Error Performance of Multidimensional Lattice Constellations-Part II: Evaluation over Fading Channels
这是一个两部分组成的系列论文的第二部分，在那里的多维格星座与信号空间分集（SSD）的错误性能进行了研究。在第一部分中，我们采用了一种基于平行六面体几何的组合几何方法，给出了加性高斯白噪声（AWGN）中误符号概率（SEP）的精确解析表达式和两个封闭形式的界。在本第二部分中，我们扩展了分析，并提出了一种新的解析表达式的帧错误概率（FEP）的多维格星座在Nakagami-m衰落信道。由于无限格型星座的FEP是由球下界（SLB）的下界，我们提出了球上界（SLB）的块衰落信道。此外，提出了块衰落信道下多维格型星座的FEP的两个新的界，称为多球下界（MSLB）和多球上界（MLB）。SLB和MLB的表达式以封闭形式给出，而MSLB和MLB的相应表达式以酉块长度的封闭形式给出。数值和仿真结果表明，所提出的界限的紧密性，并表明它们可以有效地用于设置任意结构，尺寸和秩的格星座的FEP的性能限制。
2012-07-03 cs.IT math.IT
Joint Constellation Design for Noncoherent MIMO Multiple-Access Channels
本文研究了非相干多输入多输出多址信道（MAC）下的联合星座设计问题。通过对非相干最大似然检测误差的分析，提出了新的设计准则，以最小化错误概率。作为一个基线的方法，我们适应几个现有的设计标准的点到点通道的MAC。此外，我们提出了新的设计标准。我们提出的第一个设计指标是在成对错误概率指数的非渐近下限和上限的主导项。利用Hermitian正定矩阵流形上的黎曼距离给出了该界的一个几何解释。从高信噪比下对该度量的分析中，我们得到了进一步简化的度量。对于任何给定的星座大小集合，可以在星座符号集合上优化所提出的度量。出于简化的度量，我们提出了一个简单的星座结构，包括在分区的单用户星座。我们还提供了一个概括我们以前提出的建设的基础上预编码个别星座的较低的维度。对于固定的联合星座，设计度量可以在每用户发射功率上进一步优化，特别是当用户以不同速率发射时。考虑到酉空时调制，我们研究了将每个单独的星座图构建为一组由各自的发射功率缩放的截断酉矩阵的选项。数值结果表明，我们提出的指标是有意义的，并可以作为目标，通过数值优化，表现更好，对于相同的传输速率和功率约束，比一个共同的基于导频的计划和星座优化与现有的指标生成星座。
2022-07-05 cs.IT math.IT
On the efficiency of transmission strategies for broadcast channels using finite size constellations
本文利用有限维星座图推导了两用户功率受限高斯广播信道的可达速率域。研究了各种传输策略，即叠加编码（SC）和叠加调制（SM），并与标准方案（如分时（TS））进行了比较。通过对联合概率分布和星座符号位置的优化，得到了SM和SC策略的最大可达速率区域。参考经典场景，根据给定目标可达速率的SNR节省或/和一个用户可达速率的增益百分比来评估复杂度不断增加的每个方案的可达速率的改进。
2014-03-21 cs.IT math.IT
Two-User Gaussian Interference Channel with Finite Constellation Input and FDMA
在具有有限星座输入的两用户高斯强干扰信道（GSIC）中，两个用户星座之间的相对旋转扩大了星座约束（CC）容量区域。在本文中，一个度量找到近似的旋转角（具有可忽略的小误差），以最大限度地扩大CC容量的两个用户GSIC。在高斯输入字母表对于两个用户具有相等的功率并且两个交叉信道增益的模等于1的情况下，已知FDMA速率曲线接触GSIC的容量曲线。它示出，与不相等的功率为两个用户也，当一个跨信道增益的模等于一和其他跨信道增益的模大于或等于一，FDMA速率曲线接触的GSIC的容量曲线。相反，它示出，在有限的星座输入下，两个用户使用相同的星座，FDMA速率曲线严格地位于（从不接触）整个强干扰制度的扩大的CC容量区域内。这意味着使用FDMA不可能接近CC容量。众所周知，对于高斯输入字母表，在最佳和速率点处的FDMA内界在整个弱干扰区域中总是优于错误解码内界。对于弱干扰制度的一部分，它示出，具有相同的有限星座输入的两个用户，错误的解码内界，扩大星座之间的相对旋转，严格优于FDMA内界。
2010-10-06 cs.IT math.IT
Bounds on the Achievable Rate for the Fading Relay Channel with Finite Input Constellations
本文研究了有限复输入星座的无线瑞利衰落中继信道。假设全球知识的信道状态信息和完美的同步，上界和下界的可实现的速率，全双工中继，以及更实际的半双工中继（其中中继不能同时发送和接收），进行了研究。假设在源节点和中继节点的功率约束是相等的，在直接传输（没有中继）通过使用中继提供的速率的增益进行了研究。结果表明，对于有限复输入星座的情况下，中继增益达到最大值在一个特定的SNR和更高的SNR中继增益趋于零。由于实际方案总是使用有限的复数输入星座，上述结果意味着当我们在特定SNR下操作时，中继提供了优于直接传输的最大优势，并且在非常高的SNR下没有提供优势。这与已知的具有高斯输入字母表的中继信道的结果相反。
2011-02-21 cs.IT math.IT
