Capacity Analysis of Index Modulations over Spatial, Polarization and Frequency Dimensions
确定调制方案的容量是感兴趣的基本主题。折射率调制（IM），例如空间调制（SMod）、偏振调制（PMod）或频率折射率调制（FMod），在文献中被广泛研究。然而，找到一个封闭形式的分析表达式，他们的能力仍然是一个开放的话题。在本文中，我们制定了封闭形式的表达IM的瞬时容量，连同其$2$第二和$4$第阶近似。我们表明，平均而言，$2$ nd近似误差趋于零，低信噪比（SNR），是$o\left(\textrm{SNR}\right)$。此外，在瑞利，赖斯和Nakagami- $m$信道分布的遍历容量的详细分析。作为容量分析的应用，我们利用所提出的表达式来计算SMod的各态历经容量为不同的天线配置和相关性，PMod为不同的信道组件和条件，和FMod为不同的频率间隔。
2018-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Achieving Modulation for Fixed Constellations with Average Power Constraint
在平均功率约束下，有限信号星座的概率质量函数（PMF）容量在大多数情况下是不均匀的。产生非均匀输入PMF的一种常见方法是Huffman整形，其包括首先通过采样的高斯密度来近似实现PMF的容量，然后计算采样的高斯密度的Huffman码。霍夫曼码然后被用作无前缀调制码。这一办法在实践中显示出良好的效果，但可能导致能力方面的重大差距。在这项工作中，提出了一种方法，有效地构造最佳的前缀自由调制码的任何有限的信号星座的平均功率约束在加性噪声。建议的代码操作接近所需的能力。这项工作的主要部分阐述了这个属性的分析证明。将该方法应用于AWGN中的64-QAM，并给出了数值结果，结果表明，与Huffman整形相反，通过使用该方法，可以在整个参数范围内非常接近容量地操作。
2011-06-27 cs.IT math.IT
Capacity of Coded Index Modulation
我们考虑的特殊情况下，索引编码的高斯广播信道中，每个接收机有先验知识的一个子集的消息在发射机和要求所有的消息从源。我们提出了一个级联编码方案，使用高斯信道的索引码作为内码/调制，利用边信息在接收机，和一个外码，以达到对信道噪声的编码增益。我们推导出该方案的容量区域，通过查看所得到的信道作为一个多址接入信道与许多接收器，并将其与“边信息增益”-这是一个衡量的优势，在利用接收器边信息的代码-的内部索引码/调制。我们通过模拟与现成的卷积码通过比特交织编码调制级联的索引码/调制的性能，证明了所提出的架构的实用性。
2015-07-01 cs.IT math.IT
Broadcast Coded Modulation: Multilevel and Bit-interleaved Construction
AWGN广播信道的容量是通过叠加编码来实现的，但是各个编码调制的叠加扩展了调制字母表并使其配置失真。广播信道上的编码调制受到特定的信道输入调制约束仍然是一个重要的开放问题。在可以被认为是单用户广播传输的不等差错保护调制的相关领域中已经取得了一些进展，但是它没有接近容量区域边界上的所有点。本文研究了在特定信道输入星座下的多级编码（MLC）广播编码调制。推导了多级码在AWGN广播信道中实现星座约束容量的条件。对于任何给定的星座，我们提出了一个务实的多级设计技术与近星座约束容量的性能，叠加内码和外码的耦合本地化到每个比特级。结果表明，这可以进一步放宽到一个代码耦合只有一个位的水平上，很少或根本没有惩罚下自然标签。研究了两个用户的比特级之间的速率分配问题，并提出了一种实用的方法，再次与近容量性能。在进一步追求较低的复杂度，提出了一种混合MLC-BICM，其性能被证明是非常接近的星座约束的容量区域的边界。仿真结果表明，在所提出的编码调制框架中，好的点对点LDPC码具有优异的性能。
2016-10-28 cs.IT math.IT
On the Capacity of Intensity-Modulation Direct-Detection Gaussian Optical Wireless Communication Channels: A Tutorial
采用强度调制和直接检测（IM/DD）的光无线通信（OWC）具有一个信道模型，该模型由于对信道输入的约束而具有独特的特征。本教程的目的是概述与输入无关的高斯噪声作为OWC信道的模型的IM/DD信道的容量的结果。它为读者提供了一个切入点的主题，并强调了在这一领域的一些主要贡献。它首先讨论了信道模型以及IM/DD高斯信道模型是如何产生的，此外还解释了输入约束。然后讨论了单输入单输出信道的容量、容量的计算、容量界和容量的渐近结果。然后，它扩展到多输入多输出设置的讨论，并审查该信道模型的容量界限。最后，它讨论了多用户信道建模为一个广播信道（下行链路）或多址信道（上行链路），其相关的容量界限。
2021-10-12 cs.IT math.IT
Capacity-achieving CPM schemes
