The Spatial Outage Capacity of Wireless Networks
我们解决一个基本的问题，在无线网络中，令人惊讶的是，还没有被研究过：什么是最大密度的同时活动的链路，满足一定的中断约束？我们称之为空间中断容量（SOC），给出了严格的定义，并分析了泊松双极网络的ALOHA。具体来说，我们提供了精确的解析和近似表达式的密度满足中断约束的链路，并给出简单的上限和下限的SOC。在高可靠性制度，其中目标中断概率接近于零，我们得到了一个精确的封闭形式的SOC的表达，这揭示了有趣的，也许是反直观的结果，所有的发射机需要始终活跃，以实现SOC，也就是说，发送概率需要被设置为1以实现SOC。
2018-01-23 cs.IT math.IT
On Outage Capacity for Incremental Relaying with Imperfect Feedback
研究了在低信噪比（SNR）条件下，非理想反馈对增量中继ε-中断容量的影响.我们发现，不完美的反馈导致的前对数因子的重新缩放（相当于在高SNR制度下工作的网络的复用增益），从而大大降低了ε-中断容量。此外，我们研究了不同程度的反馈可靠性对系统性能的影响。我们进一步推导出一个简单的二叉树为基础的建设规则，分析网络与任意数量的中继节点的不完美的反馈。这个规则可以直接映射到一个全面的矩阵符号。
2010-01-13 cs.IT math.IT
On the Outage Capacity of Orthogonal Space-time Block Codes Over Multi-cluster Scattering MIMO Channels
多簇散射MIMO信道是研究微微蜂窝MIMO网络的有效模型。本文研究了在这种信道上的正交空时分组码传输，其中有效信道等于n个复高斯矩阵的乘积。一个简单而准确的封闭形式近似的信道中断容量已在此设置中导出。结果是有效的任意数量的集群n-1的散射体和任意的天线配置。数值结果提供了研究之间的相对中断性能的多簇和瑞利衰落MIMO信道，其中n=1。
2014-04-04 cs.IT math.IT
Outage Capacity of Opportunistic Beamforming with Random User Locations
本文研究了由大量异构移动用户组成的网络的中断容量，并根据经典的机会波束形成框架进行操作。基站位于小区的中心，小区被建模为有限半径的圆盘。随机用户位置使用均匀空间泊松点过程建模。接收信号受到衰落和位置相关路径损耗的损害。对于这个系统，我们首先推导出一个表达式的波束中断概率。这个表达式适用于所有路径损耗模型，满足一些温和的条件。然后，我们关注两个特定的路径损耗模型（即，一个无界模型和一个更现实的有界模型）来说明我们的结果的应用。在小区半径趋于无穷大的大系统极限下，针对所选的特定路径损耗模型，推导了波束中断容量及其缩放行为。它示出了无限模型的波束中断能力的尺度几何。另一方面，这种标度行为成为双对数的有界模型。直观的解释，为什么我们观察到不同的缩放行为不同的路径损耗模型。进行数值评估，以提供进一步的见解，并说明中断容量结果的适用性，即使是一个小区具有一个小的有限半径。
2013-09-26 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Capacity of Fading Channels
本文研究了在平坦衰落信道下中断约束下的点到点安全通信。更具体地说，我们扩展了中断容量的定义以考虑保密约束，并在对发射机CSI（信道状态信息）的两种不同假设下获得了相应基本限制的尖锐特征。首先，我们发现中断保密容量假设发射机具有完善的知识的合法和窃听信道增益。在这种情况下，容量实现方案依赖于合法节点之间机会性地交换私钥。这些密钥存储在密钥缓冲区中，稍后使用Vernam的一次性密码本技术来保护延迟敏感数据。然后，我们将我们的结果扩展到更实际的情况下，假设发射机只知道合法的信道增益。在这里，我们的可验证性参数依赖于隐私放大技术来生成秘密密钥位。在这两种情况下，我们还描述了最佳功率控制策略，有趣的是，原来是一个明智的组合，信道反转和最佳遍历策略。最后，我们分析了关键缓冲区溢出对整体中断概率的影响。
2011-12-13 cs.IT math.IT
Outage Capacity of Rayleigh Product Channels: a Free Probability Approach
瑞利乘积信道模型是有用的，在捕捉性能下降，由于秩亏的MIMO信道。在本文中，这样的性能下降的影响，通过信道中断概率假设慢变信道延迟约束解码。利用自由概率理论的技巧，导出了当信道矩阵维数趋于无穷大时，信道容量的渐近方差。在这个渐近制度，信道容量被严格证明是高斯分布。利用所得结果，瑞利乘积信道的复用增益和分集增益之间的一个基本的折衷，其特征在于在任何有限的信号-噪声比的封闭形式的表达式。数值结果提供了比较瑞利乘积信道和传统的瑞利MIMO信道之间的相对中断性能。
2015-02-19 cs.IT math.IT
RIS-Aided Communications over Dirty MAC: Capacity Region and Outage Probability
我们的特点的容量区域的两个用户多址接入信道（MAC）在可重构的智能表面（RIS）辅助通信系统与边信息（SI）在发射机。我们考虑两种上行链路通信场景：（i）双脏MAC，其中干扰对于两个用户都是非因果已知的;以及（ii）单脏MAC模型，其中只有一个用户知道干扰，而另一个用户不知道干扰。考虑到每个用户是由一个不同的RIS与Mi元素的协助下，我们推导出封闭形式的表达式的容量区域和中断概率（OP）的两个系统模型。结果表明，在两种情况下，RISs的使用都有利于扩展容量区域和提高OP。
2022-08-15 cs.IT math.IT
On the Outage Capacity of a Practical Decoder Using Channel Estimation Accuracy
