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
On Deep Learning Solutions for Joint Transmitter and Noncoherent Receiver Design in MU-MIMO Systems
University of Surrey（萨里大学）
本文旨在通过深度学习处理多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统的联合发射机和非相干接收机设计。鉴于基于深度神经网络（DNN）的非相干接收机，这项工作的新颖性主要在于发送端的多用户波形设计。根据信号格式，提出的深度学习解决方案可以分为两组。一组称为导频辅助波形，其中信息承载符号与导频符号进行时间复用。另一种称为基于学习的波形，其中多用户波形部分甚至完全由深度学习算法设计。具体地说，如果信息承载符号直接嵌入在波形中，则称为系统波形。否则，它被称为非系统波形，其中不涉及人工设计。仿真结果表明，在小规模MU-MIMO系统中，导频辅助波形设计优于传统的最小二乘（LS）信道估计迫零接收机。通过利用时域自由度（DoF），基于学习的波形设计在高信噪比（SNR）范围内进一步提高检测性能至少5dB。此外，它被发现，传统的权重初始化方法可能会导致训练不平衡的不同用户之间的学习为基础的波形设计。为了解决这个问题，提出了一种新的权重初始化方法，它提供了一个平衡的收敛性能，没有复杂性的惩罚。
2020-04-14 cs.IT cs.LG eess.SP
Random Access Protocols with Collision Resolution in a Noncoherent Setting
无线系统越来越多地用于机器类型通信（MTC），其中用户偶尔发送非常短的消息。在这样的设置中，由信道估计施加的开销是相当大的，从而要求非相干通信。在本文中，我们考虑一个非相干设置，用户随机访问的媒体发送短消息到一个共同的接收器。我们提出了一种基于Gabor帧的传输方案，其中每个用户都有一个专用的码本的M个可能的码字，而码本同时作为一个ID的用户。该方案被用作冲突解决的一个简单的协议的基础。
2014-12-29 cs.IT math.IT
Noncoherent Short-Packet Communication via Modulation on Conjugated Zeros
我们引入了一种新的盲（非相干）通信方案，称为共轭倒数零（MOCZ）调制，可靠地传输短二进制数据包在未知的有限脉冲响应系统，例如，模型欠扩展无线多径信道。在MOCZ中，信息被调制到传输信号$z-$变换的零点上。在不存在加性噪声的情况下，无论信道冲激响应（CIR）如何，信号的零结构在接收机处都被完美地保留。此外，通过适当地选择零点，我们证明了MOCZ不仅对CIR具有不变性，而且对加性噪声具有鲁棒性。从最大似然估计开始，我们定义了一个低复杂度和可靠的解码器，并将其与各种最先进的非相干方案进行比较。
2018-05-21 cs.IT math.IT
An Effective Limited Feedback Scheme for FD-MIMO Based on Noncoherent Detection and Kronecker Product Codebook
信道状态信息（CSI）的低复杂度量化和三维（3D）信道的垂直自由度利用是\emph{full dimension multi-input-multi-output}（FD-MIMO）系统有限反馈设计中的两个关键问题。在本文中，我们提出了一个有效的有限反馈方案。我们首先采用基于Kronecker积的码本（KPC）来探索3D通道的垂直自由度，将有限反馈从二维（2D）扩展到3D。结果，我们使用非相干序列检测（NCSD）来量化CSI，其中包括垂直和水平信道信息。该方法利用码本搜索和NCSD之间的对偶性，将KPC上的CSI量化转化为两个并行的NCSD。该算法的复杂度随着天线数目的增加从指数下降到线性。我们还表明，所提出的计划不影响系统的分集增益，通过展示全分集阶数。Monte Carlo仿真结果表明，与传统的二维有限反馈方案相比，该方案至少提供了1.2dB的编码增益。此外，该方案优于其他FD/3D CSI量化方案的0.8dB的编码增益与适度的复杂度时，信道高度空间相关。
2016-05-03 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
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
