Timely Monitoring of Dynamic Sources with Observations from Multiple Wireless Sensors
信息时代（AoI）最近因其在物联网传感和监控应用中的相关性而备受关注。在本文中，我们考虑的问题，最小化的AoI在一个系统中，一组源被观察到的多个传感器在一个多对多的关系，和传感器观察到一个源的概率取决于源的状态。该模型代表了许多实际场景，例如部署多个摄像机或麦克风来监视某些区域中移动的对象的场景。我们制定的马尔可夫决策过程的调度问题，并显示如何年龄最优的调度策略可以得到。我们进一步考虑问题的部分可观察的变体，并为大的状态空间设计近似策略。我们的评估表明，近似的政策工作以及在所考虑的情况下，传感器可以观察到多个源的事实是有益的，特别是当有很高的不确定性的源状态。
2022-08-18 cs.IT cs.NI math.IT
A Physical-layer Rateless Code for Wireless Channels
在本文中，我们提出了一个物理层的无线信道无速率码。针对传统无比率编码中低密度生成矩阵（LDGM）类编码方案导致的高错误平层问题，提出了一种新的无比率编码方案。这是通过在编码过程中为每个符号提供近似相等的保护来实现的。提出了一种基于外部信息传递（EXIT）图的优化方法，以获得一个鲁棒的校验节点度分布，该分布在较宽的信噪比范围内都能达到接近容量的性能.仿真结果表明，在相同的信道条件和传输开销下，该方案在加性高斯白噪声（AWGN）信道中的误比特率（BER）性能明显优于现有的无比率码，特别是在低BER区域。
2013-06-21 cs.IT math.IT
On the Low-SNR Asymptotic Capacity of Two Types of Optical Wireless Channels under Average-Intensity Constraints
本文研究了平均强度约束下高斯与泊松光强度信道在低信噪比下的渐近容量，分别推导出其容量扩展公式，填补了现有容量差距。
2025-04-01 cs.IT math.IT
Quantitative Assessment of TV White Space in India
在文献中，许可但未使用的电视（TV）频带频谱被称为TV空白空间。超高频（UHF）电视频段频谱具有很好的无线电波传播特性。印度UHF电视频带中的电视空白空间的量是令人感兴趣的。本文对印度四个地区（除北部外）470- 590 MHz频段的电视空白频段进行了全面的定量评估和估计。这是印度首次全面评估电视空白空间。使用两种方法计算这四个区域中每单位面积的平均可用TV空白空间：（i）主要（许可）用户和次要（未许可）用户的观点;以及（ii）美国联邦通信委员会的规定。通过这两种方法，在UHF电视频段的平均可用电视空白空间被证明是超过100 MHz！还描述了一种电视发射机频率再分配算法。基于空间复用的思想，提出了一种电视信道分配方案，该方案在使用最少的电视信道进行跨四个区域的传输的同时，对电视接收机的干扰较小。基于这一重新分配，它被发现，四个电视频带频道（或32兆赫）足以提供现有的UHF电视频带覆盖在印度。
2013-10-31 cs.IT math.IT
A Many Antenna High Rate Wireless System
我们描述了一种设计用于在高带宽和低SNR下运行的TDD MIMO无线系统。信号作为直接序列传输。在上行链路（多址信道）中，信号检测是由空时白化滤波器后接匹配滤波器完成的。在下行链路（广播信道）中，预编码通过这些滤波器的转置来完成。我们进一步描述了该系统的实现，该系统使用32个天线的阵列在512-608和614-698 MHz之间的相同频率上同时与32个单天线客户端通信。在近距离，所有32个链路都实现了上行链路和下行链路的全PHY数据率，每个链路上的块出错率小于1\%。系统总速率为3.8 Gb/s。系统的频谱效率为21.7 b/s/Hz的上行链路和下行链路。最后，我们对不远的未来进行一些预测。
2016-05-05 cs.IT math.IT
Performance of Intelligent Reconfigurable Surface-Based Wireless Communications Using QAM Signaling