研究了在非理想信道估计条件下实现中断容量的最优译码器。首先，通过搜索到家庭的最近邻解码器，这可以很容易地实现在最实际的编码调制系统，我们推导出一个解码度量，最大限度地减少在所有信道估计错误的平均传输错误概率。对于任意无记忆信道，该度量实现了复合（更多噪声）信道的容量。接下来，根据我们以前的工作中引入的估计引起的中断容量（EIO容量）的概念，我们表征了与所提出的解码器相关联的最大可实现的信息速率。建议的解码度量在不相关的瑞利衰落MIMO信道的性能进行比较，经典的失配最大似然（ML）解码器和EIO容量（即最好的解码器在信道估计误差的存在下）给出的理论限制。数值结果表明，推导出的度量提供了显着的增益，在可实现的信息速率和比特出错率（BER），在比特交织编码调制（BICM）的框架，而不引入任何额外的解码复杂度。
2007-06-19 cs.IT math.IT
Compound Outage Probability and Capacity of a Class of Fading MIMO Channels with Channel Distribution Uncertainty
在部分信道分布信息下，研究了一类块衰落MIMO信道的中断概率和容量。具体而言，通道或其分布是未知的，但后者已知属于一类分布，其中每个成员都在标称分布的一定距离（不确定性）内。相对熵被用作分布之间距离的度量。引入并研究了复合中断概率，定义为最小（在发射信号分布上）-最大（在信道分布类上）中断概率。这将标准中断概率推广到部分信道分布信息的情况。给出了基于一维凸优化的复合中断概率的表征、性质和近似表达式。它示出有两个政权的行为：当标称中断概率降低（例如，通过增加SNR），复合中断第一线性下降到一定的阈值（相对熵距离相关），然后只有几何（即非常缓慢），所以没有显着的进一步减少是可能的。复合中断仅取决于相对熵距离和标称中断，所有其他细节（标称衰落和噪声分布）是无关的。标称信道分布优化的发射信号分布示出也是最佳的整个类的分布。交换的相对熵分布的影响进行了研究，并建立了错误地板效应。研究了Lp距离约束下的复合中断概率。所得到的结果适用于一个通用的信道模型（任意标称衰落和噪声分布）。
2011-02-05 cs.IT math.IT
Outage and Capacity Comparisons For Ground Relaying Systems Using Stochastic Geometry
在移动通信网络中用于中继目的的并发协作传输在具有有限基础设施的当前机构系统中是相关的，并且可以被视为用于未来商业网络（包括车辆自主联网）的潜在范围扩展机制。整个系统的复杂性，鼓励在物理层的批判性分析，在本文件中的某些抽象。我们表明，通过解析随机几何工具，接收器结构中起着至关重要的作用，中断行为的中继，特别是现实的洪水协议。这种方法旨在帮助理解此类网络的跨层方面。
2015-07-20 cs.IT math.IT
Outage Effective Capacity of Buffer-Aided Diamond Relay Systems Using HARQ with Incremental Redundancy
本文研究了在统计服务质量（QoS）约束下的缓冲区辅助菱形中继系统的传输问题。统计QoS约束作为延迟违反概率的限制。在发射机处不存在信道状态信息（CSI）的情况下，合并截断的混合自动重传请求-增量冗余（HARQ-IR）以更好地利用无线信道和每个通信链路的资源。在最大传输次数时不能成功接收的分组将从缓冲器中移除，即，发生中断。通信链路的\emph{outage effective capacity}被定义为\emph{goodput}离开过程可以支持的到源的最大恒定到达速率，即，接收器可以成功接收的离开。然后，在\emph{end-to-end}时延约束条件下，得到了基于HARQ-IR传输策略的缓存辅助菱形中继系统的中断有效容量.在DF协议与完美的CSI在发射机相比，它表明，HARQ-IR可以实现优越的性能时，在中继的SNR水平不是那么大，或当延迟约束是严格的。
2016-11-22 cs.IT math.IT
On the Outage Capacity of a Practical Decoder Accounting for Channel Estimation Inaccuracies
研究了在非理想信道估计条件下实现中断容量的最优译码器。首先，通过搜索到家庭的最近邻解码器，这可以很容易地实现在最实际的编码调制系统，我们推导出一个解码度量，最大限度地减少在所有信道估计错误的平均传输错误概率。接下来，我们专门我们的一般表达式，以获得相应的衰落MIMO信道的解码度量。根据我们以前的工作中引入的估计引起的中断（EIO）容量的概念，并假设没有信道状态信息（CSI）在发射机，我们表征最大可实现的信息速率，使用高斯码本，与建议的解码器。在不相关的瑞利衰落的情况下，这些可实现的速率进行比较的经典失配的最大似然（ML）解码器和EIO容量的最终限制所实现的速率。数值结果表明，推导出的度量提供了显着的增益所考虑的情况下，在可实现的信息速率和比特出错率（BER），在比特交织编码调制（BICM）的框架，而不引入任何额外的解码复杂度。
2007-08-27 cs.IT math.IT
Multicast Capacity Scaling of Wireless Networks with Multicast Outage
多播传输有几个独特的特点，而不是更普遍研究的单播网络。特别是，这些包括（i）相同的数据包必须成功地传递到几个节点，（ii）中断可能同时发生在不同的接收器，和（iii）组播速率是由接收器与最弱的链路，以尽量减少中断和重传。为了捕捉这些关键特征，我们利用一个泊松集群过程组成的一个独特的泊松点过程（PPP）的发射机和接收机，然后定义的多播传输容量（MTC）的最大可实现的多播速率乘以每单位体积的多播集群的数量，占中断和重传。我们的主要结果表明，如果$τ$传输尝试是允许在一个多播集群，MTC是$Θ\left(ρk^{x}\log(k)\right)$，其中$ρ$和$x$是$τ$的功能，这取决于网络的大小和密度，和$k$是预期的接收器在一个集群中的平均数量。我们还表明，适当的重传次数可以显着提高MTC。