编码连续相位调制（CPM）的实用方法，提出了一种容量实现低复杂度的替代串行级联CPM（SC-CPM）编码方案。在本文中，我们首先进行选择的最佳频谱效率的CPM调制嵌入到SC-CPM计划。然后，我们考虑语用能力（a.k.a.）。BICM容量），并通过精心设计输入位和CPM波形之间的映射来优化它。这样得到的方案与外部串行级联卷积码级联，形成一个实用的编码调制系统。所得到的方案表现出非常接近CPM容量的性能，而不需要外部解码器和CPM解调器之间的迭代。结果，由于解调和解码功能的分离，接收机表现出降低的复杂性和增加的灵活性。
2008-06-13 cs.IT math.IT
Approaching Waterfilling Capacity of Parallel Channels by Higher Order Modulation and Probabilistic Amplitude Shaping
并行，加性高斯白噪声（AWGN）信道的平均和功率约束。它示出了如何注水香农容量可以接近高阶调制和概率幅度成形（PAS）。这是通过一种新的分销匹配方法来实现的，称为产品分销匹配（PDM）。通过可达速率分析了PDM的渐近性能。提出了一种优化输入分布的启发式算法，它使信令在目标频谱效率与固定速率前向纠错（FEC）码，而最佳的功率分配是由汞注水和一个简单的比特加载策略确保。使用5G低密度奇偶校验码的有限块长度仿真结果显示，与具有均匀输入分布的传统方案相比，功率节省约1 dB。
2018-04-05 cs.IT math.IT
The Channel Capacity of General Complex-Valued Load Modulation for Backscatter Communication
本文研究了后向散射通信系统的可实现的信息速率，其中标签进行负载调制与自由适应的被动终端。我们发现，复杂的相量的标签电流被约束到一个磁盘，因此，容量问题可以用现有的结果描述峰值功率有限的正交通道。这允许我们陈述信道容量和负载阻抗的实现容量的分布，其由右半平面中的非同心圆描述。对于低信噪比的情况下（SNR < 4.8 dB），我们发现，信道容量是由一个纯粹的电抗性负载与柯西分布电抗。该博览会是基于一个系统模型，抽象的所有相关类的后向散射通信系统，包括RFID。为了解决实用性，我们构建了一个符号字母表，允许在合理的高信噪比的近容量信息速率超过6位每负载切换周期。我们还发现，率几乎没有降低时，典型的值范围的限制施加在负载阻抗。
2022-01-14 cs.IT math.IT
On Capacity and Capacity per Unit Cost of Gaussian Multiple Access Channel with Peak Power Constraints
研究了峰值功率约束下高斯多址信道的容量和单位容量开销。我们首先设计了一种基于Blahut-Arimoto算法的方法来数值优化和率并量化相应的输入分布。结果表明，在相同的峰值功率约束的情况下，具有较高信噪比的用户将具有对称的对映输入分布的所有值的噪声方差。接下来，我们分析推导出并表征了在具有小峰值功率约束的情况下的容量的可实现速率区域，这与在某种情况下的容量相吻合。每单位成本的容量在低功率状态中是令人感兴趣的，并且是节能通信中的目标性能度量。在这项工作中，我们推导出的单位成本的加性白高斯信道和GMAC的峰值功率约束的容量。结果表明，在GMAC的情况下，每单位成本的容量是使用对映信令的两个用户，是独立的用户速率比。我们的特点，得到的容量和容量每单位成本与峰值功率约束的详细和具体的对比，平均功率约束的设置优化传输策略。
2015-02-22 cs.IT math.IT
Phase Modulation for Discrete-time Wiener Phase Noise Channels with Oversampling at High SNR
介绍了一种离散时间维纳相位噪声信道模型，在该模型中，对于每个输入符号，在输出端都有多个采样。一个下界的能力。在高信噪比（SNR）下，如果每个符号的样本数量随着SNR的平方根而增长，则容量pre-log至少为3/4。这严格大于每个符号仅具有一个样本的维纳相位噪声信道的容量前对数，其为1/2。它示出，幅度调制实现1/2的前对数，而相位调制实现至少1/4的前对数。
2014-05-12 cs.IT math.IT
PAM-6 Coded Modulation for IM/DD Channels with a Peak-Power Constraint
编码调制与概率幅度成形（PAS）被认为是强度调制/直接检测信道与发射机峰值功率约束。PAS用于将比特映射到均匀的PAM-6分布，并且在每个信道使用高达约2.3比特的速率时优于PAM-8。具有PAS的PAM-6在比特度量软解码和硬解码之后也分别优于十字形QAM-32星座高达1 dB和0.65 dB。提出了一种基于成帧的十字形QAM-32星座的替代PAM-6方案，该方案显示出类似的增益。
2021-04-29 cs.IT math.IT
Capacity of Underspread Noncoherent WSSUS Fading Channels under Peak Signal Constraints
我们的能力的一般类的非相干下扩展的广义平稳不相关散射（WSSUS）的时间-频率选择性瑞利衰落信道的特征，在时间和频率的峰值约束下，仅在时间。容量的上限和下限被发现是明确的信道的散射函数，并允许确定一个给定的散射函数和一个给定的峰均功率比的容量最大化的带宽。