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
Error Exponents and Cutoff Rate for Noncoherent Rician Fading Channels
本文研究了非相干莱斯衰落信道中，接收端和发送端都不具有信道边信息时的随机编码差错指数和截止速率。首先，假设输入仅受平均功率约束。在这种情况下，被认为是一个下界的随机编码误差指数和实现这个下界的最佳输入示出具有离散的幅度和均匀的相位。如果输入受到平均和峰值功率约束，证明了实现随机编码误差指数的最佳输入再次具有离散性质。最后，分析了截止率，并讨论了低功率区单质量输入振幅分布的最优性。
2006-05-19 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
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
Chaotic Waveform-based Signal Design for Noncoherent SWIPT Receivers
针对非相干 SWIPT 多天线接收机，提出基于 DCSK 的混沌波形设计，在 Nakagami-m 衰落与非线性能量收集下分析 BER 和收集 DC，并揭示信息与能量传输的折中。
2024-04-03 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO for Ultra-reliable Communications with Constellations for Dual Coherent-noncoherent Detection
超可靠低延迟通信（URLLC）的严格要求需要重新考虑物理层传输技术。由于频谱效率和传输的自由度的增加，大规模天线阵列被视为新兴的$5^\text{th}$生成系统的使能者，这可以在苛刻的延迟要求下大大提高可靠性。大规模阵列相干处理依赖于准确的信道状态信息（CSI），以实现高可靠性。在本文中，我们研究了单输入多输出（SIMO）系统中不完美CSI对相干接收机的影响。提出了一种幅度相位键控（APK）符号星座，其中每两个对称符号位于不同的功率电平。为了提高符号的可靠性，使用双级非相干和相干检测策略对符号进行解调。通过分析和仿真，我们发现一个适当的缩放的星座，并表明，对于高信噪比（SNR）和不准确的CSI制度，该方案提高了接收机的性能。
2018-03-21 cs.IT math.IT
Joint Multiple Symbol Differential Detection and Channel Decoding for Noncoherent UWB Impulse Radio by Belief Propagation
针对非相干差分超宽带脉冲无线电（UWB-IR）系统，提出了一种基于置信传播（BP）消息传递算法的联合多符号差分检测（MSDD）和信道译码方案。MSDD是提高非相干差分UWB-IR系统性能的有效手段。为了优化UWB-IR的整体检测和解码性能，本文提出了一种新的软输入软输出（SISO）MSDD方案，并将其与非相干差分UWB-IR的SISO信道解码相结合。建议的AcR可以利用整个数据包中的数据符号之间的依赖性（施加的差分调制）。信号概率模型具有隐马尔可夫链结构。我们使用因子图来表示这个隐马尔可夫链。然后，在因子图上应用BP消息传递算法，提出了一种SISO MSDD方案，该方案比以前的MSDD方案性能更好，并且易于与SISO信道译码结合，形成联合MSDD和信道译码方案。仿真结果表明，我们的MSDD方案和联合MSDD和信道解码方案的性能优势。
2015-05-26 cs.IT math.IT
Low SNR Capacity of Noncoherent Fading Channels
离散时间瑞利衰落单输入单输出（SISO）和多输入多输出（MIMO）信道被认为是在发送端或接收端没有信道状态信息。假设衰落是平稳的，并且在时间上是相关的，但是在天线之间是独立的。峰值功率和平均功率的约束施加在发射天线。对于MIMO信道，这些约束要么施加在天线上的总和上，要么施加在每个单独的天线上。对于SISO信道和MIMO信道的总功率约束，渐近容量的峰值信噪比趋于零的确定;对于MIMO信道的个别功率约束，这种渐近容量得到了一类信道称为发射可分离信道。MIMO信道与个人的功率约束的结果进行到SISO信道与延迟扩展（即频率选择性衰落）。
2008-12-15 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
