High SNR BER Comparison of Coherent and Differentially Coherent Modulation Schemes in Lognormal Fading Channels
利用辅助随机变量技术，我们证明了二进制差分相移键控和二进制相移键控具有相同的渐近比特出错率性能在对数正态衰落信道。我们还表明，差分四相相移键控比四相相移键控在高信噪比制度的对数正态衰落信道差2.32 dB。
2014-07-26 cs.IT math.IT
Outage Capacity of the Fading Relay Channel in the Low SNR Regime
在慢衰落场景中，节点之间的合作可以增加通信的分集量。通过分析慢衰落中继信道的中断容量，我们研究了在这种情况下的性能极限。我们的重点是低信噪比和低中断概率制度，衰落的不利影响是最大的，但合作的潜在收益。我们表明，虽然标准的放大转发协议在这种情况下表现非常差，但我们称之为突发放大转发协议的修改版本是最佳的，并实现了网络的中断容量。此外，这种性能可以在接收机处没有先验信道知识的情况下实现。相比之下，解码转发协议在这种情况下是严格次优的。我们的结果直接产生单位能量的衰落中继信道的中断容量。
2006-02-14 cs.IT math.IT
On Multipath Fading Channels at High SNR
本文研究了多径衰落信道的容量。一个非相干信道模型被认为是，无论是发射机还是接收机是认识的路径增益的实现，但都认识到他们的统计。结果表明，如果延迟扩展是大的意义上说，路径增益的方差呈指数衰减或更慢，那么容量是有界的信噪比（SNR）。对于这样的信道，容量不会随着SNR趋于无穷大而趋于无穷大。相比之下，如果路径增益的方差比指数衰减得更快，则容量在SNR中是无界的。它进一步表明，如果路径的数量是有限的，然后在高信噪比容量增长的SNR的两倍，和容量pre-loglog，定义为限制比的容量log（log（SNR））作为SNR趋于无穷大，是1的路径的数量无关。
2009-01-05 cs.IT math.IT
Queueing Analysis for Block Fading Rayleigh Channels in the Low SNR Regime
无线衰落信道同时受到信道衰落和加性高斯白噪声（AWGN）的影响.结果，衰落信道不可能在不使用缓冲器的情况下支持恒定速率的数据流。在本文中，我们考虑在低信噪比（SNR）制度的信息传输在一个无限缓冲区辅助块瑞利衰落信道。我们的特点的信道的传输能力的固定队列长度分布，分组延迟，以及数据率。基于每个块中信道所提供服务的无记忆特性，我们将传输过程表示为离散时间离散状态$D/G/1$调度问题。所得到的结果提供了一个完整的块瑞利衰落信道的特性，并可以扩展到有限缓冲区辅助传输。
2017-12-14 cs.IT math.IT
Schur Complement Based Analysis of MIMO Zero-Forcing for Rician Fading
对于具有迫零检测（ZF）的多输入/多输出（MIMO）空间复用，莱斯衰落的信噪比（SNR）分析涉及发送样本相关（Gramian）矩阵的繁琐的非中心Wishart分布（NCWD）。具有\textsl{virtual} CWD的\textsl{approximation}先前为ZF SNR产生近似（虚拟）伽马分布。然而，分析条件合格的SNR分布近似的准确性是未知的。因此，我们一直试图准确地描述莱斯衰落的ZF SNR。我们以前的尝试只成功的唯一Rician衰落流下Rician-瑞利衰落，通过写它作为标量舒尔补（SC）在Gramian。在这里，我们追求一个更一般的，矩阵SC为基础的分析，以表征信噪比时，几个流可能会经历莱斯衰落。一方面，对于全莱斯衰落，SC分布被发现是完全CWD当且仅当信道平均相关\textsl{condition}成立。有趣的是，这种CWD与由\textsl{approximation}引起的\textsl{virtual} CWD相一致。因此，在\textsl{condition}下，实际和虚拟SNR分布一致。另一方面，对于Rician-Rayleigh衰落，矩阵SC分布的特征在于与元素的函数元素的矩阵的行列式，这也产生了一个新的表征ZF信噪比。平均错误概率结果验证了我们的分析与~仿真
2014-09-26 cs.IT math.IT
Beamforming Through Reconfigurable Intelligent Surfaces in Single-User MIMO Systems: SNR Distribution and Scaling Laws in the Presence of Channel Fading and Phase Noise
我们考虑一个衰落信道中，多天线发射机与多天线接收机通过可重构智能表面（RIS），这是由$N$可重构被动散射受损的相位噪声通信。发射机处的波束形成向量、接收机处的组合向量以及$N$散射体的相移被优化，以便最大化接收机处的信噪比（SNR）。通过假设瑞利衰落（或视线传播）的发射机RIS链路和瑞利衰落的RIS接收机链路上，我们证明了SNR是一个随机变量，相当于在分布的产品的三个（或两个）独立的随机变量，其分布近似由两个（或一个）伽马随机变量和两个缩放的非中心卡方随机变量的总和。建议的分析框架，使我们能够量化的鲁棒性的RIS辅助传输衰落信道。例如，我们证明了发射机-RIS-接收机信道上经历的衰落量随$N$线性减小。这证明了大尺寸的RISs可以有效地用于使衰落不那么严重并且无线信道更可靠。