On the Diversity-Multiplexing Tradeoff of Unconstrained Multiple-Access Channels
本文研究了无功率约束（无限星座）的多输入多输出衰落多址信道的最优分集复用折衷（DMT）问题。对于K个用户（K>1），每个用户M个发射天线，以及N个接收天线，示出了一般的无限星座和具体的格，以在N等于或大于（K+1）M-1的情况下获得有限星座的最佳DMT，即，用户有限的制度。另一方面，当N<（K+1）M-1时，证明了无限星座不能达到最优DMT。这与点对点情况相反，在点对点情况下，无限星座对于任何M和N都是DMT最优的。一般来说，这项工作表明，当网络负载很重时，即K>max（1，（N-M+1）/M），在解码过程中考虑成形区域在追求最佳DMT中起着至关重要的作用。通过研究无限星座是最优和次优的情况，本文还给出了多址信道中无限星座DMT的几何解释。
2015-05-20 cs.IT math.IT
A Signal Constellation for Pilotless Communications Over Wiener Phase Noise Channels
目前运行的许多卫星通信系统采用低成本的上变频器或下变频器，这会产生相位噪声。这种噪声会严重限制系统的信息速率，并对检测系统构成严重挑战。此外，用于相位噪声跟踪的简单解决方案（例如PLL）需要低相位噪声或另外需要降低有效数据率的许多导频符号。为了提高有效的信息速率，我们提出了一个信号星座，它不需要导频，在所有，为了收敛在解码过程中。在这方面的贡献，我们将提出一个信号星座，不需要导频序列，但我们需要一个信号，不存在旋转对称。例如，不能使用简单的MPSK。此外，我们将提供一种方法来分析所提出的星座，并提供一个指数的性能时，使用迭代解码算法。
2013-03-30 cs.IT math.IT
Linear Precoding for MIMO Channels with QAM Constellations and Reduced Complexity
本文研究了结合正交幅度调制（QAM）的多输入多输出（MIMO）系统中线性预编码器的设计问题。首先，基于Gauss-Hermite求积准则，提出了一种新的有效的方法来计算一般多输入多输出（MIMO）系统的输入输出互信息及其相应的梯度。然后，该方法被利用在块坐标梯度上升优化过程中，以确定全局最优的线性预编码器相对于MIMO输入输出互信息的QAM系统与相对适中的MIMO信道大小。所提出的方法接下来与复杂度降低的每组处理（PGP）技术结合应用，该技术是半最优的，以在发射机（CSIT）处完美的信道状态信息以及统计信道状态信息（SCSI）场景，具有高发射和接收天线尺寸，并且星座尺寸高达$M=64$。我们的数值结果表明，开发的预编码器提供显着更好的性能比没有预编码器的配置，和最大分集预编码器的QAM星座大小$M=16,~32$，$~64$和MIMO信道大小$100\times100$。
2016-03-09 cs.IT math.IT
Simultaneous Information and Energy Transmission with Finite Constellations
本文研究了在加性高斯白噪声信道中信息和能量同时传输的速率的基本限制，假定信道是无记忆的，$(a)$是信道输入符号数，$(b)$是信道输入符号数（星座大小）和块长度是有限的;并且$(c)$解码错误概率（DEP）和能量中断概率（EOP）被限制为远离零。特别是，它示出的最大信息和能量传输速率的限制;和最小DEP和EOP，基本上由用于执行传输的代码引起的类型设置。也就是说，每个信道输入符号出现在码字中的经验频率。利用这一观察，同时能量和信息传输的最佳星座设计的指导方针。
2021-10-05 cs.IT math.IT
Multidimensional Constellations for Uplink SCMA Systems --- A Comparative Study
稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）是一类非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA），被提出用于支持上行链路机器类型通信服务。在SCMA系统中，多维星座的设计对系统的性能起着重要的作用。由于多维星座的行为高度依赖于信道的类型，因此采用适合于特定应用的星座至关重要。在本文中，我们首先强调和审查的关键性能指标（KPI）的多维星座，应考虑在其设计过程中的各种渠道的情况。然后，我们提供了一个调查已知的多维星座的SCMA系统的背景下，他们的设计标准。通过大量的仿真，在不同的信道条件下，对未编码的、高速率的和低速率的LTE Turbo编码的SCMA系统的这些星座的性能进行了评估。所有涡轮编码的比较进行比特交织编码调制，级联检测和解码方案。仿真结果表明，满足某一信道场景的KPI的多维星座优于其他星座。此外，未编码系统的比特出错率性能和编码系统的性能与它们的比特标记相关联。系统的性能还显著地取决于多用户检测器在不同信噪比区域的行为。
2018-10-27 cs.IT math.IT
Deep Autoencoder-Based Constellation Design in Multiple Access Channels
针对多址接入信道中传统星座图无法缓解用户间干扰的问题，提出基于深度自编码器的星座图设计框架，能智能生成抗干扰星座图，降低误码率并提升和容量，在多场景下表现优异。
2025-05-01 cs.IT eess.SP math.IT