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
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
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
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
Constrained Riemannian Noncoherent Constellations for the MIMO Multiple Access Channel
我们考虑多用户星座的设计与K个用户的多址接入信道（MAC），与M个天线，同时发送到一个接收机配备了N个天线通过瑞利块衰落信道，当没有信道状态信息（CSI）是提供给发送器或接收器。在相干时间至少为T>=（K+1）M的全分集情况下，提出的星座设计准则是基于由Bobller和Varanasi推导的多用户成对错误概率（PEP）的渐近表达式。在非全分集的情况下，以前的PEP表达式不再有效，建议的设计标准是基于代理的PEP最近提出的Ngo和杨。虽然PEP表达式及其边界或代理先前被认为是难以优化的，但在这项工作中，我们推导出它们各自的无约束梯度。这些梯度又被用于在代表不同功率约束的不同黎曼流形中优化所提出的成本函数。特别是，除了标准的酉空时调制（USTM）导致格拉斯曼流形上的优化，我们考虑一个更宽松的每码字功率约束导致优化的所谓的斜流形，和平均功率约束导致优化的所谓的跟踪流形。配备这些理论工具，我们设计的MIMO MAC在全分集和非全分集的情况下，与国家的最先进的性能在符号出错率（SER）的多用户星座。
2022-09-02 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
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
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
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
Quadratic Detection in Noncoherent Massive SIMO Systems over Correlated Channels
本文面向 IIoT 非相干大规模 SIMO 系统，提出利用统计 CSI 的广义二次检测器框架，分析高 SNR 错误平层并推导大阵列错误概率近似。
2024-06-18 cs.IT eess.SP 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
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
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
Error Rate Analysis of Amplitude-Coherent Detection over Rician Fading Channels with Receiver Diversity
幅度相干（AC）检测是一种有效的检测技术，其可以简化接收机设计，同时提供可靠的符号出错率（SER）。因此，这项工作认为，交流检测器的设计和SER分析使用M进制幅度移位键控（MASK）调制莱斯衰落信道。更具体地说，我们得出的最佳，近最佳和次最佳的AC检测器和比较他们的SER相干，非相干和启发式AC检测器。此外，解析SER的启发式检测器推导出使用两种不同的方法，单和多个接收天线。导出的表达式之一表示在一个单一的积分，可以进行数值计算，而第二种方法给出了一个封闭形式的解析表达式的SER，这也是用来推导出一个简单的公式，渐近SER在高信号噪声比（SNR）。所得到的分析和仿真结果表明，交流和相干MASK检测器的SER是可比的，特别是对于高值的Rician K因子，和少量的接收天线。此外，所得结果表明，最佳的交流检测器的SER是等效的相干检测器。然而，最佳AC检测器复杂度过高，特别是在高SNR下。在大多数情况下，启发式AC检测器显着优于最佳非相干检测器，除了在低SNR的二进制ASK的情况下。此外，所得结果表明，启发式交流检测器不受相位噪声的影响，因此在系统受到相当大的相位噪声的情况下，它的性能优于相干检测器。
2019-02-05 cs.IT math.IT
Spatial Oversampling in LOS MIMO Systems with 1-Bit Quantization at the Receiver