2020-05-15 cs.IT math.IT
Low SNR Capacity of Fading Channels -- MIMO and Delay Spread
考虑离散时间瑞利衰落多输入多输出（MIMO）信道，在发送端和接收端没有信道状态信息。假设衰落在时间上是相关的，并且与天线之间无关。峰值和平均发射功率约束被施加在天线上的总和上，或者施加在每个单独的天线上。在这两种情况下，上界和渐近下界，作为信号-噪声比接近零，信道容量。归一化容量的限制下确定的总和功率约束，并为一个子类的信道，为个人的功率约束。这些结果延续到具有延迟扩展（即频率选择性衰落）的SISO信道。
2007-04-26 cs.IT math.IT
On the Polar Code Encoding in Fading Channels
除了BEC信道中极化码的确定构造之外，已经针对AWGN信道提出了不同的构造技术。当前最先进的算法从设计SNR（或操作SNR）开始，然后执行处理以近似每个单独的比特信道。然而，如本文所发现的，对于衰落信道，不能直接使用工作SNR来近似比特信道。为了获得更好的BER性能，极化码构造在衰落信道中的输入SNR的推导。从信息论的角度研究了AWGN信道和衰落信道下设计信噪比的选择。本文还提出了牺牲一个小的数据率，以获得几个数量级的BER性能增加的研究。
2016-03-08 cs.IT math.IT
Low SNR Capacity of Keyhole MIMO Channel in Nakagami-m Fading With Full CSI
在本文中，我们得到了在独立同分布Nakagami- $m$衰落条件下，在发射机和接收机处具有理想信道状态信息的低信噪比（SNR）的锁孔多输入多输出（MIMO）信道的各态历经容量的渐近表达式。我们表明，这种锁孔MIMO信道的低信噪比容量的比例为$\frac{\textrm{SNR}}{4} \log^2 \left(1/{\textrm{SNR}}\right)$。我们的主要贡献是确定一个令人惊讶的结果，即MIMO衰落信道的低信噪比容量增加的存在下的锁眼退化条件，这是在直接对比，在高信噪比下的锁眼条件下，众所周知的MIMO容量退化。为了解释为什么秩不足的锁眼衰落信道在足够低的SNR下优于满秩MIMO衰落信道，我们注意到MIMO信道矩阵的秩在低SNR状态下没有影响，并且与纯MIMO衰落信道相比，锁眼MIMO信道的双衰落（或双散射）性质在低SNR下产生更多的机会通信，这导致容量增加。最后，我们还表明，一个简单的一个比特的信道信息的基础上的开关功率控制实现这种低信噪比的能力，令人惊讶的是，这种功率自适应是强大的，对中度和严重的衰落范围广泛的低信噪比值。这些结果也适用于作为特殊情况的锁眼MIMO瑞利信道。
2022-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
On the High-SNR Capacity of Non-Coherent Networks
我们得到的第一项在高信噪比（SNR）扩展的衰落网络的容量的发射机和接收机-而充分认识到的衰落\emph{law} -没有访问的衰落\emph{realization}。该项是$\log \log \textnormal{SNR}$的整数倍，系数具有简单的组合特征。
2004-11-29 cs.IT math.IT
Exact MIMO Zero-Forcing Detection Analysis for Transmit-Correlated Rician Fading
我们分析了多输入/多输出（MIMO）通信系统采用空间复用和迫零检测（ZF）的性能。ZF信噪比（SNR）的分布的特征在于预期流或干扰流经历莱斯衰落时，以及衰落可以在发送侧上相关时。以前，精确的ZF分析的基础上，一个众所周知的SNR表达式已受到阻碍的非中心性的Wishart分布。此外，中心Wishart分布的近似值并没有被证明是一致准确的。相比之下，以下精确的ZF研究从分离预期和干扰信道增益向量的较不知名的SNR表达式进行。首先条件，然后平均的干扰，ZF信噪比分布的Rician-Rayleigh衰落被证明是一个无限的伽玛分布的线性组合。另一方面，对于瑞利-莱斯衰落，ZF SNR被示出为伽马分布。基于信噪比分布，我们推导出ZF平均错误概率、中断概率和遍历容量的新的级数表达式。数值结果证实了我们的新表达式的准确性，并揭示了干扰和信道统计对性能的影响。
2014-01-02 cs.IT math.IT
Capacity of The Discrete-Time Non-Coherent Memoryless Rayleigh Fading Channels at Low SNR
离散时间无记忆信道的容量，其中连续的符号独立地衰落，并且其中信道状态信息（CSI）在发射机处和接收机处都不可用，被认为是在低SNR下。我们推导出一个封闭形式的表达式的最佳容量实现输入分布在低信噪比（SNR），并给出了精确的容量的非相干信道在低信噪比。推导出的关系可以更好地理解在低信噪比的非相干信道的容量，并带来了分析的答案，在以前的工作中观察到的最佳输入分布的特殊行为的阿布Faycal，Trott和Shamai。然后，我们计算了非相干惩罚，并给出了一个更精确的表征的次线性项的SNR。最后，为了更好地理解最佳输入如何随SNR变化，给出了实现容量的输入的上界和下界。
2008-01-03 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