Gaussian Two-Way Channels With Discrete Inputs and Quantized Outputs
本文研究了均匀输出量化的高斯双向信道。对于高斯输入，最佳的均匀有限电平量化器的数值确定为不同值的信噪比（SNR）。然后研究了基于星座的发射机的双向信道。一个制定所谓的香农可实现的区域，该通道的开发和数值计算，该区域提出了特定的星座。它表明，如果一个发射机使用的星座在其他发射机的旋转版本，香农可达到的区域可以扩大
2016-05-03 cs.IT math.IT
On Precoding for Constant K-User MIMO Gaussian Interference Channel with Finite Constellation Inputs
本文考虑用于恒定信道系数$K$-用户MIMO高斯干扰信道（MIMO GIC）的线性预编码，其中每个发射机$i$（Tx-$i$）需要针对$i=1,2,\cdots,K$向接收机$i$（Rx-$i$）发送每个信道使用的$d_i$独立复符号，该复符号从具有均匀分布的固定有限星座取值。当干扰信道系数为零时，由于信噪比（SNR）趋于无穷大，我们将Tx-$i$使用任何线性预编码器实现的最大速率定义为Tx-$i$的星座约束饱和容量（CCSC）。当干扰被视为噪声时，我们推导出由Tx-$i$实现的速率的高SNR近似，并且该速率由Tx-$i$和Rx-$i$之间的互信息给出，表示为$I[X_i;Y_i]$.推导出了对于Tx-$i$，$I[X_i;Y_i]$趋于CCSC的预编码器的一组充分必要条件.有趣的是，为干扰对齐（IA）设计的预编码器满足这些必要和充分条件。此外，我们提出了基于梯度上升的算法，以优化通过预编码与有限的星座输入和噪声处理干扰实现的和速率。针对每个节点处具有两个天线的3用户MIMO GIC使用所提出的算法的仿真研究，其中对于所有$i$具有$d_i=1$，并且具有BPSK和QPSK输入，示出了在中等SNR下，在遍历和速率方面超过由从一些已知IA算法获得的预编码器产生的增益0.1比特/秒/Hz。
2013-07-21 cs.IT math.IT
Function Computation Over Multiple Access Channels via Hierarchical Constellations
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出了一种基于分层星座的编码-调制框架，实现多接入信道上的低延迟函数计算，通过屏蔽机制减少误差传播，最终在信息论上达到最优性能。
2026-01-17 cs.IT math.IT
Grassmannian Constellation Design for Noncoherent MIMO Systems Using Autoencoders
在这封信中，我们提出了一个自动编码器（AE）设计格拉斯曼星座在非相干（NC）多输入多输出（MIMO）系统。为了保证格拉斯曼星座的性质，建议AE构造的传输符号后，酉空时调制。它在训练过程中根据交叉熵惩罚输入和输出符号之间的差异，这被认为是一种通用的优化方法。与非格拉斯曼星座和传统构造的格拉斯曼星座相比，所提出的AE学习的星座在高SNR范围内具有显著的符号出错率（SER）性能增益。所得到的格拉斯曼星座的建议AE实现更高的多样性比非格拉斯曼星座在i.i.d.瑞利信道此外，所提出的方法可以适应不同的信道统计通过训练与相应的信道实现。
2021-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Designing Enhanced Multi-dimensional Constellations for Code-Domain NOMA
本文提出了一种改进的多维星座设计，它在码域非正交多址接入（CD-NOMA）等通信系统中起着关键作用。MD星座是有吸引力的，因为如果适当设计，它们的结构特性导致信号空间分集，从而改善出错率性能。不同于现有的作品，主要集中在MD星座与大的最小欧几里德距离（MED），我们寻找新的MD星座与额外的功能，最小产品距离（MPD）也很大。为此，一个非凸优化问题制定，然后解决的凹凸过程（CCCP）。与最先进的文献相比，我们提出的MD星座在Rayleigh衰落信道上显着提高了错误性能，同时在高斯信道上保持了几乎相同的性能。为了证明他们的应用程序，我们还表明，这些MD星座产生良好的码本稀疏码多址系统。所有获得的MD星座可以在https://github.com/Aureliano1/Multi-dimensional-constellation中找到。
2022-07-21 cs.IT 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
Constellation Precoded Beamforming
提出并分析了星座预编码波束形成的性能。这种多输入多输出传输技术基于信道矩阵的奇异值分解。在这项工作中，波束形成器进行预编码，以提高其分集性能。前面已经表明，虽然单波束成形在没有信道编码的情况下实现了全分集，但是多波束成形导致分集损失。在本文中，我们表明，一个适当设计的星座预编码器，使未编码的多波束形成实现全分集阶数。我们还表明，部分预编码的多波束形成得到更好的分集阶数比多波束形成没有星座预编码，如果要预编码的子信道被适当地选择。我们提出了几个标准来设计星座预编码器。仿真结果与理论分析相吻合，并表明在相同的系统数据率下，预编码多波束形成在实现全分集阶数的同时，实际上优于未预编码的单波束形成。
2009-03-27 cs.IT math.IT