在本文中，我们研究的LOS MIMO系统，使用1位量化和空间过采样在接收端的可达到的速率。我们建议，通过使用额外的天线在接收端，所产生的损失，由于量化的强限制，可以减少。互信息的结果表明，相当大的速率增益可以实现依赖于天线的数量和安排。在某些情况下，甚至可以获得来自发射机的全部可用速率。此外，结果还表明，二维天线阵列可以受益于空间过采样比一维阵列，当使用1位量化在LOS MIMO场景。
2017-02-10 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
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
Design of Non-orthogonal and Noncoherent Massive MIMO for Scalable URLLC Beyond 5G
本文旨在设计和优化一种非正交和非相干的大规模多输入多输出（MIMO）框架，以实现5G以上无线系统中的可扩展超可靠低延迟通信（sURLLC）。在该框架中，利用与大规模多输入多输出系统中的大规模天线阵列相关联的巨大分集增益来确保MIMO可靠性。为了减少信道估计过程所带来的开销和延迟，提出了一种不需要瞬时信道状态信息（CSI）知识，而只依赖于大尺度衰落系数进行信息解码的非相干通信技术。为了提高所考虑的系统的可扩展性，我们使非正交信道接入的多个用户通过设计一个新的差分调制方案，以确保每个发送的信号矩阵可以被唯一地确定在无噪声的情况下，并可靠地估计在嘈杂的情况下，当天线阵列的大小按比例增加。其关键思想是使来自多个用户的发送信号在空中适当地叠加，使得当和信号被正确地检测到时，可以唯一地确定由所有用户发送的信号。为了进一步提高阵列天线数较大时的平均误码性能，提出了一种基于最大最小Kullback-Leibler（KL）发散度的设计方法，通过联合优化所有用户的发射功率和子星座分配来实现。仿真结果表明，所提出的设计显着优于现有的最大-最小欧氏距离为基础的同行的错误性能。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）接收机与正交信道训练，特别是对于小区边缘用户。
2020-02-10 cs.IT cs.NI eess.SP
Spectral Efficient Communications employing 1-Bit Quantization and Oversampling at the Receiver
为了放宽在多吉比特/秒通信系统中的功耗要求，可以使用低分辨率量化。信息理论的结果表明，系统采用1位量化和过采样是一个可行的选择。本文研究了加性高斯噪声和两个匹配的脉冲成形滤波器的影响下，这样的结构。它描述了一个BCJR算法，基于有限状态信道假设，可以用来重建更高阶的调制方案，允许每个符号的一个以上的比特的传输的符号。此外，它示出了如何符号源，适合1位约束可以显着提高系统的出错率性能。
2016-04-12 cs.IT math.IT
Diversity Analysis of Peaky FSK Signaling in Fading Channels
分析了衰落信道下多天线接收机中OOFSK调制非相干检测的误码性能。针对两种情况进行分析：1）接收器仅具有信道分布知识的情况;以及2）接收器完全知道衰落幅度的情况。对于这两种情况，推导了最大后验概率（MAP）检测规则，并得到了错误概率的解析表达式。数值和仿真结果表明，对于足够低的占空比值，实现了较低的错误概率相对于FSK信令。同样地，当与FSK调制相比时，具有低占空比的OOFSK需要更少的能量来实现相同的错误概率，这使得该调制成为更节能的传输技术。同时，通过数值计算，分析了天线数目、天线相关性、占空比和未知信道衰落对系统性能的影响。
2009-06-21 cs.IT math.IT
A General Framework for Low-Resolution Receivers for MIMO Channels
针对不同的接收机结构，研究了具有输出量化的离散时间多输入多输出（MIMO）高斯信道容量。这个问题的一般配方中提出的天线输出处理的模拟组合器，而符号量化器用于模数转换。为了验证这种方法，考虑了四种不同的通用性和复杂性的模拟接收机架构：（a）多天线选择和天线输出的符号量化，（b）单天线选择和多级量化，（c）多天线选择和多级量化，以及（d）天线输出和多级量化的线性组合。可量化率作为可用符号量化器的数量的函数进行了研究，并在不同的架构之间进行了比较。特别是，它示出的架构（a）是足够的，以获得最佳的高信噪比性能的MIMO接收机中的天线的数量大于符号量化器的数量。的平均性能的数值评估的情况下，其中信道增益是独立同分布。高斯。
