Secure Hybrid Digital and Analog Precoder for mmWave Systems with low-resolution DACs and finite-quantized phase shifters
毫米波（mmWave）通信因其提供超宽新频谱和超高数据传输速率的优势，被认为是下一代无线网络最有前途的技术之一。为了降低毫米波系统的功耗和电路成本，在这种情况下，混合数字和模拟（HDA）架构是优选的。针对毫米波MISO系统，提出了一种基于人工噪声（AN）辅助的安全HDA波束形成方案。建立了AN辅助HDA系统的加性量化噪声模型，分析了该系统的保密性能。利用窃听者的部分信道信息，推导出了保密率的近似表达式。然后利用这个近似公式，我们提出了一个两层交替迭代结构（TLAIS）优化数字预编码器（DP）的机密消息（CM），数字AN投影矩阵（DANPM）和模拟预编码器（AP）。内层迭代循环是在给定AP矩阵的情况下交替设计CM和DANPM的DP。外层迭代循环位于数字基带部分和模拟部分之间，其中前者是指DP和DANPM，后者是AP。然后，对于给定的数字部分，我们提出了一种梯度上升算法来找到AP矢量的矢量。给定一个AP矩阵，利用广义幂迭代（GPI）方法计算DP和DANPM。重复该过程，直到达到终止条件。仿真结果表明，所提出的TLAIS可以实现更好的SR性能相比，现有的方法，特别是在高信噪比区域。
2019-05-13 cs.IT eess.SP math.IT
On the Need of Analog Signals and Systems for Digital-Twin Representations
我们认为，不同的数字描述的模拟带限信号和系统相互转换的任务，严格应用数学可计算性理论。尽管非常基本，但问题出现在数字孪生的范围内，这是模拟信息数字处理领域的一个新兴概念，经常被提及为下一代网络物理系统及其应用领域的关键推动因素之一。在这种情况下，我们证明，基本数量，如峰均功率比和有界输入/有界输出范数，这决定了现实世界的模拟系统的行为，一般不能确定从系统的数字孪生，这取决于上述描述的选择。作为一个主要的结果，我们的特点的算法强度香农的采样类型表示为数字孪生实现，并介绍了一个新的数字孪生实现模拟信号和系统。我们发现存在两个数字的描述，这两个唯一的特点是一定的模拟系统，这样一个描述可以转换成其他算法，但反之亦然。
2022-10-09 cs.IT math.IT
Secure Analog Network Coding in Layered Networks
我们考虑一类高斯分层网络，其中源与目的地通过$L$中间中继层与$N$节点在每一层中的存在下，一个单一的窃听者，可以偷听在任何一层中的节点的传输。考虑了在有向链路的分层无线中继网络中，采用模拟网络编码进行单播通信时，可获得的最大保密率问题。执行模拟网络编码的中继节点缩放并转发在其输入处接收的信号。这项工作的关键贡献是一个引理，提供了一组全局最优的缩放因子的节点，最大限度地提高了端到端的保密率的一类分层网络。我们还表明，在高信噪比制度，ANC实现保密率在一个恒定的间隙的割集上界的保密能力。据我们所知，这项工作提供了第一个表征的安全ANC在多层网络中的窃听者的存在下的性能。
2016-07-15 cs.IT math.IT
Low Power Analog-to-Digital Conversion in Millimeter Wave Systems: Impact of Resolution and Bandwidth on Performance
毫米波系统中使用的宽带宽和大量天线给接收机的功耗带来了沉重的负担。在本文中，使用加性量化噪声模型，模拟数字转换器（ADC）的分辨率和带宽上的可达速率的影响进行了研究的接收机功率约束下的多天线系统。两种接收机架构，模拟和数字组合，在性能方面进行了比较。结果表明：（i）对于模拟和数字组合两者，存在最大带宽，超过该最大带宽，可实现的速率降低;（ii）取决于系统的操作机制，当仅考虑ADC功耗时，模拟组合器可以具有较高的速率，但是数字组合使用较少的带宽;（iii）当考虑接收器前端中的所有组件的功耗时，数字组合可以具有较高的速率。
2015-02-06 cs.IT math.IT
A Modulo-Based Architecture for Analog-to-Digital Conversion
捕获和处理模拟信号的系统必须首先通过模数转换器获取这些信号。虽然随后的数字处理可以消除采集数据中存在的统计相关性，但转换器的动态范围通常经过缩放以匹配输入模拟信号的动态范围。本文提出了一种模数转换的方法，其目的是最大限度地减少在转换器的输出每个样本的位数。这是通过对模拟信号的幅度执行模运算来减小模拟信号的动态范围，然后量化结果来实现的。虽然转换器本身是通用的并且不知道信号的统计，但是对量化器的输出的解码器操作可以利用统计结构以便展开模折叠。这种方法的性能接近信息理论极限，所捕获的率失真函数，在各种设置。提出了一种基于环形振荡器的模模数转换器结构，并通过数值计算证明了其优点。
2018-06-23 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Secure Near-Field Integrated Sensing and Communication