LDPC Coded Multiuser Shaping for the Gaussian Multiple Access Channel
研究了输入星座和低密度奇偶校验（LDPC）码的联合设计，以逼近两用户高斯多址信道的对称容量。更具体地说，在每个用户处采用多级编码来构造高阶输入星座图，并且联合设计用户的星座图，以便最大化多用户成形增益。在接收端，多层编码的每一层在用户之间联合解码，而连续消除则跨层使用。使用EXIT图设计每个用户在每个层中使用的LDPC码，以支持指定的每层速率和SNR的用户之间的联合解码。数值模拟提供了验证建议的星座和LDPC码的设计。
2019-05-01 cs.IT math.IT
A Progressive Codebook Optimization Scheme for Sparse Code Multiple Access in Downlink Channels
本文针对下行SCMA系统提出一种渐进式码本优化方案，以推导的SER为准则，通过序列二次规划优化基准星座组并渐进重构子星座分配，在低信噪比下显著优于现有码本。
2024-04-04 cs.IT math.IT
Error Rates of the Maximum-Likelihood Detector for Arbitrary Constellations: Convex/Concave Behavior and Applications
基于凸优化技术的兴起，研究了AWGN信道下最大似然检测器的出错率的凸性/凸性特性，并将其推广到频率平坦的慢衰落信道。通用条件下，符号出错率（SER）是凸/凹的任意多维星座。特别地，SER对于任何一维和二维星座在SNR上是凸的，并且在高SNR下在更高维度上也是凸的。对于任意星座和比特映射，成对错误概率和比特出错率在高信噪比下是凸的。SER的一阶和二阶导数的普遍界，得到的任意星座，其中一些是紧的。最后讨论了这些结果的应用，包括空间复用系统中的最优功率分配、降低或增加（干扰问题）出错率的最优功率/分时分配、衰落信道的意义（“低维衰落永远不好”）以及酉预编码OFDM系统的优化。例如，揭示最佳和最差预编码的具有QPSK调制的酉预编码OFDM系统的出错率界限被扩展到也可以包括编码的任意星座。报告的结果也适用于高斯近似下的干扰信道，误码率时，它可以表示或近似为一个非负的线性组合的个别符号出错率，和编码系统。
2009-11-19 cs.IT math.IT
Modeling and Analysis for Multiple-Layer LEO Satellite Internet of Things Constellations
Zhejiang University（浙江大学）；Hangzhou Normal University（杭州师范大学）
针对多层低地球轨道卫星物联网星座在莱斯衰落信道下性能未知的问题，提出基于随机几何的建模与分析框架，集成相关信道建模和点过程，推导关键性能指标表达式，仿真验证模型准确性与有效性，为星座研究与系统优化提供支持。
2026-07-13 cs.IT math.IT
Asymmetric Dual-Mode Constellation and Protograph LDPC Code Design for Generalized Spatial MPPM Systems
为了实现自由空间光通信（FSO）的可靠高效传输，设计了一种基于弱湍流信道的原型图低密度奇偶校验（PLDPC）编码广义空间多脉冲位置调制（GSMPPM）系统。具体而言，我们调查的PLDPC码，广义空间移位键控（GSSK）调制，和MPPM星座。首先，我们提出了一种新型的GSMPPM星座，智能集成GSSK到MPPM，称为非对称双模（ADM）星座，以提高PLDPC编码的GSMPPM系统的性能。此外，利用原模图外部信息传输（PEXIT）算法，我们构造了一种改进的PLDPC码，称为I-PLDPC码，它优于现有的PLDPC码在弱湍流信道。分析和仿真结果表明，建议的ADM星座和建议的I-PLDPC码可以获得显着的性能增益比他们的同行。因此，建议的PLDPC编码的GSMPPM系统与ADM星座是称职的，以满足高可靠性的要求FSO应用。
2023-03-07 cs.IT math.IT
Secrecy Rate Study in Two-Hop Relay Channel with Finite Constellations
在无线环境下，带窃听者的两跳安全通信是一个热门的研究方向。其基本思想是，目的地，同时与源，发送一个干扰信号，干扰窃听附近或与中继共处一处。与物理层网络编码类似，友好干扰信号将阻止窃听者检测源自源的有用信息，并且在已知干扰信号存在的情况下不会影响目的地检测源信息。然而，现有的研究仅限于高斯分布的信号，这是很少在实际系统中使用。当应用有限星座信号时，保密率的行为变得非常不同。例如，保密率取决于具有有限星座的输入信号之间的相位差，这在高斯信号中是观察不到的。在本文中，我们研究了两跳中继模型的保密容量，并推导出其上限，通过假设一个窃听器附近的中继和广泛使用的M-PSK调制。在此基础上，给出了高信噪比区的最佳相位差和最差相位差。数值研究验证了我们的分析，并表明导出的上限是比较紧的。
2013-10-02 cs.IT math.IT
High-SNR Asymptotics of Mutual Information for Discrete Constellations with Applications to BICM
