Capacity of Diffusion based Molecular Communication Networks over LTI-Poisson Channels
本文研究了线性时不变泊松信道模型下基于扩散的分子通信网络的容量问题。在分子通信的背景下引入的LTI-Poisson模型是传统的无记忆Poisson信道的自然扩展，以包括记忆。利用线性ISI信道上的现有技术，提供了单跳LTI-Poisson网络的容量的可计算有限字母表征。然后，找到更明确的能力上的界限的问题进行检查，其中点到点的情况下，提供了下限和上限。此外，在低信噪比制度使用对称化KL发散的方法，用于界定互信息的介绍和它的适用性泊松信道。在低信噪比条件下，得到了最大传输约束下Poisson信道容量的第一个非平凡上界，数值结果表明，该上界与低信噪比条件下的容量具有相同的数量级.
2014-10-16 cs.IT math.IT
Capacity of Frequency-based Channels: Encoding Information in Molecular Concentrations
针对以分子浓度或对象频率编码、读取时经有放回采样产生噪声的分子信道，本文在池内对象数受限条件下给出紧容量界，并用于解释短分子 DNA 存储虽容量为零仍可达到高信息密度。
2024-05-13 cs.IT math.IT
Upper Bound on the Capacity of Discrete-Time Wiener Phase Noise Channels
研究了积分转储多采样接收机在离散时间维纳相位噪声信道中的应用。推导出平均输入功率约束下的容量上限，并进行了高信噪比（SNR）分析。如果对于$0\le α\le 1$，过采样因子随着$\text{SNR}^α$增长，则容量预日志在高SNR下至多为$(1+α)/2$。
2015-03-02 cs.IT math.IT
On the Capacity of Abelian Group Codes Over Discrete Memoryless Channels
对于大多数离散无记忆信道，不存在用于使用信道的所有输入符号的信道的线性码。因此，这种信道的码的线性是一个非常严格的条件，并且码的代数结构应该放松到码可以允许任何信道输入字母表的程度。对于任何信道输入字母表大小，总是存在在字母表上定义的阿贝尔群结构。本文研究了离散无记忆信道上阿贝尔群码的容量，给出了容量的上下界。
2011-02-16 cs.IT math.IT
Capacity of General Discrete Noiseless Channels
本文研究了Shannon提出的离散无噪声信道的容量。一个充分条件的能力是明确的。对于一个一般的离散无噪声信道允许非整数值的符号权重，它示出的能力-如果定义良好-可以确定从其生成函数的收敛半径，从其生成函数的最小的正极，或从其复杂的生成函数的最右边的真正的奇异性。本文将普林斯海姆定理和指数增长公式推广到具有非整数值符号权的组合结构的生成函数。
2010-06-10 cs.IT math.IT
Capacity of Diffusion-based Molecular Communication with Ligand Receptors
基于扩散的分子通信系统有两个主要组成部分：介质中的扩散和配体接收。以分子浓度的时间变化编码的信息比特通过介质中的分子扩散被传送到接收器前端。反过来，接收器测量其附近的分子浓度以检索信息。这通过配体接收过程完成。在本文中，我们开发的模型来研究在接收器侧的浓度传感所施加的约束，并推导出配体接收器可以接收信息的最大速率。因此，与配体受体的扩散通道的总容量可以通过结合本文中提出的结果与我们以前的工作在扩散通道上的分子通信的可实现的信息速率。
2012-05-22 cs.IT math.IT
On Capacity Regions of Discrete Asynchronous Multiple Access Channels
异步多址信道的一般形式化，它承认不同的假设延迟。这一总体框架允许分析迄今为止未探索的模型，从而产生新的有趣的容量区域。特别地，给出了3个字节、2个字节彼此同步、第三个字节不同步的情况下的容量区域的单字母表征。
2014-07-12 cs.IT math.IT
Capacity of The Discrete-Time Non-Coherent Memoryless Gaussian Channels at Low SNR
我们解决的离散时间无记忆高斯信道的容量，其中的信道状态信息（CSI）既不是在发送器，也不是在接收器。在低信噪比（SNR）的最佳容量实现的输入分布的精确特征，和非相干信道的确切容量的推导。导出的关系允许更好地理解在低信噪比的非相干信道的容量。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，为了更深入地了解最佳输入如何随信噪比变化，给出了实现容量的输入的非零质量点定位的上界和下界。