2010-06-03 cs.IT math.IT
Capacity Definitions for General Channels with Receiver Side Information
我们考虑三个容量定义一般信道与信道侧信息在接收器，其中信道被建模为一个序列的有限维条件分布不一定是平稳的，遍历的，或信息稳定的。{ \em香农容量}是在任意小错误概率下渐近可实现的最高速率。{ \em容量对中断}是在给定解码器识别的中断概率的情况下渐近可实现的最高速率。{ \em预期容量}是利用单个编码器和多个解码器渐进地可实现的最高平均速率，其中信道侧信息确定使用中的解码器。作为期望速率信道编码的一种特殊情况，容量-中断编码有两个解码器：一个在非中断状态下工作，解码所有传输的信息，另一个在中断状态下工作，不解码任何信息。预期容量等于香农容量的信道由一个平稳的遍历随机过程，但通常是更大的一般信道。这些可选的容量定义基本上放松了所有发送的信息必须在接收机处解码的约束。我们通过信息密度推导出这些容量定义的容量定理。最后通过数值算例说明了它们之间的联系和区别。我们还讨论了端到端失真，源信道编码和分离的这些替代容量定义的含义。
2008-04-26 cs.IT math.IT
Analysis of Fixed Outage Transmission Schemes: A Finer Look at the Full Multiplexing Point
本文研究的传输方案的性能，具有增加的平均SNR的速率，同时保持一个固定的中断概率。这与关注于增加速率和降低中断概率的经典Zheng-Tse分集复用折衷（DMT）相反。三种不同的系统进行了探讨：天线分集系统，时间/频率分集系统，和自动重传请求（ARQ）系统。为了准确地研究固定中断设置中的性能，必须超越粗略的渐进复用增益度量。在天线分集和时间/频率分集的情况下，对高SNR中断容量（即，复用增益加上功率/速率偏移）准确地描述了性能并显示了分集的非常显著的益处。ARQ也被认为是提供了一个显着的性能优势，但即使是一个仿射近似中断容量是无法捕捉这种优势和中断容量必须直接研究在非渐近制度。
2007-10-08 cs.IT math.IT
On the Outage Capacity of the Massive MIMO Diversity Channel
考虑了在独立同分布瑞利衰落下，在收发端均采用线性处理的大规模多输入多输出（MIMO）分集信道，分析了大天线数情况下的中断容量。我们首先讨论了经典的单输入多输出（SIMO）分集信道，使用最大比合并（MRC）或选择合并（SC）。对于MRC，数值计算和高斯近似（GA）被认为是，而对于SC的精确评估是可能的。分析，然后直接扩展到多输入单输出（MISO）系统，使用最大比传输（MRT）或发射天线选择。一般的多输入多输出（MIMO）系统，追求全分集，最后考虑，在发射机和接收机的最佳线性处理和简单的天线选择。如果至少一侧的天线数量足够大，则每个考虑的分集信道的中断容量接近具有适当定义的信噪比（SNR）的合适参考加性高斯白噪声（AWGN）信道的中断容量，这提供了性能基准。这一结论是有效的，但现实的大量天线兼容的假设独立衰落。
2021-06-08 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for Fading Channels in Cognitive Radio Networks: Ergodic Capacity and Outage Capacity
认知无线电网络（CRN）通过允许次级通信网络（SCN）中的次级用户（SU）机会性地在最初分配给主通信网络（PCN）的频带中操作或者通过允许SCN与PCN中的主用户（PU）共存来形成，只要SCN对每个PU造成的干扰被适当地调节。在本文中，我们考虑后者的情况下，称为频谱共享，并研究了最优功率分配策略，以实现遍历容量和中断容量的SU衰落信道下不同类型的功率约束和衰落信道模型。特别地，除了在PU处的干扰功率约束之外，还考虑了SU的发射功率约束。由于发射功率和干扰功率可以由峰值或平均约束来限制，因此研究了功率约束的各种组合。它示出，有一个容量增益SU下的平均超过峰值发射/干扰功率约束。研究还表明，SU发送端和PU接收端之间的信道衰落通常是增强SU信道容量的有利因素。
2008-08-28 cs.IT math.IT
Outage Probability and Capacity Scaling Law of Multiple RIS-Aided Cooperative Networks
在这封信中，我们考虑了一个双跳合作网络的多个可重构智能表面（RIS）的协助。假设选择具有最高瞬时端到端信噪比（SNR）的RIS来辅助通信，研究了中断概率（OP）和平均和速率。具体而言，开发了OP的精确分析。此外，借助极值理论，推导出了渐近OP和渐近和率的封闭表达式，并在此基础上建立了容量缩放定律。我们的研究结果证实，通过模拟和有见地的讨论。特别是，我们的分析表明，RI的数量以及反射元件的数量起着至关重要的作用，在多个RI辅助合作网络的容量缩放定律。此外，与中继辅助系统进行比较，以证明所提出的系统设置优于中继方案的OP和平均和率。
2020-07-27 cs.IT math.IT
On the Secrecy Outage Capacity of Physical Layer Security in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI
研究了大规模多输入多输出（LS-MIMO）中继系统的物理层安全问题。LS-MIMO中继系统的优势被用来提高无线安全性和频谱效率。特别是，短拦截距离引起的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息（CSI）两种情况下，研究了不完全CSI对两种典型中继系统的影响，放大和转发（AF）和解码和转发（DF）系统，并获得显式表达式的保密中断能力的两种情况。最后，数值结果验证了我们的理论结论.