Asymptotic Capacity Analysis for Adaptive Transmission Schemes under General Fading Distributions
在一般分布的衰落信道上，对几种自适应传输方案，包括最佳功率和速率自适应、仅速率自适应、信道反转及其变体，在高信噪比和低信噪比下的各态历经信道容量进行了渐近比较。分析的高信噪比的前对数常数的遍历容量揭示了存在的恒定容量之间的差异差距的计划与前对数常数？1.这些高信噪比容量差异差距的封闭形式的表达式推导出来，这是成正比的SNR损失之间的这些计划在dB尺度。这些差距中最大的一个被发现之间的最佳功率和速率自适应方案和信道反转方案。基于这些表达式，它示出的空间分集或多用户分集的存在下，使信道反转任意接近实现最佳容量在高信噪比与足够大的天线或用户的数量。低SNR分析还表明，衰落的存在可证明总是在足够低的SNR提高容量相比，加性高斯白噪声（AWGN）的情况下。数值结果证实了我们的分析结果。
2011-04-10 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
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
Finite-SNR Bounds on the Sum-Rate Capacity of Rayleigh Block-Fading Multiple-Access Channels with no a Priori CSI
我们提供非渐近的上限和下限的总和速率容量的瑞利块衰落多址信道的先验信道状态信息是不可用的设置。上限依赖于一个双重公式的信道容量和假设，用户可以完美地合作。假设一个非合作的情况下，每个用户采用酉空时调制（独立于其他用户）推导出的下限。数值结果表明，在中等信噪比值下，上界和下界之间的差距已经很小。这表明通过用户合作可获得的和速率容量增益是最小的。
2015-08-09 cs.IT math.IT
Gaussian Fading is the Worst Fading
研究了具有记忆的峰值功率受限、单天线、非相干、平坦衰落信道的容量。重点是容量预日志，即，在信道容量与信噪比（SNR）的对数的限制比上，因为SNR趋于无穷大。它表明，在所有平稳和遍历衰落过程中的一个给定的频谱分布函数的法律没有质量点在零，高斯过程产生最小的pre-log。
2008-04-14 cs.IT math.IT
Finite-SNR Diversity-Multiplexing Tradeoff via Asymptotic Analysis of Large MIMO Systems
对于i.i.d.，分集复用折衷（DMT）被渐近地表征（SNR->无穷大）。Rayleigh衰落信道[1]. SNR渐近DMT高估了有限SNR DMT [2]。本文概述了一些额外的限制和困难的DMT框架，并讨论了它们的影响。使用最近的结果上的大小渐近（在天线的数量）中断容量分布，有限的SNR，大小渐近DMT推导出一个广泛的一类衰落分布。的SNR范围内的有限SNR DMT是准确地近似的SNR渐近的特点。复用增益定义的影响严重这个范围内，因此应仔细选择，使SNR渐近DMT是一个准确的近似在现实的SNR值，因此具有操作意义，被用作设计标准。有限的SNR分集增益示出减少相关性和功率不平衡在一个广泛的一类衰落信道，这样的效果被描述在一个紧凑的，封闭的形式。完整的中断概率（或中断容量）的表征不仅需要有限的SNR DMT，但也SNR偏移，这是介绍和研究。这种偏移，这是不占在DMT框架中，被证明有一个显着的影响上的中断概率为广泛的一类衰落信道，特别是当复用增益是小的。通过大量的Monte-Carlo模拟验证了分析结果和结论。总的来说，大小渐近DMT是SNR渐近DMT的一个有价值的替代方案。
2010-09-20 cs.IT math.IT
An Energy Efficiency Perspective on Training for Fading Channels
本文研究了块瑞利衰落信道中基于训练的传输对比特能量的要求。导频信号被用来获得信道衰落系数的最小均方误差（MMSE）估计。能量效率分析在最坏的情况下，其中信道估计被假定为完美的，并且估计中的误差被认为是加性高斯噪声的另一个来源。结果表明，位能量的需求增长没有约束的，因为该位趋于零，和最小的位能量是在一个非零的位的值，低于该值的人不应该操作。块长度的最小位能量和最小值时达到的最小值上的效果进行了研究。闪光训练计划进行了分析，并显示，以提高能源效率在低功耗制度。当峰值功率约束施加在导频信号上时，也进行能量效率分析。
2007-05-01 cs.IT math.IT
On the Capacity of Multiple Access and Broadcast Fading Channels with Full Channel State Information at Low SNR
本文研究了高斯多址（MAC）衰落信道在接收端和发送端具有理想信道状态信息（CSI）的低功率情况下的吞吐量容量域。我们表明，它有一个多维的矩形结构，从而简单地由单用户容量点的特点。更具体地说，我们表明，在低功率政权，容量区域的边界表面收缩到一个点对应的总和速率最大化，这一点的坐标与单用户容量界限相吻合。受此结果的启发，我们提出了一个开关计划，计算其可达到的速率，并表明，该计划实现了单用户容量的MAC信道的范围为广泛的一类衰落信道在渐近低功率制度。我们认为，这类衰落包括所有已知的无线信道的MAC信道的容量区域有一个更简单的表达，用户的平均功率约束。利用高斯MAC和广播信道（BC）的对偶性，我们推导出一个简单的表征BC容量区域在低功率制度，并表明，对于一类衰落信道（包括瑞利衰落），分时是渐近最优的。