2007-05-11 cs.IT math.IT
On the Capacity of Level and Type Modulation in Molecular Communication with Ligand Receptors
在本文中，我们考虑细菌点对点通信问题的一个发送器和一个接收器，考虑配体受体结合过程。最常研究的信号传导模型，称为水平情景（LS），使用一种具有不同浓度水平的分子进行信号传导。另一种方法是采用具有单一浓度水平的多种类型的分子，称为类型方案（TS）。我们调查的配体受体的能力的角度来看，这两种情况之间的权衡。为此，我们使用数值算法的能力进行评估。此外，我们推导出一个上限的配体受体的能力使用二项式通道（BIC）模型使用对称化Kullback-Leibler（KL）分歧。当环境噪声可忽略时，也得到了一个下界。最后，我们分析了阻断受体的不同类型的分子的影响，提出了一个新的马尔可夫模型中的多类型的信号。
2015-04-16 cs.IT math.IT
Adaptive Coded Modulation for IM/DD Free-Space Optical Backhauling: A Probabilistic Shaping Approach
在本文中，我们提出了一种实用的自适应编码调制方案，以接近自由空间光（FSO）信道的容量与强度调制/直接检测的基础上概率成形。编码器有效地适应传输速率的信噪比，占大气湍流引起的衰落。该转发器可以支持任意大量的传输模式，使用低复杂度的信道编码器与一个小的支持速率集。因此，它可以为地面和卫星通信系统中的FSO回程提供解决方案，以实现更高的频谱效率。本文提出了两种算法来确定单极性多进制脉冲幅度调制（M-PAM）信令方案的容量和容量实现分布。然后，根据最优分布对信号星座图进行概率整形，并通过有效的二进制前向纠错方案对整形后的信号进行信道编码。大量的数值结果和模拟提供评估的性能。该方案产生的速率接近FSO信道容量的最小下限。例如，编码调制器在M-PAM容量的0.2dB内操作，并且在每个信道使用3比特的传输速率下，它以超过1.7dB的性能优于均匀信令。
2020-11-28 cs.IT math.IT
Low SNR Capacity of Fading Channels with Peak and Average Power Constraints
在峰值和平均功率约束下，被认为是在时间上相关的平坦衰落信道。对于离散时间信道，推导出一个新的单位时间容量上界。全散射矢量通道的低SNR分析用于导出互补下限。总之，当平均功率收敛到零时，这些界限允许我们识别固定峰均比的信道容量的精确缩放。对于固定的峰值功率，当平均功率收敛于零时，上限也是渐进紧的。对于连续时间的无限带宽信道，维特比确定了M-FSK调制的容量。最近，Zhang和Laneman证明了可以用非突发信令（QPSK）来实现容量。本文的另一个贡献是在峰值和平均功率约束下获得类似的结果。
2006-04-13 cs.IT math.IT
Design and Analysis of Delayed Bit-Interleaved Coded Modulation with LDPC Codes
研究了基于低密度奇偶校验码（LDPC）的延迟比特交织编码调制（DBICM）的设计和性能。对于Gray标记的正方形$M$ -ary正交幅度调制（QAM）星座，在给定的信噪比和固定的最大延迟时隙数下，研究了具有最大频谱效率的DBICM的最优延迟方案.在分析DBICM的容量时，我们发现了两个重要的性质：由于延迟编码比特被映射到传输符号的实部和虚部而导致的容量改善是彼此独立的;具有相同比特信道容量的延迟编码比特的一对延迟方案导致等效的DBICM容量。使用这两个属性，我们有效地优化任何均匀的Gray-QAM系统的延迟方案。此外，这两个属性使得关于经由比特信道类型分类的不等错误保护的高效LDPC码设计成为可能。此外，我们使用基于原型图的外部信息传递图，以联合优化度分布和信道分配的LDPC码，并提出了一个约束的渐进边增长的算法，联合构造LDPC码和比特的DBICM，考虑独特的比特信道的容量。仿真结果表明，所设计的LDPC编码DBICM系统性能明显优于LDPC编码BICM系统。
2021-03-03 cs.IT math.IT
Capacity-based Spatial Modulation Constellation and Pre-scaling Design
为提升空间调制性能，本文提出无信道状态信息反馈下基于BICM容量最大化的非均匀星座图与预缩放系数优化设计方案，仿真证明其能带来显著性能增益，有望应用于未来6G。
2023-10-24 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity-Approaching Signal Constellations for the Additive Exponential Noise Channel
我们提出了一个新的家庭的信号星座，称为对数星座，可用于设计近容量编码调制方案加性指数噪声（AEN）信道。对数星座是通过几何近似的输入分布，最大化AEN信道容量的设计。针对各种信号集，评估了采用编码调制（CM）和比特交织编码调制（BICM）方法在AEN信道上可实现的互信息。在CM的情况下，所提出的对数星座优于，有时超过半分贝，现有的最佳信号集可从文献中，并可以显示误差性能只有0.12 dB的AEN信道容量。在BICM的上下文中，对数星座与现有的最佳星座相比没有显著的性能优势。由于使用BICM而不是CM导致的潜在性能下降大于1 dB，因此BICM可能不是AEN信道上的合适设计方法。