2014-01-14 cs.IT math.IT
From Multi-Keyholes to Measure of Correlation and Power Imbalance in MIMO Channels: Outage Capacity Analysis
多锁孔通道，其中包括一些统计独立的锁孔可能不同的相关矩阵的信息理论分析，给出。当锁孔数目或/和Tx/Rx天线数目较大时，存在等效瑞利衰落信道，使得两个信道的中断容量渐近相等。在大量的天线和广泛的一类衰落分布的情况下，瞬时容量被证明是渐近高斯分布，紧凑，封闭形式的平均值和方差的表达式。受渐近分析的启发，本文提出了一种简单的全序标量测度，用于度量MIMO信道中空间相关性和功率不平衡性，以简单易行的方式量化了这两个因素对中断容量的负面影响。它不需要特征值分解，具有全序性。大小渐近的结果被用来证明Telatar的猜想半相关多锁孔和瑞利信道。由于锁孔信道模型在某些情况下很好地近似了放大转发模式下的中继信道，因此这些结果也适用于后者
2011-02-25 cs.IT math.IT
Characterization of Capacity and Outage of RIS-aided Downlink Systems under Rician Fading
该研究针对莱斯衰落下RIS辅助的MISO下行系统，将容量最大化转化为L₁范数最大化问题，提出低复杂度的FD和FA最优波束成形算法，推导SNR上界与中断概率下界，验证了界的准确性。
2024-04-16 cs.IT math.IT
On Fading Channel Dependency Structures with a Positive Zero-Outage Capacity
随着6 G等新兴无线技术的发展，许多新的应用（如自治系统）也在发展，这些应用对数据通信的可靠性和延迟有着严格的要求。在通常研究的独立慢衰落链路的情况下，零中断容量（ZOC）为零，因此重传是不可避免的。在这项工作中，我们表明，一个积极的ZOC可以实现在相同的设置下的慢衰落恒定的发射功率和没有完善的信道状态信息在发射机，如果信道增益的联合分布遵循一定的结构。这允许在没有任何中断的情况下可靠接收，因此不需要重传。基于一个系统的Copula方法，我们发现，存在一组依赖结构，其中正ZOC可以实现最大比组合（MRC）和选择组合（SC）。我们的特点是在有限数量的位的最大ZOC。明确的瑞利衰落和Nakagami- $m$衰落的特殊情况下，以量化常见的衰落模型的ZOC的结果进行评估。
2021-07-12 cs.IT math.IT
Capacity and outage analysis of a dual-hop decode-and-forward relay-aided NOMA scheme
非正交多址接入（NOMA）由于其丰富的频谱增益而被认为是下一代无线网络的候选无线接入技术。本文提出了一种两阶段协作中继策略（CRS），利用下行链路和上行链路NOMA（称为DU-hocMA）的概念。在所提出的协议中，作为源的发射机发送由两个符号组成的NOMA复合信号到目的地和中继在第一阶段，下行链路NOMA的原则。在第二阶段中，中继器将通过连续干扰消除解码的符号转发到目的地，而源与中继器并行地将新符号发送到目的地，遵循上行链路NOMA的原理。在完全和不完全连续干扰消除条件下，研究了系统的遍历和容量、中断概率和中断和容量，并给出了解析推导。通过理论分析和计算机模拟，证明了DU-hocMA比传统的使用NOMA的CRS的性能改善。仿真结果与理论分析结果吻合较好，证明了作者分析的正确性。
2019-02-21 cs.IT math.IT
Message Transmission and Common Randomness Generation over MIMO Slow Fading Channels with Arbitrary Channel State Distribution
研究了在平均输入功率受限、加性高斯白噪声（AWGN）、任意状态分布和接收端可获得完整信道状态信息（CSIR）的单用户多输入多输出（MIMO）慢衰落信道中的消息传输问题和公共随机性（CR）生成问题.首先，我们推导出一个下限和上限的MIMO慢衰落信道的中断传输容量的任意状态分布，并表明，边界一致，除了可能在中断传输容量的不连续点，其中有，最多，可数多。为了证明中断传输容量的下界，我们还建立了一个特定的复合MIMO高斯信道的容量。其次，我们定义了中断CR容量的两个源模型与单向通信在MIMO慢衰落信道与任意状态分布，并建立一个下限和上限，它使用我们的MIMO慢衰落信道的中断传输容量的界限。
2022-10-21 cs.IT math.IT
Secret Key Generation from Sparse Wireless Channels: Ergodic Capacity and Secrecy Outage
本文研究了从互易无线信道生成秘密密钥的问题。特别是，我们认为在宽带制度和稀疏的秘密密钥容量的影响，表现出稀疏结构的无线信道。我们分两步来探讨这个问题。首先，我们研究了状态相关离散无记忆多源密钥生成问题。源的状态捕获信道稀疏性的效果。其次，我们考虑了一个无线信道模型，该模型捕获了信道稀疏性和合法用户信道与窃听者信道之间的相关性。这种依赖性可以显著地减少秘密密钥容量。根据系统的时延要求，考虑了两个性能指标：（i）遍历秘密密钥容量和（ii）中断概率。我们表明，在宽带制度时，采用白色的探测序列，稀疏的信道可以实现更高的遍历秘密密钥率比丰富的信道可以。对于中断性能，我们表明，如果用户产生的秘密密钥在遍历容量的一小部分，中断概率将呈指数衰减的信号带宽。此外，通过更丰富的通道实现更大的指数。
2012-08-18 cs.CR cs.IT math.IT
Outage Minimization for a Fading Wireless Link with Energy Harvesting Transmitter and Receiver
本文研究了具有能量收集发射机和接收机的衰落无线链路中最小中断的在线功率控制策略。当发射机或接收机没有足够的能量时，或者当信道处于中断时，发生中断，其中发射机仅具有信道分布信息。在无限电池容量和不重传的情况下，我们证明了基于阈值的功率控制策略是最优的。因此，我们提出了不相交/联合阈值为基础的政策，并没有电池状态之间的发射机和接收机共享，分别。我们还分析了实际的接收机检测和处理的中断性能的影响。当考虑重传时，采用线性功率电平的策略来调整每次重传的功率阈值。在电池容量有限的情况下，建立了一个三维有限状态马尔可夫链模型来计算所提出策略的最优参数和相应的性能。发射机和接收机之间的能量到达相关性解决有限和无限电池的情况下。数值结果表明，电池容量，能量到达相关性和检测成本的中断性能的建议政策，以及中断概率和平均传输时间之间的权衡的影响。
2015-03-14 cs.IT math.IT