2013-10-29 cs.IT math.IT
Duality Bounds on the Cut-Off Rate with Applications to Ricean Fading
我们提出了一种技术，以获得上界Gallager的成本约束的随机编码指数函数。将该技术应用于非相干峰值功率或平均功率受限的离散时间无记忆莱斯衰落信道，得到了该信道截止速率的高信噪比扩展。在高SNR下，信道容量和截止速率之间的间隙接近有限极限。该限制约为每通道0.26 nats-用于零镜面分量（瑞利）衰落，并且接近每通道0.39 nats-用于非常大的镜面分量。我们还计算了瑞利衰落信道的渐近截止率时，接收机有机会获得一些关于衰落的边信息。它表明，截止率不像容量那样有效地利用边信息，并且随着不完美边信息变得越来越精确，两者之间的高SNR差距增加到无穷大。
2005-03-14 cs.IT math.IT
Effective rate analysis over Fluctuating Beckmann fading channels
本文分析了波动贝克曼（FB）衰落信道的有效速率。首先利用瞬时信噪比的矩生成函数（MGF）推导出衰落参数任意值时的有效速率，然后利用广义双变量Meijer- $G$函数（EGBMGF）计算出衰落参数的有效速率。对于整数值的多径和阴影严重性衰落参数，瞬时信噪比的概率密度函数（PDF）。为此，得到了简单、精确、数学上易于处理的解析表达式。蒙特卡罗模拟和数值结果验证了我们的分析的有效性。
2019-03-17 cs.IT math.IT
Capacity of Backscatter Communication under Arbitrary Fading Dependence
我们分析了反向散射通信系统中前向链路和后向链路之间的任意相关性的影响。具体来说，我们量化的积极和消极的影响，这些衰落链路之间的依赖信道容量，使用Copula理论。这种方法的好处是突出了基于皮尔逊相关系数的线性相关的经典框架，这也进行了分析。结果表明，对于一个固定的发射功率预算，容量增长与正相关，以及在低信噪比（SNR）制度的衰落的严重程度。相反，衰落相关性在高SNR状态下变得无关紧要。
2021-05-28 cs.IT math.IT
Nearest Neighbour Decoding and Pilot-Aided Channel Estimation in Stationary Gaussian Flat-Fading Channels
我们研究了非相干，平稳，高斯，多输入多输出（MIMO）平坦衰落信道的信息速率，可实现最近邻解码和导频辅助信道估计。特别是，我们分析的行为，这些可实现的速率在极限的信噪比（SNR）趋于无穷大。我们表明，最近邻解码和导频辅助信道估计实现的容量pre-log -这是定义为限制比的能力的SNR的对数的SNR趋于无穷大-的非相干多输入单输出（MISO）平坦衰落信道，它实现了迄今为止最好的已知下界的非相干MIMO平坦衰落信道的容量pre-log。
2011-05-30 cs.IT math.IT
A Queueing Characterization of Information Transmission over Block Fading Rayleigh Channels in the Low SNR
与加性高斯白噪声（AWGN）信道不同，衰落信道除了受到加性高斯噪声的影响外，还受到随机信道增益的影响。结果，瞬时信道容量随时间随机变化，这使得仅使用数据率不足以表征衰落信道的传输能力。本文以恒定速率的输入数据流为例，研究了缓冲区辅助的块瑞利衰落信道的传输能力，并通过平均队列长度、稳态队列长度分布、分组时延和溢出概率等参数来反映信道的传输能力。考虑了无限缓冲区模型和有限缓冲区模型。利用信道在低信噪比（SNR）条件下提供的服务的无记忆特性，将信道上的信息传输问题转化为一个\textit{discrete time discrete state} $D/G/1$排队问题.结果表明，块衰落信道不能支持接近其遍历容量的数据率，无论缓冲区有多长，甚至从应用层来看。对于有限缓冲区模型，溢出概率推导出明确的表达式，并示出指数下降时，缓冲区大小的增加，即使当缓冲区的大小是非常小的。
2014-07-17 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 Constellations for the Low SNR Noncoherent MIMO Block Rayleigh Fading Channel
当每个自由度的信噪比（SNR）较低时，考虑了离散输入/连续输出非相干多输入多输出（MIMO）瑞利块衰落信道中的可靠通信。提出并解决了两个关键问题，以获得最佳的离散输入。在这两个问题中，输入星座的每个空时时隙的平均和峰值功率受到约束。在第一个问题中，输入星座的峰值功率与平均功率比（PPAPR）保持固定，而在第二个问题中，峰值功率独立于平均功率而固定。在第一个PPAPR约束问题中，互信息，其增长为O（SNR ^2），最大化到SNR的二阶。在第二个峰值约束问题中，其中互信息表现为O（SNR），明确表征了直到一阶最优的星座结构，或者等效地，最小化能量/比特的星座结构。此外，在一阶最优的星座中，表征了使互信息最大化到二阶或等效地宽带斜率的星座。在PPAPR约束和峰值约束问题中，最优星座以封闭形式作为非凸优化的解获得，有趣的是，它们被发现是相同的。由于其特殊的结构，通常的解决方案被称为空时正交秩一调制（STORM）。在这两个问题中，可以看出，STORM提供了非相干MIMO容量的行为的尖锐表征。