在信噪比趋于无穷大的极限下，给出了标量加性高斯白噪声信道中任意离散输入与相应输出之间的互信息的渐近表达式.给出了在给定信道输出的情况下，通过估计信道输入所获得的符号错误概率（SEP）和最小均方误差（MMSE）的渐近表达式。结果表明，对于任何输入分布，给定输出的信道输入的条件熵，MMSE和SEP具有与高斯Q函数成比例的渐近行为。该Q函数的幅角仅取决于星座图的最小欧氏距离（MED）和信噪比，比例常数是MED和MED处星座点对概率的函数.将推导的表达式推广到比特交织编码调制（BICM）中，研究了广义互信息（GMI）的高信噪比特性.通过这些渐近表达式，证明了长期以来的猜想，格雷码是二进制标记，最大化的BICM-GMI在高信噪比。它进一步表明，对于任何等距星座的大小是2的幂，总是存在一个反格雷码给出最低的BICM-GMI在高信噪比。
2013-09-10 cs.IT math.IT
Optimal QAM Constellation for Over-the-Air Computation in the Presence of Heavy-Tailed Channel Noise
KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Imperial College London（伦敦帝国学院）
本文提出了一种在重尾干扰环境下优化QAM星座以提升空中计算性能的方法。
2026-02-24 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation for Secure Gaussian Parallel Relay Channels with Finite-Length Coding and Discrete Constellations
研究了在存在窃听者（Eve）和多个解码转发中继节点的情况下Alice向Bob发送秘密消息的问题。每个链路包括一组并行信道，例如对正交频分复用传输进行建模。我们考虑离散星座和有限长度编码的影响，定义了一个可实现的保密率的限制下的含糊率在前夕。然后，我们提出了一个功率和信道分配算法，最大化可实现的保密率诉诸两个耦合的Gale-Shapley算法的稳定匹配问题。我们考虑的情况下，在爱丽丝的全部和部分信道状态信息。在后一种情况下，我们只保证中断保密率，即，在给定概率下保持秘密的消息的比率。数值结果提供了瑞利衰落信道的平均中断保密率，表明实际计划实现的性能非常接近理想的。
2018-07-17 cs.CR cs.IT math.IT
Coherent-state constellations and polar codes for thermal Gaussian channels
光通信信道本质上是量子力学的，因此我们必须超越经典信息理论来确定它们的通信容量，并找到最高速率的有效编码和解码方案。热通道，从线性耦合的领域的热环境，是特别实际的相关性;其经典容量最近已经建立，但其量子容量仍然未知。虽然容量设定了可靠通信速率的最终限制，但它并不保证这种速率可以通过实际手段实现。在这里，我们构造有效的编码热信道，实现经典容量和所谓的高斯相干信息传输的经典和量子信息，分别。我们的代码是基于结合极化码与离散化的信道输入到一个有限的“星座”的相干状态。经典信息的编码可以使用线性光学来完成。
2017-07-04 cs.IT math.IT quant-ph
Constellation Precoded Multiple Beamforming
采用奇异值分解（SVD）的波束成形技术通常用于多输入多输出（MIMO）无线通信系统中。在没有信道编码的情况下，当发送单个符号时，这些系统实现了由信道提供的全分集阶数;而当同时发送多个符号时，该特性丧失。当采用信道编码时，可以实现全分集阶数。例如，当比特交织编码调制（BICM）与该技术相结合时，如果满足关于S和BICM卷积码率的条件，则在发送S个并行流的MxN MIMO信道中的NM的全分集阶数是可能的。本文提出了一种星座预编码多波束形成算法，该算法在BICM编码和未编码SVD系统下都能实现全分集阶数。我们提供了这个属性的分析证明。为了降低系统中最大似然（ML）译码的计算复杂性，我们采用球形译码（SD）。我们报告的SD技术，降低了计算复杂性超出常用的方法SD。该技术不仅相对于常规ML解码而且相对于常规SD实现了计算复杂性的几个数量级的降低。
2009-11-03 cs.IT math.IT
Optimal Throughput-Diversity-Delay Tradeoff in MIMO ARQ Block-Fading Channels
在本文中，我们考虑了一个自动重传请求（ARQ）重传协议信令块衰落多输入多输出（MIMO）信道。与以前的工作不同，我们允许多个衰落块内的每个传输（ARQ回合），我们约束发射机的固定速率的复杂信号星座图构建的代码。特别是，我们研究了一般情况下的平均输入功率约束的星座，以及实际上重要的有限离散星座的情况。该场景是在MIMO ARQ信道上采用正交频分复用技术的实际无线通信系统的合适模型。两种情况下的衰落动态被认为是，即短期的静态衰落信道衰落增益随机变化的每个ARQ轮，和长期的静态衰落信道衰落增益保持恒定的所有ARQ轮有关的一个给定的消息。作为我们的主要结果，我们证明了对于块衰落MIMO ARQ信道与离散输入信号星座满足短期功率约束，最佳的信噪比（SNR）指数是由一个修改的Singleton界，所有的系统参数。为了证明理论分析的实际意义，我们提出的数值结果表明，实际的Singleton界实现最大距离可分离码实现最佳的SNR指数。
2007-01-20 cs.IT math.IT
Diversity Multiplexing Trade-off and Selection Gain in Media-Based Modulation