Xuzhou Medical University（徐州医科大学）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出了一种基于速率分裂多址接入的近场集成感知与通信安全传输方案，通过灵活管理干扰、人工噪声抑制窃听和传感序列实现高精度感知与保密性能。
2025-12-04 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Joint Estimation in Sensor Networks: Analog vs. Digital
传感器网络中，能源是一种有限的资源，使能源消耗必须最小化的预期应用被认为是。在此背景下，提出了一种在给定失真约束下对未知模拟源进行联合估计的节能方法。该方法是纯模拟的，其中每个传感器简单地放大并转发噪声污染的模拟bits到融合中心进行联合估计。所有传感器节点的总传输功率最小化，同时满足对联合估计的失真要求。这种模拟方法的能源效率相比，与以前提出的数字方法，编码和不编码。在我们的模拟中，模拟方法比没有编码的数字系统更节能，并且在某些情况下优于具有最佳编码的数字系统。
2005-01-21 cs.IT math.IT
Joint Source Channel Coding with Side Information Using Hybrid Digital Analog Codes
我们研究的联合源信道编码问题，在高斯信道上传输模拟源在两种情况下-（i）存在的干扰只知道发射机和（ii）在边信息的存在下，只知道接收机。我们介绍混合数字模拟形式的Costa和Wyner-Ziv编码方案。我们的计划是基于随机编码的参数，并从嵌套格型方案不同的Kochman和Zamir，使用抖动量化。我们还讨论了上述问题的叠加数字和模拟方案，这表明有无限多的方案，以实现这些问题的最佳失真。这提供了Bross等人的方案到干扰/边信息情况的扩展。然后，我们讨论了应用程序的混合数字模拟计划下的信道信噪比不匹配和广播高斯源与带宽压缩传输。
2008-02-26 cs.IT math.IT
Analog Secure Distributed Matrix Multiplication over Complex Numbers
这项工作考虑了将实数或复数上的矩阵乘法分配给助手服务器的问题，使得向这些服务器的信息泄漏接近于信息理论上的安全。这些服务器被认为是诚实但好奇的，即，它们根据协议工作，但试图推断出有关数据的信息。安全分布式矩阵乘法（SDMM）问题一直被认为是在有限域上的矩阵乘法的背景下，这是不总是可行的，在现实世界中的应用。我们提出了两种方案，允许基于用例的可变安全程度，并允许串通和离散服务器。我们分析的安全性和数值精度的计划，并观察到准确性和安全性之间的权衡。
2022-05-14 cs.CR cs.IT math.IT
Hybrid Beamfocusing Design for RSMA-Enhanced Near-Field Secure Communications
本文提出一种基于RSMA的近场安全通信方案，通过混合模拟-数字天线架构实现高效保密传输，提升安全性的同时降低射频链路需求。
2025-12-04 cs.IT math.IT
Hybrid Digital-Analog Codes for Source-Channel Broadcast of Gaussian Sources over Gaussian Channels
研究了在均方误差失真准则下，并行高斯信源在加性高斯白噪声广播信道上的广播问题。提出了一种数模混合编码策略，将信源编码与边信息、信道编码与边信息、分层信源编码和叠加广播信道编码相结合。当专门广播一个白高斯源的加性白高斯噪声广播信道的带宽不匹配，这已经是几个以前的调查的主题的开放性问题，这种编码方案严格改进的最先进的。
2011-01-27 cs.IT math.IT
Hybrid Procoder and Combiner Design for Secure Transmission in mmWave MIMO Systems
毫米波（mmWave）通信已被认为是未来5G无线网络的关键技术。为了克服毫米波信道严重的传播损耗，采用模拟/数字混合预编码和合并收发架构的毫米波多输入多输出（MIMO）系统得到了广泛的考虑。然而，毫米波MIMO系统中的物理层安全性（PLS）和安全的混合波束形成器的设计还没有得到很好的研究。在本文中，我们考虑的问题，混合预编码器和组合器的设计，在毫米波MIMO系统中的安全传输，以保护合法的传输窃听。当窃听者的信道状态信息（CSI）已知时，我们首先提出了一种联合的模拟预编码器和合并器的设计算法，可以防止信息泄漏给窃听者。然后，数字预编码器和组合器的基础上获得的有效基带信道计算，以进一步最大化的保密率。接下来，如果窃听者的CSI的先验知识是不可用的，我们开发了一种基于人工噪声（AN）的混合波束形成方法，它可以干扰窃听者的接收，同时保持预定接收机的服务质量（QoS）在预定的水平。仿真结果表明，我们提出的算法提供了显着的保密性能的改善相比，其他混合波束形成算法。
2017-04-26 cs.IT math.IT
A Comparative Study of Analog/Digital Self-Interference Cancellation for Full Duplex Radios