2008-09-22 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation in Block Fading Gaussian Channels with Causal CSI and Secrecy Constraints
研究了具有因果信道状态信息（CSI）、M-块时延容限和基于帧的功率约束的块衰落高斯（BF-Gaussian）网络的保密容量最大化的最优功率分配问题。特别是，我们制定的保密容量最大化作为一个动态规划。我们提出了合适的线性近似的秘密容量密度在低信噪比，高信噪比和中间的SNR制度，根据整体可用的功率预算。我们的研究结果表明，当可用的功率资源非常低（低信噪比的情况下）的最佳策略是阈值策略。另一方面，当可用的功率预算是无限的（高SNR的情况下），恒定的功率策略最大化的帧保密能力。最后，当功率预算是有限的（中等信噪比的情况下），一个近似听话的功率分配策略。
2014-01-27 cs.CR cs.IT math.IT
Coherent Fading Channels Driven by Arbitrary Inputs: Asymptotic Characterization of the Constrained Capacity and Related Information- and Estimation-Theoretic Quantities
我们考虑的渐近行为的平均最小均方误差（MMSE）和平均互信息在标量和矢量衰落相干信道的特征，其中接收机知道确切的衰落信道状态，但发射机只知道衰落信道分布，由一系列的输入。我们构建低的平均MMSE和平均互信息相干信道瑞利衰落，莱斯衰落或Nakagami衰落和离散输入（有限支持）或各种连续输入驱动的低的平均MMSE和高的渐近展开的贡献的新颖性的心脏。我们揭示了所谓的典型MMSE在标准加性高斯白噪声（AWGN）信道中的作用，在衰落相干信道中的平均MMSE和平均互信息的渐近行为的表征。我们还揭示了MMSE维度的连接和概括。能够构建这些非平凡展开式的最相关元素是实现估计和信息理论量的积分表示可以被视为具有单调变元的核的h变换：这使得能够使用一种新的积分渐近展开技术-梅林变换方法-不仅立即导致高，但是也可以是平均MMSE的低信噪比扩展，以及--通过I-MMSE关系--平均互信息的扩展。我们的结论与应用程序的结果的表征和优化的约束能力的银行的并行独立相干衰落信道驱动的任意离散输入。
2012-10-16 cs.IT math.IT
Bounds on the capacity of OFDM underspread frequency selective fading channels
近年来，在缺乏信道先验知识（非相干信道）的情况下，信道容量的分析得到了越来越多的关注，但对于一般情况，它仍然是未知的。在本文中，我们推导出的能力的非相干，欠扩展复高斯，正交频分复用（OFDM），广义平稳信道与不相关散射（WSSUS），峰值功率约束下或约束下的第二和第四时刻的发送信号。这些界限的特点是，只有系统的信噪比（SNR）和一个新定义的量称为有效的相干时间。有效相干时间的分析表明，它可以被解释为块衰落模型中的块的长度，其中具有相同SNR的系统将实现与所分析的信道中相同的容量。不同于常用的相干时间定义，它表明，有效的相干时间取决于SNR，并且是它的非增函数。我们表明，对于低SNR的容量是成正比的有效相干时间，而对于较高的SNR的相干信道容量可以实现提供的有效相干时间是足够大的。
2011-07-04 cs.IT math.IT
Diversity vs Degrees of Freedom in Gaussian Fading Channels
本文通过Bhattacharyya前沿构造，揭示了自由度与分集度量在不同信道模型下的不同标尺，并给出了相干MIMO、非相干快衰落等场景的端点值。
2026-06-24 cs.IT math.IT
On Noncoherent Multiple-Antenna Rayleigh Block-Fading Channels at Finite Blocklength
School of Computer and Software Engineering, Xihua University（西华大学计算机与软件工程学院）；Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Gregorio Marañón Health Research Institute（格雷戈里奥·马尼翁健康研究所）
本文针对非相干MIMO瑞利块衰落信道，推导高SNR下的有限块长最大编码速率正态近似，补充现有高计算复杂度的非渐近界，为分集、复用与信道估计开销的权衡分析提供理论基础。
2025-11-18 cs.IT math.IT
Gaussian Fading Is the Worst Fading
研究了具有记忆的峰值功率受限、单天线、非相干、平坦衰落信道的容量。重点是容量预日志，即，在信道容量与信噪比（SNR）的对数的限制比上，因为SNR趋于无穷大。结果表明，在给定谱分布函数的平稳遍历衰落过程中，高斯过程产生的前对数最小，且其规律在零点处没有质量点。假设衰落过程的定律在零处没有质量点是必要的，因为存在平稳和遍历衰落过程，其定律在零处有质量点，并且产生比等谱分布函数的高斯过程更小的前对数。我们的结果扩展到多输入单输出衰落信道的记忆。