基于媒体的调制（MBM）的思想是在传输媒体的变化（信道状态）中嵌入信息。使用带有$w$ RF壁的RF闭合，MBM为端到端通道创建一组$2^w$可选状态。每个状态表示MBM星座点的索引。在每种状态下，从发射天线发出的波（音调）在RF闭合内经历许多伪随机来回反射。RF信号在最终离开RF封闭件时，在富散射环境中进一步传播以到达接收器。这导致每个接收天线的独立复信道增益。结果，不同MBM星座点的坐标（在接收天线上形成的信道增益的向量）将彼此独立。这与传统传输方案不同，在传统传输方案中，在发射机处使用的固定星座结构将乘以固定但随机的信道增益。由于这种独立性，MBM相对于传统系统提供了几个优点，包括“多个接收天线上的信息的可加性（与发射天线的数量无关）"和“静态衰落信道上的固有分集”。本文研究了MBM星座的分集复用折衷问题。分析表达式提供的MBM与传统系统的优势。特别地，示出了配备有MDS码（即使具有相对小的码长）的$1\times N_r$ SIMO-MBM星座显著优于$N_r\times N_r$传统MIMO。
2022-02-06 cs.IT math.IT
Joint Learning of Geometric and Probabilistic Constellation Shaping
Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）；Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
星座的选择在很大程度上影响通信系统的性能。在设计星座时，可以优化点的位置和出现概率。这些方法分别被称为几何和概率成形。通常，星座的几何形状是固定的，例如，使用正交幅度调制（QAM）。在这种情况下，可实现的信息速率仍然可以通过概率整形来提高。在这项工作中，我们展示了如何利用自动编码器来执行星座的概率整形。我们设计了一个信息理论描述的自编码器，它允许学习的能力实现符号分布和星座。最近，提出了执行几何成形的机器学习技术。然而，概率整形更具挑战性，因为它需要离散分布的优化。此外，所提出的方法使联合概率和几何形状的星座在任何信道模型。仿真结果表明，学习星座实现的信息速率非常接近容量的加性高斯白噪声（AWGN）信道和AWGN和衰落信道上优于现有的方法。
2019-08-29 cs.IT cs.LG math.IT
Optimized Constellation Design for Two User Binary Sensor Networks Using NOMA
本文研究两用户二进制传感器网络在高斯多址信道下的数据融合，引入NOMA原理，通过解析推导误码概率上界并闭式求解最优旋转参数来设计星座，仿真验证其性能接近实验最优星座。
2023-05-31 cs.IT math.IT
Capacity Bounds and Low-Complexity Constellation Shaping under Mixed Gaussian-Impulsive Noise
National Key Laboratory on Wireless Communications, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学无线通信国家重点实验室）
本文提出了一种在混合高斯-冲击噪声环境下，通过熵功率不等式推导信道容量界限，并设计低复杂度星座塑形方法，实现高互信息传输。
2025-12-03 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity and Modulations with Peak Power Constraint
实际的通信信道经常受到除平均功率之外的输入约束，诸如峰值功率约束。为了比较不同星座的可实现速率以及在这样的约束下的信道容量，适当地考虑这些约束是至关重要的。在本文中，我们提出了一种直接的方法来比较实际的输入星座和容量的限制下的可实现的速率。作为一个例子，我们研究了离散时间复值加性高斯白噪声（AWGN）信道的峰值功率约束下的容量与相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）输入星座的可实现的速率进行比较。
2011-05-16 cs.IT math.IT
Bit-Interleaved Coded Multiple Beamforming with Constellation Precoding
本文分析了比特交织编码多波束形成（BICMB）结合星座预编码方案的分集阶数。多波束形成是通过信道矩阵的奇异值分解来实现的，该信道矩阵被假设为发射机和接收机完全已知。以前，已知BICMB具有与码率和并行子信道的数量的乘积相关的分集阶数界，在某些情况下失去全分集阶数。在本文中，我们表明，BICMB结合星座预编码器和最大似然检测实现全分集阶。我们还提供了与分析相匹配的模拟结果。
2009-08-25 cs.IT math.IT
Achievable Information-Energy Region in the Finite Block-Length Regime with Finite Constellations
本文描述了在加性高斯白噪声信道中信息和能量同时传输的可达信息能量域。这种分析是在有限块长度制度与有限星座。更具体地说，提出了一种用于构造一族码的方法，并且表征了信息速率、能量速率、解码错误概率（DEP）和能量中断概率（EOP）的可实现元组的集合。利用已有的逆结果，证明了该结构是信息率、能量率和EOP最优的。然而，所实现的DEP是次优的。