2011-11-28 cs.IT math.IT
Capacity Bounds for Optical WDM Channels with Peak Power Constraints
我们从信息论干涉信道的角度研究了WDM光传输。提出了优于将干扰视为噪声的可调速率，并使用分步傅立叶方法模拟进行了验证。
2022-05-24 cs.IT math.IT
Capacity per Unit Energy of Fading Channels with a Peak Constraint
分析了具有时间相关Rayleigh衰落的离散时间单用户标量信道。在发送器或接收器处不存在边信息。给出了一个简单的表达式的能力，每单位能量，在存在的峰值约束。Verdu的单位成本容量的简单公式适用于有记忆的信道，并用于证明。除了限制信道容量与相关衰落，结果给出了一些洞察衰落过程中的相关性和信道容量之间的关系。结果被扩展到一个通道的边信息，显示每单位能量的容量是一个纳特每焦耳，独立的峰值功率约束。还考虑了模型的连续时间版本。每单位能量的能力受到峰值约束（但没有带宽约束）给出了一个类似的离散时间的表达式，并评估高斯-马尔可夫和克拉克衰落信道。
2005-06-11 cs.IT math.IT
Capacity bounds for bandlimited Gaussian channels with peak-to-average-power-ratio constraint
本文重新讨论了香农提出的峰值功率约束下带限高斯信道容量的边界问题，并将其推广到峰值平均功率比（PAPR）约束的情形。通过在PAPR约束下对输入独立同分布的脉冲幅度调制的可达信息速率进行下界分析，得到了成形脉冲的一般容量下界。然后，我们评估和优化的下限，采用一些参数脉冲，从而提高现有的最佳结果。根据Shannon的方法，得到了PAPR约束下BLGC的容量上界。通过结合我们的上限和下限，PAPR约束BLGC的容量被限制在一个有限的间隙内，该间隙随着PAPR约束趋于无穷大而趋于零。使用相同的方法，我们还改进了高信噪比下带限光强信道的现有容量下限。
2018-08-30 cs.IT math.IT
Capacity Achieving Peak Power Limited Probability Measures: Sufficient Conditions for Finite Discreteness
针对具有约束输入的几种信道模型，容量实现（最佳）输入概率测量的问题已得到广泛研究。到目前为止，还没有得出突出的概括。本文在这个方向上向前迈进了一步，通过引入一组新的要求，为类的实标量条件输出概率测度，在此条件下，最优输入概率测度是离散的，具有有限数量的概率质量点，当峰值功率有限。
2014-11-10 cs.IT math.IT
On ISI-free Modulations for Diffusion based Molecular Communication
扩散分子通道是具有记忆的通道，因为释放到介质中的分子在随机延迟后撞击受体。通过选择随时间在环境中扩散的分子的类型、强度或释放时间来执行扩散通道上的编码。为了避免符号间干扰（ISI），相同类型的分子应该在足够远的时间点释放。这确保了在相同类型的分子被重新用于信号之前，先前传输的分子在环境中褪色。在本文中，我们考虑ISI自由时隙调制方案。这些调制的最大可靠传输速率由表示允许传输序列的图的约束编码容量给出。然而，实现受限的编码容量需要长的块长度和解码器处的延迟，这对于简单的纳米机器来说是不切实际的。本文的主要贡献是考虑小延迟（短块长度）的调制，并表明它们非常接近约束编码容量。
2015-08-11 cs.IT math.IT
Capacity-Achieving Input Distribution of the Additive Uniform Noise Channel With Peak Amplitude and Cost Constraint
本文解析推导了加性均匀噪声信道在峰值和功率约束下的容量可达输入分布，并揭示了成本函数凹凸性决定其离散或连续支撑集。
2025-01-27 cs.IT math.IT
Beamspace Modulation for Near Field Capacity Improvement in XL-MIMO Communications
本文针对XL-MIMO近场空间自由度增加的问题，提出波束空间调制（BM）策略，利用固定少量射频链路将空间自由度作为调制资源提升容量，理论和仿真证明其频谱效率显著优于现有基准。
2023-05-17 cs.IT cs.SY eess.SY
On the Capacity of Generalized Quadrature Spatial Modulation
本文推导了连续输入连续输出信道下广义正交空间调制（GQSM）的平均互信息（AMI），通过闭式表达式解决了蒙特卡洛积分误差随信噪比指数增长的问题，并证明等概率天线选择方法虽略降符号AMI但总体显著提升AMI。
2023-09-10 cs.IT eess.SP math.IT