智能可重构表面（IRS）被视为6G无线网络的一项有前途的技术。IRS可以重新配置无线传播环境，从而显著改善无线通信的性能。在本文中，我们分析了带宽有效的正交幅度调制（QAM）技术在瑞利衰落信道下的IRS辅助无线通信的性能。推导了矩形QAM、方形QAM和交叉QAM方案的通用平均符号出错率（ASER）的新的封闭形式表达式。此外，简化表达式的ASER为低信噪比（SNR）和高SNR区域，这是有用的分析提供见解。我们全面分析了调制参数和所采用的IRS元件的数量的影响。我们还通过模拟验证了我们的理论结果。我们的研究结果表明，采用IRS显着提高ASER性能相比，加性高斯白噪声信道在低信噪比制度。因此，IRS辅助的无线通信可以是用于诸如物联网（IoT）的各种低功率通信应用的有希望的候选者。
2020-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Chaos-based Wireless Communication Resisting Multipath Effects
在加性高斯白噪声（AWGN）信道中，混沌信号被证明是最佳的相干通信波形，只需使用简单的匹配滤波器就能最大化信噪比（SNR）。近年来，混沌信号通过无线信道传输后的李雅普诺夫指数谱已被证明是不变的，为利用混沌进行无线通信铺平了道路。在无线通信系统中，由多径传播引起的码间干扰（ISI）是实现高比特传输速率和低比特出错率（BER）的主要障碍之一。抗多径效应是混沌无线通信系统中的一个基本问题。在本文中，实现了一个CWCS。该系统首先传输由混合动力系统产生的混沌信号，然后利用匹配滤波器对接收到的混沌信号进行滤波，以降低噪声的影响并检测出二进制信息。我们发现，多径效应可以有效地抵抗通过重组的接收信号的返回地图，并通过设置相应的阈值的基础上可用的信息。我们表明，最佳阈值是信道参数和发送的信息符号的函数。实际上，信道参数是时变的，并且未来的信息符号不可用。在这种情况下，提出了一个次优阈值（SOT），并推导出使用SOT的BER解析。仿真结果表明，即使在信道参数不准确的情况下，CWCS也能取得较好的性能。
2017-09-26 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer over an AWGN channel: Nonlinearity and Asymmetric Gaussian Signaling
研究了点到点平坦衰落复加性高斯白噪声信道中信息和功率的同时传输问题。与依赖于能量收集器的不准确线性模型的文献相比，考虑了实验验证的非线性模型。导出了系统基带参数下的直流功率的一般形式，证明了直流功率对信道输入分布的高阶统计量的依赖性。研究了最大化R-P域的优化问题。假设信道增益在接收器和发射器两者处可用，并且约束到独立且同分布（i.i.d.）信道输入仅由它们的一阶和二阶矩统计量确定，得到了一般问题的内界。值得注意的是，作为收获器的非线性的结果，所研究的内界表现出所传递的功率和所接收的信息的速率之间的折衷。它示出的折衷特征输入分布是与平均零和不对称的功率分配的实部和虚部尺寸。
2017-05-31 cs.IT math.IT
Capacity Considerations for Secondary Networks in TV White Space
由美国联邦通信委员会（FCC）指定用于未许可使用的所谓的“TV空白空间”（TVWS）--表示由于向数字广播的过渡而在任何给定位置中未使用的TV频道--在新兴4G网络的背景下为开发满足美国国家宽带计划的目标的新的无线接入技术提供了重要的新机会（特别是越来越多的人真正获得宽带接入）。在实现该目标方面存在多个挑战;最基本的是可用WS容量目前不准确已知的事实，因为它取决于多种因素-包括现有现任者（广播公司）的系统参数、本地地形的传播特性以及FCC规则。在本文中，我们探索的能力，白色空间网络开发一个详细的模型，其中包括所有的主要变量，并认识到FCC的规定，提供约束现任保护。真实的地形信息和传播模型的主要广播和电视发射机的邻频道干扰，以估计其对可实现的WS容量的影响。该模型后来被用来探索网络容量和系统参数之间的各种权衡，并建议可能的修改FCC的现任保护规则，有利于进一步的白色空间容量。
2013-03-28 cs.IT cs.NI math.IT
Pilot-Based Channel Estimation Design in Covert Wireless Communication
在这项工作中，第一次，我们解决了信道估计设计与导频的背景下，隐蔽的无线通信。具体来说，我们考虑瑞利衰落的通信信道从发射机到接收机和加性高斯白噪声（AWGN）的检测信道从发射机到看守。在发送信息信号之前，发射机必须发送导频以使得能够在接收机处进行信道估计。利用检测错误概率的下界，首先证明了以相等的功率发送导频信号和信息信号可以最大限度地降低系统的检测性能，这一点通过基于似然比检验的最优检测器所达到的最小检测错误概率得到了证实。这促使我们在信道估计中考虑等发射功率，从而在隐蔽无线通信中优化导频信号和信息信号之间的信道使用分配。我们的分析表明，分配给导频的信道使用的最佳数量增加的隐蔽性约束变得更紧。此外，我们的研究表明，分配给信道估计的所有可用信道使用的最佳百分比随着信道使用总数的增加而减少。