2009-02-19 cs.IT math.IT
Nearest Neighbor Decoding and Pilot-Aided Channel Estimation for Fading Channels
我们研究了非相干，平稳，高斯，多输入多输出（MIMO）平坦衰落信道的信息速率，可实现最近邻解码和导频辅助信道估计。特别地，我们通过分析容量前对数来研究当信噪比（SNR）趋于无穷大时这些可实现速率在极限中的行为，所述容量前对数被定义为当SNR趋于无穷大时容量与SNR的对数的极限比。我们证明了一个计划估计使用导频符号的信道和检测使用最近邻解码的消息（同时假设信道估计是完美的）基本上实现了非相干多输入单输出平坦衰落信道的容量预对数，它基本上实现了迄今为止已知的最好的非相干MIMO平坦衰落信道的容量预对数的下限。然后，我们将我们的分析扩展到多路访问信道。
2014-04-08 cs.IT math.IT
On the Sensitivity of Continuous-Time Noncoherent Fading Channel Capacity
平稳离散时间衰落信道的非相干容量对信道模型的细节非常敏感。更具体地，衰落过程功率谱密度（PSD）的支持的测量确定非相干容量在SNR中是按比例增长还是比按比例增长更慢。从工程角度来看，这种结果是不令人满意的，因为PSD的支撑不能通过测量来确定。本文的目的是评估是否，对于一般的连续时间瑞利衰落信道，这种敏感性有一个显着的影响，在实际感兴趣的SNR值的容量。为此，我们考虑一般类的带限连续时间瑞利衰落信道，满足广义平稳不相关散射（WSSUS）的假设，此外，欠扩展。我们表明，对于所有的SNR值的实际利益，在这个类中的每个信道的非相干容量接近的AWGN信道具有相同的SNR和带宽的能力，独立的散射函数（二维信道PSD）的支持的措施。我们的结果是基于一个下界的非相干容量，这是建立在一个离散化的信道输入输出关系引起的投影到Weyl-Heisenberg（WH）集。这种方法本身就很有趣，因为它产生了一种数学上易于处理的方法来处理某些连续时间随机信号之间的互信息。
2012-06-28 cs.IT math.IT
On Single-Antenna Rayleigh Block-Fading Channels at Finite Blocklength
本文研究了在非相干、单天线、瑞利块衰落信道中，采用给定块长的纠错码，在块差错概率不超过给定值的情况下，数据传输的最大编码速率。最大编码速率的高SNR正态近似，成为准确的信噪比（SNR）和相干间隔$L$的数量，我们的代码趋于无穷大。数值分析表明，当信噪比值大于15 dB，相干间隔数为10或更多时，该近似是准确的。
2020-03-30 cs.IT math.IT
Feedback Reduction for MIMO Broadcast Channel with Heterogeneous Fading
研究了多用户多输入多输出（MIMO）广播信道中用户信道分布不均匀时的反馈负载降低问题。提出了一种基于簇的反馈方案，根据用户信噪比的顺序统计量将用户可能信噪比的范围划分为若干簇。每个簇具有对应的阈值，并且用户将他们测量的瞬时SNR与阈值进行比较，以确定他们是否应该使用以及应该使用多少比特来反馈他们的瞬时SNR。如果用户的瞬时SNR低于某个阈值，则用户不进行反馈。因此，实现了反馈负载的减少。对于一个给定数目的集群，使用基于集群的反馈方案的总速率损失进行了研究。然后，最小数量的集群给定最大容忍和速率损失的推导。仿真结果表明，当用户数较大时，该反馈方案可以实现完全的多用户分集，比传统的多用户分集方案更有效。
2011-03-16 cs.IT math.IT
Effective throughput of MISO systems over $κ-μ$ shadowed fading channels: MGF based analysis
分析了多输入单输出（MISO）无线通信系统在$κ-μ$阴影衰落信道下的有效吞吐量。为了得到精确的闭型表达式，利用独立同分布（i.i.d.）采用发射天线。此外，一个特殊的情况下，整数值的衰落参数进行简化导出的表达式。还研究了在高信噪比值下有效吞吐量的渐近行为。蒙特卡罗模拟和数值结果验证了我们的分析的有效性。
2018-04-29 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
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
A Comprehensive Performance Evaluation of a DF-Based Multi-Hop System Over $α-κ-μ$ and $α-κ-μ$-Extreme Fading Channels
在这项工作中，综合性能评估的解码和转发（DF）多跳无线通信系统进行了非线性广义$α-κ-μ$和$α-κ-μ$极端衰落模型。推导了接收信噪比的概率密度函数和累积分布函数及其广义矩和矩母函数的解析表达式。基于导出的PDF，新的封闭形式的表达式，传统的性能指标，如衰落量（AF），中断概率（OP），出错率（BER）在相干和非相干调制方案下，以及各种自适应传输技术下的信道容量。此外，基于信噪比PDF的庞加莱级数展开的BER进行了渐近分析，结果显示出良好的近似低信噪比制度。通过与Monte Carlo模拟结果的比较，验证了所提方法的正确性。