2008-05-02 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Joint Time and Concentration Modulation for Molecular Communications
大多数基于扩散的分子通道由于扩散环境的结构而遭受低信息容量。为了解决这个问题，本文研究了基于扩散的分子通信的能力，利用时间和浓度水平的释放分子的信息传递。发射器在其中一个子间隔中释放分子，其浓度水平均由输入数据确定，因此应用联合时间和浓度（JTAC）调制。在接收器处的等于符号周期的观察时间被划分为一些子间隔，不一定等于发射器中的子间隔的数量，并且对每个子间隔中接收到的分子的数量进行计数。我们提出了三个实用的方案，这取决于接收器如何使用计数的子间隔中的分子的数量，并找到在每种情况下的容量的下限。此外，对称的Kullback-Liebler（KL）的分歧度量被用来获得一个可计算的上限上的JTAC信道容量。最后，Blahut-Arimoto算法被用来计算的容量数值，并确定如何严格推导出的界限。我们的数值结果表明，我们的边界是紧的，特别是在高扩散系数的环境。与传统的基于浓度的调制和基于定时的调制相比，改进也被证明。
2020-06-24 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Discrete-Time Channel with Uniform Output Quantization
本文提供了新的见解的经典问题，确定的容量的离散时间信道的均匀输出量化和容量实现输入分布。它建立在早期的工作Gallager和Witsenhausen提供了一个详细的分析两个特定的量化方案。第一种是饱和量化，其中溢出被映射到最近的量化仓，第二种是环绕量化，其中溢出在减少某个模数之后被映射到最近的量化仓。确定了实现量化的容量和实现输入分布的容量。当加性噪声为高斯噪声且相对较小时，饱和量化的容量被包络量化的容量限制。在任意多个均匀的量化水平的限制，它表明，由Ihara给出的容量的上限和下限之间的差异只有0.26位。
2009-01-16 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
Achieving near-Capacity on Large Discrete Memoryless Channels
我们提出了一种方法，以提高容量的一致先验在离散无记忆信道（DMC）与高输入基数。它包括适当地减少输入集。讨论了输入子集的不同设计标准。我们开发了一个有效的算法来解决这个问题的最大化的截止率的基础上。该方法应用于单比特收发器MIMO系统，结果表明，通过采用标准二进制码，同时避免使用分布整形器，容量可以接近十分之一dB。
2010-10-26 cs.IT math.IT
Low-Signal-Energy Asymptotics of Capacity and Mutual Information for the Discrete-Time Poisson Channel
推导出离散时间泊松信道中互信息的低信号能量渐近的第一项，并与容量的渐近表达式进行比较。在存在非零加性噪声（泊松噪声或几何噪声）的情况下，互信息在零信号能量处是凹的，并且在零容量处不能获得每比特的最小能量。与信号能量成比例的固定信号星座不能达到每比特的最小能量。当存在加性泊松噪声时，每比特的最小能量为零，并且当存在平均值$\ew$的加性几何噪声时，每比特的最小能量为$\ew\log 2$。
2008-08-20 cs.IT math.IT
Vector Flows and the Capacity of a Discrete Memoryless Channel
本文提出一种基于连续时间动力系统的新方法计算离散无记忆信道容量，作为Blahut-Arimoto算法的连续时间版本，并借助博弈论类比设计模拟电路硬件实现。
2023-12-27 cs.IT math.IT
Non-Asymptotic Capacity Upper Bounds for the Discrete-Time Poisson Channel with Positive Dark Current
在平均功率约束和任意恒定暗电流项下，我们推导出离散时间泊松信道容量的改进且易于计算的上界。这是通过将一般凸对偶框架与作者先前工作中考虑的双伽玛分布的修改版本相结合来实现的（Cheraghchi，J. ACM 2019; Cheraghchi，Ribeiro，IEEE Trans. Inf. Theory 2019）。对于大多数参数的选择，我们的上界改善以前的结果，即使在输入端施加一个额外的峰值功率约束。
2020-10-31 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
Nested Polar Codes Achieve the Shannon Rate-Distortion Function and the Shannon Capacity
结果表明，嵌套极化码实现了任意（二进制或非二进制）离散无记忆信源的香农率失真函数和任意离散无记忆信道的香农容量.