Generalized Coordinated Multipoint (GCoMP)-Enabled NOMA: Outage, Capacity, and Power Allocation
提出了一种新的支持广义协作多点传输（GCoMP）的非正交多址（NOMA）方案。特别地，传统的联合传输CoMP方案被推广应用于所有用户设备（UE），即蜂窝基站（BS）的覆盖区域内的小区中心和小区边缘用户。此外，每个BS使用相同的频率子带对与其相关联的所有UE应用NOMA（即，与BS相关联的所有UE形成单个NOMA集群）。为了评估所提出的方案，我们推导出一个封闭形式的表达式为一个UE与不同的顺序BS合作的中断的概率。重要的见解所提出的系统中提取的近似（渐近）表达式的中断和中断容量的概率。此外，一个最佳的传输功率分配方案，联合分配传输功率分数从所有合作BS到所有连接的UE开发和研究所提出的系统。研究结果表明，当在网络覆盖区域内的所有UE上使用GCoMP技术时，具有大量UE的NOMA是可行的。此外，通过增加协作BS的数量，显著减轻了由大NOMA集群大小引起的性能下降。此外，对于给定的可行系统参数和给定的NOMA集群，可用功率预算越低，对其集群成员应用NOMA的BS的数量越高，并且使用注水进行功率分配的BS的数量越低。
2019-01-29 cs.IT math.IT
Outage Exponent: A Unified Performance Metric for Parallel Fading Channels
由有限个子信道组成的并行衰落信道是非常重要的，因为它可以用来描述许多实际的通信系统。另一方面，中断概率被广泛用于分析通信效率、可靠性、信噪比和信道衰落之间的关系。据我们所知，以前的工作只研究了并行衰落信道的渐近中断性能，这只适用于大量的子信道或高信噪比。在本文中，一个统一的性能指标，我们将被称为中断指数，将被提出。我们的方法主要是基于大偏差理论和Meijer的G-函数。它表明，建议中断指数不仅是一个准确的估计中断概率为任何数量的子信道，任何SNR，和任何目标传输速率，但也提供了一种简单的方法来计算中断容量，有限SNR分集复用折衷，和SNR增益。通过使子信道数或信噪比趋于无穷大，可以直接得到系统的渐近性能指标，如时延受限容量、遍历容量和分集复用折衷。类似于Gallager的误差指数，也可以从中断指数定义用于并行衰落信道的可靠函数，其示出了传输可靠性和效率之间的基本关系。因此，建议中断指数提供了一个完整的和全面的性能测量并行衰落信道。
2013-07-18 cs.IT math.IT
On the Outage Performance of SWIPT Based Three-step Two-way DF Relay Networks
本文研究了基于三步双向解码转发（DF）中继网络的同时无线信息和功率传输（SWIP-T）的中断性能，其中同时采用了功率分割（PS）和收获后转发（Harvest-then-forward）。特别是，我们推导出终端到终端（T2 T）和系统中断概率的表达式的基础上的高斯-切比雪夫正交近似，并获得T2 T和系统中断容量。各种系统参数的影响，例如，研究了中继站的静态功率分配比、对称功率分配比和非对称功率分配比对网络中断性能的影响。结果表明，本文推导的T2 T中断容量表达式比已有的分析结果更精确，并且当中继节点和终端节点之间的信道具有不同的统计增益时，非对称PS比对称PS具有更高的系统中断容量.
2019-01-14 cs.IT math.IT
Underwater Optical Communication System Relayed by $α-μ$ Fading Channel: Outage, Capacity and Asymptotic Analysis
研究了水下光通信系统，该系统由单个解码转发（DF）中继器通过指数广义伽马分布（EGG）中继到最终目的地。具体地，某个终端设备通过水下无线光链路（UWO）将数据发送到附近的中继器中，该中继器利用所谓的蓝色激光技术将接收到的信号的解码（和调制）版本发送到远程目的地。假设RF链路遵循广义$α-μ$分布;其包括作为特殊情况的许多分布，例如，瑞利在另一方面，UWO链路被假定为遵循最先进的指数广义伽马分布（EGG），这是最近提出的水下光学湍流模型。在假设采用外差检测技术的情况下，推导了系统中断概率、平均出错率和遍历容量的闭式表达式。此外，渐近中断表达式获得更多的性能见解。结果表明，在水下湍流条件较弱的情况下，高速水下通信系统可以获得较高的可达速率。此外，在弱光湍流环境下，射频链路对中断性能起主导作用，而在强光湍流环境下，UWO链路对中断性能起主导作用。
2019-11-11 cs.IT eess.SP math.IT
Multicast Outage Probability and Transmission Capacity of Multihop Wireless Networks
多播传输，其中相同的数据包必须被传递到多个接收器，是传感器和战术网络的一个重要方面，并有几个独特的特点，而不是更普遍研究的单播网络。特别地，这些包括（i）相同的分组必须被成功地递送到几个节点，（ii）在任何接收器处的中断要求分组至少被重传到该接收器，以及（iii）多播速率由具有最弱链路的接收器支配，以便最小化中断和重传。本文的第一个贡献是开发一个易于处理的多播模型和吞吐量度量，捕捉这些关键特征在多播无线网络。我们利用一个泊松簇过程（PCP）组成的一个不同的泊松点过程（PPP）的发送器和接收器，然后定义的组播传输容量（MTC）的最大可实现的组播速率每次传输尝试的最大强度的组播集群解码延迟和组播中断的约束下。多播集群是分组在其上被多播的连续区域，并且为了减少中断，可以将其细分为$v$更小的多播区域。本文的第二个贡献是分析了这个模型的几个关键方面，我们开发了以下主要结果。假设$τ/v$传输尝试允许每个细分区域中的多播集群，我们表明，MTC是$Θ(ρk^{x}\log(k)v^{y})$，其中$ρ$，$x$和$y$是$τ$和$v$的功能，这取决于网络的大小和强度，和$k$是预期的接收器在集群中的平均数量。我们推导出$\{ρ, x, y\}$的一些制度的利益，也表明，适当的重传次数可以显着提高MTC。
2010-10-24 cs.IT math.IT
On the Outage Capacity of Correlated Multiple-Path MIMO Channels
多天线阵列在发射和接收中的使用已经被证明显著地增加了无线通信系统的吞吐量。因此，人们对表征现实相关信道的互信息的遍历平均值产生了相当大的兴趣。在这里，提出了一种方法，提供了解析表达式，不仅为平均值，但也较高的累积矩的分布的互信息的零均值高斯（多输入多输出）MIMO信道与最一般的多径协方差矩阵时，在接收机的信道是已知的。这些信道包括多抽头延迟路径，以及具有不能被写为克罗内克积的协方差矩阵的一般信道，诸如在发射机和接收机端具有一般相关性的双极化天线阵列。的数学方法是正式有效的大天线数量，在该限制中，它示出了所有较高的累积矩的分布，比前两个规模为零。因此，确认了互信息的分布趋向于高斯分布，这使得能够计算中断容量。这些结果是相当准确的，即使在几个天线的情况下，这使得这种方法适用于现实情况。