2019-03-22 cs.IT math.IT
Packet Error Rate Analysis of Uncoded Schemes in Block-Fading Channels using Extreme Value Theory
我们提出了一个通用的近似的数据包出错率（PER）的功能，未编码的计划在AWGN信道使用极值理论（EVT）。PER函数可以采用指数和高斯Q函数比特出错率（BER）形式。EVT的方法使我们最好的封闭形式的近似，在精度和计算效率方面，在块衰落信道的平均PER。数值分析表明，该近似紧的SNR和数据包长度的任何值，而早期的研究近似的平均PER仅在渐近SNR和数据包长度。
2016-10-18 cs.IT math.IT
Multi-user Scheduling Schemes for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer Over Fading Channels
在本文中，我们研究了下行链路多用户调度的时隙系统，同时无线信息和功率传输。特别地，在每个时隙中，单个用户被调度为接收信息，而其余用户机会性地收获环境射频能量。我们设计了新的在线调度方案，其中用户的遍历率和他们的平均收获的能量之间的权衡可以控制。特别是，我们修改了众所周知的最大信噪比（SNR）和最大归一化SNR（N-SNR）的调度用户的SNR/N-SNR具有一定的升序（选择顺序），而不是最大的。我们将这些新的计划作为基于顺序的SNR/N-SNR调度，并表明选择顺序越低，系统中收获的能量的平均量越高，以降低遍历和速率为代价。基于顺序的N-SNR调度方案在遍历可达速率和平均收获能量方面在用户之间提供比例公平性。此外，我们提出了一个基于顺序的等吞吐量（ET）公平调度器，该调度的用户具有最小的移动平均吞吐量的用户的N-SNR订单落入一组给定的允许的订单。我们表明，该计划为用户提供了公平的比例平均收获的能量。在这种情况下，我们也得到了实现ET与基于订单的ET调度的可行性条件。利用顺序统计量理论，分析了独立非同分布瑞利、莱斯、Nakagami-m和威布尔衰落信道下所有调度方案的平均每用户收获能量和遍历可达速率，并以封闭形式给出了它们的表达式.我们的封闭形式的分析结果证实了模拟。
2014-12-03 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
Distributed Binary Detection over Fading Channels: Cooperative and Parallel Architectures
研究了无线传感器网络中相关高斯感知噪声中已知信号的二进制分布式检测问题，其中传感器受限于使用似然比检验（LRT），并在受衰落和噪声影响的带宽受限信道上与融合中心（FC）通信.为了减轻传统的并行融合架构，其中传感器直接与FC通信遇到的衰落的恶化的影响，我们提出了新的融合架构，提高检测性能，通过收获合作增益（所谓的决策分集增益）。我们特别建议：（i）在传感器端采用Alamanti空时编码（STC）方案的协同融合结构，（ii）在传感器端采用信号融合的协同融合结构，（iii）在传感器端采用局部阈值变化的并行融合结构。对于这些计划，我们推导出的LRT和多数融合规则在FC，并提供上界均匀传感器的平均错误概率，受到不相关的高斯传感噪声，在通信和传感通道的信噪比（SNR）。我们的仿真结果表明，当FC采用LRT规则，除非低通信SNR和中/高感知SNR，性能改善是可行的新的融合架构。当FC利用多数规则时，这种改进是可能的，除非对于高感测SNR。
2016-01-19 cs.IT math.IT
On Noncoherent Fading Relay Channels at High Signal-to-Noise Ratio
非相干衰落中继信道的容量进行了研究，所有终端都知道的衰落统计，但没有他们的实现。它示出，如果发送器和接收器之间的信道的衰落系数可以更准确地预测从其无限的过去比中继和接收器之间的信道的衰落系数，然后在高的信号噪声比（SNR）的中继不增加容量。它进一步表明，如果发射机和中继之间的信道的衰落系数可以更准确地预测从其无限的过去比中继和接收机之间的信道的衰落系数，然后在高信噪比可以实现通信速率是在一个比特的能力的多输入单输出衰落信道的结果时，发射机和中继可以合作。
2012-12-05 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity Analysis over $κ-μ$ Fading Channels: Theory and Applications
在本文中，我们考虑的传输机密信息的$κ$ - $μ$衰落信道中存在的窃听者，谁也观察到$κ$ - $μ$衰落。特别是，我们得到了新的分析解决方案的概率严格正保密容量（SPSC）和下限的安全中断概率（SOP $^L$）的信道系数是积极的，真正的，独立和非同分布（$i.n.i.d.$）。我们还提供了一个封闭形式的表达式的概率SPSC时，$μ$参数被假定为只采取正整数值。然后，我们应用导出的结果来评估系统的保密性能的平均信噪比（SNR）作为$κ$和$μ$衰落参数的函数。我们观察到，对于固定值的窃听者的平均SNR，在主信道的平均SNR的增加产生较高的概率SPSC和较低的安全中断概率（SOP）。还发现，当主信道经历比窃听者的信道更高的平均SNR时，SPSC的概率提高，而SOP被发现随着合法信道的$κ$和$μ$的值的增加而降低。$κ$衰落模型的多功能性意味着本文中给出的结果可用于确定大量其他衰落场景的SPSC和SOP $^L$的概率，所述其他衰落场景例如瑞利、莱斯（Nakagami- $n$）、Nakagami- $m$、单侧高斯以及这些常见衰落模型的混合。此外，由于保密容量和同信道干扰的分析的二重性，这里给出的结果也将直接适用于在同信道干扰和背景噪声影响的无线系统中的中断概率的分析。