2014-01-25 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Discrete Memoryless Broadcast Channel with Feedback
本文提出了一种离散无记忆广播信道的{无噪声，有噪声，广义}反馈编码方案，并导出了相应的可达域。该方案是基于一个块马尔可夫策略相结合的马顿计划和一个有损版本的格雷-怀纳计划与边信息。在每个块中，发射机发送新的数据和更新信息，允许接收机改善在前一个块中观察到的信道输出。对于Dueck广播信道的推广，我们的方案实现了无噪声反馈容量，这是严格大于无反馈容量。对于Blackwell信道的推广，当反馈是无噪声的，我们的新方案实现的速率点是在无反馈容量区域之外。它遵循一个简单的连续性参数，对于这两个信道，当反馈噪声足够低时，我们的方案提高了无反馈容量，即使当反馈是嘈杂的。
2012-11-25 cs.IT math.IT
Improving the capacity of molecular communication using enzymatic reaction cycles
本文考虑了基于扩散的分子通信链路的容量，假设接收器使用化学反应。关键的贡献是我们表明，酶促反应循环，这是一类常见的化学反应，在细胞中包括一个向前和向后的酶促反应，可以提高通信链路的容量。分析酶促反应循环的技术难点在于其反应速率是非线性的。我们通过假设酶促反应循环中某些化学物质的量很大来处理这个问题。为了进一步简化问题，我们使用奇异摄动来研究一个特定的操作制度的酶促反应循环。这使我们能够推导出通道增益的封闭形式表达式。该表达式表明，我们可以通过增加酶促反应循环中底物的总量来提高通道增益。通过数值计算，我们表明，酶反应周期的影响是增加信道增益，降低噪声，从而导致更好的信噪比，从而提高通信容量。此外，我们表明，我们可以通过增加酶促反应循环中底物的总量来增加容量。
2017-07-20 cs.IT math.IT
Ergodic Capacity of Discrete- and Continuous-Time, Frequency-Selective Rayleigh Fading Channels with Correlated Scattering
研究了相关散射下频率选择性瑞利衰落信道的各态历经容量，并将其应用于超宽带领域。在平均功率约束下，我们考虑单用户，单天线传输。假设相干接收在接收器处具有全CSI并且在发射器处没有CSI。我们区分连续和离散时间信道，建模为随机过程或随机向量与通用协方差。作为一个实际相关的例子，我们详细研究了指数衰减的Ornstein-Uhlenbeck过程。最后，我们给出了数值结果，讨论了连续时间和离散时间信道模型之间的关系，并显示相关散射的显着影响。
2008-01-03 cs.IT math.IT
Capacity of Discrete-Time Wiener Phase Noise Channels to Within a Constant Gap
研究了加性高斯噪声和维纳相位噪声对离散时间信道容量的影响。提出了新的内界和外界，对于所有信道参数，每个信道使用的内界和外界最多相差$6.65$比特。该模型的容量可以细分为三种状态：（i）对于较大的频率噪声方差值，信道的行为类似于具有圆形均匀iid相位噪声的信道;（ii）当频率噪声方差较小时，加性噪声的影响超过相位噪声的影响，而（iii）对于频率噪声方差的中间值，由于相位噪声的存在，相位调制信道上的传输速率必须降低。
2017-01-18 cs.IT math.IT
Capacity of Generalized Discrete-Memoryless Push-to-Talk Two-Way Channels
在这份报告中，我们推广香农的一键通双向通道（PTT-TWC），允许可靠的全双工传输以及噪声接收的半双工（PTT）模式。将PTT-TWC看作两个状态相关的单向通道，我们引入了与单向通道有关的通道对称性。香农的TWC容量内界被证明是紧的广义模型下的对称性。我们还解析推导出容量区域，这是示出的凸包（最多）4速率对。举例说明了不同形状的容量区域，并通过实例讨论了有效的传输方案。
2021-01-29 cs.IT math.IT
The lowest-possible BER and FER for any discrete memoryless channel with given capacity
本文研究了在速率为R>C的无记忆信道上传输时，使误帧率最小的信道编码方案的特性。的结果进行比较，导致最小误码率的信道编码方案的众所周知的属性。这两种优化要求是相互矛盾的。所得结果的一个有价值的应用。