2017-07-07 cs.IT math.IT
On the Capacity-Achieving Input of Channels with Phase Quantization
几个信息理论的研究与输出量化的信道已经确定了容量实现的输入分布为不同的衰落信道与1位同相和正交（I/Q）输出量化。然而，尚未提供具有多位相位量化的通道的实现容量的输入分布的精确表征。在本文中，我们考虑四种不同的信道模型与多位相位量化的输出，并确定每个信道模型的最佳输入分布。我们首先考虑一个复杂的高斯信道与$b$位相位量化的输出，并证明了容量实现分布是一个旋转的$2^b$相移键控（PSK）。分析，然后扩展到多个衰落的情况下。我们发现，旋转$2^b$ -PSK的最优性继续持有非相干快衰落莱斯信道下的$b$位相位量化时，视线（LoS）。当信道状态信息（CSI）是在接收机，我们确定$\frac{2π}{2^b}$ -对称性和恒定幅度的必要和充分条件的遍历容量实现输入分布，其中一个$2^b$ -PSK满足。最后，一个最佳的功率控制方案，实现遍历容量时，CSI也可在发射机。
2022-05-09 cs.IT math.IT
Task-Based Quantization with Application to MIMO Receivers
多输入多输出（MIMO）系统需要使用大量天线在高频谱带可靠地通信，同时在严格的功率和成本约束下操作。为了满足这些约束，未来的MIMO接收器预期以低分辨率量化器操作，即，利用有限数量的比特来表示其观测到的测量，固有地使所获取信号的数字表示失真。MIMO接收机将它们的测量结果用于诸如符号检测和信道估计之类的某些任务而不是恢复底层模拟信号的事实表明，可以通过根据系统任务来设计捕获方案来减少由比特约束量化引起的失真，即，通过{ \em基于任务的量化}。在这项工作中，我们调查的理论和设计方法，以任务为基础的量化，提出模型感知的设计以及数据驱动的实现。然后，我们展示了如何实现一个基于任务的位约束MIMO接收器，提出的方法，从传统的混合接收器架构的结构，利用元表面天线的动态特性。这项调查缩小了理论上的基于任务的量化和它在实践中的实现之间的差距，提供具体的算法和硬件设计原则，实现基于任务的MIMO接收机。
2020-02-11 cs.IT eess.SP math.IT
Fibbinary-Based Compression and Quantization for Efficient Neural Radio Receivers
Member, IEEE（IEEE成员）
本文针对神经接收机计算成本高的问题，提出Fibonacci码字量化与无损压缩算法，结合细粒度INQ补偿损失，实现乘法器功耗面积节省及内存占用大幅降低，性能优于传统接收机。
2025-11-01 cs.AI cs.IT math.IT
A High-Resolution Analysis of Receiver Quantization in Communication
本文分析中高分辨率均匀量化下通信性能，推导可达速率，证明增益控制重要性，并给出最优加载因子的渐近紧估计。
2025-04-23 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
An Information-Theoretic Framework for Receiver Quantization in Communication
Shaoxing University（绍兴大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出了一种信息论框架，研究接收端量化对通信性能的影响，通过分析量化器的阈值和级别，推导了速率损失与MSE最小化的关系，并探讨了不同量化策略下的性能一致性问题。
2025-12-25 cs.IT eess.SP math.IT
Limited Feedback in Multiple-Antenna Systems with One-Bit Quantization
具有低分辨率模数转换器（ADC）的通信系统可以在发射机（CSIT）和接收机处利用信道状态信息。本文介绍了一位ADC有限反馈系统的码本设计和性能分析的初步结果。与高分辨率情况不同，当接收信号由1位ADC切片时，接收器处的绝对相位对于对齐接收信号的相位很重要。提出了一种新的码本设计波束形成的情况下，分别量化的信道方向和残余相位。
2015-12-21 cs.IT math.IT
Signature Quantization in Fading CDMA With Limited Feedback