2015-07-23 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
Performance Analysis of Macrodiversity MIMO Systems with MMSE and ZF Receivers in Flat Rayleigh Fading
考虑一个多用户系统，其中任意数量的用户通过独立的瑞利衰落路径与分布式接收阵列通信。接收阵列执行最小均方误差（MMSE）或迫零（ZF）组合，并且在接收器处假设完美的信道状态信息。这种情况是众所周知的，并且当接收天线位于单个阵列中时，精确的分析是可能的。然而，当天线是分布式的，各个链路都有不同的平均信噪比（SNR），这是一个更具挑战性的问题。本文给出了ZF接收机输出信噪比和MMSE接收机输出信干噪比的近似分布。此外，为假设M-PSK或M-QAM调制的两个接收机的符号出错率（SER）提供简单的高SNR近似。这些高SNR结果提供了阵列增益和分集增益信息，以及性能和链路功率之间的非常简单的函数联系。
2013-01-24 cs.IT math.IT
Opportunistic DF-AF Selection Relaying with Optimal Relay Selection in Nakagami-m Fading Environments
本文研究了一种在目的端具有最大接收信噪比的机会DF-AF选择中继方案。分析了Nakagami-m衰落信道下机会DF-AF选择中继方案的中断概率，得到了其闭合解。我们在高信噪比域中进行了中断概率的渐近分析。得到了编码增益和分集阶数。为了进行比较，还利用压缩定理对Nakagami-m衰落信道中的机会AF方案进行了渐近分析。此外，我们证明了机会DF方案和机会AF方案相比，机会DF-AF选择中继方案具有更好的中断性能。
2013-01-01 cs.IT math.IT
Asymptotic Capacity Results for Non-Stationary Time-Variant Channels Using Subspace Projections
在本文中，我们处理单天线离散时间平坦衰落信道。衰落过程被假定为在单个数据块的持续时间内是静止的。从块到块，允许衰落过程是非平稳的。散射体的数量限制了信道协方差矩阵的秩。信噪比（SNR）、用户速度和数据块长度定义了时变信道子空间的可用秩。可用信道子空间随着信噪比的增加而增加。这种增长的维数必须考虑到渐近容量的结果，在高信噪比制度。利用时间集中和带限序列理论的结果，我们能够定义一个SNR阈值，低于该阈值，容量将按比例增长。超过此阈值，容量将成倍增长。
2005-05-10 cs.IT math.IT
On the Capacity and Energy Efficiency of Training-Based Transmissions over Fading Channels
在本文中，容量和能量效率的训练为基础的通信计划用于传输先验未知的瑞利块衰落信道进行了研究。在这些方案中，在接收端使用周期性发送的训练符号来获得信道衰落系数的最小均方误差（MMSE）估计。首先，考虑估计误差和发送信号的乘积被假定为高斯噪声的情况。在这种情况下，它示出，位能量的要求增长没有约束的信号-噪声比（SNR）为零，和最小的位能量是在一个非零的SNR值，低于它不应该操作。块长度的最小比特能量和SNR值的最小值达到的效果进行了研究。闪光灯的训练和传输方案进行了分析，并显示，以提高能源效率在低信噪比制度。在论文的第二部分中，基于训练的计划的容量和能量效率的信道输入时，受到峰值功率约束的影响。实现能力的输入结构的特点和最佳输入的幅度分布示出为离散的有限数量的质量点。通过数值分析得到了系统的容量、比特能量需求和最优资源分配策略。由于峰值约束的存在，当SNR降低到零时，比特能量再次无约束地增长。研究了采用固定峰值功率和零占空比的开关键控时能量效率的提高。训练为基础的和非相干传输方案的性能比较。
2007-12-19 cs.IT math.IT
A Trellis Coded Modulation Scheme for the Fading Relay Channel
针对瑞利衰落环境下的半双工中继信道，提出了一种基于译码转发协议的网格编码调制（TCM）方案。所提出的方案可以实现大于或等于每信道使用一比特（bpcu）的任何频谱效率。提出了一种用于建议TCM方案的近ML解码器。结果表明，这种近ML解码器的高信噪比性能接近最佳ML解码器的性能。这种近ML解码器的高SNR性能与源-中继链路的强度无关，并且接近具有理想源-中继链路的最佳ML解码器的性能。基于导出的成对错误概率（PEP）界，设计准则，以最大限度地提高分集和编码增益。仿真结果表明，所提出的TCM方案的SNR比未编码的通信以及直接传输没有中继有很大的增益。此外，它示出，即使对于未编码的传输方案，在源和中继使用的标签方案（从比特映射到复杂的符号）的选择显着影响BER与SNR性能。我们为$2^l$ -PSK信号集提供了一个很好的标记方案，其中$l\geq 2$是一个整数。
2011-09-05 cs.IT math.IT