2022-02-10 cs.IT math.IT
Signature Design of Sparsely Spread CDMA Based on Superposed Constellation Distance Analysis
稀疏扩展码分多址（SCDMA）是允许基站在公共信道上同时与多个用户通信的非正交叠加编码方案。SCDMA系统的检测性能主要取决于其特征矩阵，特征矩阵应该是稀疏的，以保证扩展和叠加后的等效信号星座图具有较大的欧氏距离。设计了在置信度分割和最大似然检测下均表现良好的签名矩阵。所提出的设计适用于几个类似的有据可查的计划，包括网格码多址（TCMA），低密度扩频，叠加调制系统。
2016-04-15 cs.IT math.IT
Locally Diverse Constellations from the Special Orthogonal Group
为了优化旋转，多维星座在单输入，单输出瑞利衰落信道，家庭的旋转矩阵构造的所有维度是2的幂。这个家庭是一个单参数子群的旋转矩阵组，并使用梯度下降计划在这个李群。选择定义该族的参数以优化星座的截止率。最佳旋转参数的计算显式低信噪比。这些旋转优于全分集代数旋转的截止率在低SNR（信噪比）和比特出错率在高SNR的维度$n = 4$。然而，通过这样的矩阵旋转的QAM（正交幅度调制）星座缺乏全分集，这与良好的信号集表现出全分集的传统智慧形成对比。一个新的概念的多样性，被称为本地多样性，试图解释这种行为。粗略地说，一个局部完全多样的星座只有在很小的邻域内才是完全多样的。还介绍了一个本地的最小产品距离的变体，实验表明是一个优越的预测星座性能比最小产品距离尺寸$n = 4$。
2016-02-01 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
Towards Optimal Constellation Design for Digital Over-the-Air Computation
本文针对空中计算提出一种数字调制框架，将最优星座设计建模为功率约束下最小化均方误差的加性映射问题，给出解的唯一性条件及高信噪比下的闭式解，并扩展到高维网格、非高斯噪声和混合调制场景。
2025-11-09 cs.DC cs.IT math.IT
An Adaptive Modulation Scheme for Two-user Fading MAC with Quantized Fade State Feedback
在用户处没有CSI的情况下，在输入处具有衰落和有限星座的两用户高斯多址接入信道上的传输不是有效的，因为当信道条件差时，出错率将很高。然而，在无线场景中，用户处的完美CSI是不现实的假设，因为它将涉及大量反馈开销。在本文中，我们提出了一个方案，它只使用量化的CSI知识在发射机的开销是标称的。用户在不改变其发射功率的情况下旋转其星座图以适应现有信道条件，以便在目的地处的等效星座图中满足某些预定的最小欧几里得距离要求。已经针对两个用户在输入处使用对称M-PSK星座的情况描述了最佳调制方案，其中$ M=2^λ$、$ λ$是正整数。该策略已经通过考虑两个用户在输入处使用QPSK或8-PSK信号集的示例来说明。结果表明，该方案具有更好的吞吐量和错误性能相比，传统的非自适应方案，在成本的反馈开销只是$\lceil \log_2(\frac{M^2}{8}-\frac{M}{4}+2)\rceil + 1 $位，对于M-PSK的情况下。
2012-01-15 cs.IT math.IT
Simultaneous Information and Energy Transmission with Short Packets and Finite Constellations
本文研究有限分组长度与有限星座下加性高斯白噪声信道的信息能量同传权衡，推导必要条件，提出可满足目标性能的码族构造方法并给出可达性能集合。
2024-08-14 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for Degraded Broadcast Channels: RA-CEMA
提出了一种新的非正交多址接入方案，该方案可以同时向多个具有不同信噪比的用户进行传输。通过根据适当设计的模式将不同用户的码字存储到复用矩阵中，然后将矩阵的列映射到高阶星座的符号上，来对不同用户进行复用。在接收机处，采用干扰消除算法以实现比正交用户复用更高的频谱效率。速率自适应星座扩展多址（RA-CEMA）是一种替代传统的叠加编码作为一种解决方案，在降级的广播信道上传输。它结合了提高频谱效率的好处和重用已在当代通信系统中使用的编码和调制方案的优点，从而促进了其在标准中的采用。
2015-01-28 cs.IT math.IT
Interference-Aware Super-Constellation Design for NOMA
Villanova University（维拉诺瓦大学）；Samsung Research America（三星美国研究院）
本文提出基于自编码器的AE-NOMA方法，通过设计干扰感知超星座消除符号重叠，从而无需SIC即可降低误码率，并验证了其在不同信道场景下的适应性和实现NOMA系统的潜力。
2025-03-10 cs.AI cs.IT eess.SP
A Machine Learning Approach for Simultaneous Demapping of QAM and APSK Constellations