自干扰（SI）是全双工无线电的主要障碍。为了克服SI，研究人员提出了几种模拟和数字域自干扰消除（SIC）技术。数字消除的效果取决于模拟消除的结果。因此，要分析SIC的整体性能，应该以综合的方式进行分析。在本文中，我们建立了一个模拟器，可以分析模拟和数字SIC技术的性能。通过该模拟器，我们可以分析各种系统参数下的整体SIC性能，例如模数转换器（ADC）的分辨率和/或功率放大器（PA）的非线性。我们的模拟器，我们期望的配置和调整算法的有源模拟消除器可以在真正的硬件实现之前进行优化。
2019-05-23 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Analog-Digital Precoding for Interference Exploitation
研究了多用户大规模多输入单输出（MISO）系统，重点研究了基站（BS）采用混合模数预编码和低成本1比特数模转换器（DAC）的下行链路系统。在本文中，我们提出了一种混合下行链路传输方案，其中模拟预编码器是基于SVD分解形成的。在数字域中，我们利用相长干扰的概念直接设计发射信号，而不是设计线性发射预编码矩阵。最优化问题，然后制定调制星座的几何形状的基础上，被证明是非凸的。我们放松上述优化，并表明放松的优化可以转化为一个线性规划，可以有效地解决。数值结果验证了该方案在混合大规模多输入多输出下行链路系统中的优越性。
2018-10-29 cs.IT eess.SP math.IT
Movable Antenna Empowered Secure Near-Field MIMO Communications
针对近场 MIMO 安全通信，提出联合优化混合波束成形与可移动天线位置的 AO 框架，显著提升保密速率并应对同方向近距离窃听。
2025-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
Task-Based Analog-to-Digital Converters
获得多变量连续时间（CT）信号的数字表示是许多信号处理系统中遇到的挑战。在实践中，通常获取这些信号以提取一些潜在信息，即，一个特定的任务。在这种情况下，采用通常被设计为在重建CT输入信号时最小化均方误差（MSE）的传统任务无关模数转换器（ADC）可能是昂贵的并且能量效率低。在这项工作中，我们研究了基于任务的ADC，这是为了获得一个多变量CT输入过程的数字表示，恢复一个基本的统计相关的参数向量，称为\emph{the task}的目标。所提出的系统采用模拟滤波，均匀采样，和标量均匀量化的输入过程之前，使用线性数字恢复滤波器恢复的任务向量。我们优化了模拟和数字滤波器，并推导出封闭形式的表达式，可实现的MSE在恢复任务向量时，从一组模拟信号，利用具有固定的采样率和幅度分辨率的ADC。基于我们的推导，我们提供了指导方针，设计实际的采集系统的比特率的约束。我们的分析证明，直观的方法，无论是恢复的任务向量单独在数字或设计的模拟滤波器来估计的任务向量是劣于所提出的联合设计。然后，我们考虑恢复一组匹配滤波器的输出下的速率预算。我们数值验证了我们的理论观察结果，并表明，基于任务的ADC大大优于模拟匹配滤波，以及应用匹配滤波器单独在数字域。[...]
2021-10-15 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Digital and Microwave Linear Analog Computer (MiLAC)-aided Beamforming for Multiuser MIMO-OFDM Systems
Imperial College London（帝国理工学院）
本文研究了混合数字-MiLAC波束成形在宽频多用户MISO系统中的性能，提出了一种高效算法，证明其在高频选择性信道中优于传统混合数字-模拟波束成形。
2026-04-29 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Jammer Mitigation for All-Digital mmWave Massive MU-MIMO
低分辨率模数转换器（ADC）简化了毫米波（mmWave）大规模多用户多输入多输出（MU-MIMO）基站的设计，但增加了对干扰攻击的脆弱性。作为一种补救措施，我们提出了HERMIT（混合干扰机MITIGATION的缩写），一种方法，结合了硬件友好的自适应模拟变换与相应的数字均衡器：模拟变换消除了大部分的干扰的能量数据转换之前，数字均衡器抑制干扰残留，同时检测合法的传输数据。我们提供的理论结果，建立最佳的模拟转换作为用户设备的功能和干扰机的信道。使用毫米波信道模型的仿真，我们证明了HERMIT的优越性相比，纯粹的数字干扰缓解以及最近的混合方法，减轻干扰干扰与非自适应模拟变换。
2021-11-25 cs.IT eess.SP math.IT
Perfectly-Private Analog Secure Aggregation in Federated Learning
Department of Electrical Engineering, Chalmers University of Technology, Sweden（瑞典查尔姆斯理工大学电子工程系）；Department of Mathematics and Systems Analysis, Aalto University, Finland（芬兰阿尔托大学数学与系统分析系）
本文提出一种基于环面的联邦学习安全参数聚合方法，利用环面均匀分布实现完美隐私且避免精度损失，实验表明其性能优于有限域方案。
2025-09-17 cs.IT cs.LG math.IT