2005-09-28 cs.IT math.IT
Outage Capacity for the Optical MIMO Channel
光纤通信中的MIMO处理技术已经被提出作为一种有前途的方法来满足对信息吞吐量的日益增长的需求。在这种情况下，多个通道对应于光纤中的多个模式和/或多个芯。本文在一个简单的信道模型下，给出了高斯输入下该系统的互信息分布的特征。假设纤芯之间存在显著的串扰，后向散射可以忽略不计，光纤中的传播接近无损，我们将传输信道建模为随机复酉矩阵。传输中的损耗可以通过光纤中未利用的信道的数量来参数化。我们以双重方式分析系统。首先，我们评估了中断概率的封闭形式的表达式，这是方便的小矩阵。我们还应用渐近方法，特别是库仑气体方法从统计力学，得到封闭形式的结果的遍历互信息，其方差以及中断概率为高斯输入的限制大量的核心/模式。通过比较我们的分析结果模拟，我们看到，尽管这种方法是名义上有效的大量的模式，我们的方法是相当准确的，即使是小到中等数量的通道。
2013-12-01 cs.IT math.IT
Outage and Local Throughput and Capacity of Random Wireless Networks
中断概率和单跳吞吐量是已经针对某些特定类型的无线网络进行评估的两个重要性能度量。然而，有一个更大的类的网络缺乏全面的结果，也没有系统的方法，允许方便地比较网络的性能与不同的几何形状和随机性水平。引入不确定性立方体对网络中存在的不确定性进行分类。立方体的三个轴表示干扰受限网络中不确定性的三个主要潜在来源：节点分布、信道增益（衰落）和信道接入（传输节点集）。对于性能分析，定义了一个新的参数，即所谓的{ \em空间竞争}。它测量ALOHA网络中的中断概率的斜率作为在$p=0$的发送概率$p$的函数。中断被定义为在给定时隙中信号干扰比（SIR）低于某个阈值的事件。结果表明，空间竞争是足够的特征中断和吞吐量在大类的无线网络，对应于不同的位置上的不确定性立方体。现有的结果被放置在这个框架中，并得出新的。此外，解释中断概率的SIR分布，遍历能力的单位距离链路的确定和比较，可实现的吞吐量为固定的（但优化）传输速率。
2008-06-05 cs.IT cs.NI math.IT
Exact Outage Probability and Ergodic Capacity Analysis of NOMA in Rayleigh Fading Channels
Khalifa University（哈利法大学）
本文推导了NOMA在瑞利衰落信道中近用户精确outage概率和ergodic容量，通过考虑SIC后噪声和衰落的联合PDF，推导出闭合形式公式和单积分表达式，验证了传统模型在低至中等SNR下的误判。
2026-04-13 cs.IT math.IT
Outage Probability and Capacity for Two-Tier Femtocell Networks by Approximating Ratio of Rayleigh and Log Normal Random Variables
University of Oulu（奥卢大学）
本文研究了微基站网络中分层结构的 outage 概率与容量，通过不同传播模型分析宏用户和微用户信道特性，并利用仿真验证了瑞利与对数正态随机变量比值的近似方法。
2016-04-29 cs.IT cs.PF cs.SY
Outage Behavior of Discrete Memoryless Channels Under Channel Estimation Errors
传统上，通信系统是在接收机和/或发射机处假设完美的信道状态信息而设计的。然而，在许多实际情况下，只有与真实信道不同的信道估计可用。我们解决这个信道不匹配的情况下，通过使用估计引起的中断容量的概念，为此，我们提供了一个相关的编码定理及其强逆，假设一个离散的无记忆信道。我们说明了我们的想法，通过数值模拟传输下的服务质量（QoS）的限制，使用速率受限的反馈信道和最大似然（ML）信道估计的莱斯衰落信道。我们的结果提供了直观的见解的影响，信道估计和信道特性（信噪比，莱斯K因子，训练序列长度，反馈速率等）。平均停电容量。
2007-06-20 cs.IT math.IT
Outage Behavior of Integer Forcing With Random Unitary Pre-Processing
强制均衡是一种用于多输入多输出通信信道的均衡方案，其已经被证明允许接近于“大多数”信道的容量进行操作。在这项工作中，“坏”的信道的测量是量化的，通过考虑一个复合信道设置，发射机在一个固定的信道上进行通信，但只知道它的互信息。发射机将数据编码成独立的数据流，所有数据流都取自同一线性码。编码流在应用酉变换之后被发送。在接收器侧，应用整数强制均衡，然后是标准的单流解码。考虑从随机系综中提取的预处理矩阵，中断对应于目标速率超过给定信道矩阵的整数强制的可实现速率的事件。对于圆形酉系综的情况下，一个明确的普遍的约束的中断概率为一个给定的目标速率推导出，适用于任何信道中的复合类。推导出的界限只取决于间隙容量和发射天线的数量。结果也适用于获得通用的界限上的间隙，以多天线闭环多播的能力，可通过线性预处理整数强迫。
2017-12-05 cs.IT math.IT
An Information-Theoretic Characterization of MIMO-FAS: Optimization, Diversity-Multiplexing Tradeoff and $q$-Outage Capacity
本文采用信息论方法研究MIMO-FAS的性能极限，提出QR MIMO-FAS次优方案最大化高SNR下速率，推导了最优分集复用折衷，并引入q-中断容量指标，证明MIMO-FAS显著优于传统MIMO。
2023-10-25 cs.IT math.IT
Rate Outage and Meta-Distribution for Uplink Networks in Finite Block-Length Regime
本文针对有限块长度下的上行大规模网络，推导空间平均速率中断概率和编码速率元分布的界，揭示给定块长度与FER时的确切可达速率及实际网络速率与经典容量的差异。
2023-12-16 cs.IT math.IT
Spatial Interference Cancellation for Multi-Antenna Mobile Ad Hoc Networks