On the Achievable Rate and Capacity for a Sample-based Practical Photon-counting Receiver
我们研究了非理想光子计数接收机的可达速率和容量。针对长符号持续时间的情况，基于Kullback-Leibler（KL）散度和Kulloff $α$ -散度研究了开关键控调制下的可达速率。我们证明了导出的边界的紧性，大峰值功率与零背景辐射的指数收敛速度，和低峰值功率的二阶收敛速度。对于固定背景辐射的大峰值功率和固定峰值功率的低背景辐射，所提出的约束间隙分别对于低背景辐射和大峰值功率是小正值。此外，我们提出了在低背景辐射和长符号持续时间制度，这是更准确的推导出的上限和下限相比，在中等信噪比（SNR）制度的可实现的速率的近似。对于可以足够小的符号持续时间，容量和最佳占空比进行了研究。我们证明，容量接近连续泊松容量为$T_s=τ\to0$。分析了低峰值功率和大峰值功率下的渐近容量。与连续泊松容量相比，在背景辐射为零和非零的情况下，非理想接收机在低峰值功率下的容量几乎是无损耗的，而在低峰值功率下的容量是有损耗的.当峰值功率较大时，非理想接收信道的容量收敛，而连续泊松信道的容量线性增加。数值结果验证了上述理论结果的正确性。
2019-04-10 cs.IT math.IT
Parallel Bit Interleaved Coded Modulation
提出了一种新的比特交织编码调制（BICM）。在新的方案中，称为并行BICM，L相同的二进制码并行使用映射器，一个新提出的有限长度交织器和二进制抖动信号。与以前的方法相反，该方案不依赖于理想的无限长交织器的任何假设。在无记忆信道上，证明了新方案等价于二进制无记忆信道。因此，该方案使人们能够使用为该二进制信道设计的简单二进制码来容易地设计编码调制方案。基于二进制码在二进制信道上的性能，对编码调制方案的整体性能进行了分析评估。从信息论的角度分析了新方案，其中考虑了容量，错误指数和信道色散。该方案的容量与BICM容量相同。该方案的误差指数与最近提出的BICM失配解码指数分析进行了数值比较。
2010-08-17 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access with Spatial Modulation in Downlink Coordinated Multipoint Transmission
提出了一种结合空间调制（SM）的联合传输协调多点非正交多址（JT-COMP NOMA）系统，简称JT-COMP NOMA-SM，以提高系统容量。在考虑非理想连续干扰消除（SIC）和非理想信道状态信息（CSI）的情况下，分析了N个小区内M个协作多点基站（COMP BS）的用户容量和遍历和容量（ESC）.通过仿真和分析比较了该系统与非正交多址接入（NOMA）、联合传输多点协作与基于虚拟用户配对的非正交多址接入（JT-COMP VP-NOMA）的性能。仿真结果表明，该系统与JT-COMP VP-NOMA方案相比，具有相同的小区中心用户容量，而小区边缘用户容量高于其他方案。由于增强了CEU容量，所提出的系统的ESC优于其他方案。不完美的SIC和不完美的CSI可能降低容量。如果小区数量增加，所提出的系统可以保持CEU容量比其他计划更好。这是因为SM工作在香农上限之外，这可以减轻小区间干扰（ICI）。
2019-07-19 cs.IT cs.NI math.IT
Golden Angle Modulation
与AWGN香农容量相比，正交幅度调制（QAM）表现出$π\mathrm{e}/6$的整形损失（$\approx1.53$ dB）。从植物中发现的特殊（叶子、花瓣和种子）包装排列（螺旋叶序）中获得灵感，引入了一种新颖的、形状通用的、圆形对称的调制方案，即黄金角调制（GAM）。盘形，和复杂的高斯近似钟形，GAM信号星座被认为是。对于贝尔GAM，高速率近似，和互信息优化配方，开发。Bell-GAM克服了QAM中的渐近整形损失，并提供了接近香农容量的性能。发射机资源有限的链路，如空间探测到地球，移动到基站，是GAM可能特别有价值的情况。
2017-08-20 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
Load Modulation for Backscatter Communication: Channel Capacity and Near-Capacity Schemes
本文研究反向散射通信中通过无源负载调制实现的信息速率，揭示信道容量等价于峰值功率受限正交高斯信道，并提出实际近容量方案，为系统设计提供理论指导。
2023-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Uncertainty in Ultra Wideband Communication Systems
如果宽带系统使用占空比，则在多径信道上操作的宽带系统可以在带宽上扩展它们的功率。信道的不确定性限制了功率受限宽带系统可达到的数据率;占空比传输降低了信道的不确定性，因为接收机只有在传输发生时才必须估计信道。用于传输的时间部分的最佳选择取决于信号调制的频谱效率。通过比较允许不同调制的信道条件来实现极限容量的一般原理被证明。如果信道路径数随带宽的增加不是太快，则具有占空比的直接序列扩频和脉冲位置调制系统达到信道容量。扩频调制的较高频谱效率使其在由于大量信道路径而不能使用具有非零符号时间的脉冲位置调制的环境中实现极限的信道容量。
