理延迟扩展长于多载波符号持续时间的信道。接收机结构简单，不需要数字多载波解调。模拟表明，提出的SLP优于迫零预编码，并通过将增加的冗余量从零（全IBI）控制到等效信道的群延迟的一半（无破坏性IBI），实现频谱效率和能量效率之间的目标平衡。
2021-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Equalization of MIMO-OSDM
正交信号分复用（OSDM）由于其降低峰均功率比（PAPR）的能力而成为传统正交频分复用（OFDM）的替代方案。将OSDM与多输入多输出（MIMO）信令组合具有实现高频谱和功率效率的潜力。然而，在这种情况下，直接信道均衡引起立方复杂度，这对于实际使用来说可能是昂贵的。针对这一问题，本文分别针对时不变信道和时变信道提出了低复杂度的MIMO-OSDM逐矢量均衡算法和块均衡算法。通过利用信道矩阵结构，这些算法在变换域中仅具有线性复杂度。仿真结果验证了它们的有效性和相关的性能比较。
2019-06-26 cs.IT eess.SP math.IT
Improper Gaussian Signaling for the $K$-user MIMO Interference Channels with Hardware Impairments
研究了在硬件损伤（HWI）条件下，非正常高斯信号（IGS）在$K$ -用户多输入多输出（MIMO）干扰信道（IC）中的性能。HWI可能由于设备中的缺陷（如I/Q不平衡、相位噪声等）而出现。在I/Q不平衡的情况下，接收信号是发射信号和噪声的广泛线性变换。因此，接收器处的有效噪声变得不适当，这意味着其实部和虚部是相关的和/或具有不相等的功率。IGS可以在不适当的噪声和/或不适当的干扰的情况下改善系统性能。在本文中，我们研究IGS的好处，这种情况下的两个性能指标：可实现的速率和能源效率（EE）。我们考虑率区域，和率，EE区域和全局EE优化问题，以充分评估IGS的性能。为了解决这些非凸问题，我们采用优化框架的基础上优化最小化算法，这使我们能够获得一个稳定点的任何优化问题，其中无论是目标函数和/或约束是线性函数的利率。我们的数值结果表明，IGS可以显着提高性能的$K$ -用户MIMO集成电路的HWI和I/Q不平衡，其中它的好处与用户的数量，$K$，和不平衡的水平增加，并与天线的数量减少。
2020-08-06 cs.IT eess.SP math.IT
Uplink Multiple Access with Heterogeneous Blocklength and Reliability Constraints: Discrete Signaling with Treating Interference as Noise
针对 URLLC 与 eMBB 异构用户上行多址中因时延无法使用 SIC 导致频谱效率下降的问题，本文提出一种基于离散信令与 TIN 解码的新方案，在保持单用户编译码复杂度下逼近甚至超越理想 SIC 高斯信令基准。
2024-11-23 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Orthogonal Time-Frequency Space Modulation
本文提出基于时频空间变换的非正交时频空间调制及过载时延-多普勒调制技术，结合改进球形译码，提升高移动性通信的频谱效率与低延迟性能。
2024-02-06 cs.IT eess.SP math.IT