2009-03-20 cs.IT math.IT
Mathematical Foundations for Information Theory in Diffusion-Based Molecular Communications
分子通信是纳米技术中一种很有前途的通信模式。然而，分子通讯的信息论分析的坚实的数学基础尚未建立。特别地，没有人证明信道编码定理适用于分子通信，并且没有建立信息速率容量（最大互信息）和码速率容量（上确界可达码速率）之间的关系。在本文中，我们专注于分子通信的一个主要子类-基于扩散的分子通信。通过建立一个一般的基于扩散的分子通道模型，并证明其信道编码定理，为基于扩散的分子通信中的信息论提供了坚实的数学基础.还建立了信道容量的统计和业务定义之间的各种等价关系，包括最经典的信息速率容量和码率容量。作为副产品，我们已经证明了基于扩散的分子通道是“渐进减少的输入记忆和预期”和“d-连续”。基于扩散的分子通道的其他性质，如平稳性或遍历性也被证明。
2013-11-18 cs.IT math.IT q-bio.MN
Structural Results and Improved Upper Bounds on the Capacity of the Discrete-Time Poisson Channel
新的容量上限提出了离散时间泊松信道，没有暗电流和平均功率约束。这些界限是一个简单的后果，技术开发的二进制删除和重复通道的能力上限看似无关的问题。以前，在平均功率约束不接近零的情况下，最著名的容量上限是由Martinez（JOSA B，2007年）提出的，这是作为本文中开发的框架的特殊情况重新推导的。此外，这个框架被仔细地实例化，以获得一个封闭形式的界限，显着提高马丁内斯的结果无处不在。最后，在平均功率约束和/或峰值功率约束和任意暗电流下，研究了离散时间泊松信道的容量实现分布。特别是，它表明，在平均功率约束下的能力实现分布的支持必须是可数无限的。这肯定地解决了Shamai的一个猜想（IEE Proceedings I，1990）。以前，只知道支撑必须是无界的。
2018-07-20 cs.IT math.IT
One-Shot Capacity of Discrete Channels
香农将信道容量定义为存在块长度为$n$的码序列的最高速率，使得当$n$变为无穷大时错误概率变为零。在该定义中，隐含的是，可以被视为可用信道使用的数量的块长度是无限的。当传输功率必须集中在单个传输上时，情况并非如此，特别是在具有敌对条件的军事场景或具有随机短暂遭遇的延迟容忍网络中。一个很自然的问题出现了：在一次信道使用中，我们可以传输多少信息？我们给出了一个精确的表征离散信道的单次容量，定义为在一个单一的使用一个信道的错误概率，不超过规定的值，可以传输的位数的最大值。这种能力的定义被证明是有用的，并显着不同的零错误的问题陈述。
2010-06-02 cs.IT math.IT
On the Capacity of Diffusion-Based Molecular Timing Channels
这项工作介绍了分子定时（MT）信道的容量限制，其中信息被调制在小信息粒子的释放时间，并从到达接收器的时间解码。研究表明，随机到达时间可以表示为加性噪声信道，对于基于扩散的MT（DBMT）信道，该噪声按照Lévy分布分布。DBMT信道的容量的上下限推导的情况下，与信息粒子在信道中的传播的延迟是有限的。这些界限也被证明是紧的。
2016-04-21 cs.ET cs.IT math.IT
Capacity Region of $K$-User Discrete Memoryless Interference Channels with a Mixed Strong-Very Strong Interference
在\cite{ChS}中建立了强-极强混合干扰下3用户高斯干扰信道的容量域。在\cite{ChS}中考虑的混合强-非常强干扰条件对应于在每个接收机处干扰信号之一强而另一个非常强的情况。在本文中，我们推导出$K$ -用户$(K\geq 3)$离散无记忆干扰信道（DMIC）的容量区域与混合强-非常强的干扰。这对应于在每个接收机处干扰信号之一强而其它$(K-2)$干扰信号非常强的情况。作为特殊情况，这包括具有混合强-非常强干扰的3用户DMIC。证明是专门的3用户GIC的情况下，因此，一个替代的简单推导的容量区域的3用户GIC与混合强-非常强的干扰。
2011-02-15 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