2005-09-22 cs.IT math.IT
Scalar Gaussian Wiretap Channel with Peak Amplitude Constraint: Numerical Computation of the Optimal Input Distribution
本文研究了一个标量高斯窃听信道，而不是平均输入功率的约束，我们认为输入的峰值幅度约束。我们的目标是获得洞察的安全能力和安全能力实现分布的结构。本文利用最新的理论进展的结构的security-capacity-achieving分布，本文开发了一个数值程序的基础上，梯度上升算法和一个版本的Blahut-Arimoto算法，计算security-capacity和security-achieving的输入和输出分布。
2021-11-22 cs.IT math.IT
Orthogonal Transform Multiplexing with Memoryless Nonlinearity: a Possible Alternative to Traditional Coded-Modulation Schemes
本文提出了一种基于离散傅里叶变换（DFT）或沃尔什-哈达玛变换（WHT）等正交线性变换的无记忆非线性串行级联的联合编码调制技术。我们证明，这样一个简单的信号结构可能会表现出随机码合奏的属性，作为接近信道容量的结果。我们的计算机模拟证实，如果解码器依赖于修改后的近似消息传递算法，所提出的调制技术表现出的性能与国家的最先进的编码调制方案，使用容量接近分量码。所提出的调制方案可以直接使用或作为传统的正交频分复用（OFDM）发射机的预编码器，导致系统具有OFDM的所有优点以及降低的峰均功率比（PAPR）。
2017-05-09 cs.IT math.IT
Establishing Secrecy Region for Directional Modulation Scheme with Random Frequency Diverse Array
基于随机频率分集阵列（RFDA）的定向调制（DM）技术被认为是一种很有前途的保密通信技术，可以实现保密信息的精确传输，而人工噪声（AN）被认为是RFDA定向调制的重要辅助手段。与以往的工作，只关注点的期望接收机相比，在这项工作中，我们调查了一个保密区域周围的期望接收机，即，一个特定的范围和角度分辨率周围的期望接收机。首先，推导了实现保密区域所需的最小天线数和带宽。此外，基于RFDA-DM-AN方案的保密容量的下界，我们研究了AN对保密容量的性能影响。本文的研究结果表明：1）AN并不总是有利于安全传输。具体地说，当天线数目足够大并且发射功率小于指定值时，AN将由于消耗有限的发射功率而降低保密容量。2)增加带宽将扩大随机分配频率的集合，从而导致更高的保密容量。3)天线的最小数量随着预定义的保密传输速率的增加而增加。
2020-07-09 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
Capacity Results for Block-Stationary Gaussian Fading Channels with a Peak Power Constraint
我们考虑一个峰值功率受限的单天线块平稳高斯衰落信道的发射机和接收机都不知道的信道状态信息，但都知道的信道统计。该模型包含了大多数以前研究的高斯衰落模型。我们首先计算的渐近信道容量在高信噪比制度和信道容量的行为严重依赖于信道模型。对于特殊情况下，衰落过程是由符号固定的，我们还揭示了一个基本的码字长度，通信速率和解码错误概率之间的相互作用。具体来说，我们表明，码字长度必须与SNR的规模，以保证通信速率可以增长与SNR有界的解码错误概率，我们找到了一个必要条件的码字长度的增长率。我们还推导出每单位能量的容量的表达式。此外，我们表明，每单位能量的容量是可以实现的使用时间的ON-OFF信令与最佳分配的ON符号，其中最佳的ON符号分配方案可能取决于峰值功率约束。
2006-05-30 cs.IT math.IT
Capacity Bounds for Peak-Constrained Multiantenna Wideband Channels
我们推导出一个非常一般的类的多输入多输出信道，允许在时间和频率的选择性，以及空间相关性的非相干能力的界限。边界适用于峰值约束的输入;它们在信道的散射函数中是明确的，对于大范围的带宽是有用的，并且允许粗略地识别带宽和发射天线数量的容量最佳组合。在无限带宽的极限下，得到了容量的一阶泰勒级数展开式的封闭表达式。从该表达式中，我们得出结论，在宽带机制中：（i）当信道空间不相关时，仅使用一个发射天线是最佳的;（ii）如果信道空间相关，则秩一统计波束成形是最佳的;以及（iii）空间相关，无论是在发射机、接收机还是两者处，都是有益的。
2008-01-29 cs.IT math.IT
Capacity Regions of Families of Continuous-Time Multi-User Gaussian Channels