Centrum Wiskunde & Informatica（荷兰数学和计算机科学研究学会）；Vrije Universiteit（自由大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Ministry of Defence（国防部）
针对电信系统中DNN接收机精度与灵活性难权衡的问题，提出可同时解映射多类QAM、APSK星座的概率框架，利用星座层级关系减少输出且不提升误码率，接近AWGN信道下最优解调误差下界，提升DNN接收机实用性。
2024-05-16 cs.AI cs.IT cs.LG
Multi-level Design for Multiple-Symbol Non-Coherent Unitary Constellations for Massive SIMO Systems
研究了块瑞利衰落信道下单输入多输出（SIMO）系统的非相干检测问题。利用Kullback-Leibler散度作为设计准则，提出了一种多符号星座优化问题，该问题的构造和检测具有较高的计算复杂性。我们利用制定的问题的结构和解耦成一个单一的星座设计和多层次的设计。所提出的多级设计在构造和检测方面都具有较低的复杂度。仿真结果表明，我们的多级设计具有更好的性能比传统的基于导频的方案和其他现有的低复杂度的多级设计。
2022-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Low Complexity Decoding for Higher Order Punctured Trellis-Coded Modulation Over Intersymbol Interference Channels
网格编码调制（TCM）是一种功率和带宽有效的数字传输方案，它提供了非常低的数据流的结构延迟。传统TCM使用与未编码传输相比基数为两倍的信号星座，其中每个PAM符号具有一位冗余，即，当$2^{n}$表示信号星座的基数时，应用具有速率$\frac{n-1}{n}$的码。最近发表的工作允许速率调整TCM通过打孔的卷积码（CC）上的TCM scheme是basedon.In本文中，它示出了如何打孔的TCM信号发送的符号间干扰（ISI）信道可以顺利地被解码。通过减少状态序列估计，可以在只有很小的性能损失的情况下实现显着的复杂性降低。
2014-05-27 cs.IT math.IT
End-to-end Waveform Learning Through Joint Optimization of Pulse and Constellation Shaping
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）；NVIDIA（英伟达）
随着通信系统被预见到能够实现诸如联合通信和感测的新服务并利用亚太赫兹频谱的部分，能够支持这些新兴应用的新颖波形的设计变得越来越具有挑战性。在这项工作中，我们提出了一个端到端的学习方法来设计波形，通过联合学习的脉冲整形和星座的几何形状，连同一个神经网络（NN）为基础的接收机。进行优化以最大化可实现的信息速率，同时满足带外发射和功率包络的约束。我们的研究结果表明，所提出的方法，使数量级较小的相邻信道泄漏比（ACLR）与峰均功率比（PAPR）与传统的过滤器竞争，没有显着的信息率损失的加性高斯白噪声（AWGN）信道，并没有额外的复杂性在发射机。
2021-07-14 cs.IT cs.LG eess.SP
Constellation Shaping for WDM systems using 256QAM/1024QAM with Probabilistic Optimization
本文通过数值模拟和实验研究了概率整形技术在正交幅度调制（QAM）波分复用（WDM）光通信系统中的应用。首先从光信道的改进的Blahut-Arimoto算法中找到QAM符号的优化概率质量函数（PMF）。然后应用turbo编码比特交织编码调制系统，其依赖于多对一标记来实现期望的PMF，从而实现成形增益。导频符号以最多2%的速率用于同步和均衡，使得可以接收大到1024 QAM的输入星座。该系统在10 GBaud，5信道WDM系统上进行了实验评估。最大系统范围增加了。在输入数据速率为4.65比特/符号时，标准1024 QAM的幅度可达20%，在5.46比特/符号时，幅度可达75%。结果表明，速率自适应不需要改变调制格式。所提出的1024 QAM整形系统的性能在WDM信号的所有5个信道上针对选定的距离和速率进行了验证。最后，通过EXIT图和BER分析表明，迭代解映射虽然通常对系统有益，但不是实现成形增益的要求。
2016-09-11 cs.IT math.IT physics.optics
Quasi-Synchronous Random Access for Massive MIMO-Based LEO Satellite Constellations
针对大规模MIMO LEO卫星物联网的准同步随机接入，提出训练序列多载波、OAMP-MMV活动与延迟估计、2D-ESPRIT信道增强及多星协作检测方案。
2023-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Probabilistic Constellation Shaping for Enhancing Spectral Efficiency in NOMA VLC Systems
本文针对LED调制带宽受限问题，提出自适应编码概率整形的NOMA方案，通过交替优化编码速率、星座间隔和概率质量函数，显著提升多用户VLC系统的频谱效率并逼近容量。
2024-02-21 cs.IT cs.SY eess.SP