Identification Capacity of the Discrete-Time Poisson Channel
针对事件驱动的分子通信场景传统香农容量不适用的问题，提出识别容量作为替代指标，推导了离散时间泊松信道在功率约束下的随机识别容量公式，并分析了状态依赖型信道的情况。
2024-01-29 cs.IT math.IT
On the Computation of the Shannon Capacity of a Discrete Channel with Noise
Muroga [M52]展示了如何将具有噪声的离散信道的香农信道容量[S49]表示为转移概率的显式函数。他的方法适用于任何有限数量的输入符号，任何有限数量的输出符号和任何转移概率矩阵的信道。Silverman [S55]在双星通道的特殊情况下进行了Muroga的方法（并继续分析了几个这样的双星通道的“级联”）。这篇文章是关于单个二进制信道的容量C（a，c）的结果公式的注记。我们的目的是澄清一些论点，并纠正一个小错误。为了达到这个目的，我们首先用离散测度论概率论的方法，给出了香农的几个定义和证明。我们提供了一个替代的证据西尔弗曼的，最佳的二进制通道的输入分布的可行性。为了方便起见，我们还在一个表达式中表示C（a，c），该表达式仅显式依赖于a和c，Silverman没有这样做。
2017-01-31 cs.IT math.IT
Delocalisation of one-dimensional marginals of product measures and the capacity of LTI discrete channels
我们考虑离散线性时不变（LTI）信道满足相位独立（PI）假设。我们表明，PI假设下的LTI信道的容量是积极的。主要的技术工具，我们用来建立积极的能力是离域定理的一维边缘的产品措施，由于球和Nazarov。我们还证明了两个离域的结果，可以看作是球Nazarov定理的扩展。
2018-09-03 cs.IT math.IT math.PR
Capacity Analysis of Discrete Energy Harvesting Channels
研究了一般离散能量收集信道在有限电池下的信道容量。与传统的通信系统相反，这种信道的发射机由从随机的外源能量源获取能量的设备供电，并且具有有限大小的电池。因此，在每个传输机会，系统只能传输其能量不超过当前可用能量的符号。这种新型的电源为通道引入了前所未有的输入约束，该约束同时是随机的、瞬时的，并且受到输入和能量收集过程的完整历史的影响。此外，自然地，在这样的信道中，在发射机处因果地观察能量信息。这两个特性都给信道容量的分析带来了很大的挑战。在这项工作中，我们使用的技术开发的边信息和有限状态通道的通道，获得能量收集通道的容量上下限。特别是，在一般情况下，马尔可夫能量收集过程中，我们使用平稳性和遍历性理论来计算和优化的信道的可实现的速率，并推导出一系列的可计算的容量上限和下限。
2016-06-29 cs.IT math.IT
Information Rates of ASK-Based Molecular Communication in Fluid Media
本文研究了流体介质中分子通信的容量，其中信息被编码在一个时隙中传输的分子数（幅移键控）。分子的传播受随机布朗运动的支配，并且通信通常受到符号间干扰（ISI）的影响。我们首先考虑ISI可以忽略不计的情况，并分析所得到的离散无记忆分子通道的容量和每单位成本的容量以及可能的实际约束的效果，例如每次传输的峰值和/或平均传输分子数的限制。在一个受约束的峰值分子发射的情况下，我们表明，随着时隙持续时间的增加，实现每个通道使用的容量从二进制输入转换到离散的均匀分布的输入分布。在本文中，我们还分析了ISI的影响。最重要的是，我们占的相关性，ISI引起信道输出符号之间。我们推导出一个上限和两个下限的能力，在这种情况下。使用扩展的Blahut-Arimoto算法得到的输入分布，我们最大限度地提高了下界。我们的结果表明，在很宽的参数值范围内，边界是接近的。
2015-11-22 cs.IT math.IT
Capacity of the Discrete-Time AWGN Channel Under Output Quantization
我们研究了在离散时间加性高斯白噪声（AWGN）信道上，当信道输出使用少量比特进行量化时，通信的限制。我们首先提供了一个证明我们最近的猜想在这种情况下的离散输入分布的最优性。具体地，我们表明，对于任何给定的输出量化器选择与K量化箱（即，log 2K比特的精度），在平均功率约束下，输入分布不需要具有任何多于K + 1个质量点来实现信道容量。切割平面算法被用来计算这个能力，并产生最佳的输入分布。数值优化的量化器的选择，然后进行（2位和3位对称量化），我们得到的结果表明，由于低精度输出量化，这是小的，在低信噪比（SNR）的损失，可以是相当可以接受的，即使是中等到高的SNR值。例如，在高达20 dB的SNR下，2-3比特量化实现了使用无限精度量化可实现的容量的80-90%。