在这项工作中，我们分析了反向链路直接序列（DS）-码分多址（CDMA）的签名量化方案的性能。假设信道和干扰协方差的完美估计，接收机从签名码本中选择使干扰功率最小化或使期望用户的信号与干扰加噪声比（SINR）最大化的签名。对应于最佳签名的码本索引然后经由反馈信道以有限数量的比特被中继给用户。在这里，我们感兴趣的随机矢量量化（RVQ）码本，其中包含独立的各向同性分布的矢量的性能。假设任意的发射功率分配，我们考虑加性高斯白噪声（AWGN）信道首先没有衰落，随后，与多径衰落。在匹配滤波器和线性最小均方误差（MMSE）接收机的输出端，我们推导出相应的SINR在一个大的系统限制。数值例子表明，推导出的大系统的结果给出了一个很好的逼近有限大小的系统的性能和MMSE接收机实现接近单用户的性能，每个签名元素只有一个反馈比特。
2011-02-17 cs.IT math.IT
On MIMO Channel Capacity with Output Quantization Constraints
研究了多输入多输出（MIMO）信道的容量，其中天线输出经过模拟线性合并网络处理，并由一组门限量化器量化。线性组合权重和量化阈值是根据信道矩阵从一组可能的配置中选择的。组合网络模型特定模拟接收器架构的可能配置，例如单个天线选择、天线输出的符号量化或输出的线性处理。一个有趣的连接，这个通道的容量和约束球包装问题，其中单位球被包装在一个超平面安排。从高层次的角度来看，这是因为每个阈值量化器可以被视为划分发射机信号空间的超平面。因此，该组量化器的输出对应于由对应于信道实现和接收器配置的超平面布置引起的可能区域。这种连接为MIMO接收机的量化架构的设计提供了一些重要的见解;例如，它表明，对于给定数量的量化器，选择引起更大数量的分区的配置可以导致更高的速率。
2018-06-05 cs.IT math.IT
Limited Feedback Massive MISO Systems with Trellis Coded Quantization for Correlated Channels
在本文中，我们提出了基于网格编码量化（TCQ）的有限反馈技术的大规模多输入单输出（MISO）频分复用（FDD）系统在时间和空间相关的信道。我们利用信道中存在的相关性来有效地提取信道方向信息（CDI）。对于多用户（MU）系统与匹配滤波器（MF）预编码，我们表明，反馈比特的数量所需的随机矢量量化（RVQ）码本匹配，即使是一小部分完美的CDI信号干扰噪声比（SINR）的性能是大的。对于如此大量的比特，传统码本方法所需的穷举搜索使得它们对于大规模MISO系统是不可行的。出于这一点，我们提出了一个差分TCQ方案的时间相关的信道，变换的源星座在每个阶段的网格使用2D的翻译和缩放技术。我们推导出一个缩放参数的源星座的时间相关性和BS天线的数量的函数。我们还提出了一种基于TCQ的有限反馈方案，用于空间相关信道，其中信道直接量化，而无需在接收机处执行解相关。仿真结果表明，所提出的TCQ方案优于现有的非相干TCQ（NTCQ）方案，通过提高系统的频谱效率和波束形成增益。与差分NTCQ方法相比，所提出的差分TCQ还减少了系统的反馈开销。
2015-12-02 cs.IT math.IT
On the Low-SNR Capacity of Phase-Shift Keying with Hard-Decision Detection
分析了在加性高斯白噪声（AWGN）信道和衰落信道下，接收端采用硬判决检测时，M进制PSK传输的低抗干扰能力。获得了零信噪比下容量的一阶和二阶导数的封闭式表达式。通过找到在零频谱效率下所需的宽带斜率和比特能量，分析了低带宽状态下的频谱效率/比特能量折衷。从信息理论分析中得出了实用的设计准则。衰落信道的分析进行相干和非相干的情况下，在低功率制度不知道信道的性能惩罚被确定。
2007-05-01 cs.IT math.IT
Coding Schemes with Rate-Limited Feedback that Improve over the Nofeedback Capacity for a Large Class of Broadcast Channels