节点间干扰是移动自组网中的一个重要问题。本文研究了多天线在减轻这种干扰的作用。具体而言，网络中的接收机应用迫零波束形成，以消除最强的干扰。假设一个泊松分布的发射机和独立的瑞利衰落信道的网络，传输容量推导，它给出了每单位面积的成功传输的最大数量。从随机几何的数学工具，以获得渐进的传输容量缩放和不准确的信道状态信息（CSI）的影响进行表征。结果表明，当每个节点取消L个中继器时，当中断概率为零时，传输容量随中断概率的1/（L+1）次方而减小。对于固定的中断概率，随着L的增长，传输容量随着L的（1-2/alpha）的幂而增加，其中alpha是路径损耗指数。此外，CSI的不准确性被证明是没有影响的传输容量缩放的中断概率为零，只要CSI训练序列具有适当的长度，我们得出。数值结果表明，取消每个节点仅仅一个中继器增加了一个数量级或更多的传输容量，即使当CSI是不完美的。
2010-09-24 cs.IT math.IT
Capacity Enhanced Cooperative D2D Systems over Rayleigh Fading Channels with NOMA
研究了具有非正交多址接入（NOMA）的协作设备到设备（D2 D）系统。我们假设基站（BS）可以同时与所有用户进行通信，以满足完整的信息传输。为了表征弱信道和不同译码方案的影响，分别提出了两种译码策略：\emph{single signal decoding scheme}和\emph{MRC decoding scheme}。对于\emph{single signal decoding scheme}，用户在从BS接收之后立即解码接收到的信号。同时，对于\emph{MRC decoding scheme}，代替解码，用户将保留接收直到相应的相位到来，并且用户通过采用最大比合并（MRC）来联合解码接收信号。考虑瑞利衰落信道，分析了D2 D-NOMA系统的各态历经和速率、中断概率和中断容量。此外，遍历SR的近似表达式也提供了一个可以忽略不计的性能损失。数值结果表明，提出的D2 D-NOMA方案的遍历SR和中断概率优于传统的NOMA方案。此外，它也揭示了系统性能，包括遍历SR和中断概率是有限的，无论是\emph{single signal decoding scheme}和传统的NOMA方案的不良信道条件。
2018-10-16 cs.IT math.IT
Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Energy Harvesting Nodes
当网络中的每个节点从自然界中获取能量时，如太阳能、风能、振动等，分析了ad hoc无线网络的传输容量。传输容量是节点的最大允许密度，满足每个发送器-接收器速率和中断概率约束。假设每个节点处的能量到达遵循伯努利分布，并且每个节点使用能量缓冲器/电池来存储能量。对于ALOHA媒体接入协议（MAP），最大化传输容量的最佳传输概率导出作为能量到达分布的函数。博弈论分析ALOHA MAP，其中每个发射机试图最大化自己的吞吐量，并对称纳什均衡推导。对于CSMA MAP，退避概率和中断概率是根据输入能量分布推导的，从而表征传输容量。
2012-05-25 cs.IT math.IT
Transmission Capacities for Overlaid Wireless Ad Hoc Networks with Outage Constraints
我们研究了两个共存的无线网络（一个主网络与二级网络），在同一地理区域内运行，并共享相同的频谱的传输能力。我们将传输容量定义为传输密度、传输速率和成功传输概率（1减去中断概率）之间的乘积。主（PR）网络具有更高的优先级来接入频谱，而无需特别考虑辅（SR）网络，其中SR网络通过仔细控制其发射机的密度来限制其对PR网络的干扰。假设节点按泊松点过程分布，两个网络使用不同的传输范围，我们量化了这两个网络的传输容量，并基于渐近分析讨论了它们之间的折衷.我们的研究结果表明，如果PR网络允许其中断概率略有增加，两个网络的总传输容量（即，每单位面积的总频谱效率）将比单个网络的频谱效率显著提高。
2009-01-05 cs.IT math.IT
Is Phase Shift Keying Optimal for Channels with Phase-Quantized Output?
本文建立了相位量化输出加性高斯白噪声（AWGN）信道的容量。我们表明，旋转的$2^b$相移键控方案是容量实现的输入分布与$b$位相位量化的复杂AWGN信道。然后使用该结果来建立作为平均功率约束$P$和量化比特$b$的函数的信道容量的表达式。在瑞利衰落的情况下，当信道状态信息（CSI）仅在接收端已知时，研究了相位量化系统的中断性能。我们的研究结果表明，存在一个阈值的速率$R$，超过该中断指数的中断概率突然改变。事实上，中断指数中的这种阈值效应导致$2^b$ -PSK在高SNR下具有次优中断性能。
2021-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
Ergodic Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Interference Management
大多数关于无线网络吞吐量的工作忽略了无线信道固有的时间相关性，因为它降低了可处理性。为了更好地建模和量化无线网络吞吐量的时间变化，本文介绍了一种称为遍历传输容量（ETC），它包括空间和时间遍历性的度量。网络中的所有发射机形成一个齐次泊松点过程，所有信道由有限状态马尔可夫链建模。刻画了中断概率和ETC的界，并讨论了它们在稀疏网络和稠密网络中的标度行为。从这些结果中，我们表明，ETC的特点是信道状态相关向量和不变的马尔可夫链的概率向量的内积。这表明，信道感知的机会传输并不总是增加ETC。最后，我们看看中断概率与干扰管理从随机几何的角度来看。由于干扰管理中断概率和ETC的改进界限的特点，他们提供了一些有用的见解，如何有效地管理稀疏和密集网络中的干扰。
2011-03-31 cs.IT math.IT
Outage Behavior of Discrete Memoryless Channels (DMCs) Under Channel Estimation Errors
通信系统的设计通常假设信道状态信息（CSI）是理想的。然而，在许多实际场景中，只有信道的噪声估计是可用的，这可能与真实信道有很大不同。这种不完美的CSI场景是通过引入估计引起的中断（EIO）容量的概念来解决的。我们推导出最大EIO速率的单字母表征，并证明了相关的编码定理及其强逆离散无记忆信道（DMC）。发射机和接收机依赖于信道估计和估计的统计来构造保证具有一定中断概率的可靠通信的码。这确保了在非中断情况下，传输以小的错误概率满足目标速率，而不管信道估计的质量如何。EIO容量的应用程序被认为是一个单天线（非遍历）莱斯衰落信道。将这种情况下的EIO容量与其中接收器通过使用失配ML解码器进行解码的通信系统的EIO速率进行比较。速率限制反馈的影响，以提供量化的CSI的发射机也进行了研究。
2009-06-09 cs.DM cs.IT math.IT