2008-05-15 cs.IT math.IT
Capacity Limits of Diffusion-Based Molecular Timing Channels
这项工作介绍了分子定时（MT）通道的容量限制，其中信息被调制在小信息粒子的释放时间，并从到达接收器的时间解码。它示出的随机到达时间可以表示为一个加性噪声信道，和基于扩散的MT（DBMT）信道的噪声分布根据Lévy分布。DBMT信道的容量的上下限推导的情况下，与信道中的信息粒子的传播的延迟是有限的，即，当信息粒子消散后，一个有限的时间间隔。对于每个通道使用释放单个粒子的情况，这些边界显示为紧密的。当发射器同时释放大量粒子时，接收器处的检测器可能无法精确检测所有粒子的到达时间。因此，考虑两种替代模型：基于首先到达的颗粒的检测，或基于平均到达时间的检测。紧的下限和上限推导出这两个模型。结果表明，通过控制信息粒子的最大延迟，系统容量可以随释放粒子数的增加而成倍增加。由于每个粒子采用随机独立路径，因此这种路径分集类似于接收器分集，并且可以用于显著增加可实现的数据率。
2018-04-03 cs.IT math.IT
On the Capacity of Zero-Drift First Arrival Position Channels in Diffusive Molecular Communication
Hon Hai (Foxconn) Research Institute（鸿海（富士康）研究院）
本文研究了扩散分子通信中零漂移首到达位置信道的容量，提出了一种新的 characterization 方法，并发现三维信道容量是二维的两倍，提供了更直观的估算公式。
2023-10-11 cs.IT eess.SP math.IT
New inner and outer bounds for the discrete memoryless cognitive interference channel and some capacity results
认知干扰信道是其中一个发射机被非因果地提供有另一个发射机的消息的干扰信道。这种信道模型在过去几年中得到了广泛的研究，并证明了某些类别信道的容量结果。在本文中，我们提出了新的内，外边界的认知干扰信道的容量区域以及新的容量结果。以前提出的外边界表示的辅助随机变量，没有基数约束是已知的。因此，对于给定的信道模型，不可能明确地评估这样的外部边界。我们推导出的外边界是基于佐藤最初为广播信道设计的想法，并且不包含辅助随机变量，使其更容易评估。我们得出的内界是迄今为止已知的最大的，并明确显示，包括所有以前提出的可实现的速率区域。这种比较突出了传输方案的哪些功能-包括速率分割、叠加编码、类似广播信道的合并方案和Gel 'fand Pinsker编码-在接近容量方面最有效。接下来，我们提出了新的容量结果一类离散的无记忆通道，我们称之为“更好的认知解码制度”，其中包括所有以前已知的制度，其中容量结果已被推导为特殊情况。最后，我们确定了半确定性认知干扰信道的容量区域，其中在认知接收机的信号是信道输入的确定性函数。
2010-03-23 cs.IT math.IT
Capacity-Maximizing Input Symbol Selection for Discrete Memoryless Channels
针对离散无记忆信道的输入符号选择问题，本文推导了基于转移矩阵的容量损失上界，并提出一种以该界为替代目标的聚类选择算法，通过数值实验验证其有效性。
2024-07-01 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Dirty Paper Channel with Fast Fading and Discrete Channel States
“写脏纸”容量结果关键地取决于发射机处的完美信道知识，因为信道实现中即使很小的不确定性的存在也严重地妨碍了发射机针对信道状态对其传输进行预编码的能力。这是特别令人失望的，因为它意味着实际系统中的干扰预编码仅在用户处的信道估计具有非常高的精度时才有效，而这是在无线环境中通常无法达到的条件。在本文中，我们表明，当状态序列是从一个离散分布，如受约束的输入星座，状态解码可以近似为最佳的，是可能的实质性改进。我们认为“写在脏纸上”的信道中，状态序列乘以一个快速衰落过程，并推导出条件的衰落和状态分布的状态解码接近容量。这些条件直观地涉及到接收器正确识别输入和状态实现的能力，尽管衰落引入了不确定性。