在本文中，我们提出使用布朗运动来模拟连续时间多用户高斯信道的家庭没有带宽限制。事实证明，这样的配方允许并行翻译的许多基本概念和技术从离散时间设置到连续时间制度，这使我们能够推导出一个连续时间白高斯多址接入信道的容量区域/没有反馈，一个连续时间白高斯干扰信道没有反馈和一个连续时间白高斯广播信道没有反馈。在理论上，这些容量的结果给出了基本的传输限制调制/编码方案可以实现连续时间高斯单跳信道的家庭没有带宽限制，在实践中，明确的容量区域推导和容量实现调制/编码方案的建议，可以提供工程上的见解设计多用户通信系统的超宽带制度。
2015-06-28 cs.IT math.IT
Rank-Modulation Rewrite Coding for Flash Memories
当前的闪存技术集中于其静态存储容量的成本最小化。然而，所得到的方法支持相对小数量的编程-擦除周期。该技术对于消费者设备（例如，智能手机和照相机），其中编程擦除周期的数量很小。但是，对于需要大量生命周期写入的企业存储系统来说，这并不经济。本文提出的方法，用于缓解这个问题包括两个关键思想的有效整合：（i）提高可靠性和耐久性表示的信息使用相对值通过秩调制方案和（ii）增加整体（寿命）容量的闪存设备通过重写代码，即，擦除前每个单元执行多次写入。本文提出了一种新的编码方案，结合秩调制和重写。新方案的主要优点包括：（i）每次写入时每个单元存储接近2位的能力，对存储器的寿命影响最小，以及（ii）利用最近提出的容量实现一次写入存储器（WOM）代码的高效编码和解码算法。
2014-12-31 cs.IT math.IT
Capacity of Molecular Channels with Imperfect Particle-Intensity Modulation and Detection
介绍了粒子强度通道（PIC）作为分子通信系统的模型，并描述了该系统的最佳输入分布和容量限制的特性。在PIC中，发送器基于释放的粒子的数量以给定持续时间的符号对信息进行编码，并且接收器基于在符号间隔期间检测到的粒子的数量对消息进行检测和解码。在该通道中，发射器可能无法精确控制释放的颗粒数量，并且接收器可能无法检测到到达的所有颗粒。我们证明了这个通道的最佳输入分布总是具有质量点为零和可以释放的粒子的最大数量。然后，我们考虑扩散粒子运输，推导出的容量表达式时，输入分布是二进制的，并显示条件下，二进制输入是实现容量。特别是，我们证明了当发射机不能以高速率产生粒子时，最佳输入分布是二进制的。
2017-05-22 cs.ET cs.IT math.IT
The SIMO Block Rayleigh Fading Channel Capacity Scaling with Number of Antennas, Bandwidth and Coherence Length
本文研究非相干SIMO瑞利块衰落信道的容量缩放规律，证明容量按Θ(min(B,√(NL),N))缩放，并揭示相干块长度L在导频辅助与能量调制选择中的关键作用。
2022-12-20 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Model and Upper Bound on the Information Capacity of the Fiber Optical Communication Channel Based on the Effects of XPM Induced Nonlinearity
在考虑交叉相位调制（XPM）非线性传播效应的模型中，导出了波分复用光纤通信系统信息容量的上限。这项工作是基于Mitra等人的论文，找到所述信道容量的下限，其中使用用于传播的物理模型来计算与单个WDM信道中的输入和输出相关的条件概率分布的统计特性。在本文中，我们提出了一个易于处理的信道模型，将交叉相位调制的影响。利用这个模型，我们找到了一个上限的信息容量的光纤通信信道在高信噪比。结果提供了物理洞察的方式，其中非线性降低信息容量。
2005-11-30 cs.IT math.IT
Trellis Coded Modulation for Two-User Unequal-Rate Gaussian MAC
本文提出了一种基于格形编码调制的码对，用于两用户高斯多址信道中的PSK信号集。为了给接收机提供独特的可解码性并最大限度地扩大星座约束（CC）容量区域，在信号集之间引入相对旋转角。随后，利用两个PSK信号集的\textit{sum alphabet}的结构来证明每个用户的网格上的Ungerboeck标记使\textit{sum trellis}中的保证最小平方欧几里德距离$d^{2}_{g, min}$最大化。因此，这种标记方案可以系统地用于构造用于两用户GMAC的网格码对，以在容量区域内接近\emph{any rate pair}。
2009-08-08 cs.IT math.IT
Constrained Codes for Rank Modulation
受秩调制方案的启发，Sala和Dolecek最近的一项工作探索了排列的约束码的研究。他们研究的约束是由闪存中的单元间干扰现象继承的，其中高电平单元可以无意中增加低电平单元的电平。本文将Sala和Dolecek研究的模型扩展为两个约束。置换$σ\in S_n$满足\emph{two-neighbor $k$-constraint}，如果对于所有$2 \leq i \leq n-1$，是$|σ(i-1)-σ(i)|\leq k$或$|σ(i)-σ(i+1)|\leq k$，并且它满足\emph{asymmetric two-neighbor $k$-constraint}，如果对于所有$2 \leq i \leq n-1$，是$σ(i-1)-σ(i) < k$或$σ(i+1)-σ(i) < k$。我们表明，第一个约束的容量是$(1+ε)/2$的情况下，$k=Θ(n^ε)$和第二个约束的容量是1，无论$k$的值。我们还扩展了我们的结果，并研究了这两个约束的能力结合纠错码在肯德尔的$τ$度量。