Explicit Lower Bounds on the Outage Probability of Integer Forcing over Nrx2 Channels
本文研究了在复合多输入多输出信道中整数强迫均衡的性能。作为容量间隙的函数的所得中断概率的上界先前已经被导出，假设在传输之前应用从循环酉系综提取的随机预编码矩阵。在目前的工作中，一个简单而明确的下限上的最坏情况下的中断概率推导出的情况下，系统具有两个发射天线和两个或更多的接收天线，利用属性的雅可比系综。推导出的下界也扩展到随机空时预编码，并可能作为一个有用的基准评估各种代数空时预编码方案的相对优点。我们进一步表明，下界可以适应的情况下，一个$1 \times N_t$系统。作为一个应用程序，我们推导出封闭形式的瑞利衰落多址接入信道，所有终端都配备了一个单一的天线的速率容量的界限。最后，我们证明了与分布式空时编码相结合的整数强制均衡能够接近这些界限。
2017-12-04 cs.IT math.IT
Performance of Hybrid-ARQ in Block-Fading Channels: A Fixed Outage Probability Analysis
本文研究了混合ARQ（自动重传请求）在瑞利块衰落信道中的性能。在快速衰落的情况下，其中发射机只具有信道统计的知识，并且与当代无线系统一致，进行速率自适应，使得目标中断概率（在最大数量的H-ARQ回合之后）被保持，分析长期平均传输速率。H-ARQ允许一旦解码可能就提前终止，并且因此是用于对瞬时信道质量进行速率适配的粗略且隐式的机制。虽然H-ARQ的速率不如遍历容量大，遍历容量是利用对瞬时信道条件的速率自适应可实现的，但是对于感兴趣的操作点，即使几轮H-ARQ也使得遍历容量的间隙相当小。此外，与不使用H-ARQ并且仅基于信道统计来适配速率的系统相比，使用H-ARQ的速率提供了显著的优点。
2009-09-17 cs.IT math.IT
RF-based Energy Harvesting in Decode-and-Forward Relaying Systems: Ergodic and Outage Capacities
射频能量收集是延长无线网络寿命、使通信设备脱离电池和电源线、有利于节能和降低无线通信碳足迹的有效途径。本文提出了一种用于协作中继系统的干扰辅助能量收集方案，能量受限的中继站从接收到的信息信号和同信道干扰信号中收集能量，然后利用收集到的能量将正确解码的信号转发到目的站。分别采用时间切换方案（TS）和功率分割方案（PS），在时间切换方案（TS）中，接收机在解码信息和收集能量之间切换，在功率分割方案（PS）中，接收功率的一部分用于能量收集，剩余功率用于信息处理。将所提出的能量收集方法应用于具有三端模型的解码转发中继系统，推导了系统的遍历容量和中断容量的解析表达式，并确定了相应的可达吞吐量。比较结果表明，PS优于TS在高信噪比（SNR）的吞吐量，而在低信噪比，TS优于PS。此外，考虑在中继站处具有相等聚合干扰功率的不同干扰功率分布，相应的系统容量关系，即，获得容量的排序。
2018-02-11 cs.IT math.IT
Asymptotic Capacity of Large Fading Relay Networks with Random Node Failures
为了理解网络对大规模物理攻击的响应，研究了当中继节点数$N$无限大时，具有随机节点故障的半双工衰落中继网络的渐近容量.在本文中，一个简化的独立的攻击模型，假设每个中继节点的失败与一定的概率。被认为是非相干中继方案，这对应于零前向链路信道状态信息（CSI）的情况下，在中继。因此，整个中继网络可以等效为一个瑞利衰落信道，我们推导出$ε$中断容量上限根据多址接入（MAC）割集，和$ε$中断可实现率的放大和转发（AF）和解码和转发（DF）的策略。此外，我们表明，DF策略是渐近最优的中断概率$ε$为零，AF策略严格次优的所有信号噪声比（SNR）制度。关于由于随机攻击而导致的速率损失，AF策略在高SNR区域中遭受的速率损失比DF策略少，而DF策略在低SNR区域中表现出更鲁棒的性能。
2010-01-29 cs.IT math.IT
Analysis and Optimization of a Frequency-Hopping Ad Hoc Network in Rayleigh Fading
本文提出了一种新的方法来优化存在瑞利衰落的跳频ad hoc网络。假设系统使用容量接近码（例如，Turbo或LDPC）和非相干二进制连续相位频移键控（CPFSK）调制。以传输容量为性能指标，对跳频信道数、CPFSK调制指数和码率进行联合优化。网络中的移动台被假定为均匀地位于有限区域内。给出了具有物理干扰信道的网络的中断概率的闭式表达式。中断概率首先被发现条件上的移动台的位置，然后平均的移动台的空间分布。传输容量是空间频谱效率的度量，从中断概率获得。考虑到CPFSK调制和容量逼近编码的约束，对传输容量进行了修正。提出了两种最大化输电容量的优化方法。第一种是蛮力法，第二种是梯度搜索算法。从优化获得的结果棚新的洞察到跳频信道的数量，调制指数，和纠错码的速率之间的基本权衡。
2012-07-14 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation for Secure Communications in Large-Scale MIMO Relaying Systems
在本文中，我们解决的问题，在中继两跳安全通信的最佳功率分配。为了解决安全通信中短距离侦听的挑战性问题，利用大规模MIMO（LS-MIMO）中继技术的优势，即使在没有窃听者信道状态信息（CSI）的情况下，也能显著提高保密性能。本文的重点是分析和设计中继的最优功率分配，以最大化秘密中断容量。我们揭示了秘密中断容量为正的条件，证明了存在且只有一个最优功率，并给出了一个最优功率分配方案。此外，秘密中断容量的渐近特性进行了保密性能优化提供了一些清晰的见解。仿真结果验证了该方案的有效性。
2015-01-19 cs.IT math.IT
Capacity of Fading Channels without Channel Side Information
衰落信道的容量理论有多种，包括快衰落信道的遍历容量和慢衰落信道的中断容量。然而，分析表明，停电能力是一个误解。本文采用具有相干系数的一阶高斯-马尔可夫过程$α$作为慢衰落信道和快衰落信道的统一模型，研究了在不考虑信道边信息的情况下信道的容量。我们证明了衰落信道的信息速率具有一个结构，即用户消息速率总是伴随着信道信息速率。推导了信道信息速率的计算公式，并证明其为$α$的非增函数。证明了在高信噪比条件下，当输入信号为独立同分布高斯分布时，用户信息速率关于$α$具有渐近单调性.进一步证明了用户信息速率关于$α$的单调行为是普遍的。
2019-03-29 cs.IT math.IT