2016-02-06 cs.IT math.IT
New Converse Bounds for Discrete Memoryless Channels in the Finite Blocklength Regime
本文研究了有限块长离散无记忆信道的信道容量的确定问题。我们得到明确的下限和上限的能力。我们将证明，信息谱的方法是非常有用的调查这个问题。
2019-04-09 cs.IT math.IT
On the Capacity of Multiple-Access-Z-Interference Channels
研究了多址接入信道（MAC）对单用户信道产生干扰时网络的容量。在离散情况下，建立了基于叠加编码和联合译码的可达码率域。在干扰很强的情况下，得到了离散无记忆信道和高斯信道的容量域。对于强干扰情况，建立了离散无记忆信道的容量区域;对于高斯信道，在容量区域的边界上得到了一条直线。此外，高斯信道的容量区域被确定的情况下，当一个干扰链路是强的，和其他非常强。对于混合干扰高斯信道的一个子类，确定了容量区域的边界点。最后，在弱干扰高斯信道下，得到了不同信道系数和功率约束条件下的总容量。
2012-09-05 cs.IT math.IT
Bounds on the Capacity of ASK Molecular Communication Channels with ISI
目前已有几篇关于将加性逆高斯噪声（AIGN）模型用于分子通信信道中随机渡越时间的研究。随机性总是会导致MC中的符号间干扰（ISI），这是一个很大程度上被忽略或简化的问题。在本文中，我们推导出一个上限和两个下限的MC基于幅度移键控（ASK）存在ISI。对Blahut-Arimoto算法~（BAA）进行了改进，使其能求出传输符号的输入分布，以最大化下界。我们的结果表明，在宽的参数值的界限是接近的。
2015-08-29 cs.ET cs.IT math.IT
An Algorithm for Computing the Capacity of Symmetrized KL Information for Discrete Channels
针对固定离散信道，提出对称化KL信息容量计算算法，通过对称化KL散度矩阵并迭代更新求解非凹优化，在二元对称和二项信道验证，并应用于Gibbs信道寻找最坏数据分布。
2024-07-18 cs.IT math.IT
The Capacity of Degraded Cognitive Interference Channel with Unidirectional Destination Cooperation
以往的工作建立了一些特殊情况下的离散无记忆退化认知干扰信道（CIC）的单向目的地合作（UDC）的容量区域。在这封信中，我们描述了一般的离散无记忆退化CIC-UDC的容量区域。研究结果表明，在认知发射端采用Gel'fand-Pinsker编码，在主发射端采用叠加编码，在中继端采用解码转发的方式实现容量区域。此外，使用这个一般性的结果和一个新的逆分析，我们建立了高斯退化CIC-UDC的容量，这一直是开放的，直到这项工作。
2018-01-22 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
Precoding for a Class of Peak-Constrained Dirty Paper Channels with a Discrete State
在峰值幅度约束下的脏纸信道（DPC）出现在光无线广播信道（BC）中，其中一个接收器处的状态是旨在用于其它接收器的发送信号。本文研究了一类适用于光无线BC的峰值约束DPC，其中信道状态（即“dirt”）从一些均匀间隔的网格中取值。对于本文所研究的离散状态DPC，从其无状态对应的DPC得到了一个容量上限。为了降低其容量，经典的脏纸编码方案，包括Costa的DPC和Tomlinson-Harashima（TH）预编码，这是作为基准计划。为了提高基准性能，提出了两种新的预编码方案的离散状态DPC。虽然所提出的计划没有实现无状态容量相反，是什么已知的Costa的DPC，可实现的速率在一个小的差距内的无状态容量的离散状态DPC的证明。在两用户峰值约束高斯BC中使用所提出的预编码方案，获得新的容量内界（IB），并且示出优于基于截断高斯（TG）的IB，并且与最知名的IB相当。
2023-01-05 cs.IT math.IT
A General Formula for Uniform Common Randomness Capacity