2019-08-01 cs.CR cs.IT math.IT
Distributed Rate Allocation for Wireless Networks
本文提出了一种分布式算法的速率分配在无线网络中，实现相同的吞吐量区域的最佳集中式算法。这种跨层算法联合执行介质访问控制（MAC）和物理层速率自适应。本文建立了该算法是吞吐量最优的一般速率区域。与开-关调度相比，速率分配通过调度多个速率级别来实现物理层方案的最佳利用。该算法是基于局部长度信息的，具有重要的实用价值。该算法要求每个链路都能确定提高其当前数据速率的全局可行性。在许多类型的网络中，任何一个链路的数据速率主要影响其邻居，并且这种影响随着距离而衰减。因此，当地交易所可以提供确定可行性所需的信息。沿着这些路线，本文讨论了现有的物理层控制消息的潜在用途，以确定可行性。这可以被认为是类似于CSMA（载波侦听多路访问）网络中的载波侦听的技术。该算法的一个重要应用是白空间网络的多频带多无线电吞吐量最优分布式调度。
2010-04-06 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Multichannel Wiener Filtering for Wireless Acoustic Sensor Networks
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Carl von Ossietzky Universität Oldenburg（老enburg卡尔·冯·奥西茨基大学）；Fraunhofer IDMT（弗劳恩霍夫工业声学和媒体技术研究所）；Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）
本文提出一种非迭代的分布式多通道维纳滤波算法，用于无线声学传感器网络中节点特定语音信号的估计，优于现有方法，减少通信带宽使用。
2026-04-13 cs.IT eess.AS eess.SP
Eigenvalue based Spectrum Sensing Algorithms for Cognitive Radio
频谱感知是认知无线电的一个基本组成部分。在本文中，我们提出了新的传感方法的基础上的特征值的协方差矩阵的信号接收在次要用户。提出了基于最大特征值与最小特征值之比和基于平均特征值与最小特征值之比的两种感知算法。使用一些最新的随机矩阵理论（RMT），我们量化这些比率的分布，并推导出所提出的算法的虚警概率和检测概率。我们还找到了阈值的方法为一个给定的虚警概率。所提出的方法克服了噪声不确定性问题，并且当待检测信号高度相关时，甚至可以比理想能量检测更好地执行。该方法可以用于各种信号检测应用，而不需要信号，信道和噪声功率的知识。基于随机产生的信号、无线麦克风信号和捕获的ATSC DTV信号的仿真结果验证了所提出方法的有效性。
2008-04-18 cs.IT math.IT
Universal Adversarial Attacks on Neural Networks for Power Allocation in a Massive MIMO System
Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）；Linköping University（林雪平大学）
深度学习（DL）架构已经成功地用于包括无线系统的许多应用中。然而，它们已被证明容易受到对抗攻击的影响。我们分析了基于DL的模型的回归问题的上下文中的下行链路功率分配在大规模的多输入多输出系统，并提出了通用的对抗扰动（UAP）制作方法的白盒和黑盒攻击。我们对所考虑应用程序的白盒和黑盒攻击的UAP性能进行了基准测试，并表明对抗成功率分别可以达到60%和40%。与传统的白盒攻击相比，提出的基于UAP的攻击是一种更实用和现实的方法。
2021-10-10 cs.CR cs.IT cs.LG
A Universal Deep Neural Network for Signal Detection in Wireless Communication Systems
Imperial College London（帝国理工学院）；Edinburgh Napier University（爱丁堡龙比亚大学）