2014-01-17 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
A Signal Separation Method for Exceeding the Channel Capacity of BPSK Input
编码调制领域见证了它的黄金时代，因为模拟的可达比特率（ABR）越来越接近有限字母表输入的信道容量。然而，在单通道工作时，以往的研究大多局限于单输入单输出的范围。相反，为了实现更高的频谱效率，本发明的作者提出了一种建立在接收器处分离的两个信号的并行传输的基础上的方法。信号分离通过所谓的双映射调制来实现，该双映射调制通过汉明到欧几里德空间工作。因此，发现两个信号的ABR总和高于BPSK输入的信道容量。理论和仿真结果都证实了这种方法。
2019-09-18 cs.IT math.IT
On the Capacity of Discrete-Time Laguerre Channel
本文提出了离散时间Laguerre信道容量的新的上界和下界。Laguerre行为被用来模拟各种类型的光学系统和网络，如光放大器，具有直接检测的短距离可见光通信系统和相干码分多址（CDMA）网络。推导了短距离可见光通信系统和相干CDMA网络的边界。这些界限分为三种主要情况：当平均和峰值功率约束，峰值功率约束是不活动的，只有峰值功率约束是活跃的。
2016-12-30 cs.IT math.IT
On the capacity of the dither-quantized Gaussian channel
本文研究了峰值和平均功率受限的高斯信道的容量时，其输出量化使用抖动，无限电平，均匀量化器的步长$Δ$。当$Δ$趋于零时，该信道的容量趋于未量化高斯信道的容量;当$Δ$趋于无穷大时，该信道的容量趋于零.在低信号噪声比（SNR）制度，它示出，当峰值功率约束是不存在的，低SNR的渐近容量等于未量化的信道，无论$Δ$。此外，给出了有限峰均功率比的低信噪比渐近容量的表达式，并在低分辨率和高分辨率极限下进行了评估。它表明，在这种情况下，低信噪比的渐近容量收敛到未量化的信道时，$Δ$趋于零，它趋于零时，$Δ$趋于无穷大。将这些结果与（未抖动的）1比特量化的可量化性结果进行比较，观察到抖动在低精度限制中降低容量，并且它降低低SNR渐近容量，除非峰均功率比是无界的。
2014-04-25 cs.IT math.IT
The Discussion on Shannon channel capacity formula from the viewpoint of signal uncertainty and Research on the Technique of Breaking through the Shannon Limit
本文首先对Shannon信道容量公式进行了简要的阐述，并分析了该公式与信号测不准原理的关系，为推导出能够突破Shannon信道容量的公式做准备。然后介绍了时移非正交多载波调制技术作为突破香农限的一个实例。经过二十多年的发展，该技术已被证明是一种实用的数字通信调制技术。
2020-04-27 cs.IT eess.SP math.IT
Modulation for MIMO Networks with Several Users
在最近的工作中，描述了一种基于单流编码和解码的公共消息两用户MIMO广播信道的容量实现方案。这是通过一种新的联合酉三角化，这是适用于相应的信道矩阵。在这项工作中，三角化是广义的，任何（有限）数量的矩阵，允许多用户应用。为此，多个信道的使用被联合处理，以一种让人想起空时编码的方式。与两个用户的情况相反，在一般情况下，并不总是存在完美的（实现能力的）解决方案。然而，一个接近最优的方案（在大块的限制下损失为零）总是存在的。公共消息广播只是具有MIMO链路的通信网络的一个示例，其可以使用被称为“网络调制”的方法来解决;两个链路之外的扩展延续到这些问题。
2011-05-31 cs.IT math.IT
A Capacity Region Outer Bound for the Two-User Perturbative Nonlinear Fiber Optical Channel
从干涉信道的角度研究了交叉相位调制和色散对非线性光纤信道的影响。我们的特征的同时可达速率对的容量区域上的一个外边界，假设一个两个用户的扰动信道模型。
2021-07-05 cs.IT math.IT
Phase Transitions of the Additive Uniform Noise Channel with Peak Amplitude and Cost Constraint
研究具有峰值幅度和代价约束的加性均匀噪声信道中量化最优的条件，解析计算了达容量的输入分布，发现其离散或连续取决于代价函数的凹凸性，并推导了离散情况下的信道容量解析表达式。
2025-10-14 cs.IT math.IT