我们推广了由Ahslwede和Csiszár最初建立的统一的公共随机容量公式，用于从独立同分布（i.i.d.）将在速率受限离散无噪声信道上进行单向通信的离散源扩展到单向通信在任意单用户信道上的情况。在我们的证明中，我们将使用Verdú和Han为任意点对点信道建立的传输容量公式。
2022-09-09 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
A Tight Upper Bound for the Third-Order Asymptotics for Most Discrete Memoryless Channels
本文证明了当信道的ε色散为正时，n次使用的离散无记忆信道的ε误差容量（平均误差概率）的对数的上界为正态近似加上一个不超过1/2logn + O（1）的三阶项.这与Y的下限相匹配。Polyanskiy（2010），用于具有正反向色散的离散无记忆信道。如果ε-色散为零，ε-误差容量的对数的上界是容量的n倍加上一个常数项，除了一小类DMC和ε>= 1/2。
2013-10-24 cs.IT math.IT
An outer bound to the capacity region of the broadcast channel
给出了两接收机离散无记忆广播信道容量域的一个外界。对于容量区域已知的所有情况，外边界都是紧的。当专门化到没有公共信息的情况时，这个外边界包含在Korner-Marton外边界中。这种遏制被证明是严格的二进制反对称广播信道。因此，该外边界通常比离散无记忆广播信道上的所有其他已知外边界更紧。
2006-10-05 cs.IT math.IT
Deterministic Identification for Molecular Communications over the Poisson Channel
分子通信（MC）的各种应用是事件触发的，因此，流行的香农容量可能不是性能评估的正确措施。因此，在本文中，我们激励和建立识别能力作为一种替代度量。特别是，我们研究确定性识别（DI）的离散时间泊松信道（DTPC），受到平均和峰值功率约束，这作为一个模型的MC系统采用分子计数接收器。确定了该信道的码本大小按$2^{(n\log n)R}$缩放，其中$n$和$R$分别是码字长度和编码率。DTPC的DI容量的下限和上限的开发。获得的DI通道的大容量揭示了自然DI系统的性能，如自然嗅觉，这是已知的生物学中的极大的化学辨别力。此外，对有限长码的经验误识率和误识率出错率进行了数值模拟。这使我们能够量化的码字长度方面的误差减少的规模。
2022-03-05 cs.IT math.IT
On the Capacity of Point-to-Point and Multiple-Access Molecular Communications with Ligand-Receptors
在本文中，我们考虑了细菌与配体受体的点对点和多通道分子通讯。对于点对点通信，我们研究了常见的信令方法，即水平场景（LS），其使用具有不同浓度水平的一种类型的分子，以及类型场景（TS），其采用具有单个浓度水平的多种类型的分子。我们调查的权衡这两种情况下，从容量的角度来看。我们推导出一个上限的容量使用二项式通道（BIC）模型和对称化的Kullback-Leibler（KL）的分歧。当环境噪声可忽略时，也得到了一个下界。对于TS，我们还考虑了不同分子类型阻断受体的效果。然后，我们考虑多路访问通信，为此我们研究了基于分子和受体类型的三种情况，即，具有不同标记和相同类型受体的相同类型分子（DLSR）、不同类型分子和受体（DMDR）以及相同类型分子和受体（SMSR）。我们从总容量的角度来研究这三种情况之间的权衡。当环境噪声可以忽略不计时，我们得到了这些场景的容量区域上的一些内界。
2015-09-19 cs.IT math.IT q-bio.MN
A New Upperbound for the Oblivious Transfer Capacity of Discrete Memoryless Channels
我们得到了一个新的上界的离散无记忆信道的字符串不经意传输容量。我们使用的主要工具是Prabhakaran和Prabhakaran（2014）中引入的一对随机变量的张力区域，它用于推导源模型中安全采样率的上限。本文研究了信道模型下字符串不经意传输的安全计算问题。我们的界限是基于在通道模型的张力区域的单调性。我们证明了我们的界严格改进了Ahlswede和Csiszár（2013）的上界。
2014-05-08 cs.CR cs.IT math.IT