针对无线信道动态变化导致DL检测模型需频繁重训的问题，本文提出由信道分类器与信号检测器构成并引入CNN的Uni-DNN，可在多种信道下免重训实现更优误码率性能。
2024-04-03 cs.AI cs.IT cs.NI
On the Performance of Short Binary BCH Codes for Ultra-Low Latency Wireless Communications
针对6G等超低时延高可靠通信场景，本文对比了短码长下采用1阶OSD的eBCH码与采用SCLD-CRC的极化码，证明在复杂度相当的前提下，64和128比特eBCH码误比特率更低，是低时延通信的有力候选。
2025-01-14 cs.IT math.IT
Forward-Forward Autoencoder Architectures for Energy-Efficient Wireless Communications
本文提出了一种基于前向-前向学习的自编码器架构，用于提升无线通信的能量效率，通过数值实验展示了其在噪声和衰落信道中的性能优势。
2026-02-16 cs.IT cs.LG math.IT
Throughput Optimal Policies for Energy Harvesting Wireless Transmitters with Non-Ideal Circuit Power
无线通信中的一个关键问题是如何权衡能量效率（EE）和频谱效率（SE）。在本文中，我们解决这个问题的点对点加性高斯白噪声（AWGN）信道与发射机供电完全通过从环境中收集能量。此外，我们假设具有非理想电路功率的实际开关发射机模型，即，当发射机开启时，其消耗的功率是发射功率和恒定电路功率之和。在这种设置下，我们研究了最优的发射功率分配，以最大限度地提高平均吞吐量在有限的时间范围内，随时间变化的能量约束和非理想的电路功耗。首先，我们考虑离线优化的假设下，能量到达的时间和数量是先验已知的发射机。虽然这个问题是非凸的，由于非理想的电路功率，我们显示了一个有效的最佳解决方案，一般对应于两相传输：第一阶段具有EE最大化开-关功率分配，第二阶段具有不随时间减小的SE最大化功率分配，从而揭示了一个有趣的结果，即EE和SE优化在能量收集通信系统中是统一的。然后，我们扩展的最佳离线算法的情况下，多个并行AWGN信道，嵌套优化的原则的基础上。最后，受离线最优解的启发，我们提出了一种新的在线算法下的实际设置，只有过去和现在的能量状态信息（ESI）已知的发射机。
2013-02-05 cs.IT math.IT
Electromagnetic Information Theory: Fundamentals, Modeling, Applications, and Open Problems
本文提出电磁信息论（EIT）以将电磁定律纳入无线通信物理层设计，系统回顾其基础工具、连续场建模与互信息分析方法，并探讨实际应用与开放问题。
2023-06-26 cs.IT math.IT
Adversarial Attack on DL-based Massive MIMO CSI Feedback
本文提出一种针对基于深度学习的大规模 MIMO CSI 反馈的白盒对抗攻击构造方法，并通过归一化均方误差验证其破坏性，同时对比干扰攻击，揭示 DL 通信物理层安全风险。
2020-02-23 cs.IT eess.SP math.IT
Adversarial Attacks on Deep Learning Based Power Allocation in a Massive MIMO Network
Linköping University（林雪平大学）
深度学习（DL）作为用于无线通信系统中的许多应用的新工具正变得流行。然而，对于许多分类任务（例如，调制分类），已经表明基于DL的无线系统易受对抗性示例的影响;对抗性示例是对神经网络（NN）的精心制作的恶意输入，其目的是引起错误的输出。在本文中，我们将其扩展到回归问题，并表明对抗攻击可以打破DL为基础的功率分配在下行链路的大规模多输入多输出（maMIMO）网络。具体来说，我们扩展的快速梯度符号法（FGSM），动量迭代FGSM，和投影梯度下降对抗攻击的上下文中的maMIMO系统中的功率分配。我们对这些攻击的性能进行了基准测试，结果表明，在NN输入中有一个小的扰动，白盒攻击可以导致高达86%的不可行解。此外，我们研究了黑盒攻击的性能。在这项工作中进行的所有评估都是基于公开的开放数据集和NN模型。
2021-01-28 cs.IT cs.LG eess.SP