我们提出了两种编码方案的两个接收机离散无记忆广播信道（BC）与速率限制的反馈从一个或两个接收机。他们改善了一个大类的通道，包括类的\emph{strictly essentially less-noisy BCs}，我们在这篇文章中介绍的无反馈容量区域。严格本质上噪声较小的BC的示例是在两个接收器处具有不相等的交叉或擦除概率的二进制对称BC（BSBC）或二进制擦除BC（BEBC）。当反馈率足够大时，我们的计划恢复所有先前已知的容量结果离散无记忆BC反馈。在我们的两个方案中，我们让接收器反馈关于其接收信号的量化消息。在第一方案中，发射机简单地将从接收机1获得的量化信息\emph{relays}发送到接收机2，反之亦然。这为每个接收器提供了输入信号的第二观测，并且因此可以提高其解码性能，除非BC物理降级。此外，每个接收机使用其对描述其自身输出的量化消息的了解，以便获得与该消息根本没有被发送时相同的性能。在我们的第二种方案中，发射机首先对量化的输出信号进行\emph{reconstructs and processes}，然后将结果作为公共更新信息发送到两个接收机。我们的第二个方案的一个特殊情况也适用于无记忆BC没有反馈，但严格因果状态信息在发射机和因果状态信息在接收机。它恢复所有以前的可实现的区域，也为这个设置与状态信息。
2016-02-18 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
Spectral Efficiency of Mixed-ADC Receivers for Massive MIMO Systems
研究了多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的上行链路，该系统采用混合模数转换器（ADC）接收机架构，其中一些天线配备了昂贵的全分辨率ADC，另一些天线配备了较便宜的低分辨率ADC。推导了最大比合并（MRC）检测器可实现的频谱效率（SE）的封闭形式近似。在此基础上，分析了基站天线数、发射功率、全分辨率ADC在混合ADC结构中的比例以及低分辨率ADC的量化位数对系统性能的影响。结果表明，可实现的SE随着BS天线和量化比特的数量而增加，并且在高用户功率状态或全ADC分辨率的情况下，它收敛到饱和值。最重要的是，这种工作效率证明，对于大规模MIMO，具有一小部分全分辨率ADC的混合ADC接收机可以与具有所有全分辨率ADC的接收机具有相当的SE性能，但硬件成本要低得多。
2016-08-01 cs.IT math.IT
Spatio-Temporal Waveform Design for Multi-user Massive MIMO Downlink with 1-bit Receivers
物联网（IoT）是指低成本低比特率终端和传感器的高密度网络，其中低能耗也是一个核心特征。由于经典接收机链的功率预算主要由高分辨率模数转换器（ADC）控制，因此人们越来越关注部署具有减少位甚至1位ADC的接收机架构。本文研究了多用户大规模MIMO下行链路的波形设计、优化和检测方面，其中用户终端采用非常简单的1位ADC和过采样。为了实现高于1位/秒/赫兹每实维的频谱效率，我们提出了一个两阶段的预编码，即一个新的量化预编码器，其次是最大比传输（MRT）或迫零（ZF）型空间信道预编码器，共同形成多用户多天线发射波形。在适当的发射机和接收机滤波器带宽约束下，量化预编码器输出被优化，以提供受控的符号间干扰（ISI），使得能够在没有噪声的情况下利用低复杂度符号检测器从1比特量化观测唯一地检测输入符号。在量化预编码器设计中还施加了额外的优化约束，以增加对噪声和残余用户间干扰（IUI）的鲁棒性。空间信道预编码器的目的又是抑制IUI并提供高波束成形增益，使得在存在噪声和干扰的情况下可以实现良好的符号出错率（SER）。广泛的数值评估表明，所提出的基于时空预编码器的多天线波形设计可以促进良好的多用户链路性能，尽管接收器中的1位ADC非常简单，因此是未来低复杂度物联网网络的一种可能的使能技术。
2016-11-11 cs.IT math.IT
MIMO Broadcast Channels with Block Diagonalization and Finite Rate Feedback
块对角化是用于多天线广播（下行链路）信道的线性预编码技术，其涉及到向每个接收器传输多个数据流，使得在任何接收器处都不经历多用户干扰。这种低复杂度的方案仅与容量相差几dB，但确实需要在发射机处非常准确的信道知识，这在衰落场景中可能非常难以获得。我们考虑一个有限的反馈系统，其中每个接收机知道它的信道完美，但发射机只提供了有限数量的信道反馈比特从每个接收机。使用随机矢量量化参数，我们量化的吞吐量损失由于不完善的信道知识作为反馈水平的函数。信道知识的质量必须提高成比例的SNR，以防止干扰的限制，我们表明，缩放反馈位的数量与系统SNR的线性是足够的，以保持有界的速率损失。最后，我们研究了一个简单的标量量化方案，可以实现与矢量量化相同的缩放行为。
2006-10-12 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
